本實用新型涉及石油天然氣鉆探設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種隨鉆堵漏工具。

背景技術(shù)：

隨著深井、超深井鉆井?dāng)?shù)量的增加，以及鉆井工作逐步向復(fù)雜構(gòu)造、復(fù)雜巖性、極端地質(zhì)環(huán)境等區(qū)域的延伸，防漏堵漏工作遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。目前采用物理法隨鉆防漏堵漏技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)中的一種隨鉆輔助堵漏工具，包括工具本體和旋流噴嘴組成，當(dāng)鉆井液進(jìn)入工具本體后，15～20％流量的鉆井液，經(jīng)徑向通孔分流到旋流噴嘴，通過改變水力射流的方向和流速，形成射流速度分布相對穩(wěn)定均勻的水力射流，利用形成的旋轉(zhuǎn)射流水力能量對井壁的沖擊壓力作用，把混入鉆井液中的隨鉆防漏堵漏材料有針對性地強(qiáng)力推向漏失井壁巖石的縫隙和裂縫中，在井壁形成致密的、有承壓強(qiáng)度的泥餅和屏蔽環(huán)，有效提高漏失井壁的封堵能力。但該工具在堵漏結(jié)束后無法關(guān)閉分流通道，鉆井液存在15～20％的分流，導(dǎo)致鉆頭水力破巖效率降低，影響正常鉆進(jìn)。

綜上所述，如何解決現(xiàn)有隨鉆堵漏工具無法關(guān)閉徑向分流通道的問題，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種隨鉆堵漏工具，能夠開啟和關(guān)閉徑向分流通道，提高鉆頭水力破巖效率。

為達(dá)到上述目的，本實用新型提供以下技術(shù)方案：

一種隨鉆堵漏工具，包括：

殼體，所述殼體內(nèi)軸向開設(shè)有中心通孔，所述殼體徑向開設(shè)有分流通道；

承壓活動管，軸向滑動密封設(shè)置于所述中心通孔內(nèi)，且與所述中心通孔周向定位，所述承壓活動管的頂部為連通所述承壓活動管內(nèi)部且用于承受鉆井液壓力的承壓端，所述承壓活動管的管壁上徑向設(shè)置有用于與所述分流通道連通的旁通孔，所述承壓活動管的外管壁上固定設(shè)置有滑塊；

旋流總成，設(shè)置于所述分流通道內(nèi)；

彈性組件，設(shè)置于所述中心通孔內(nèi)，且所述彈性組件的兩端分別軸向彈性作用于所述承壓活動管和所述殼體上；

軸承總成，包括軸承外筒、軸承內(nèi)筒和軸承下筒，所述軸承外筒和所述軸承內(nèi)筒轉(zhuǎn)動配合，所述軸承下筒與所述軸承內(nèi)筒的下端面周向定位連接，所述軸承外筒的外筒壁與所述中心通孔壁面套固，所述軸承內(nèi)筒活動套設(shè)于所述承壓活動管上，所述軸承下筒的內(nèi)筒壁上設(shè)置有沿圓周布置的多個斜導(dǎo)向臺，所述斜導(dǎo)向臺的導(dǎo)向面傾斜于軸線，用于和所述滑塊導(dǎo)向接觸，所述軸承內(nèi)筒的內(nèi)筒壁上設(shè)置有沿圓周交替布置的用于軸向限位所述滑塊的淺定位槽和深定位槽，所述淺定位槽和所述深定位槽均對應(yīng)所述斜導(dǎo)向臺，當(dāng)所述滑塊限位于所述淺定位槽內(nèi)時，所述旁通孔與所述分流通道連通，當(dāng)所述滑塊限位于所述深定位槽內(nèi)時，所述旁通孔不與所述分流通道連通。

優(yōu)選的，在上述的隨鉆堵漏工具中，所述殼體包括由上至下依次螺紋連接的上接頭、過渡短節(jié)和下接頭，所述軸承總成安裝在所述下接頭的中心通孔內(nèi)。

優(yōu)選的，在上述的隨鉆堵漏工具中，所述彈性組件包括：

彈簧，套設(shè)于所述承壓活動管上；

彈簧套筒，套設(shè)于所述彈簧的外部，且所述彈簧套筒的長度小于所述彈簧的長度；

彈簧座，套設(shè)于所述過渡短節(jié)內(nèi)的中心通孔內(nèi)，且彈簧座的下端面與所述過渡短節(jié)內(nèi)的定位臺階定位接觸，所述彈簧的兩端分別彈性作用于所述承壓活動管的凸臺下端面和所述彈簧座的上端面，所述承壓活動管通過定位鍵與所述彈簧座的滑槽周向定位。

優(yōu)選的，在上述的隨鉆堵漏工具中，所述承壓活動管包括：

活動管，所述活動管的頂端設(shè)置有外螺紋；

承壓帽，螺紋連接于所述活動管的頂端，所述承壓帽與所述中心通孔的內(nèi)壁面密封，所述承壓帽設(shè)置有連通所述活動管內(nèi)部的鉆井液通道。

優(yōu)選的，在上述的隨鉆堵漏工具中，所述承壓帽的外圓周上設(shè)置有密封槽。

優(yōu)選的，在上述的隨鉆堵漏工具中，所述旋流總成包括：

噴嘴，所述噴嘴的內(nèi)部通孔設(shè)置有等徑段和縮徑段，所述縮徑段與噴嘴的出口連通；

葉輪，轉(zhuǎn)動設(shè)置于所述等徑段內(nèi)。

優(yōu)選的，在上述的隨鉆堵漏工具中，所述葉輪的兩端為錐體。

優(yōu)選的，在上述的隨鉆堵漏工具中，所述軸承內(nèi)筒的下端面與所述軸承下筒的上端面通過齒嚙合。

優(yōu)選的，在上述的隨鉆堵漏工具中，所述軸承外筒和所述軸承內(nèi)筒之間通過球形滾珠轉(zhuǎn)動配合。

優(yōu)選的，在上述的隨鉆堵漏工具中，所述軸承內(nèi)筒為臺階狀軸向圓筒，所述軸承內(nèi)筒的上筒段套設(shè)于所述軸承外筒內(nèi)，所述軸承內(nèi)筒的下筒段的外周面與所述軸承外筒的外周面平齊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

本實用新型提供的隨鉆堵漏工具中，殼體內(nèi)軸向開設(shè)有中心通孔，殼體徑向開設(shè)有分流通道；承壓活動管軸向滑動密封設(shè)置于中心通孔內(nèi)，且與中心通孔周向定位，承壓活動管的頂部承壓端，承壓活動管的管壁上徑向設(shè)置有用于與分流通道連通的旁通孔，承壓活動管的外管壁上固定設(shè)置有滑塊；旋流總成設(shè)置于分流通道內(nèi)；彈性組件設(shè)置于中心通孔內(nèi)，且兩端分別軸向彈性作用于承壓活動管和殼體上；軸承總成包括軸承外筒和軸承內(nèi)筒，軸承外筒和軸承內(nèi)筒轉(zhuǎn)動配合，軸承下筒與軸承內(nèi)筒的下端面周向定位連接，軸承外筒的外筒壁與中心通孔壁面套固，軸承內(nèi)筒活動套設(shè)于承壓活動管上，軸承下筒的內(nèi)筒壁上設(shè)置有沿圓周布置的多個斜導(dǎo)向臺，斜導(dǎo)向臺的導(dǎo)向面傾斜于軸線，用于和滑塊導(dǎo)向接觸，軸承內(nèi)筒的內(nèi)筒壁上設(shè)置有沿圓周交替布置的用于軸向限位滑塊的淺定位槽和深定位槽，淺定位槽和深定位槽均對應(yīng)斜導(dǎo)向臺。

當(dāng)鉆井液施加在承壓活動管的承壓段的壓力大于彈性組件的彈力時，承壓活動管在中心通孔內(nèi)向下移動，承壓活動管相對中心通孔周向靜止，承壓活動管上的滑塊對軸承下筒內(nèi)的斜導(dǎo)向臺的臺面軸向施壓，由于滑塊不轉(zhuǎn)動，因此，驅(qū)動軸承下筒旋轉(zhuǎn)，同時帶動軸承內(nèi)筒相對軸承外筒旋轉(zhuǎn)，當(dāng)，滑塊接觸到斜導(dǎo)向臺的底部時，鉆井液壓力變小，承壓活動管在彈性組件的作用下向上移動，滑塊也向上移動，并進(jìn)入軸承內(nèi)筒的淺定位槽內(nèi)，使滑塊軸向定位，此時，承壓活動管上的旁通孔所處的高度正好與殼體上的分流通道連通，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井液的分流，進(jìn)行堵漏操作。當(dāng)完成堵漏后，再次對承壓活動管施加壓力，承壓活動管克服彈力下移，通過滑塊和斜導(dǎo)向臺的接觸，驅(qū)動軸承下筒和軸承內(nèi)筒再次旋轉(zhuǎn)，壓力減小后，滑塊隨承壓活動管再次上升，滑塊最終限位于深定位槽內(nèi)，即承壓活動管提升的高度增大，此時，旁通孔與分流通道錯開，不連通，完成分流通道的關(guān)閉。因此，能夠開啟和關(guān)閉徑向分流通道，提高了鉆頭水力破巖效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的一種隨鉆堵漏工具的處于分流通道連通狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的一種隨鉆堵漏工具的軸承總成的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施例提供的一種隨鉆堵漏工具的處于分流通道不連通狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型實施例提供的一種隨鉆堵漏工具的旋流總成的結(jié)構(gòu)示意圖。

在圖1-圖4中，1為上接頭、2為承壓帽、3為活動管、4為彈簧套筒、5為彈簧、6為彈簧座、7為定位鍵、8為過渡短節(jié)、9為軸承外筒、10為軸承內(nèi)筒、101為上筒段、102為下筒段、103為深定位槽、104為淺定位槽、11為滑塊、12為軸承下筒、121為斜導(dǎo)向臺、13為下接頭、14為旁通孔、15為旋流總成、151為噴嘴、152為葉輪、16為分流通道、17為球形滾珠、18為卡簧。

具體實施方式

本實用新型的核心是提供了一種隨鉆堵漏工具，能夠開啟和關(guān)閉徑向分流通道，提高了鉆頭水力破巖效率。

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

請參考圖1-圖3，本實用新型實施例提供了一種隨鉆堵漏工具，包括殼體、承壓活動管、旋流總成15、彈性組件和軸承總成；其中，殼體內(nèi)軸向開設(shè)有中心通孔19，殼體靠近下部位置徑向開設(shè)有分流通道16；承壓活動管軸向滑動密封設(shè)置于所述中心通孔19內(nèi)，且與中心通孔19周向定位，承壓活動管的頂部為承壓端，承壓端用于承受上部的鉆井液壓力，且承壓端連通承壓活動管內(nèi)部和中心通孔19，鉆井液可以進(jìn)入承壓活動管內(nèi)，承壓活動管的管壁上徑向設(shè)置有用于與分流通道連通的旁通孔14，承壓活動管的外管壁上固定設(shè)置有滑塊11，滑塊11通過承壓活動管上的鍵槽固定于承壓活動管上；旋流總成15設(shè)置于分流通道16內(nèi)，用于徑向向殼體外部噴射堵漏液體；彈性組件設(shè)置于中心通孔19內(nèi)，且彈性組件的兩端分別軸向彈性作用于承壓活動管和殼體上，對承壓活動管在中心通孔19內(nèi)的移動施加向上彈力；軸承總成包括軸承外筒9、軸承內(nèi)筒10和軸承下筒12，軸承外筒9和軸承內(nèi)筒10轉(zhuǎn)動配合，軸承下筒12與軸承內(nèi)筒10的下端面周向定位連接，即軸承下筒12和軸承內(nèi)筒10一起轉(zhuǎn)動，軸承外筒9的外筒壁與中心通孔壁面套固，軸承外筒9相對中心通孔19靜止，軸承內(nèi)筒10活動套設(shè)于承壓活動管上，承壓活動管與軸承內(nèi)筒10可相對上下移動并相對轉(zhuǎn)動，軸承下筒12的內(nèi)筒壁上設(shè)置有沿圓周布置的多個斜導(dǎo)向臺121，斜導(dǎo)向臺121的導(dǎo)向面傾斜于軸線，用于和滑塊11導(dǎo)向接觸，軸承內(nèi)筒10的內(nèi)筒壁上設(shè)置有沿圓周交替布置的用于軸向限位滑塊11的淺定位槽104和深定位槽103，淺定位槽104和深定位槽103均對應(yīng)斜導(dǎo)向臺121，當(dāng)滑塊11限位于淺定位槽104內(nèi)時，旁通孔14與分流通道16連通，當(dāng)滑塊11限位于深定位槽103內(nèi)時，旁通孔14不與分流通道16連通。

上述隨鉆堵漏工具的工作原理和工作過程如下：當(dāng)鉆井液排量為達(dá)到波動壓差時，鉆井液的壓力不足以克服彈性組件的彈力，從而，承壓活動管不能在中心通孔19內(nèi)向下移動，旁通孔14與分流通道16為連通，鉆井液全部通過承壓活動管流向井底。

當(dāng)鉆井液施加在承壓活動管的承壓段的壓力大于彈性組件的彈力時，承壓活動管在中心通孔19內(nèi)向下移動，承壓活動管相對中心通孔19周向靜止，承壓活動管上的滑塊11對軸承下筒12內(nèi)的斜導(dǎo)向臺121的臺面軸向施壓，由于滑塊11不轉(zhuǎn)動，因此，驅(qū)動軸承下筒12旋轉(zhuǎn)，同時帶動軸承內(nèi)筒10相對軸承外筒9旋轉(zhuǎn)，當(dāng)滑塊11接觸到斜導(dǎo)向臺121的底部時，鉆井液壓力變小，承壓活動管在彈性組件的作用下向上移動，滑塊11也向上移動，并進(jìn)入軸承內(nèi)筒10的淺定位槽104內(nèi)，使滑塊11軸向定位，此時，如圖1所示，承壓活動管上的旁通孔14所處的高度正好與殼體上的分流通道16連通，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井液的分流，部分流量經(jīng)分流通道16和旋流總成15徑向噴出，形成具有三維速度的旋轉(zhuǎn)射流，利用形成的旋轉(zhuǎn)射流水力能量對井壁的沖擊壓力作用，把混入鉆井液中的隨鉆防漏堵漏材料有針對性的強(qiáng)力推向漏失井壁巖石的縫隙和裂縫，在井壁形成致密的、有承壓強(qiáng)度的泥餅和屏蔽環(huán)，有效提高漏失井壁的封堵能力。

當(dāng)完成堵漏后，再次對承壓活動管施加壓力，承壓活動管克服彈力下移，通過滑塊11和斜導(dǎo)向臺121的接觸，驅(qū)動軸承下筒12和軸承內(nèi)筒10再次旋轉(zhuǎn)，壓力減小后，滑塊11隨承壓活動管再次上升，滑塊11最終限位于深定位槽103內(nèi)，即承壓活動管提升的高度增大，此時，如圖3所示，旁通孔14與分流通道16錯開，不連通，完成分流通道16的關(guān)閉，鉆井液不進(jìn)行分流，鉆井液全部由承壓活動管進(jìn)入井底，正常鉆井。

可見，本實施例中的隨鉆堵漏工具能夠開啟和關(guān)閉徑向分流通道，提高了鉆頭水力破巖效率。

如圖1所示，本實施例提供了一種具體的殼體，殼體包括由上至下依次螺紋連接的上接頭1、過渡短節(jié)8和下接頭13，軸承總成安裝在下接頭13的中心通孔19內(nèi)。上接頭1的上部用于通入鉆井液，承壓活動管的承壓端與上接頭1內(nèi)的中心通孔19密封滑動配合。下接頭13外管壁上鑲嵌有硬質(zhì)合金塊，內(nèi)部為臺階狀軸向通孔，用于軸向定位軸承總成的下端面。采用分段結(jié)構(gòu)的殼體可以方便內(nèi)部承壓活動管、彈性組件和軸承總成的安裝，殼體的分段數(shù)量根據(jù)實際需要設(shè)置，并不局限于本實施例所列舉的三段式結(jié)構(gòu)。

本實施例提供了一種具體的彈性組件，彈性組件包括彈簧5、彈簧套筒4和彈簧座6；其中，彈簧5套設(shè)于承壓活動管上；彈簧套筒4套設(shè)于彈簧5的外部，且彈簧套筒4的長度小于彈簧5的長度；彈簧座6套設(shè)于過渡短節(jié)8內(nèi)的中心通孔19內(nèi)，過渡短節(jié)8內(nèi)的中心通孔19內(nèi)設(shè)置有定位臺階，彈簧座6的下端面與該定位臺階軸向定位接觸，承壓活動管的上部設(shè)置有凸臺，彈簧5的兩端分別彈性作用于承壓活動管的凸臺下端面和彈簧座6的上端面，承壓活動管通過定位鍵7與彈簧座6的滑槽周向定位。當(dāng)承壓活動管向下移動時，承壓活動管擠壓彈簧5，當(dāng)彈簧套筒4的兩端分別抵接在凸臺下端面和彈簧座6的上端面時，承壓活動管不能繼續(xù)移動。彈簧5對承壓活動管具有彈性復(fù)位作用。

當(dāng)然，彈性組件還可以由彈性橡膠、套筒和橡膠座組成，只要能夠?qū)崿F(xiàn)彈性復(fù)位作用即可。

本實施例提供了一種具體的承壓活動管，其包括活動管3和承壓帽2；其中，活動管3的頂端設(shè)置有外螺紋；承壓帽2設(shè)置有內(nèi)螺紋，從而螺紋連接于活動管3的頂端，承壓帽2與中心通孔19的內(nèi)壁面密封滑動配合，承壓帽2的頂部為錐形，承壓帽2設(shè)置有連通活動管3內(nèi)部和中心通孔19的鉆井液通道，鉆井液通道的數(shù)量可以任意設(shè)置，只要能夠使鉆井液進(jìn)入活動管3，并能夠使承壓帽2承受鉆井液的壓力即可。

當(dāng)然，承壓活動管還可以為一體結(jié)構(gòu)，直接在活動管3的頂端一體設(shè)置承壓帽2。

進(jìn)一步地，承壓帽2的外圓周上設(shè)置有密封槽，在密封槽內(nèi)設(shè)置有密封圈，從而提高承壓帽與中心通孔之間的密封性能。

如圖4所示，本實施例提供了一種具體的旋流總成15，其包括噴嘴151和葉輪152；其中，噴嘴151密封安裝于分流通道16內(nèi)，通過卡簧18固定于分流通道16中，噴嘴151的內(nèi)部設(shè)置有通孔，通孔分為等徑段和縮徑段，縮徑段與噴嘴151的出口連通，縮徑段即為錐形段；葉輪152轉(zhuǎn)動設(shè)置于等徑段內(nèi)，噴嘴151的出口內(nèi)徑小于葉輪152的螺旋翼的外徑，防止葉輪152脫出。優(yōu)選地，噴嘴151與分流通道16之間設(shè)置有密封圈。

進(jìn)一步地，在本實施例中，葉輪152的兩端為錐體，其導(dǎo)流作用。葉輪152的螺旋翼的旋轉(zhuǎn)方向為右旋，螺旋翼的數(shù)量可以為兩個、三個、四個等，螺旋翼的形狀優(yōu)選為矩形，當(dāng)然，還可以為其它形狀。

如圖2所示，對軸承總成進(jìn)一步優(yōu)化，在本實施例中，軸承內(nèi)筒10的下端面與軸承下筒12的上端面通過齒嚙合，方便安裝固定，當(dāng)然，還可以通過粘接、焊接等方式固定。

進(jìn)一步地，軸承外筒9和軸承內(nèi)筒10之間通過球形滾珠17轉(zhuǎn)動配合，為了方便球形滾珠17的安裝，在軸承外筒9外表面設(shè)有至少一圈圓周凹槽，圓周凹槽寬度大于球形滾珠17直徑，圓周凹槽開有徑向通孔，徑向通孔直徑略大于球形滾珠17直徑，軸承外筒9內(nèi)部為臺階狀軸向通孔，軸承內(nèi)筒10內(nèi)表面設(shè)有至少一圈滾珠槽，滾珠槽直徑略大于球形滾珠17，滾珠槽軸心位置與圓周凹槽軸心位置重合。通過徑向通孔將球形滾珠17放入滾珠槽內(nèi)。

更進(jìn)一步地，軸承內(nèi)筒10為臺階狀軸向圓筒，軸承內(nèi)筒10包括上筒段101和下筒段102，上筒段101的外徑小于下筒段102的外徑，上筒段101套設(shè)于軸承外筒9內(nèi)，下筒段102的外周面與軸承外筒9的外周面平齊。

在本實施例中，軸承內(nèi)筒10的下筒段102內(nèi)表面設(shè)有至少五個定位槽，即淺定位槽104和深定位槽103的總數(shù)至少為五個，且沿圓周交替布置，軸承內(nèi)筒10下端面設(shè)置有至少三個嚙合齒。

軸承下筒12的內(nèi)表面設(shè)置有至少五個斜導(dǎo)向臺121，數(shù)量與軸承內(nèi)筒10上的定位槽對應(yīng)。

本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。