一種鉆桿短接旁通閥及操作方法
【專利摘要】一種鉆桿短接旁通閥及操作方法，屬于石油行業(yè)鉆井裝備與工具【技術(shù)領(lǐng)域】。擰松閥堵上的泄壓螺釘進(jìn)行泄壓，若無(wú)流體溢出，則擰松防松螺釘，或擰松鎖緊螺釘并使擋塊前端退出閥堵的燕尾槽c，然后將扳手插入閥堵的扳手插孔內(nèi)卸下閥堵，連接高壓管線與旁通閥，之后將鉆井流體充入高壓管線，使旁通閥在壓力作用下自動(dòng)開(kāi)啟，形成旁通循環(huán)；當(dāng)需要終止旁通循環(huán)時(shí)，首先將高壓管線內(nèi)的鉆井流體泄壓排空，使旁通閥在壓力作用下自動(dòng)關(guān)閉，阻斷旁通循環(huán)，然后斷開(kāi)旁通閥與高壓管線連接，裝上閥堵并利用扳手旋緊閥堵，之后擰緊泄壓螺釘壓實(shí)密封墊，封堵泄壓通道入口，最后擰緊防松螺釘，或使擋塊前端插入閥堵的燕尾槽c內(nèi)并擰緊鎖緊螺釘。
【專利說(shuō)明】一種鉆桿短接旁通閥及操作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆桿短接旁通閥及操作方法，屬于石油行業(yè)鉆井裝備與工具【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)鉆井在接單根或立柱時(shí)，必須先停泵終止鉆井流體循環(huán)，然后進(jìn)行接單根或立柱作業(yè)，接完單根或立柱后，再開(kāi)泵重啟循環(huán)，因此在接單根或立柱時(shí)井底不可避免地會(huì)產(chǎn)生壓力波動(dòng)和巖屑沉降。常規(guī)鉆井使用的接單根或立柱方法，在窄密度窗口、高溫高壓等復(fù)雜地層以及大位移/水平井、欠平衡井等特殊工藝井中極易引起井涌、井漏、氣侵、井壁坍塌和卡鉆等事故，嚴(yán)重影響鉆井安全，成為制約我國(guó)油氣勘探開(kāi)發(fā)向深部、復(fù)雜地層以及深水方向發(fā)展的壁壘。
[0003]保持鉆井流體的連續(xù)循環(huán)是解決上述問(wèn)題的一種有效手段，方法之一就是預(yù)先在每個(gè)單根或立柱上端安裝一個(gè)特殊的鉆桿短接，在該短接的內(nèi)部中心通孔和側(cè)向旁通孔上各安裝一個(gè)閥門，通過(guò)兩個(gè)閥門的交替開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)鉆井流體的轉(zhuǎn)向控制，使鉆井流體既可從中心通道流入鉆柱，也可從旁通通道流入鉆柱，因此使用該鉆桿短接可以在不中斷鉆井流體循環(huán)的條件下完成接單根或立柱作業(yè)，繼而在整個(gè)鉆井期間實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的當(dāng)量循環(huán)密度和不間斷的鉆屑排出。
[0004]專利1CN200880008565.7描述了一種用于截?cái)嗪娃D(zhuǎn)向液體循環(huán)流的設(shè)備，其中的管道形短本體安裝有徑向閥A和軸向閥B，通過(guò)壓力自動(dòng)控制兩個(gè)閥的啟閉，繼而在管道形短本體內(nèi)實(shí)現(xiàn)循環(huán)流的轉(zhuǎn)向切換。專利2CN201110130139.4描述了一種石油鉆井用連續(xù)循環(huán)短接及其連續(xù)循環(huán)泥漿方法，連續(xù)循環(huán)短接包括短接本體、自動(dòng)中心閘閥和側(cè)向常閉單流閥，其結(jié)構(gòu)原理與專利I中所述管道形短本體、軸向閥B和徑向閥A相同。專利3US20120018229描述了一種鉆桿，該鉆桿具有管狀主體、主孔和側(cè)孔，主孔貫穿管狀主體，側(cè)孔位于主體外表面，主孔設(shè)置有球閥，側(cè)孔設(shè)置有單流閥，在進(jìn)行鉆桿上、卸扣作業(yè)時(shí)，手動(dòng)關(guān)閉球閥，側(cè)孔單流閥在壓力作用下自動(dòng)開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)泥漿；正常鉆井時(shí)，手動(dòng)開(kāi)啟球閥，側(cè)孔單流閥在壓力作用下自動(dòng)關(guān)閉。
[0005]上述專利所描述的短接均能在接單根或立柱時(shí)實(shí)現(xiàn)鉆井流體連續(xù)循環(huán)，其中專利I所述徑向閥A、專利2所述側(cè)向常閉單流閥以及專利3所述側(cè)孔單流閥可統(tǒng)稱為旁通閥，安裝在短接體的側(cè)向旁通孔上，用于控制短接體側(cè)向旁通通道的通斷，而專利I所述軸向閥B、專利2所述自動(dòng)中心閘閥以及專利3所述球閥可統(tǒng)稱為中心閥，安裝在短接體內(nèi)部中心通孔上，且位于旁通閥的上端，用于控制短接體中心通道的通斷。上述專利描述的旁通閥存在以下缺點(diǎn):1專利I和2中所述旁通閥為旋啟式單向閥，其閥座與閥板之間采用銷軸連接，為確保銷軸連接強(qiáng)度，銷軸直徑及其銷軸座壁厚必須滿足一定尺寸要求，由于閥座與閥口采用同軸設(shè)置，在閥口通徑不變的條件下，只能通過(guò)增大閥座直徑使銷軸座壁厚滿足設(shè)計(jì)要求。而專利3中所述旁通閥為升降式單向閥，由于其結(jié)構(gòu)所限，為了確保閥口通流能力，閥口直徑需比旋啟式單向閥大，因此同樣造成閥座直徑增大。另外，上述專利所述旁通閥，其閥座與側(cè)壁孔之間均采用端面密封，為滿足密封槽尺寸要求，亦必須增大閥座直徑。但隨著閥座直徑增加，旁通孔的尺寸亦相應(yīng)增大，這樣將導(dǎo)致短接體強(qiáng)度減弱，同時(shí)閥座與旁通孔之間的有效螺紋連接長(zhǎng)度也會(huì)減小，影響旁通閥與旁通孔的連接強(qiáng)度。2專利2中描述了一種用于旁通閥的泄壓閥，在打開(kāi)旁通閥的閥堵之前，利用該泄壓閥將閥堵與閥板之間容腔內(nèi)可能殘存的高壓流體排出，確保操作安全性，但專利2未詳細(xì)說(shuō)明泄壓閥結(jié)構(gòu)及使用方法。專利I和3中所述旁通閥未設(shè)置必要的安全卸壓裝置。3專利1、2和3中所述旁通閥，其用于封閉閥座上閥口的閥堵均未設(shè)置防松裝置，在井下振動(dòng)環(huán)境下，容易造成閥堵松動(dòng)甚至脫落，存在安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種鉆桿短接旁通閥及操作方法，有效解決了旁通閥的卸壓和防松問(wèn)題，提高了旁通閥的連接強(qiáng)度及鉆桿短接體的承載能力，同時(shí)增強(qiáng)了旁通閥對(duì)高低壓和不同鉆井流體的密封性能。
[0007]—種鉆桿短接旁通閥及操作方法，采用的技術(shù)方案是:所述旁通閥安裝在鉆桿短接體的側(cè)壁旁通孔上，主要由閥座、閥板、閥堵、銷軸、扭簧、泄壓螺釘、防松螺釘和騎縫螺釘組成。所述鉆桿短接體的中心通孔安裝有旋塞閥。
[0008]所述閥座與鉆桿短接的側(cè)壁旁通孔采用螺紋副a連接，并利用騎縫螺釘固定，閥座與旁通孔之間通過(guò)密封圈實(shí)現(xiàn)徑向密封。
[0009]所述閥座和閥板通過(guò)銷軸、扭簧連接，閥板可繞銷軸旋轉(zhuǎn)，在扭簧作用下自動(dòng)與閥座閉合，閥板和閥座之間采用球形金屬密封面實(shí)現(xiàn)硬密封，同時(shí)在金屬密封面上固化一層非金屬密封材質(zhì)(如橡膠、聚四氟乙烯)，形成金屬-非金屬?gòu)?fù)合密封，使閥座與閥板之間的密封滿足高低壓及氣液等不同鉆井流體的密封要求。
[0010]所述閥座的閥口采用偏心設(shè)計(jì)，即閥口軸心線與閥座軸心線偏離，使銷軸耳座能夠在閥口通徑較大且不增加閥座直徑的條件下具有足夠的壁厚和強(qiáng)度，與同心結(jié)構(gòu)相比，在具有相同閥口通徑的條件下，偏心結(jié)構(gòu)可適當(dāng)減小閥座直徑，因此使閥座與旁通孔之間的螺紋具有足夠的連接長(zhǎng)度和強(qiáng)度，同時(shí)由于旁通孔直徑減小，也增強(qiáng)了鉆桿短接體的承載能力。
[0011]所述閥板上加工有與中心通孔壁面匹配的圓柱壁面，當(dāng)閥板關(guān)閉時(shí)，沿鉆桿短接體的軸向方向投影，圓柱壁面的投影輪廓直徑應(yīng)等于或大于中心通孔壁面的投影輪廓直徑，確保閥板的圓柱壁面不影響鉆桿短接體中心通孔的通流直徑。
[0012]所述閥堵與閥座采用螺紋副b連接，在不使用旁通閥時(shí)用閥堵封堵閥座的閥口，閥堵與閥座之間通過(guò)雙密封圈實(shí)現(xiàn)徑向密封。
[0013]所述閥堵設(shè)置有扳手插孔和泄壓通道，泄壓通道入口與閥堵和閥板之間的密封腔連通，泄壓通道出口設(shè)置在扳手插孔內(nèi)，并正對(duì)插孔內(nèi)壁，高壓流體直接沖擊插孔內(nèi)壁。泄壓通道設(shè)置有兩個(gè)直角彎道，且泄壓通道的通流直徑從泄壓通道入口到泄壓通道出口逐級(jí)增大，直角彎道和通徑逐級(jí)增大的結(jié)構(gòu)有利于降低高壓流體的沖擊作用。
[0014]所述泄壓螺釘安裝在閥堵的螺紋孔b內(nèi)，泄壓螺釘壓住位于泄壓通道入口處的密封墊(如尼龍)，用于導(dǎo)通或封堵泄壓通道入口，在打開(kāi)閥堵前，需擰松泄壓螺釘，松開(kāi)密封墊，導(dǎo)通泄壓通道，將閥堵與閥板之間密封腔內(nèi)可能積存的高壓流體釋放，然后將扳手插入扳手插孔卸下閥堵，在裝好閥堵后，需擰緊泄壓螺釘壓實(shí)密封墊，封堵泄壓通道，防止下井后外部高壓流體通過(guò)泄壓通道流進(jìn)密封腔內(nèi)。螺紋孔b可采用施必牢螺紋結(jié)構(gòu)，使泄壓螺釘能夠在井下振動(dòng)環(huán)境下仍能有效壓緊密封墊并封堵泄壓通道入口。另外，螺紋孔b內(nèi)設(shè)置有限位擋圈，即可限定泄壓螺釘?shù)淖畲笏煽坌谐?，也可避免泄壓螺釘意外蹦出傷人?br> [0015]所述防松螺釘安裝在閥座的螺紋孔a內(nèi)，防松螺釘由防松螺釘本體和壓頭組成，當(dāng)擰緊防松螺釘時(shí)，防松螺釘?shù)膲侯^緊緊壓住閥堵外螺紋，能夠在振動(dòng)環(huán)境下防止閥堵與閥座松脫。螺紋孔a可采用抗振性能良好的施必牢螺紋結(jié)構(gòu)，提高防松螺釘防松性能，壓頭可采用比閥堵外螺紋軟的材質(zhì)(如尼龍等)，防止壓頭壓壞閥堵外螺紋，壓頭與防松螺釘本體之間可采用左旋螺紋副或粘膠連接固定。
[0016]所述旁通閥亦可由閥座、閥板、閥堵、銷軸、扭簧、泄壓螺釘、擋塊和鎖緊螺釘組成，所述擋塊和鎖緊螺釘用于代替騎縫螺釘和防松螺釘，起到固定閥座和防止閥堵松脫的作用。所述擋塊安裝在鉆桿短接體的燕尾槽a內(nèi)，擋塊上設(shè)置有滑槽，滑槽兩端加工有沉孔a和沉孔b，擋塊配置有鎖緊螺釘，鎖緊螺釘穿過(guò)擋塊上的滑槽擰入位于燕尾槽a內(nèi)的螺紋孔c中，螺紋孔c可采用施必牢螺紋結(jié)構(gòu)，提高鎖緊螺釘?shù)目拐裥阅?，?dāng)鎖緊螺釘擰松后，擋塊可在燕尾槽a內(nèi)滑動(dòng)，并通過(guò)沉孔a和沉孔b限位，當(dāng)沉孔a或沉孔b滑至鎖緊螺釘位置時(shí)，擰緊鎖緊螺釘即可固定擋塊。所述閥座加工有燕尾槽b，閥堵加工有燕尾槽C，當(dāng)閥座和閥堵旋緊時(shí)，燕尾槽b和燕尾槽c與鉆桿短接體上的燕尾槽a相連通。當(dāng)擋塊向旁通孔方向滑動(dòng)，使沉孔a滑至鎖緊螺釘位置時(shí)，擋塊前端同時(shí)插入閥座的燕尾槽b和閥堵的燕尾槽c內(nèi)，此時(shí)擋塊起到固定閥座和防止閥堵松脫的作用，當(dāng)擋塊向背離旁通孔方向滑動(dòng)，使沉孔b滑至鎖緊螺釘位置時(shí)，擋塊前端退出燕尾槽c但仍插入到燕尾槽b內(nèi)，此時(shí)擋塊僅起到固定閥座作用，而閥堵可自由旋轉(zhuǎn)。
[0017]所述擋塊亦可加工階梯通孔a和階梯通孔b，取代滑槽、沉孔a和沉孔b，同時(shí)在燕尾槽a的底面加工沉孔C，沉孔c底面加工螺紋孔C，沉孔c內(nèi)放置彈簧，鎖緊螺釘擰入螺紋孔c內(nèi)并壓縮彈簧。當(dāng)鎖緊螺釘?shù)纳隙嗣娴陀谘辔膊踑的底面時(shí)，擋塊可在燕尾槽a內(nèi)滑動(dòng)，當(dāng)擋塊滑至階梯通孔a或階梯通孔b與沉孔c同心位置時(shí)，鎖緊螺釘向上旋進(jìn)直至鎖緊螺釘?shù)纳隙嗣鎵壕o階梯通孔的臺(tái)肩面a或臺(tái)肩面b，擋塊被鎖緊固定。當(dāng)擋塊前端與閥堵上的燕尾槽c的限位臺(tái)肩a碰觸時(shí)，階梯通孔a與沉孔c同心，擋塊前端同時(shí)插入閥座的燕尾槽b和閥堵的燕尾槽c內(nèi)；當(dāng)擋塊后端與鉆桿短接體上的燕尾槽a的限位臺(tái)肩b碰觸時(shí)，階梯通孔b與沉孔c同心，擋塊前端退出燕尾槽c但仍插入到燕尾槽b內(nèi)。
[0018]一種鉆桿短接旁通閥的操作方法:含有以下步驟；首先擰松閥堵上的泄壓螺釘進(jìn)行泄壓，若無(wú)流體溢出，則擰松防松螺釘，或擰松鎖緊螺釘并使擋塊前端退出閥堵的燕尾槽C，然后將扳手插入閥堵的扳手插孔內(nèi)卸下閥堵，之后將連接接頭一端旋入旁通閥，另一端通過(guò)由壬與高壓管線連接，此時(shí)即已做好旁通循環(huán)的準(zhǔn)備；當(dāng)結(jié)束旁通循環(huán)時(shí)，首先松開(kāi)由壬，斷開(kāi)連接接頭與高壓管線的連接，然后從旁通閥上卸下連接接頭，裝上閥堵并利用扳手旋緊閥堵，之后擰緊泄壓螺釘壓實(shí)密封墊，封堵泄壓通道入口，最后擰緊防松螺釘，或使擋塊前端插入閥堵的燕尾槽c內(nèi)并擰緊鎖緊螺釘，此時(shí)即完成旁通閥的整個(gè)操作流程。
[0019]實(shí)現(xiàn)旁通循環(huán)的原理是:卸下閥堵后，通過(guò)連接接頭使高壓管線與旁通閥連接，旁通閥通過(guò)壓差實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟和關(guān)閉，當(dāng)鉆井流體充入高壓管線時(shí)，旁通閥在壓力作用下自動(dòng)開(kāi)啟，手動(dòng)關(guān)閉旋塞閥，使鉆井流體從中心通孔循環(huán)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榕酝ㄑh(huán)狀態(tài)；需結(jié)束旁通循環(huán)時(shí)，手動(dòng)開(kāi)啟旋塞閥，然后將高壓管線內(nèi)的鉆井流體排空，旁通閥在壓力作用下自動(dòng)關(guān)閉，此時(shí)鉆井流體重新恢復(fù)至中心通孔循環(huán)狀態(tài)。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)設(shè)置緊固、防松和泄壓裝置，有效解決了閥座固定、閥堵防松及閥堵安全拆卸等問(wèn)題，同時(shí)利用偏心閥口和徑向密封結(jié)構(gòu)，減小旁通閥與旁通孔的安裝直徑，增強(qiáng)了旁通閥與旁通孔的連接強(qiáng)度及鉆桿短接體的承載能力，另外通過(guò)設(shè)計(jì)金屬-非金屬?gòu)?fù)合密封結(jié)構(gòu)，有效提高了旁通閥對(duì)高低壓和不同鉆井流體的密封效果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，如圖其中:
[0022]圖1為鉆桿短接結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0023]圖2為旁通閥結(jié)構(gòu)剖視圖
[0024]圖3為圖2的A-A向剖視圖。
[0025]圖4為閥座與閥板結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0026]圖5為閥堵結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0027]圖6為防松螺釘結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0028]圖7為擋塊結(jié)構(gòu)方案I分解圖。
[0029]圖8為擋塊結(jié)構(gòu)方案I剖視圖。
[0030]圖9為擋塊結(jié)構(gòu)方案II剖視圖。
[0031]圖10為旁通循環(huán)原理圖。
[0032]I 一旁通閥；2 —鉆桿短接體；3 —旁通孔；4 一中心通孔；5 —旋塞閥；6 —閥座；7 一閥板；8 —扭簧；9 一銷軸；10 —閥堵；11 一泄壓螺釘；12 —螺紋副a ；13 一騎縫螺釘；
14一密封圈；15 —螺紋副b ；16 一雙密封圈；17 —密封腔；18 —防松螺釘；19 一螺紋孔a ；20 一閥座軸心線；21 —閥口軸心線；22 —銷軸耳座；23 —圓柱壁面；24 —中心通孔壁面；
25一金屬密封面；26 —非金屬密封件；27 —閥口 ；28 —插孔內(nèi)壁；29 —扳手插孔；30 —限位擋圈；31 —泄壓通道出口 ；32 —螺紋孔b ；33 一泄壓通道入口 ；34 —密封墊；35 —泄壓通道；36 —閥堵外螺紋；37 —防松螺釘本體；38 —左旋螺紋副；39 —壓頭；40 —燕尾槽a ；41 一螺紋孔c ；42 一擋塊；43 —沉孔a ；44 一滑槽；45 —沉孔b ；46 一鎖緊螺釘；47 —燕尾槽b ；48 —燕尾槽c ；49 —擋塊前端；50 —擋塊后端；51 —階梯通孔a ；52 —臺(tái)肩面a ；53 —階梯通孔b ；54 —臺(tái)肩面b ；55 —限位臺(tái)肩a ；56 —限位臺(tái)肩b ；57 —沉孔c ；58 —彈簧；59 —連接接頭；60 —由壬；61 —聞壓管線；62 —芳通循環(huán)；63 —中心通孔循環(huán)。
[0033]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

【具體實(shí)施方式】
[0034]顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0035]實(shí)施例1:如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10所示。
[0036]參考圖1，旁通閥I安裝在鉆桿短接體2的側(cè)壁旁通孔3上，鉆桿短接體2的中心通孔4安裝有旋塞閥5。
[0037]參考圖2、圖3和圖4，所述旁通閥I由閥座6、閥板7、扭簧8、銷軸9、閥堵10、泄壓螺釘11、騎縫螺釘13和防松螺釘18組成。所述閥座6與旁通孔3采用螺紋副al2連接，并利用騎縫螺釘13固定，閥座6與旁通孔3之間通過(guò)密封圈14實(shí)現(xiàn)徑向密封；閥座6和閥板7通過(guò)銷軸9和扭簧8連接，閥板7可繞銷軸9旋轉(zhuǎn)，在扭簧8作用下自動(dòng)與閥座6閉合，閥座6和閥板7之間米用球形金屬密封面25實(shí)現(xiàn)硬密封，同時(shí)在金屬密封面25上固化一層非金屬密封件26,如橡膠、聚四氟乙烯等,形成金屬-非金屬?gòu)?fù)合密封,使閥座6與閥板7之間的密封滿足高低壓及氣液等不同循環(huán)介質(zhì)的密封要求；閥座6的閥口 27采用偏心設(shè)計(jì)，即閥口軸心線21與閥座軸心線20偏離，使銷軸耳座22能夠在閥口 27通徑較大且不增加閥座6直徑的條件下具有足夠的壁厚和強(qiáng)度，與同心結(jié)構(gòu)相比，在具有相同閥口 27通徑的條件下，偏心結(jié)構(gòu)可減小閥座6直徑，因此使閥座6與旁通孔3之間的螺紋副al2具有足夠的連接長(zhǎng)度和強(qiáng)度，同時(shí)由于旁通孔3直徑減小，也增強(qiáng)了鉆桿短接體2的承載能力。所述閥堵10與閥座6采用螺紋副bl5連接，在不使用旁通閥I時(shí)用閥堵10封堵閥座6的閥口27，閥堵10與閥座6之間通過(guò)雙密封圈16實(shí)現(xiàn)徑向密封。
[0038]參考圖3，閥板7上加工有與中心通孔壁面24匹配的圓柱壁面23，當(dāng)閥板7關(guān)閉時(shí)，沿鉆桿短接體2的軸向方向投影，圓柱壁面23的投影輪廓直徑應(yīng)等于或大于中心通孔壁面24的投影輪廓直徑，確保閥板7的圓柱壁面23不影響鉆桿短接體2中心通孔4的通流直徑。
[0039]參考圖2和圖5，所述閥堵10上設(shè)置有扳手插孔29和泄壓通道35，泄壓通道入口 33與閥堵10和閥板7之間的密封腔17連通，泄壓通道出口 31設(shè)置在扳手插孔29內(nèi)，并正對(duì)插孔內(nèi)壁28，高壓流體直接沖擊插孔內(nèi)壁28，泄壓通道35設(shè)置有兩個(gè)直角彎道，且泄壓通道35的通流直徑從泄壓通道入口 33到泄壓通道出口 31逐級(jí)增大，直角彎道和通徑逐級(jí)增大的結(jié)構(gòu)有利于降低高壓流體的沖擊作用。所述泄壓螺釘11安裝在閥堵的螺紋孔b32內(nèi)，泄壓螺釘11壓住位于泄壓通道入口 33處的密封墊34，用于導(dǎo)通或封堵泄壓通道入口 33，螺紋孔b32可采用施必牢螺紋結(jié)構(gòu)，使泄壓螺釘11能夠在井下振動(dòng)環(huán)境下仍能有效壓緊密封墊34并封堵泄壓通道入口 33。另外，螺紋孔b32內(nèi)設(shè)置有限位擋圈30，即可限定泄壓螺釘11的最大松扣行程，也可避免泄壓螺釘11意外蹦出傷人。
[0040]參考圖3、圖5和圖6，防松螺釘18安裝在閥座6的螺紋孔al9內(nèi)，防松螺釘18由防松螺釘本體37和壓頭39組成，當(dāng)擰緊防松螺釘18時(shí)，防松螺釘18的壓頭39緊緊壓住閥堵外螺紋36，形成預(yù)壓力，能夠在振動(dòng)環(huán)境下防止閥堵10與閥座6松脫。螺紋孔al9可采用抗振性能良好的施必牢螺紋結(jié)構(gòu)，提高防松螺釘18防松性能，壓頭39可采用比閥堵外螺紋36軟的材質(zhì)，如尼龍或聚四氟乙烯等，防止壓頭39壓壞閥堵外螺紋36，壓頭39與防松螺釘本體37之間可采用左旋螺紋副38或粘膠連接固定。
[0041]參考圖7和圖8，所述旁通閥I可用擋塊42代替騎縫螺釘13和防松螺釘18，起到固定閥座6和防止閥堵10松脫的作用。所述擋塊42安裝在鉆桿短接體2的燕尾槽a40內(nèi)，擋塊42上設(shè)置有滑槽44，滑槽44兩端加工有沉孔a43和沉孔b45，擋塊42配置有鎖緊螺釘46，鎖緊螺釘46穿過(guò)擋塊42上的滑槽44擰入位于燕尾槽a40內(nèi)的螺紋孔c41中，螺紋孔c41可采用施必牢螺紋結(jié)構(gòu)，提高鎖緊螺釘46的抗振性能，當(dāng)鎖緊螺釘46擰松后，擋塊42可在燕尾槽a40內(nèi)滑動(dòng)，并通過(guò)沉孔a43和沉孔b45限位，當(dāng)沉孔a43或沉孔b45滑至鎖緊螺釘46位置時(shí)，擰緊鎖緊螺釘46即可固定擋塊42。所述閥座6加工有燕尾槽b47，閥堵10加工有燕尾槽c48，當(dāng)閥座6和閥堵10旋緊時(shí)，燕尾槽b47和燕尾槽c48與鉆桿短接體2上的燕尾槽a40相連通。當(dāng)擋塊42向旁通孔3方向滑動(dòng)，使沉孔a43滑至鎖緊螺釘46位置時(shí)，擋塊前端49同時(shí)插入閥座6的燕尾槽b47和閥堵10的燕尾槽c48內(nèi)，此時(shí)擋塊42起到固定閥座6和防止閥堵10松脫的作用，當(dāng)擋塊42向背離旁通孔3方向滑動(dòng)，使沉孔b45滑至鎖緊螺釘46位置時(shí)，擋塊前端49退出燕尾槽c48但仍插入到燕尾槽b47內(nèi)，此時(shí)擋塊42僅起到固定閥座6作用，而閥堵10可自由旋轉(zhuǎn)。
[0042]參考圖9，所述擋塊42亦可加工階梯通孔a51和階梯通孔b53，取代滑槽44、沉孔a43和沉孔b45，同時(shí)在燕尾槽a40的底面加工沉孔c57，沉孔c57底面加工螺紋孔c41，沉孔c57內(nèi)放置彈簧58，鎖緊螺釘46擰入螺紋孔c41內(nèi)并壓縮彈簧58。當(dāng)鎖緊螺釘46的上端面低于燕尾槽a40的底面時(shí)，擋塊42可在燕尾槽a40內(nèi)滑動(dòng)，當(dāng)擋塊42滑至階梯通孔a51或階梯通孔b52與沉孔c57同心位置時(shí)，鎖緊螺釘46向上旋進(jìn)直至鎖緊螺釘46的上端面壓緊階梯通孔a51的臺(tái)肩面a52或階梯通孔b53的臺(tái)肩面b54，擋塊42被鎖緊固定。當(dāng)擋塊前端49與閥堵10上的燕尾槽c48的限位臺(tái)肩a55碰觸時(shí)，階梯通孔a51與沉孔c57同心，擋塊前端49同時(shí)插入閥座6的燕尾槽b47和閥堵10的燕尾槽c48內(nèi)；當(dāng)擋塊后端50與鉆桿短接體2上的燕尾槽a40的限位臺(tái)肩b56碰觸時(shí)，階梯通孔b53與沉孔c57同心，擋塊前端49退出燕尾槽c48但仍插入到燕尾槽b47內(nèi)。
[0043]閥堵10的裝卸方法如下:卸開(kāi)閥堵10前，先擰松泄壓螺釘11，松開(kāi)密封墊34，使泄壓通道入口 33與泄壓通道35導(dǎo)通，將閥堵10與閥板7之間密封腔17內(nèi)可能積存的高壓流體釋放，若無(wú)流體溢出，則擰松防松螺釘18，或擰松鎖緊螺釘46并使擋塊前端49退出閥堵10的燕尾槽c48，然后將扳手插入扳手插孔29內(nèi)卸下閥堵10 ;安裝閥堵10時(shí)，先將扳手插入扳手插孔29內(nèi)旋緊閥堵10，然后擰緊泄壓螺釘11壓實(shí)密封墊34，封堵泄壓通道入口 33，防止下井后外部高壓流體通過(guò)泄壓通道入口 33流進(jìn)密封腔17，最后擰緊防松螺釘18，或使擋塊前端49插入閥堵10的燕尾槽c48內(nèi)并擰緊鎖緊螺釘46。
[0044]參考圖10，卸下閥堵10后，將連接接頭59 —端旋入旁通閥1，另一端通過(guò)由壬60與高壓管線61連接。當(dāng)鉆井流體充入高壓管線61內(nèi)時(shí)，旁通閥I在壓力作用下自動(dòng)開(kāi)啟，手動(dòng)關(guān)閉旋塞閥5，可使鉆井流體從中心通孔循環(huán)63狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榕酝ㄑh(huán)62狀態(tài)；手動(dòng)開(kāi)啟旋塞閥5，并將高壓管線61內(nèi)的鉆井流體排空，旁通閥I在壓力作用下自動(dòng)關(guān)閉，鉆井流體從旁通循環(huán)62狀態(tài)恢復(fù)至中心通孔循環(huán)63狀態(tài)。
[0045]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0046]如上所述，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說(shuō)明，但是只要實(shí)質(zhì)上沒(méi)有脫離本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)及效果可以有很多的變形，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆桿短接旁通閥，其特征在于:所述旁通閥安裝在鉆桿短接體的側(cè)壁旁通孔上，旁通閥由閥座、閥板、閥堵、銷軸、扭簧、泄壓螺釘、防松螺釘和騎縫螺釘組成； 所述閥座與鉆桿短接的側(cè)壁旁通孔采用螺紋副a連接，并利用騎縫螺釘固定，閥座與旁通孔之間通過(guò)密封圈實(shí)現(xiàn)徑向密封； 所述閥座和閥板通過(guò)銷軸、扭簧連接，閥板可繞銷軸旋轉(zhuǎn)，在扭簧作用下自動(dòng)與閥座閉合，閥板和閥座之間通過(guò)球形金屬密封面實(shí)現(xiàn)硬密封，同時(shí)在金屬密封面上固化一層非金屬密封材質(zhì)，形成金屬-非金屬?gòu)?fù)合密封； 所述閥座的閥口采用偏心結(jié)構(gòu)，即閥口軸心線與閥座軸心線偏離； 所述閥板上加工有與鉆桿短接體的中心通孔壁面匹配的圓柱壁面，閥板關(guān)閉時(shí)，圓柱壁面沿鉆桿短接軸向方向的投影輪廓直徑等于或大于中心通孔壁面的投影輪廓直徑；所述閥堵與閥座采用螺紋副b連接，閥堵與閥座之間通過(guò)雙密封圈實(shí)現(xiàn)徑向密封； 所述閥堵設(shè)置有扳手插孔和泄壓通道，泄壓通道入口與閥堵和閥板之間的密封腔連通，泄壓通道出口設(shè)置在扳手插孔內(nèi)，并正對(duì)插孔內(nèi)壁；所述泄壓通道設(shè)置有兩個(gè)直角彎道，且泄壓通道的通流直徑從泄壓通道入口到泄壓通道出口逐級(jí)增大； 所述泄壓螺釘安裝在閥堵的螺紋孔b內(nèi)，泄壓螺釘壓住位于泄壓通道入口處的密封墊，用于導(dǎo)通或封堵泄壓通道入口，螺紋孔b采用施必牢螺紋結(jié)構(gòu)，并設(shè)置有限位擋圈；所述防松螺釘安裝在閥座的螺紋孔a內(nèi)，防松螺釘由防松螺釘本體和壓頭組成，防松螺釘?shù)膲侯^斜向壓住閥堵外螺紋，防止閥堵與閥座松脫，螺紋孔a采用施必牢螺紋，壓頭采用比閥堵外螺紋軟的材質(zhì)，壓頭與防松螺釘本體之間采用左旋螺紋副或粘膠連接固定； 所述旁通閥亦可由閥座、閥板、閥堵、銷軸、扭簧、泄壓螺釘、擋塊和鎖緊螺釘組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆桿短接旁通閥，其特征在于所述擋塊安裝在鉆桿短接體的燕尾槽a內(nèi)，擋塊上設(shè)置有滑槽，滑槽兩端加工有沉孔a和沉孔b，擋塊配置有鎖緊螺釘，鎖緊螺釘穿過(guò)擋塊上的滑槽擰入位于燕尾槽a內(nèi)的螺紋孔c中，螺紋孔c采用施必牢螺紋結(jié)構(gòu)，當(dāng)鎖緊螺釘擰松后，擋塊可在燕尾槽a內(nèi)滑動(dòng)，并通過(guò)沉孔a和沉孔b限位，當(dāng)沉孔a或沉孔b滑至鎖緊螺釘位置時(shí)，擰緊鎖緊螺釘即可固定擋塊；所述閥座加工有燕尾槽b，閥堵加工有燕尾槽C，當(dāng)閥座和閥堵旋緊時(shí)，燕尾槽b和燕尾槽c與鉆桿短接體上的燕尾槽a相連通；所述擋塊中的沉孔a滑至鎖緊螺釘位置時(shí)，擋塊前端同時(shí)插入閥座的燕尾槽b和閥堵的燕尾槽c內(nèi)，此時(shí)擋塊起到固定閥座和防止閥堵松脫的作用；所述擋塊中的沉孔b滑至鎖緊螺釘位置時(shí)，擋塊前端退出燕尾槽c但仍插入到燕尾槽b內(nèi)，此時(shí)擋塊僅起到固定閥座作用，而閥堵可自由旋轉(zhuǎn).
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆桿短接旁通閥，其特征在于所述擋塊亦可設(shè)置階梯通孔a和階梯通孔b，取代滑槽、沉孔a和沉孔b，同時(shí)在燕尾槽a的底面加工沉孔C，沉孔c底面加工螺紋孔C，沉孔c內(nèi)放置彈簧，鎖緊螺釘擰入螺紋孔c內(nèi)并壓縮彈簧；當(dāng)鎖緊螺釘?shù)纳隙嗣娴陀谘辔膊踑的底面時(shí)，擋塊可在燕尾槽a內(nèi)滑動(dòng)，當(dāng)擋塊滑至階梯通孔a或階梯通孔b與沉孔c同心位置時(shí)，鎖緊螺釘向上旋進(jìn)直至鎖緊螺釘?shù)纳隙嗣鎵壕o階梯通孔的臺(tái)肩面a或臺(tái)肩面b，擋塊被鎖緊固定；當(dāng)擋塊前端與閥堵上的燕尾槽c的限位臺(tái)肩a碰觸時(shí)，階梯通孔a與沉孔c同心，擋塊前端同時(shí)插入閥座的燕尾槽b和閥堵的燕尾槽c內(nèi)；當(dāng)擋塊后端與鉆桿短接體上的燕尾槽a的限位臺(tái)肩b碰觸時(shí)，階梯通孔b與沉孔c同心，擋塊前端退出燕尾槽c但仍插入到燕尾槽b內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的鉆桿短接旁通閥的操作方法，其特征在于: 首先擰松閥堵上的泄壓螺釘進(jìn)行泄壓，若無(wú)流體溢出，則擰松防松螺釘，或擰松鎖緊螺釘并使擋塊前端退出閥堵的燕尾槽c，然后將扳手插入閥堵的扳手插孔內(nèi)卸下閥堵，連接高壓管線與旁通閥，之后將鉆井流體充入高壓管線，使旁通閥在壓力作用下自動(dòng)開(kāi)啟，形成旁通循環(huán)；當(dāng)需要終止旁通循環(huán)時(shí)，首先將高壓管線內(nèi)的鉆井流體泄壓排空，使旁通閥在壓力作用下自動(dòng)關(guān)閉，阻斷旁通循環(huán)，然后斷開(kāi)旁通閥與高壓管線連接，裝上閥堵并利用扳手旋緊閥堵，之后擰緊泄壓螺釘壓實(shí)密封墊，封堵泄壓通道入口，最后擰緊防松螺釘，或使擋塊前端插入閥堵的燕尾槽c內(nèi)并擰緊鎖緊螺釘。
【文檔編號(hào)】E21B21/08GK104453752SQ201310416242
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】胡志堅(jiān), 任榮權(quán), 張亞昌, 肖建秋, 補(bǔ)聲軍, 邵強(qiáng), 沈赤衛(wèi) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院, 貴州高峰石油機(jī)械股份有限公司