CN205876265U - 一种旁通开关阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旁通开关阀，包括外壳、内筒和密封座。外壳内部安装内筒和密封座，内筒通过旁通通道流体压力或者外接液压源压力实现内筒轴向滑动，从而控制旁通道的开关。本实用新型的优点是采用密封圈密封提高了流体密封的可靠性；旁通道密封置于外壳轴向通道而不是管壁上，减少了管壁上零件数量，降低了密封刺漏的危险性，增加了阀体的强度和旁通通道额定流量；内筒加工有轴向通孔可以实现特殊作业中零件通过的功能。

Description

一种旁通开关阀

技术领域

本实用新型涉及石油勘探开发装置领域，尤其涉及一种连续循环钻井技术中应用的旁通开关阀。

背景技术

在常规钻井需要接单根时，必须中断循环钻井介质（泥浆或气体）。中断循环会产生许多对钻井作业不利的影响，包括：因停止循环时，环空动态压降消失，井底压力降低，有时会造成井涌；重新建立循环时，井底压力增加，可能导致井漏。在窄密度窗口作业时，这两种影响会更加突出。在大位移井的大斜度段和水平钻井中，岩屑会落在井眼的低边形成岩屑床，减少有效井眼尺寸，增大钻柱扭矩和阻力；在高温高压井中，循环介质中的固相沉降及泥浆温度的升高会改变泥浆性能，而且高温会使井下仪器过热；在欠平衡钻井中，气体的流动可能会产生一个不稳定的环空；在气体钻井过程中，岩屑下沉卡钻以及井底积液导致地层浸泡垮塌。这些不利影响容易引起井眼不稳定、井壁坍塌、卡钻、钻具失效、溢流或井漏等钻井复杂情况。因此，如何在接单根时保持钻井介质的连续循环，从而有效避免以上问题，成为技术难题。

连续循环钻井技术的出现为上述问题的解决提供了技术方案。其中采用连续循环阀的连续循环钻井技术是目前该技术的发展方向。连续循环阀包括两个循环通道，一个是主通道，另一个是旁通道，分别通过主通道开关阀和旁通开关阀分别实现主通道和旁通道的协调开关。主要的结构形式有两种：一种是主通道和旁通道都利用浮动阀板的形式，另一种形式是主通道为旋塞阀结构而旁通道为单向阀结构。以上两种形式在旁通通道的设计中为了不占用主通道的设计空间，都直接在阀体管壁上设计加工，势必会限制阀体的受力情况以及额定流量；无论是阀板还是单向阀形式，旁通循环期间，流体一直冲刷密封面，势必会降低密封的使用寿命。因此提高阀体的受力情况和额定流量，保证轴向通道可下入电测等所需仪器以及减少流体对旁通密封面的冲蚀是连续循环阀设计必须考虑的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是现有技术中存在的问题，提供一种实现连续循环钻井技术中接单根期间对旁通通道开关控制的旁通开关阀。

为实现上述目的，本实用新型采用以下设计方案：

一种旁通开关阀，包括外壳1、内筒6和密封座5；其中：外壳1呈圆筒形，内部轴向加工有台阶孔道；内筒6安装在外壳1内，内筒6呈圆筒状，内部轴向加工有通孔，外圆柱面从上到下分别为不同外径的第一外圆柱面、第二外圆柱面和第三外圆柱面；密封座5呈圆环形，固定安装在外壳1内，密封座5的外圆柱面与外壳1的第一内圆柱面之间形成静密封；第一外圆柱面与密封座5的内圆柱面之间形成滑动密封；第二外圆柱面与外壳1内孔之间形成滑动密封，第二外圆柱面将外壳1的内部空间分割成上部环隙和下部环隙；外壳1上径向加工有孔道A11和孔道B10，孔道A11与上部环隙连通，孔道B10与下部环隙连通；内筒6向下移动，第三外圆柱面与外壳1内孔之间形成密封，孔道B10与下部环隙连通却与内筒6的内部通孔隔离，即旁通道处于关闭状态；内筒6向上移动，第三外圆柱面与外壳1分开，孔道B10与下部环隙以及内筒6的内部通孔连通，即旁通道处于打开状态。

上述方案还包括：

所述内筒6的第一外圆柱面、第二外圆柱面和第三外圆柱面的外径分别为Φ1、Φ2和Φ3，其关系为Φ2＞Φ1＞Φ3。

旁通道关闭状态时，所述的外壳1和内筒6之间安装有防止外壳1与内筒6相对移动的销钉B8。

所述密封座5的外圆柱面与外壳1的第一内圆柱面之间安装密封圈A2形成静密封；第一外圆柱面与密封座5的内圆柱面之间安装密封圈B4形成滑动密封；第二外圆柱面与外壳1内孔之间安装密封圈C7形成滑动密封，密封圈C7将外壳1的内部空间分割成上部环隙和下部环隙；第三外圆柱面与外壳1内孔之间利用密封圈D9形成密封。

本实用新型的优点是：旁通通道密封置于外壳轴向通道而不是管壁上，减少了管壁上零件数量，降低了密封刺漏的危险性，增加了阀体的强度和旁通通道额定流量；内筒加工有轴向通孔可以实现特殊作业中零件通过的功能；采用密封圈密封提高了流体密封的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型一种旁通开关阀的旁通道关闭状态结构示意图（钻井介质通过内筒内部通孔流动）。

图2是本实用新型一种旁通开关阀的旁通道打开状态结构示意图（钻井介质通过孔道B流动）。

图中 1.外壳，2.密封圈A，3.销钉A，4.密封圈B，5.密封座，6.内筒，7.密封圈C，8.销钉B，9. 密封圈D，10.孔道B ，11.孔道A。

具体实施方式

下面结合附图1和附图2对本实用新型作进一步描述：

一种旁通开关阀包括外壳1、内筒6和密封座5；外壳1呈圆筒形，内部轴向加工有台阶孔道，台阶孔道轴向贯穿整个外壳1；密封座5呈圆环形，通过销钉3固定安装在外壳1内，密封座5的外圆柱面与外壳1之间安装密封圈A2形成静密封；内筒6呈圆筒状，内部轴向加工有通孔，外圆柱面为有三种尺寸外径，从上到下分别加工有第一外圆柱面、第二外圆柱面和第三外圆柱面；内筒6安装在外壳1内，第一外圆柱面与密封座5的内圆柱面之间安装密封圈B4形成滑动密封；第二外圆柱面与外壳1内孔之间安装密封圈C7形成滑动密封，密封圈C7将外壳1的内部空间分割成上部环隙和下部环隙；外壳1上径向加工有孔道A11和孔道B10，孔道A11与上部环隙连通，孔道B10与下部环隙连通；内筒6向下移动，第三外圆柱面与外壳1内孔之间利用密封圈D9形成密封，孔道B10与下部环隙连通却与内筒6的内部通孔隔离，即旁通道处于关闭状态；内筒6向上移动，第三外圆柱面与外壳1分开，孔道B10与下部环隙以及内筒6的内部通孔连通，即旁通道处于打开状态。

内筒6的第一外圆柱面、第二外圆柱面和第三外圆柱面的外径分别为Φ1、Φ2和Φ3，其关系优选为Φ2＞Φ1＞Φ3；孔道B10处于关闭状态时，外壳1和内筒6之间安装有防止外壳1与内筒6相对移动的销钉B8。

现场应用过程中，在旁通开关阀的上部连接一个钻具阀，该钻具阀可以是钻具止回阀或者旋塞阀，该实施例选择连接旋塞阀（图中未示出）。

如附图1所示，石油钻井钻进过程中，钻井介质经过旋塞阀（打开状态），到达旁通开关阀内筒6的内部通孔，然后流入下部钻具组合（此时，第三外圆柱面与外壳1内孔壁之间利用密封圈D9形成密封，孔道B10与下部环隙连通却与内筒6的内部通孔隔离，即旁通道处于关闭状态）。

如附图2所示，接单根时，先将销钉B8松开，使得内筒6在外部作用力的作用下可以上下滑动，连续循环阀控制管汇将钻井介质导入旁通开关阀的孔道B10，由于孔道A11内为大气压力并且Φ2＞Φ1，因此，内筒6在压差的作用下向上移动，第三外圆柱面与外壳1内孔壁分开，孔道B10与下部环隙连通以及内筒6的内部通孔连通，旁通通道打开，逐渐关闭旋塞阀，钻井介质通过旁通通道流入下部钻具组合；

单根接完后，逐步打开旋塞阀，钻井介质再从旁通通道转换到主通道，利用连续循环阀控制管汇对旁通通道泄压，由于孔道A11和孔道B10变为大气压力并且Φ1＞Φ3，因此内筒6在压差的作用下向下移动，从而关闭孔道B10；孔道B10处于关闭状态后，拧紧销钉B8防止外壳1与内筒6相对移动。从而实现钻井全过程中钻井介质的连续循环作业。

在上述实施例中打开主通道关闭旁通道的另外一个实施例为：

孔道A11为液压控制口，旁通开关过程中外接提供液压源的液压系统。

逐步打开旋塞阀，钻井介质从旁通通道和主通道到达下部钻具，在孔道A11上外接提供液压源的液压系统，启动液压系统孔道A11内注入液压介质，逐步增加液压介质压力，则内筒6在液压介质压力作用下下行，从而关闭旁通道；旁通道处于关闭状态后，利用连续循环阀控制管汇关闭旁通道并对孔道B10泄压，泄压后拧紧销钉B8防止外壳1与内筒6相对移动。最后对孔道A11泄压，拆卸相应液压介质管线。从而实现钻井全过程中钻井介质的连续循环作业。

Claims (4)

1.一种旁通开关阀，包括外壳（1）、内筒（6）和密封座（5）；其特征在于：外壳（1）呈圆筒形，内部轴向加工有台阶孔道；内筒（6）安装在外壳（1）内，内筒（6）呈圆筒状，内部轴向加工有通孔，外圆柱面从上到下分别为不同外径的第一外圆柱面、第二外圆柱面和第三外圆柱面；密封座（5）呈圆环形，固定安装在外壳（1）内，密封座（5）的外圆柱面与外壳（1）的第一内圆柱面之间形成静密封；第一外圆柱面与密封座（5）的内圆柱面之间形成滑动密封；第二外圆柱面与外壳（1）内孔之间形成滑动密封，第二外圆柱面将外壳（1）的内部空间分割成上部环隙和下部环隙；外壳（1）上径向加工有孔道A（11）和孔道B（10），孔道A（11）与上部环隙连通，孔道B（10）与下部环隙连通；内筒（6）向下移动，第三外圆柱面与外壳（1）内孔之间形成密封，孔道B（10）与下部环隙连通却与内筒（6）的内部通孔隔离，即旁通道处于关闭状态；内筒（6）向上移动，第三外圆柱面与外壳（1）分开，孔道B（10）与下部环隙以及内筒（6）的内部通孔连通，即旁通道处于打开状态。

2.根据权利要求1所述的旁通开关阀，其特征在于：所述内筒（6）的第一外圆柱面、第二外圆柱面和第三外圆柱面的外径分别为Φ1、Φ2和Φ3，其关系为Φ2＞Φ1＞Φ3。

3.根据权利要求1或2所述的旁通开关阀，其特征在于：旁通道关闭状态时，所述的外壳（1）和内筒（6）之间安装有防止外壳（1）与内筒（6）相对移动的销钉B（8）。

4.根据权利要求3所述的旁通开关阀，其特征在于：所述密封座（5）的外圆柱面与外壳（1）的第一内圆柱面之间安装密封圈A（2）形成静密封；第一外圆柱面与密封座（5）的内圆柱面之间安装密封圈B（4）形成滑动密封；第二外圆柱面与外壳1内孔之间安装密封圈C（7）形成滑动密封，密封圈C（7）将外壳（1）的内部空间分割成上部环隙和下部环隙；第三外圆柱面与外壳（1）内孔之间利用密封圈D（9）形成密封。