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CN111287673A - 一种带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节 - Google Patents

一种带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节,所述反井钻机导孔短节的一端为导孔钻进三牙轮钻头安装端、另一端为稳定钻杆安装端,其包括一个具有轴向中孔的阀体,在所述轴向中孔内:泥浆自稳定钻杆安装端流向导孔钻进三牙轮钻头安装端;在所述轴向中孔孔壁的反流密封球冠面上开设有锯齿形斜槽,所述锯齿形斜槽的大角度侧面朝向稳定钻杆安装端。本发明的导孔短节能够避免岩渣或砂粒影响单向阀密封效果。

Description

一种带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节
技术领域
本发明涉及钻井技术领域。具体地说是一种带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节。
背景技术
反井导孔钻进时,通常采用导孔钻头+导孔短节+稳定钻杆+稳定钻杆+普通钻杆+稳定钻杆+……+普通钻杆的布置方式,导孔短节是用于连接导孔钻头和稳定钻杆的一种异型转接件,并且导孔短节里面还有泥浆防返装置,是钻具里较为复杂的钻具。
导孔短节和稳定钻杆的稳定筋板和导孔井壁接触,用于导孔钻进的导向,导孔短节和稳定钻杆的使用过程中经常出现稳定筋板磨损,筋板和井壁间隙增大,导孔将会产生偏斜。
越靠近导孔钻头的地方,稳定筋板磨损越厉害,稳定钻杆一般有3-7根,可以通过上下调换来消除稳定筋板磨损造成的导孔偏斜。而在导孔短节的稳定筋板缩颈后只能更换导孔短节,仅稳定筋板磨损就更换导孔短节容易造成较大经济损失。
另外,导孔短节内的导孔防返装备是采用圆球或圆锥形面来作为单向阀的密封,通常是线接触密封或面接触密封,线接触密封效果较差,面接触密封则经常出现岩渣或砂粒卡住,导致阀门关不紧。
发明内容
为此,本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够避免岩渣或砂粒影响单向阀密封效果的带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节。
为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
一种带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节,所述反井钻机导孔短节的一端为导孔钻进三牙轮钻头安装端、另一端为稳定钻杆安装端,其包括一个具有轴向中孔的阀体,在所述轴向中孔内:泥浆自稳定钻杆安装端流向导孔钻进三牙轮钻头安装端;在所述轴向中孔孔壁的反流密封球冠面上开设有锯齿形斜槽,每个所述锯齿形斜槽均具有一个大角度侧面和一个小角度侧面,所述大角度侧面与所述导孔钻进三牙轮钻头安装端端头之间沿平行于所述轴向中孔轴线的距离大于所述小角度侧面与所述导孔钻进三牙轮钻头安装端端头之间沿平行于所述轴向中孔轴线的距离。
上述带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节,在所述轴向中孔内安装有阀球和弹簧,所述弹簧邻近所述导孔钻进三牙轮钻头安装端的一端固定安装在弹簧座上,所述弹簧座固定安装在所述轴向中孔内;所述弹簧邻近所述稳定钻杆安装端的一端抵顶在所述阀球上,所述阀球在所述弹簧的弹力作用下与所述反流密封球冠面密封配合。
上述带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节,在所述轴向中孔内安装有阀球和弹簧,所述弹簧邻近所述导孔钻进三牙轮钻头安装端的一端固定安装在弹簧座上,所述弹簧邻近所述稳定钻杆安装端的一端固定安装有顶杆,所述顶杆的一端为中空套筒,所述中空套筒内壁上成型有滑块,所述顶杆通过所述中空套筒套装在弹簧定位柱的自由端上,所述弹簧定位柱的另一端为固定端且与弹簧座固定连接,所述弹簧套装在所述中空套筒上;弹簧定位柱的自由端上开设有滑槽,所述滑块位于所述滑槽内;所述顶杆远离所述中空套筒的一端在所述弹簧弹力作用下抵顶在所述阀球上,使得所述阀球与所述反流密封球冠面密封接触配合。
上述带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节,所述锯齿形斜槽开口的宽度为5-7mm。
上述带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节,所述锯齿形斜槽环绕所述轴向中孔轴线的圆环形。
上述带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节,自所述锯齿形斜槽开口至所述锯齿形斜槽槽底的深度为3-5mm,且自所述锯齿形斜槽开口至所述锯齿形斜槽槽底:所述锯齿形斜槽的开口宽度逐渐变小,防止岩渣卡进所述锯齿形斜槽内。
上述带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节,所述反井钻机导孔短节的长度小于或等于500mm,自所述稳定钻杆安装端至所述导孔钻进三牙轮钻头安装端依次为反流密封段、钻杆螺接段和钻头螺接段,所述反流密封段的外表面为光滑柱面,所述钻杆螺接段的外表面为具有螺纹的锥形面,所述钻头螺接段的外表面上成型有卡槽,并且所述钻头螺接段的内壁为具有螺纹的锥形面。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果:
(1)本发明导孔短节结构简单,两端通过螺纹连接的方式分别与钻进钻头和稳定钻杆连接,更换便捷。
(2)当钻进过程中出现事故、突然停电等时,井壁与钻杆之间的泥浆会发生反吸,导孔短节内部的单向阀会阻止泥浆倒吸,为抢修赢得时间。由于泥浆中携带细石砂粒会不断的冲击、摩擦球形密封球冠面,这样容易造成密封球冠面的很快破坏,并且岩渣、砂粒或细石等固体颗粒容易进入到反流密封球冠面与活动密封件(阀球或锥形等,其通过表面与反流密封球冠面之间的密封接触配合实现密封)之间,影响反流密封球冠面与活动密封件之间相互接触的密封效果。
本发明的导孔短节内部设计有一单向阀结构,与阀球密封配合的反流密封球冠面上开有两组锯齿形斜槽。在活动密封件向反流密封球冠面靠近的过程中,在反流密封球冠面上开设的锯齿形斜槽可以让岩渣、砂粒或细石等固体颗粒缓存于锯齿形斜槽内,这样可以避免岩渣、砂粒或细石等固体颗粒卡在反流密封球冠面与活动密封件之间而影响密封效果,还可以避免岩渣、砂粒或细石等固体颗粒与密封球冠面的长距离直接摩擦而造成密封球冠面的破坏,从而延长单向阀的使用寿命。
(3)稳定钻杆安装端的轴向中孔的横截面积必须小于反流密封球冠面处的轴向中孔的横截面积,防止形成压差。
(4)将现有技术中反流密封段位于钻杆螺接段和钻头螺接段之间的结构布局,调整为钻杆螺接段与钻头螺接段直接连接、而反流密封段伸入到稳定钻杆内部,这样就缩短了导孔短节的整体长度以及安装之后钻井钻头与稳定钻杆之间的导孔短节有效长度,因而可以不在导孔短节外表面上设置稳定筋板,仅仅依靠稳定钻杆上的稳定筋板即可确保导孔钻进过程中不发生偏斜,当下部稳定钻杆上的稳定筋板由于磨损而发生缩颈的时候,上下调换稳定钻杆即可,这样就使得导孔短节的使用寿命大大增加。
附图说明
图1本发明带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节的结构示意图;
图2本发明带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节的另一种结构示意图;
图3图2中A-A方向的剖视图;
图4本发明带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节安装使用状态的结构示意图;
图5图2所示本发明带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节中的顶杆、弹簧定位柱和弹簧座的安装结构示意图;
图6图2中B处放大结构示意图。
图中附图标记表示为:1-阀体;2-阀球;3-弹簧;4-反流密封球冠面;5-锯齿形斜槽;6-导孔钻进三牙轮钻头安装端;7-轴向中孔;8-稳定钻杆安装端;9-弹簧座;10-卡槽;11-顶杆;100-反流密封段;200-钻杆螺接段;300-钻头螺接段;400-导孔钻头;500-导孔短节;600-稳定钻杆;700-普通钻杆。
具体实施方式
实施例1
如图1、图3和图4所示,本实施例带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节的一端为导孔钻进三牙轮钻头安装端6、另一端为稳定钻杆安装端8,其包括一个具有轴向中孔7的阀体1,在所述轴向中孔7内:泥浆自稳定钻杆安装端8流向导孔钻进三牙轮钻头安装端6;在所述轴向中孔7孔壁的反流密封球冠面4上开设有锯齿形斜槽5,每个所述锯齿形斜槽5均具有一个大角度侧面51和一个小角度侧面52,所述大角度侧面51与所述导孔钻进三牙轮钻头安装端6端头之间沿平行于所述轴向中孔7轴线的距离大于所述小角度侧面52与所述导孔钻进三牙轮钻头安装端6端头之间沿平行于所述轴向中孔7轴线的距离。
在所述轴向中孔7内安装有阀球2和弹簧3,所述弹簧3邻近所述导孔钻进三牙轮钻头安装端6的一端固定安装在弹簧座9上,所述弹簧座9固定安装在所述轴向中孔7内,弹簧座9中心及边沿均开设有泥浆流通孔;所述弹簧3邻近所述稳定钻杆安装端8的一端抵顶在所述阀球2上,所述阀球2在所述弹簧3的弹力作用下与所述反流密封球冠面4密封配合。
在本实施例中,所述锯齿形斜槽5开口的宽度为5-7mm。所述锯齿形斜槽5环绕所述轴向中孔7轴线的圆环形。自所述锯齿形斜槽5开口至所述锯齿形斜槽5槽底的深度为3-5mm,且自所述锯齿形斜槽5开口至所述锯齿形斜槽5槽底:所述锯齿形斜槽5的开口宽度逐渐变小,防止岩渣卡进所述锯齿形斜槽5内。
所述反井钻机导孔短节的长度小于或等于500mm,自所述稳定钻杆安装端8至所述导孔钻进三牙轮钻头安装端6依次为反流密封段100、钻杆螺接段200和钻头螺接段300,所述反流密封段100的外表面为光滑柱面,所述钻杆螺接段200的外表面为具有螺纹的锥形面,所述钻头螺接段300的外表面上成型有卡槽10,用于从稳定钻杆上卸下导孔短节,并且所述钻头螺接段300的内壁为具有螺纹的锥形面。
实施例2
如图2、图3和图4所示,本实施例带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节的一端为导孔钻进三牙轮钻头安装端6、另一端为稳定钻杆安装端8,其包括一个具有轴向中孔7的阀体1,在所述轴向中孔7内:泥浆自稳定钻杆安装端8流向导孔钻进三牙轮钻头安装端6;在所述轴向中孔7孔壁的反流密封球冠面4上开设有锯齿形斜槽5,每个所述锯齿形斜槽5均具有一个大角度侧面51和一个小角度侧面52,所述大角度侧面51与所述导孔钻进三牙轮钻头安装端6端头之间沿平行于所述轴向中孔7轴线的距离大于所述小角度侧面52与所述导孔钻进三牙轮钻头安装端6端头之间沿平行于所述轴向中孔7轴线的距离【如图2和图6所示】。
在所述轴向中孔7内安装有阀球2和弹簧3,所述弹簧3邻近所述导孔钻进三牙轮钻头安装端6的一端固定安装在弹簧座9上,弹簧座9中心及边沿均开设有泥浆流通孔,所述弹簧3邻近所述稳定钻杆安装端8的一端固定安装有顶杆11。如图5所示,所述顶杆11的一端为中空套筒11-1,所述中空套筒11-1内壁上成型有滑块11-2,所述顶杆11通过所述中空套筒11-1套装在弹簧定位柱12的自由端上,所述弹簧定位柱12的轴向中心以及侧壁上均开设有泥浆流通孔,所述弹簧定位柱12的另一端为固定端且与弹簧座9固定连接,所述弹簧3套装在所述中空套筒11-1上;弹簧定位柱12的自由端上开设有滑槽12-1,所述滑块11-2位于所述滑槽12-1内;所述顶杆11远离所述中空套筒11-1的一端在所述弹簧3弹力作用下抵顶在所述阀球2上,使得所述阀球2与所述反流密封球冠面4密封接触配合。
在本实施例中,所述锯齿形斜槽5开口的宽度为5-7mm。所述锯齿形斜槽5环绕所述轴向中孔7轴线的圆环形。自所述锯齿形斜槽5开口至所述锯齿形斜槽5槽底的深度为3-5mm,且深度小于开口宽度,防止岩渣卡进斜槽内。
所述反井钻机导孔短节的长度小于或等于500mm,自所述稳定钻杆安装端8至所述导孔钻进三牙轮钻头安装端6依次为反流密封段100、钻杆螺接段200和钻头螺接段300,所述反流密封段100的外表面为光滑柱面,所述钻杆螺接段200的外表面为具有螺纹的锥形面,所述钻头螺接段300的外表面上成型有卡槽10,用于从稳定钻杆上卸下导孔短节,并且所述钻头螺接段300的内壁为具有螺纹的锥形面。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节,其特征在于,所述反井钻机导孔短节的一端为导孔钻进三牙轮钻头安装端(6)、另一端为稳定钻杆安装端(8),其包括一个具有轴向中孔(7)的阀体(1),在所述轴向中孔(7)内:泥浆自稳定钻杆安装端(8)流向导孔钻进三牙轮钻头安装端(6);在所述轴向中孔(7)孔壁的反流密封球冠面(4)上开设有锯齿形斜槽(5),每个所述锯齿形斜槽(5)均具有一个大角度侧面(51)和一个小角度侧面(52),所述大角度侧面(51)与所述导孔钻进三牙轮钻头安装端(6)端头之间沿平行于所述轴向中孔(7)轴线的距离大于所述小角度侧面(52)与所述导孔钻进三牙轮钻头安装端(6)端头之间沿平行于所述轴向中孔(7)轴线的距离。
2.根据权利要求1所述的带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节,其特征在于,在所述轴向中孔(7)内安装有阀球(2)和弹簧(3),所述弹簧(3)邻近所述导孔钻进三牙轮钻头安装端(6)的一端固定安装在弹簧座(9)上,所述弹簧座(9)固定安装在所述轴向中孔(7)内;所述弹簧(3)邻近所述稳定钻杆安装端(8)的一端抵顶在所述阀球(2)上,所述阀球(2)在所述弹簧(3)的弹力作用下与所述反流密封球冠面(4)密封配合。
3.根据权利要求1所述的带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节,其特征在于,在所述轴向中孔(7)内安装有阀球(2)和弹簧(3),所述弹簧(3)邻近所述导孔钻进三牙轮钻头安装端(6)的一端固定安装在弹簧座(9)上,所述弹簧(3)邻近所述稳定钻杆安装端(8)的一端固定安装有顶杆(11),所述顶杆(11)的一端为中空套筒(11-1),所述中空套筒(11-1)内壁上成型有滑块(11-2),所述顶杆(11)通过所述中空套筒(11-1)套装在弹簧定位柱(12)的自由端上,所述弹簧定位柱(12)的另一端为固定端且与弹簧座(9)固定连接,所述弹簧(3)套装在所述中空套筒(11-1)上;弹簧定位柱(12)的自由端上开设有滑槽(12-1),所述滑块(11-2)位于所述滑槽(12-1)内;所述顶杆(11)远离所述中空套筒(11-1)的一端在所述弹簧(3)弹力作用下抵顶在所述阀球(2)上,使得所述阀球(2)与所述反流密封球冠面(4)密封接触配合。
4.根据权利要求1-3任一所述的带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节,其特征在于,所述锯齿形斜槽(5)开口的宽度为5-7mm。
5.根据权利要求1-3任一所述的带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节,其特征在于,所述锯齿形斜槽(5)环绕所述轴向中孔(7)轴线的圆环形。
6.根据权利要求1-3任一所述的带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节,其特征在于,自所述锯齿形斜槽(5)开口至所述锯齿形斜槽(5)槽底的深度为3-5mm,且自所述锯齿形斜槽(5)开口至所述锯齿形斜槽(5)槽底:所述锯齿形斜槽(5)的开口宽度逐渐变小,防止岩渣卡进所述锯齿形斜槽(5)内。
7.根据权利要求1-3任一所述的带有泥浆防返装置的反井钻机导孔短节,其特征在于,所述反井钻机导孔短节的长度小于或等于500mm,自所述稳定钻杆安装端(8)至所述导孔钻进三牙轮钻头安装端(6)依次为反流密封段(100)、钻杆螺接段(200)和钻头螺接段(300),所述反流密封段(100)的外表面为光滑柱面,所述钻杆螺接段(200)的外表面为具有螺纹的锥形面,所述钻头螺接段(300)的外表面上成型有卡槽(10),并且所述钻头螺接段(300)的内壁为具有螺纹的锥形面。
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