螺桿鉆具用鉆壓控制閥的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種螺桿鉆具用鉆壓控制閥，鉆壓控制閥包括連接在馬達(dá)總成的定子上的閥體和連接在旁通閥的殼體上的閥芯，閥芯的前端設(shè)有頂壓頭，閥芯中設(shè)有液壓通道，閥芯的周壁上開設(shè)有分液口，閥芯的前端套裝有復(fù)位彈簧，在使用時(shí)，當(dāng)鉆井液的排量達(dá)到一定值時(shí)，鉆井液的液壓會迫使旁通閥總成的旁通孔關(guān)閉，此時(shí)當(dāng)井內(nèi)砂面松軟時(shí)，鉆井液會通過鉆壓控制閥的閥芯中液壓通道流入馬達(dá)總成的轉(zhuǎn)子內(nèi)中空通道，以使鉆井液可從鉆頭的水眼中噴出，將井內(nèi)砂柱沖出，因此本實(shí)用新型可在砂面松軟時(shí)，通過控制鉆壓控制閥來實(shí)現(xiàn)液壓鉆進(jìn)。
【專利說明】
螺桿鉆具用鉆壓控制閥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于油田采油裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種螺桿鉆具用鉆壓控制閥。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，在油田機(jī)械采油過程中，由于油井開采強(qiáng)度大，地層出砂日益嚴(yán)重，所以機(jī)械采油往往會導(dǎo)致砂埋油層而造成油井減產(chǎn)、停產(chǎn)。為了恢復(fù)正常生產(chǎn)，需用螺桿鉆進(jìn)行鉆沖砂，而現(xiàn)有螺桿鉆具主要是由旁通閥、馬達(dá)總成、萬向軸總成和傳動軸總成等四大總成組成，馬達(dá)總成中定子的徑向斷面為橢圓形的內(nèi)螺旋，轉(zhuǎn)子的徑向斷面為凸輪形的外螺旋，這種結(jié)構(gòu)的螺桿鉆具在鉆沖砂時(shí)處于空載狀態(tài)，排量小、轉(zhuǎn)速高，加劇了馬達(dá)總成中定子的橡膠套和轉(zhuǎn)子間的摩擦，而且摩擦引起的高溫加快了定子的橡膠套老化速度，容易發(fā)生井下事故。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種螺桿鉆具用鉆壓控制閥，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中螺旋鉆具在遇到質(zhì)地松軟的砂面時(shí)高速空轉(zhuǎn)而造成的老化速度加劇的問題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型中螺桿鉆具用鉆壓控制閥的技術(shù)方案如下:
[0005]螺桿鉆具用鉆壓控制閥，包括用于連接在馬達(dá)總成的定子上的閥體和用于連接在旁通閥的殼體上的閥芯，閥芯的前端設(shè)有用于控制馬達(dá)總成的轉(zhuǎn)子前端的進(jìn)液口開關(guān)的頂壓頭，并在閥芯中設(shè)有后端口用于連通旁通閥總成的出口、前端口封閉的液壓通道，閥芯的周壁上開設(shè)有與液壓通道連通、以用于在頂壓頭讓開轉(zhuǎn)子的進(jìn)液口時(shí)將閥芯的液壓通道和轉(zhuǎn)子的進(jìn)液口連通的分液口，閥芯的前端套裝有用于頂推閥芯而阻止頂壓頭封堵轉(zhuǎn)子的進(jìn)液口的復(fù)位彈簧。
[0006]閥芯包括前后導(dǎo)向裝配在閥體中的伸縮管和固定在伸縮管前端的頂桿，頂壓頭為頂桿的前端頭。
[0007]閥芯的外周上固定有擋止在復(fù)位彈簧后端的并帽，并帽處于分流口之后。
[0008]閥體和閥芯上對應(yīng)設(shè)有前后導(dǎo)向配合的導(dǎo)向鍵和導(dǎo)向槽，導(dǎo)向鍵和導(dǎo)向槽分別處于閥芯外周上凸設(shè)的環(huán)形凸肩和閥體內(nèi)壁面上凸設(shè)的環(huán)形臺階上。
[0009]閥體和閥芯之間設(shè)有用于阻止鉆井液從旁通閥流入導(dǎo)向槽的第二密封圈，第二密封圈處于導(dǎo)向槽之后。
[0010]閥體和閥芯之間裝配有用于阻止鉆井液從鉆壓控制閥前端導(dǎo)流至導(dǎo)向槽中的第一密封圈，第一密封圈處于導(dǎo)向槽之前。
[0011]閥芯的后端設(shè)有朝前的擋止肩部，閥體上設(shè)有擋止在擋止肩部之前的擋止臺階。
[0012]本實(shí)用新型中鉆壓控制閥包括連接在馬達(dá)總成的定子上的閥體和連接在旁通閥的殼體上的閥芯，閥芯的前端設(shè)有頂壓頭，閥芯中設(shè)有液壓通道，閥芯的周壁上開設(shè)有分液口，閥芯的前端套裝有復(fù)位彈簧，在使用時(shí)，當(dāng)鉆井液的排量達(dá)到一定值時(shí)，鉆井液的液壓會迫使旁通閥總成的旁通孔關(guān)閉，此時(shí)當(dāng)井內(nèi)砂面松軟時(shí)，鉆井液會通過鉆壓控制閥的閥芯中液壓通道流入馬達(dá)總成的轉(zhuǎn)子內(nèi)中空通道，以使鉆井液可從鉆頭的水眼中噴出，將井內(nèi)砂柱沖出；當(dāng)井內(nèi)砂面較為堅(jiān)固且能承受一定負(fù)荷時(shí)，下方鉆壓控制閥的閥芯，在鉆壓的作用下閥芯將壓縮復(fù)位彈簧，以使閥芯的頂壓頭頂壓馬達(dá)總成的轉(zhuǎn)子后端，轉(zhuǎn)子的進(jìn)液口關(guān)閉，鉆井液將從鉆壓控制閥中流入馬達(dá)總成中由轉(zhuǎn)子和定子組成的許多連續(xù)互不相通的密封腔中，通過馬達(dá)總成將鉆井液的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，為鉆頭的鉆進(jìn)提供動力，因此與現(xiàn)有技術(shù)中螺桿鉆具的鉆頭單純依靠鉆頭的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)的方式相比，本實(shí)用新型可在砂面松軟時(shí)，通過控制鉆壓控制閥來實(shí)現(xiàn)液壓鉆進(jìn)，即通過從鉆頭的水眼中噴出鉆井液來實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)，而且鉆壓控制閥可實(shí)現(xiàn)兩種鉆進(jìn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，保證了在復(fù)雜的復(fù)合型堆積物上進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)，鉆進(jìn)狀態(tài)不斷變化的情況，從而在保證螺桿鉆具正常鉆進(jìn)的情況下，延長了螺桿鉆具正常的使用壽命，減少了施工風(fēng)險(xiǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是使用圖1中鉆壓控制閥的螺桿鉆具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是圖2中A處的局部放大圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]本實(shí)用新型中螺桿鉆具用鉆壓控制閥的實(shí)施例:如圖1至圖3所示，該鉆壓控制閥包括螺紋連接在旁通閥總成I的殼體后端的閥芯和螺紋連接在馬達(dá)總成3的定子15前端的閥體6，閥芯由前后導(dǎo)向裝配在閥體6中的伸縮管7和螺紋連接在伸縮管7前端的頂桿8構(gòu)成，頂桿8的后端開設(shè)有后端開口、前端封閉的頂桿8盲孔，頂桿8盲孔的后端與伸縮管7的內(nèi)孔連通而形成閥芯的液壓通道，并在頂桿8的周壁上開設(shè)有與頂桿8盲孔連通的分流口，頂桿8的前端頭為與馬達(dá)總成3的后端設(shè)置的開關(guān)閥配合的頂壓頭。伸縮管7的前端外周上螺紋固連有環(huán)形的并帽11，并帽11的前端頂裝有套裝在頂桿8外周上的復(fù)位彈簧10。
[0017]伸縮管7的后端螺紋連接在旁通閥總成I的殼體外周上，且伸縮管7的后端比前端粗大。伸縮管7的外周上設(shè)有從后向前依次布置的第一臺階和第二臺階，第一臺階處于朝前的擋止肩部上，第一臺階和第二臺階之間的圓柱形周面為與閥體6的內(nèi)壁面配合的導(dǎo)向周面段，該導(dǎo)向周面段的前端卡裝有與閥體6的外周面密封配合的第二密封圈14。伸縮管7的外周上設(shè)有間隔設(shè)置在第二臺階之前的環(huán)形凸肩，環(huán)形凸肩上設(shè)有導(dǎo)向鍵13，該導(dǎo)向鍵13在伸縮管7的周向上間隔均布而形成花鍵結(jié)構(gòu)。伸縮管7的內(nèi)孔從后向前依次分為擴(kuò)孔段、錐孔段和直孔段，其中擴(kuò)孔段與旁通閥總成I的出口連通，直孔段與頂桿8盲孔的后端口連通，錐孔段過渡連接在擴(kuò)孔段和直孔段之間。
[0018]頂桿8的外周面從后向前依次分為螺紋段、第一柱面段、錐面段和第二柱面段，其中螺紋段螺紋連接在伸縮管7的前端中，第一柱面段和伸縮管7的前端外周面等徑，錐面段過渡連接在第一柱面段和第二柱面段之間，第二柱面段比第一柱面段細(xì)以便于伸入馬達(dá)總成3的后端。頂桿8的前端面為球面。分流口處于頂桿8的第一柱面段靠前部分上，分流口有兩圈，同圈中各分流口在第一柱面段周向間隔均布，兩圈中各個(gè)分流口前后相對布置。
[0019]閥體6為前后延伸的套體，閥體6的內(nèi)壁面上于中部位置處設(shè)有環(huán)形臺階，環(huán)形臺階的內(nèi)壁面上開設(shè)有與導(dǎo)向鍵13前后導(dǎo)向配合的導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽在環(huán)形臺階的內(nèi)壁面上沿周向間隔均布而形成花鍵槽。閥體6的前端螺紋連接在馬達(dá)總成3的定子15后端中。
[0020]并帽11螺紋連接在伸縮管7的前端于導(dǎo)向鍵13之前的位置處，并帽11的后端靠緊在環(huán)形凸肩的前端面上。并帽11的后端外周面上凸設(shè)有環(huán)形的密封凸肩，密封凸肩的外周面上卡裝有與閥體6的內(nèi)壁面密封配合的第一密封圈12。并帽11的前端面擋止在復(fù)位彈黃10的后端上。
[0021]使用該鉆壓控制閥2的螺桿鉆具為一種轉(zhuǎn)速可控的螺桿鉆具，其包括從后向前依次設(shè)置的旁通閥總成1、鉆壓控制閥2、馬達(dá)總成3、萬向軸總成4和傳動軸總成5，其中旁通閥總成1、馬達(dá)總成3的主體部分、萬向軸總成4和傳動軸總成5的結(jié)構(gòu)均為現(xiàn)有技術(shù)，馬達(dá)總成3的定子15內(nèi)壁面上凸設(shè)有處于后端的環(huán)形擋沿，該環(huán)形擋沿?fù)踔乖趶?fù)位彈簧10的前端面上，以使復(fù)位彈簧10頂裝在馬達(dá)總成3的定子15和鉆壓控制閥2的閥芯之間。
[0022]馬達(dá)總成3的轉(zhuǎn)子16后端設(shè)有處于進(jìn)液口和頂壓頭之間的開關(guān)閥，開關(guān)閥包括一體同軸設(shè)置在進(jìn)液口之后的導(dǎo)套17和前后導(dǎo)向密封裝配在導(dǎo)套17中的壓蓋18。導(dǎo)套17的后端周壁上開設(shè)有在會走向間隔均布的導(dǎo)流孔，導(dǎo)套17的后端內(nèi)壁上卡裝有擋止在壓蓋18之后的擋圈，導(dǎo)套17的前端口比進(jìn)液口的開度大，在導(dǎo)套17的前端形成朝后的環(huán)形的臺階面，在該臺階面上裝配有與進(jìn)液口等徑的彈簧座，彈簧座和壓蓋18之間頂裝有頂壓彈簧19。壓蓋18為前端開口、后端封閉的套體，壓蓋18的中部周壁上開設(shè)有與導(dǎo)流孔對應(yīng)的節(jié)流孔，節(jié)流孔也對應(yīng)在壓蓋18的周向上間隔均布；壓蓋18的外周上于節(jié)流孔之前和之后分別凸設(shè)有環(huán)形的壓蓋18凸肩，兩壓蓋18凸肩中分別卡裝有與導(dǎo)套17的內(nèi)壁面密封配合的第三密封圈，該第三密封圈在壓蓋18上于節(jié)流孔前后方位置處均形成密封結(jié)構(gòu)，壓蓋18的外周面、導(dǎo)套17的內(nèi)壁面和兩壓蓋18凸肩圍成連通導(dǎo)流孔和節(jié)流孔的環(huán)形的節(jié)流腔，壓蓋18在導(dǎo)套17內(nèi)的導(dǎo)向移動行程上具有使導(dǎo)流孔與進(jìn)液口連通的打開位、封堵在導(dǎo)流孔和進(jìn)液口之間而使進(jìn)液口被封閉的關(guān)閉位。
[0023]本實(shí)施例中螺桿鉆具在進(jìn)行工作時(shí)，當(dāng)鉆井液的排量達(dá)到一定值時(shí)液壓使旁通閥總成I內(nèi)的閥芯向下移動，此時(shí)旁通孔關(guān)閉，當(dāng)井內(nèi)砂面松軟時(shí)，鉆井液通過鉆壓控制閥2的液壓通道，馬達(dá)總成3內(nèi)的中空轉(zhuǎn)子16與傳動軸總成5的內(nèi)孔經(jīng)鉆頭水眼噴出，將井內(nèi)砂柱沖出。當(dāng)井內(nèi)砂面較為堅(jiān)固能承受一定負(fù)荷時(shí)，下放管柱鉆壓控制閥2內(nèi)的伸縮管7，在鉆壓作用下壓縮復(fù)位彈簧10，帶動頂桿8下移而頂壓開關(guān)閥中壓蓋18下降，壓蓋18上的節(jié)流孔與導(dǎo)套17上的導(dǎo)流孔前后錯(cuò)開，且壓蓋18將阻擋在導(dǎo)流孔和進(jìn)液口之間，關(guān)閉轉(zhuǎn)子16的中空通道，鉆井液進(jìn)入馬達(dá)總成3中的由轉(zhuǎn)子16與定子15組成的許多連續(xù)互不相通的密封腔，鉆井液的液能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，在轉(zhuǎn)子16的螺旋曲面上形成轉(zhuǎn)動力矩，迫使轉(zhuǎn)子16在定子15內(nèi)作行星運(yùn)動，由萬向軸總成4將轉(zhuǎn)子16的行星運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃虞S總成5的定軸運(yùn)動，并通過傳動軸總成5的主軸將馬達(dá)產(chǎn)生的扭矩和轉(zhuǎn)速傳遞給鉆頭，使井下鉆頭獲取一定轉(zhuǎn)速和扭矩，從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)鉆沖功能。
[0024]在上述實(shí)施例中，頂壓頭通過開關(guān)閥門來控制轉(zhuǎn)子的進(jìn)液口開關(guān)，在其他實(shí)施例中，該開關(guān)閥門也可以去除掉，以通過頂壓頭封堵和讓開進(jìn)液口來對應(yīng)控制進(jìn)液口的關(guān)閉和打開。
[0025]在上述實(shí)施例中，復(fù)位彈簧的后端頂裝在并帽上，在其他實(shí)施例中，該并帽也可以用閥芯上凸設(shè)的凸肩、安裝的擋圈等止脫結(jié)構(gòu)替換。
[0026]在上述實(shí)施例中，頂桿螺紋連接在伸縮管上，在其他實(shí)施例中，頂桿也可以通過螺釘連接、焊接、一體設(shè)置等方式設(shè)置在伸縮管上。
[0027]在上述是私立中，復(fù)位彈簧頂裝在鉆壓控制閥的閥芯和馬達(dá)總成的定子之間，在其他實(shí)施例中，復(fù)位彈簧也可以頂裝在鉆壓控制閥的閥芯和閥體之間。
【權(quán)利要求】
1.螺桿鉆具用鉆壓控制閥，其特征在于，包括用于連接在馬達(dá)總成的定子上的閥體和用于連接在旁通閥的殼體上的閥芯，閥芯的前端設(shè)有用于控制馬達(dá)總成的轉(zhuǎn)子前端的進(jìn)液口開關(guān)的頂壓頭，并在閥芯中設(shè)有后端口用于連通旁通閥總成的出口、前端口封閉的液壓通道，閥芯的周壁上開設(shè)有與液壓通道連通、以用于在頂壓頭讓開轉(zhuǎn)子的進(jìn)液口時(shí)將閥芯的液壓通道和轉(zhuǎn)子的進(jìn)液口連通的分液口，閥芯的前端套裝有用于頂推閥芯而阻止頂壓頭封堵轉(zhuǎn)子的進(jìn)液口的復(fù)位彈簧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿鉆具用鉆壓控制閥，其特征在于，閥芯包括前后導(dǎo)向裝配在閥體中的伸縮管和固定在伸縮管前端的頂桿，頂壓頭為頂桿的前端頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿鉆具用鉆壓控制閥，其特征在于，閥芯的外周上固定有擋止在復(fù)位彈簧后端的并帽，并帽處于分流口之后。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的螺桿鉆具用鉆壓控制閥，其特征在于，閥體和閥芯上對應(yīng)設(shè)有前后導(dǎo)向配合的導(dǎo)向鍵和導(dǎo)向槽，導(dǎo)向鍵和導(dǎo)向槽分別處于閥芯外周上凸設(shè)的環(huán)形凸肩和閥體內(nèi)壁面上凸設(shè)的環(huán)形臺階上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的螺桿鉆具用鉆壓控制閥，其特征在于，閥體和閥芯之間設(shè)有用于阻止鉆井液從旁通閥流入導(dǎo)向槽的第二密封圈，第二密封圈處于導(dǎo)向槽之后。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的螺桿鉆具用鉆壓控制閥，其特征在于，閥體和閥芯之間裝配有用于阻止鉆井液從鉆壓控制閥前端導(dǎo)流至導(dǎo)向槽中的第一密封圈，第一密封圈處于導(dǎo)向槽之前。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的螺桿鉆具用鉆壓控制閥，其特征在于，閥芯的后端設(shè)有朝前的擋止肩部，閥體上設(shè)有擋止在擋止肩部之前的擋止臺階。
【文檔編號】E21B21/10GK204098827SQ201420451414
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】郭亮, 郭長建, 劉建立, 劉杰, 牛忠杰, 趙錦波 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司河南油田分公司第一采油廠