鉆桿本發(fā)明是申請(qǐng)?zhí)枮?00980147365.4(PCT/GB2009/002526)、申請(qǐng)日為2009年10月22日、發(fā)明名稱(chēng)為“鉆桿”的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種鉆桿，具體地涉及這樣一種鉆桿，該鉆桿包括用于關(guān)閉所述鉆桿中的側(cè)孔的閥組件。

背景技術(shù)：
通常利用被稱(chēng)作鉆桿或鉆柱的鋼管進(jìn)行鉆孔或鉆井，該鉆桿或鉆柱在最下端具有鉆頭。鉆柱包括多個(gè)首尾相連的管狀部分。整個(gè)鉆柱可以利用轉(zhuǎn)盤(pán)或者利用安裝于鉆桿頂部的地上鉆井馬達(dá)(通常被稱(chēng)為“頂驅(qū)”)來(lái)旋轉(zhuǎn)，或者鉆頭可以利用安裝于鉆柱中的位于鉆頭正上方的流體動(dòng)力馬達(dá)或多個(gè)馬達(dá)而獨(dú)立于鉆柱旋轉(zhuǎn)。在進(jìn)行鉆孔時(shí)，泥漿流用于將由鉆孔過(guò)程產(chǎn)生的巖屑攜帶到鉆孔外。泥槳被沿鉆柱向下泵送而穿過(guò)鉆頭，并且經(jīng)由鉆柱的外徑與鉆孔之間的環(huán)形空間(通常被稱(chēng)為環(huán)空)返回到表面。泥漿流還用于冷卻鉆頭，并且用于給鉆孔增壓，因此基本上阻止來(lái)自被鉆柱穿透的地層的流體的流入物進(jìn)入鉆孔。泥漿是一個(gè)十分寬泛的鉆探術(shù)語(yǔ)，并且在本文中其用于描述在鉆孔期間使用的任何流體或流體混合物，并且涵蓋從空氣、氮、空氣或氮中的霧化流體、具有空氣或氮的泡沫流體、充氣流體或氮化流體至具有固體顆粒的油和/或水的很重的混合物的寬泛范圍。需要相當(dāng)大的壓力以沿該流徑驅(qū)動(dòng)泥漿，因此為了實(shí)現(xiàn)該驅(qū)動(dòng)，通常利用一個(gè)或多個(gè)容積泵將泥漿泵入鉆柱中，該一個(gè)或多個(gè)容積泵經(jīng)由管或歧管與鉆柱的頂部相連。主要泥漿流入井孔是通過(guò)將泥漿在鉆柱的最頂端處泵入主孔中來(lái)實(shí)現(xiàn)的，還已知使鉆柱設(shè)有側(cè)孔，該側(cè)孔從設(shè)置于鉆柱的側(cè)部的口延伸到主孔中，從而泥漿可以在鉆柱頂部的替代位置處被泵入主孔中。例如，隨著鉆孔行進(jìn)，并且鉆孔變得越來(lái)越深時(shí)，需要增加鉆柱的長(zhǎng)度，并且這通常通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：使頂驅(qū)與鉆柱的頂部分離；向鉆柱增設(shè)新的管狀部分；使頂驅(qū)與新的管狀部分的自由端接合；然后重新開(kāi)始鉆孔。因此應(yīng)當(dāng)理解，在該過(guò)程期間沿鉆柱向下泵送泥漿中止。由于種種原因，在鉆孔過(guò)程中停止泥漿流是有問(wèn)題的，并且已提出通過(guò)在鉆柱的每個(gè)部分中設(shè)置側(cè)孔而便于連續(xù)地通過(guò)鉆柱泵送泥漿。這意味著在鉆柱的頂部被關(guān)閉、頂驅(qū)斷開(kāi)并且鉆柱的新的部分被連接時(shí)，可經(jīng)由側(cè)孔將泥漿泵入鉆柱中。在US2158356中公開(kāi)的一種這樣的系統(tǒng)中，在鉆柱的每部分的頂部設(shè)有：側(cè)孔，該側(cè)孔用塞子關(guān)閉；以及閥構(gòu)件，該閥構(gòu)件可在第一位置與第二位置之間樞轉(zhuǎn)，在第一位置，鉆柱的側(cè)孔關(guān)閉而主孔打開(kāi)，在第二位置，側(cè)孔打開(kāi)而主孔關(guān)閉。在鉆孔期間，閥被保持在第一位置，但當(dāng)需要增加鉆柱的長(zhǎng)度時(shí)，從側(cè)孔移除塞子，并且將從泵伸出的軟管連接至側(cè)孔，并且打開(kāi)軟管中的閥，從而開(kāi)始經(jīng)由側(cè)孔將泥漿泵入鉆柱中。然后關(guān)閉位于從泵至鉆柱的頂部的主軟管中的閥，并且側(cè)孔處的泥漿壓力使閥構(gòu)件從第一位置移動(dòng)到第二位置，從而關(guān)閉鉆柱的主孔。然后斷開(kāi)主軟管，新的管狀部分安裝在鉆柱上，并且主軟管連接至新部分的頂部。主軟管中的閥打開(kāi)，從而重新開(kāi)始將泥漿泵入鉆柱的頂部中，并且與側(cè)孔連接的軟管中的閥關(guān)閉。進(jìn)入鉆柱頂部的泥漿所造成的壓力使閥構(gòu)件返回到其第一位置，這允許從側(cè)孔移除軟管，而泥漿基本上不從鉆柱泄漏。然后，在鉆柱的該部分降到井中之前，例如通過(guò)在側(cè)孔上焊接塞子可將側(cè)孔永久地密封。鉆柱還可設(shè)有側(cè)孔，該側(cè)孔被稱(chēng)作“泵入接頭(pumpinsub)”，該泵入接頭在發(fā)生緊急情況下使用，例如為了便于提供控制井孔壓力的突然波動(dòng)所需要的附加的泥漿壓力，其中井孔壓力的突然波動(dòng)是由于來(lái)自由井穿透的地層的流體流入物進(jìn)入井中，這被稱(chēng)為“井涌”。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種鉆桿，該鉆桿具有：管狀主體，穿過(guò)該管狀主體設(shè)有主孔；側(cè)口，該側(cè)口設(shè)置在所述主體的外表面中；側(cè)孔，該側(cè)孔從所述主孔通過(guò)所述主體延伸到所述側(cè)口；以及閥構(gòu)件，該閥構(gòu)件可在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間移動(dòng)，在所述關(guān)閉位置，基本阻止流體流過(guò)所述側(cè)孔，在所述打開(kāi)位置，允許流體流過(guò)所述側(cè)孔，其中，所述閥構(gòu)件在所述關(guān)閉位置與所述打開(kāi)位置之間的運(yùn)動(dòng)包括平移運(yùn)動(dòng)，并且所述閥構(gòu)件至少主要位于所述側(cè)孔內(nèi)。本發(fā)明可以是有利的，因?yàn)樗鲩y構(gòu)件至少主要定位在所述鉆桿的壁厚內(nèi)意味著在正常的鉆孔操作期間，所述閥構(gòu)件不會(huì)妨礙流體沿所述鉆桿的所述主孔流動(dòng)。優(yōu)選地，當(dāng)處于所述關(guān)閉位置時(shí)，所述閥構(gòu)件與閥座接合，以基本阻止流體沿所述側(cè)孔流動(dòng)，并且所述閥構(gòu)件被相對(duì)于所述閥座布置成使得如果所述鉆桿的所述主孔中的流體壓力超過(guò)所述側(cè)口處的壓力，則推動(dòng)所述閥構(gòu)件與所述閥座接合。所述閥構(gòu)件在所述關(guān)閉位置與所述打開(kāi)位置之間的所述平移運(yùn)動(dòng)優(yōu)選大致與所述側(cè)孔的縱軸線平行。所述鉆桿可包括彈性元件，所述閥構(gòu)件通過(guò)該彈性元件被偏壓至所述打開(kāi)位置或所述關(guān)閉位置，并且在該情況下，所述彈性元件優(yōu)選地用于將所述閥構(gòu)件偏壓至所述關(guān)閉位置，所述閥構(gòu)件適于通過(guò)所述側(cè)口處的流體壓力而被打開(kāi)。優(yōu)選地，所述閥構(gòu)件具有大體環(huán)形的支承面，當(dāng)所述閥構(gòu)件處于所述關(guān)閉位置時(shí)，所述大體環(huán)形的支承面與圍繞所述側(cè)孔設(shè)置的對(duì)應(yīng)環(huán)形閥座接合。所述閥構(gòu)件可設(shè)有與引導(dǎo)部接合的定位部，所述引導(dǎo)部從所述鉆桿延伸到所述側(cè)孔中，并且?guī)椭３炙鲩y構(gòu)件的所述環(huán)形支承面與所述閥座的對(duì)準(zhǔn)。在設(shè)置彈性元件的情況下，所述彈性元件可包括螺旋彈簧，該螺旋彈簧圍繞所述定位部在安裝于所述定位部上的止動(dòng)部與所述引導(dǎo)部之間延伸。所述鉆桿還可以設(shè)有蓋，該蓋能夠被可解除地固定在所述側(cè)孔中，并且當(dāng)被固定在所述側(cè)孔中時(shí)所述蓋給所述鉆桿提供基本的流體緊密密封，因此阻止流體沿所述側(cè)孔流動(dòng)。在該情況下，所述蓋可設(shè)有接合結(jié)構(gòu)件，當(dāng)所述蓋被固定在所述側(cè)孔中時(shí)，所述接合結(jié)構(gòu)件與由所述鉆桿設(shè)置的對(duì)應(yīng)的接合結(jié)構(gòu)件接合，需要所述蓋在所述側(cè)孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)以使相應(yīng)的所述接合結(jié)構(gòu)件接合。所述接合結(jié)構(gòu)件可包括對(duì)應(yīng)的螺紋副，或者所述接合結(jié)構(gòu)件可包括卡口接頭結(jié)構(gòu)件，所述卡口接頭結(jié)構(gòu)件圍繞所述側(cè)孔的周向間隔開(kāi)，并且徑向延伸到所述側(cè)孔中。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種鉆桿頭，該鉆桿頭具有：管狀主體，穿過(guò)該管狀主體設(shè)有主孔；側(cè)口，該側(cè)口設(shè)置在所述主體的外表面中；側(cè)孔，該側(cè)孔從所述主孔通過(guò)所述主體延伸到所述側(cè)口；以及閥構(gòu)件，該閥構(gòu)件可在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間移動(dòng)，在所述關(guān)閉位置，基本阻止流體流過(guò)所述側(cè)孔，在所述打開(kāi)位置，允許流體流過(guò)所述側(cè)孔，其中，所述閥構(gòu)件在所述關(guān)閉位置與所述打開(kāi)位置之間的運(yùn)動(dòng)包括平移運(yùn)動(dòng)，并且所述閥構(gòu)件至少主要位于所述側(cè)孔內(nèi)。所述鉆桿頭可具有根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的鉆桿的特征中的任何一個(gè)特征。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種接頭，該接頭用于連接到鉆桿，所述鉆桿具有：管狀主體，穿過(guò)該管狀主體設(shè)有主孔；側(cè)口，該側(cè)口設(shè)置在所述主體的外表面中；側(cè)孔，該側(cè)孔從所述主孔通過(guò)所述主體延伸到所述側(cè)口；以及閥構(gòu)件，該閥構(gòu)件可在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間移動(dòng)，在所述關(guān)閉位置，基本阻止流體流過(guò)所述側(cè)孔，在所述打開(kāi)位置，允許流體流過(guò)所述側(cè)孔，其中，所述閥構(gòu)件在所述關(guān)閉位置與所述打開(kāi)位置之間的運(yùn)動(dòng)包括平移運(yùn)動(dòng)，并且所述閥構(gòu)件至少主要位于所述側(cè)孔內(nèi)。所述接頭可以具有根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的鉆桿的特征中的任何一個(gè)特征。還應(yīng)當(dāng)理解，所述鉆桿、鉆桿頭或者接頭還可以設(shè)有其它閥裝置，例如標(biāo)準(zhǔn)方鉆桿旋塞閥(Kelly閥)或者TIW閥，以例如在附接鉆桿的新的長(zhǎng)度期間用于封閉所述鉆桿的所述主孔。附圖說(shuō)明現(xiàn)在將參照下列附圖僅通過(guò)實(shí)施例描述本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1a示出了不是根據(jù)本發(fā)明的鉆桿的第一實(shí)施方式的局部截面圖；圖1b示出了通過(guò)圖1a中所示的鉆桿的一部分的縱向剖視圖，其中閥構(gòu)件處于打開(kāi)位置；圖1c示出了通過(guò)圖1a中所示的鉆桿的一部分的縱向剖視圖，其中閥構(gòu)件處于關(guān)閉位置；圖2a示出了不是根據(jù)本發(fā)明的鉆桿的第二實(shí)施方式的局部截面圖；圖2b示出了通過(guò)圖2a中所示的鉆桿的一部分的縱向剖視圖，其中閥構(gòu)件處于打開(kāi)位置；圖2c示出了通過(guò)圖2a中所示的鉆桿的一部分的縱向剖視圖，其中閥構(gòu)件處于關(guān)閉位置；圖3a示出了不是根據(jù)本發(fā)明的鉆桿的第三實(shí)施方式的局部截面圖；圖3b示出了通過(guò)圖3a中所示的鉆桿的一部分的縱向剖視圖，其中閥構(gòu)件處于打開(kāi)位置；圖3c示出了通過(guò)圖3a中所示的鉆桿的一部分的縱向剖視圖，其中閥構(gòu)件處于關(guān)閉位置；圖4a示出了通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的第一方面的鉆桿的第四實(shí)施方式的縱向剖視圖，其中在鉆桿中安裝一個(gè)閥構(gòu)件；圖4b示出了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的鉆桿的第四實(shí)施方式的立體圖，其中在鉆桿中安裝三個(gè)閥構(gòu)件；圖4c示出了通過(guò)圖4a或圖4b中所示的閥構(gòu)件中的任何一個(gè)的詳細(xì)剖視圖，該閥構(gòu)件處于打開(kāi)位置；圖4d示出了通過(guò)圖4a或圖4b中所示的閥構(gòu)件中的任何一個(gè)的詳細(xì)剖視圖，閥構(gòu)件處于關(guān)閉位置；圖5a示出了通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的第一方面的鉆桿的第五實(shí)施方式的縱向剖視圖，其中在鉆桿中安裝兩個(gè)閥；圖5b示出了通過(guò)圖5a中所示的其中一個(gè)閥的詳細(xì)剖視圖，閥處于打開(kāi)位置；圖5c示出了通過(guò)圖5a中所示的其中一個(gè)閥的詳細(xì)剖視圖，閥處于關(guān)閉位置并且具有封閉蓋；圖5d示出了圖5b中所示的閥的剖開(kāi)立體圖；圖6a示出了通過(guò)在根據(jù)本發(fā)明的鉆桿的第六實(shí)施方式中使用的閥組件的第一縱向剖視圖；圖6b示出了通過(guò)圖6a中所示的閥組件的第一縱向剖視圖，閥組件不具有封閉蓋；圖6c示出了通過(guò)圖6a中所示的閥組件的第二縱向剖視圖；圖6d示出了通過(guò)圖6a中所示的閥組件的第二縱向剖視圖，閥組件不具有封閉蓋。具體實(shí)施方式所有這些設(shè)計(jì)均示出了閥構(gòu)件的與現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相反的平移運(yùn)動(dòng)。圖1a至3c中所示的設(shè)計(jì)是有利的，因?yàn)樗鼈兲峁┮环N用于保持密封部無(wú)巖屑的較好機(jī)構(gòu)，但是缺點(diǎn)在于，因?yàn)殚y構(gòu)件位于鉆桿的主孔內(nèi)，所以閥構(gòu)件會(huì)阻止沿鉆桿的流體流動(dòng)。對(duì)于圖4a至4d、圖5a-5d以及圖6a至6d中公開(kāi)的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)使得鉆桿在閥的水平面處的截面積較大，與圖1a至圖3c中的設(shè)計(jì)相比，其提供了較大強(qiáng)度的更大抗扭矩設(shè)計(jì)，并且還基本上不限制流體沿鉆桿的主孔流動(dòng)，特別是當(dāng)閥處于關(guān)閉位置時(shí)?，F(xiàn)在參看附圖，在每個(gè)附圖中均示出了鉆桿10的截面，鉆桿10具有管狀主體12，穿過(guò)該管狀主體12設(shè)置主孔14。如對(duì)于鉆桿典型的是，管狀主體12的外表面的橫剖面通常為圓形的，并且主孔14為圓筒狀并且軸向延伸穿過(guò)管狀主體12。在管狀主體12的外表面中設(shè)有側(cè)口16，側(cè)孔18從主孔14通過(guò)管狀主體12延伸至側(cè)口16，在本實(shí)施例中，側(cè)孔18與主孔14大體垂直。鉆桿10還設(shè)有閥構(gòu)件20，閥構(gòu)件20可在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間移動(dòng)，在關(guān)閉位置中，閥構(gòu)件20基本上阻止流體流過(guò)側(cè)孔18，在打開(kāi)位置中，允許流體流過(guò)側(cè)孔18，閥構(gòu)件20在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間的運(yùn)動(dòng)包括平移運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)在參看圖1a至3c，將會(huì)看出，在本發(fā)明的這些實(shí)施方式中，閥構(gòu)件20包括筒狀元件，該筒狀元件位于主孔14內(nèi)，并且在閥構(gòu)件20在打開(kāi)位置(圖1b、2b以及3b中所示)與關(guān)閉位置(圖1c、2c以及3c所示)之間滑動(dòng)期間，該筒狀元件與鉆桿10的管狀主體12接合。閥構(gòu)件20在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間的運(yùn)動(dòng)利用致動(dòng)部22來(lái)實(shí)現(xiàn)，致動(dòng)部22安裝成在主孔14內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并且包括凸輪面24。凸輪面24與閥構(gòu)件20接合，并且被構(gòu)造成使得致動(dòng)部22繞與鉆桿10的縱軸線A一致的軸線的旋轉(zhuǎn)致使閥構(gòu)件20在主孔中與鉆桿10的縱軸線A大體平行地滑動(dòng)。在每一情況下，致動(dòng)部22均包括具有第一端22a的大體筒狀的管狀襯套，第一端22a設(shè)有具有多個(gè)輪齒的錐齒輪26，所述多個(gè)輪齒大體...