一種新型螺杆鑽具旁通閥的製作方法

2023-09-20 13:30:45 1

本實用新型屬於石油開採鑽井設備技術領域，特別涉及一種新型螺杆鑽具旁通閥。

背景技術：

目前，在石油天然氣的石油開採鑽井工程中使用井下螺杆鑽具時，為了在下鑽的過程中平衡鑽具內外的壓力、在起鑽的過程中使鑽具內的鑽井泥漿能快速流入井筒內而不會帶到地面汙染鑽臺，在鑽井過程中使鑽井液成為推動鑽頭的機械動力，一般在鑽具的組合中都帶有一個鑽具旁通閥，一般的鑽具旁通閥的閥芯、彈簧和閥套是從閥體的公接頭一端依次裝進閥體，在閥體內緣上設置一道擋圈槽，安裝擋圈，以防止閥芯、閥座掉入井內，由於使用的螺杆鑽具進行井下動力鑽進時，螺杆鑽具的承受的壓力很大，特別是出現頓鑽、滑鑽瞬間壓力更大，而且在複合鑽進時扭距很大，隨著井深的逐漸增加，井眼不規則程度逐漸複雜，作用在螺杆鑽具旁通閥公端螺紋壓力會成倍增加。

隨著世界對化工能源需求的急劇攀升和石油可開採量的逐年減小，當前石油開採領域正向深井、超深井、高壓油氣井、稠油熱採井、定向井等的開採方向逐步發展，由此對螺杆鑽具旁通閥的密封性、連接強度提出了越來越苛刻的技術要求。現有技術的旁通閥出現閥芯密封圈密封失效、公扣端斷裂掉井等失效問題十分常見。因此，現有技術的螺杆鑽具旁通閥密封性、連接強度和抗扭性等方面都不能夠滿足開採環境條件惡劣的油氣井的需求。迫使人們去研究開發性能更加可靠的新型螺杆鑽具旁通閥。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種新型螺杆鑽具旁通閥，改進螺紋和連接處的結構，提高密封性和連接強度，使其更加適應環境條件惡劣的油氣井況。

為實現本實用新型的目的，本實用新型提供了一種新型螺杆鑽具旁通閥， 包括閥體、閥芯、彈簧、閥套、卡簧以及螺栓型塞板，所述閥芯、閥套、彈簧以及卡簧安裝在閥體的內腔中，在閥體兩側分別設置了內螺紋、外螺紋結構，在閥體圓柱表面設置有螺紋通孔，所述螺紋通孔安裝了螺栓型塞板；所述外螺紋前端設有彈性密封結構，所述彈性密封結構包括密封槽、O型密封圈；所述外螺紋前端設置與相應部件相配合的扭矩臺肩；所述內螺紋螺紋退尾端設置了喇叭口型流通通道，此喇叭口與閥芯內喇叭口相對應；所述閥芯外徑處設置了組合雙向密封結構，包括溝槽、擋圈、O型密封圈，其2個擋圈分別位於O型密封圈兩側。

其中，內螺紋螺紋退尾端與喇叭口結合處設置大圓弧圓滑過渡，且喇叭口與閥芯喇叭口錐度一致。

其中，閥體內孔與閥芯外徑成間隙配合，單側間隙為0.15-0.30mm。

其中，螺栓型塞板可以為下述兩種形式之一：一種形式是外圓外螺紋中部通孔端部設置塞板，一種形式為外徑為外螺紋中部封死的絲堵。

本實用新型與現有技術相比，大大增強螺紋的密封性及閥芯處密封結構的可靠性，提高了密封效果；內螺紋端部扭矩臺肩的設置，使得當外力施加扭矩時能很好的起到抗扭矩作用，提高了接頭螺紋連接處的抗壓縮、反扭矩作用，增強了連接能力，同時便於更換配件，有利於降低成本、提高作業效率。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是現有技術旁通閥閥芯處臺肩流通結構示意圖。

圖中，1-內螺紋，2-閥芯，3-彈簧，4-閥套，5-卡簧，6-外螺紋，7-溝槽，8-喇叭口，9-擋圈，10-O密封圈，11-螺栓型塞板，12-扭矩臺肩，13-閥體，14-臺肩流通結構。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

應當說明的是，本申請中所述的「連接」和用於表達「連接」的詞語，如「相連接」、「相連」等，其既可以指代某一部件與另一部件直接連接，也可以指代某一部件通過其他部件與另一部件相連接。

需要注意的是，這裡所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這裡所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括複數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用屬於「包含」和/或「包括」時，其指明存在特徵、步驟、操作、部件或者模塊、組件和/或它們的組合。

需要說明的是，本申請的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語「第一」、「第二」等是用於區別類似的對象，而不必用於描述特定的順序或先後次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這裡描述的本申請的實施方式例如能夠以除了在這裡圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語「包括」和「具有」以及他們的任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限於清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

為了便於描述，在這裡可以使用空間相對術語，如「在……之上」、「在……上方」、「在……上表面」、「上面的」等，用來描述如在圖中所示的一個部件或者模塊或特徵與其他部件或者模塊或特徵的空間位置關係。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了部件或者模塊在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的部件或者模塊被倒置，則描述為「在其他部件或者模塊或構造上方」或「在其他部件或者模塊或構造之上」的部件或者模塊之後將被定位為「在其他部件或者模塊或構造下方」或「在其他部件或者模塊或構造之下」。因而，示例性術語「在……上方」可以包括「在……上方」和「在……下方」兩種方位。該部件或者模塊也可以其他不同方式定位(旋轉90度或處於其他方位)，並且對這裡所使用的空間相對描述作出相應解釋。

需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

實施例

如圖1所示，包括閥體13、閥芯2、彈簧3、閥套4、卡簧5以及螺栓型塞板11，所述閥芯2、閥套4、彈簧3以及卡簧5安裝在閥體的內腔中，在閥體兩側分別設置了內螺紋1、外螺紋6結構，在閥體圓柱表面設置有螺紋通孔，所述螺紋通孔安裝了螺栓型塞板11，其與現有技術的卡簧、塞板、擋板結構不同，其結構外徑為外螺紋，直接與閥體通孔螺紋相配合，並設置了扳手口，在井隊使用現場直接用扳手即可安裝更換，解決了現有技術卡簧式結構不易現場更換的難題；

同時螺栓型塞板11設計了兩種形式一種是外圓設置外螺紋中部通孔端部設置塞板這是便於常規井況使用，一種形式為中部封死的絲堵形式，是當複雜井況不需要旁通功能時，直接有絲堵封死即可使用。而以往都是先拆除旁通閥，再接無旁通孔的代用接頭，這種拆卸式結構一般在井場無法完成，需要返廠或指定維修點，不僅費時費力更影響作業效率，而螺栓型塞板設計能很好地解決這一問題；

外螺紋6前端設置與相應部件相配合的扭矩臺肩12，此扭矩臺肩12與其相連部件的扭矩臺肩接觸並過盈配合，當外力施加扭矩時能很好的起到抗扭矩作用，能很好地提高公端螺紋處連接強度。

需要說明的是，上述的相應部件指的是螺杆鑽具的防掉接頭。

如圖1所示，所述閥體13內螺紋1螺紋退尾端設置了喇叭口型流通通道，此喇叭口與閥芯2內喇叭口相對應，當流體自內螺紋端流經此處時流通阻力小，消除了現有技術臺肩流通結構存在的漩渦型紊流現象，不僅消除了紊流破壞閥芯密封結構的危險性，同時也降低了鑽井壓力損耗，降低能耗、提高了作業效率。

所述閥芯2外徑處設置了組合雙向密封結構，包括溝槽7、擋圈9、O型密 封圈10，其2個擋圈9分別位於O型密封圈10兩側。

安裝時，現將擋圈9、密封圈10組成的組合密封結構安裝至閥芯2、閥套4相關溝槽內，然後依次將閥芯2、彈簧3、閥套4裝入閥體13公端內孔中，裝上卡簧5以固定以上部件，然後將螺杆鑽具旁通閥連接在鑽具上下入井內。在下鑽的過程中，由於泥漿泵沒有開動，沒有壓力，因此閥芯在彈簧的作用下是打開的，從井內進入鑽具的鑽井泥漿通過閥芯孔和閥體上的通孔進入環形空間，起到平衡鑽具內外液柱壓力的作用；下鑽完畢，開始鑽進，在泥漿泵啟動後，鑽井液會推動閥芯向下克服彈簧的彈力，關閉向外流動的閥芯孔和通孔，使鑽井液的推力集中在螺杆鑽具上，將壓力轉換為機械旋轉能，帶動鑽頭鑽進；在起鑽時，泥漿泵停止工作，閥芯在彈簧的推力下向上，打開了向外的通道，使留在鑽具內的泥漿通過閥芯孔和閥體上的通孔進入環形空間使起出的鑽具內沒有鑽井泥漿，避免溢出到鑽臺上。在鑽井液不乾淨、含沙量特別大等複雜井況時，在井口即可直接用絲堵形式的螺栓型塞板，以替代代用接頭。

本實用新型結構簡單，螺栓型塞板結構設計便於現場更換配件，有利於降低作業成本；扭矩臺肩的設置能有效提高公端接頭處的連接強度，避免斷裂的事故發生；喇叭口密封結構及雙向密封結構的設計能大大改善旁通閥的密封性能及其可靠性。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出的是，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。