一種能重復(fù)開閉的循環(huán)短節(jié)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種能重復(fù)開閉的循環(huán)短節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井過程中將井眼中的流體分流到井眼環(huán)空常常是必須的。例如，當(dāng)驅(qū)動鉆井工具的流體流量不足以將井眼環(huán)空中的巖肩上返到地面時(shí)，就必須實(shí)施分流操作。在這些工況下，可以使用循環(huán)短節(jié)在維持鉆井工具正常工作所需最低流量的基礎(chǔ)上，使環(huán)空中的巖肩上返到地面。
[0003]循環(huán)短節(jié)的分流孔有打開和關(guān)閉兩種狀態(tài)。傳統(tǒng)的循環(huán)短節(jié)都是通過投球來控制分流孔是否打開，投球后靠彈簧復(fù)位，這種類型的循環(huán)短節(jié)存在以下不足:1)循環(huán)短節(jié)只能復(fù)位使用一次，如需二次打開分流，必須起鉆，取出投球；2)投球后，工具中內(nèi)部通道不允許電纜、連續(xù)油管通過。
[0004]以上不足嚴(yán)重影響了循環(huán)短節(jié)使用的靈活性和廣泛性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能重復(fù)開閉的循環(huán)短節(jié)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中循環(huán)短節(jié)只能復(fù)位使用一次，如需二次打開分流，必須起鉆，取出投球，影響工作效率的問題。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種能重復(fù)開閉的循環(huán)短節(jié)，殼體沿軸心線開有通孔，通孔包括細(xì)孔段和粗孔段，在殼體細(xì)孔段管壁徑向安裝有噴嘴，在殼體粗孔段管壁徑向安裝有呼吸孔，在殼體的通孔內(nèi)套裝有換位活塞；
[0007]換位活塞開有通透的軸心孔，換位活塞的下端設(shè)置有臺階面，臺階面的下端面沿圓周設(shè)置有多個凸塊，臺階面上側(cè)的圓周表面開有多個J型槽，換位活塞的上端徑向開有分流孔；
[0008]在殼體管壁上沿圓周徑向安裝有多個導(dǎo)向銷及限位銷，每個導(dǎo)向銷的內(nèi)端對應(yīng)插入一個J型槽中；
[0009]在殼體管壁下端口內(nèi)沿安裝有下端蓋，下端蓋中套裝有彈簧內(nèi)筒，彈簧內(nèi)筒下端頭設(shè)置有擋圈；彈簧內(nèi)筒上端頭向上插入換位活塞的通孔內(nèi)，彈簧內(nèi)筒圓周上套裝有彈簧，彈簧上端通過耐磨環(huán)與凸塊頂接，彈簧下端與下端蓋頂接。
[0010]本發(fā)明的能重復(fù)開閉的循環(huán)短節(jié)，其特點(diǎn)還在于:
[0011 ] 換位活塞為大小頭結(jié)構(gòu)，大頭和小頭均設(shè)置有密封圈。
[0012]殼體上安裝有四個均布導(dǎo)向銷、四個均布限位銷，四個凸塊沿90度均布，四個限位銷沿90度均布，每個導(dǎo)向銷外端通過螺紋固定在殼體上，內(nèi)端插入換位活塞的J形槽中，每個限位銷用于換位活塞下移預(yù)定距離時(shí)，與凸塊頂接。
[0013]本發(fā)明的有益效果是，通過調(diào)節(jié)排量使換位活塞在彈簧和導(dǎo)向銷、限位銷的作用下產(chǎn)生不同的軸向位移，進(jìn)而控制是否分流，實(shí)現(xiàn)對循環(huán)短節(jié)的打開與關(guān)閉，可多次重復(fù)打開關(guān)閉，不用投球，通過改變流量控制循環(huán)短節(jié)是否分流，一次下井，不需起鉆即可多次重復(fù)打開和關(guān)閉循環(huán)短節(jié)，包括以下特點(diǎn):1)打開和關(guān)閉的次數(shù)不受限制。2)不需投球，有大的中心通道，可以保持大的排量并且可以允許穿過電纜、連續(xù)油管。3)不需起鉆即可多次重復(fù)打開和關(guān)閉循環(huán)短節(jié)，實(shí)現(xiàn)按需分流。4)打開與關(guān)閉速度快，受井斜角影響小。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明裝置中的換位活塞結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明裝置使用過程中，排量與工作狀態(tài)的關(guān)系曲線圖。
[0017]圖中，1.殼體，2.換位活塞，3.噴嘴，4.導(dǎo)向銷，5.耐磨環(huán)，6.彈簧，7.限位銷，8.彈簧內(nèi)筒，9.下端蓋，10.擋圈，11.分流孔，12.凸塊，13.臺階面，14.J型槽，15.呼吸孔，16.密封圈。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]參照圖1、圖2，本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)是，殼體I沿軸心線開有通孔，通孔包括細(xì)孔段和粗孔段，在殼體I細(xì)孔段管壁徑向安裝有噴嘴3，在殼體I粗孔段管壁徑向安裝有呼吸孔15，在殼體I的通孔內(nèi)套裝有換位活塞2 ；
[0020]換位活塞2開有通透的軸心孔，換位活塞2的下端設(shè)置有臺階面13，臺階面13的下端面沿圓周設(shè)置有多個凸塊12，臺階面13上側(cè)的圓周表面開有多個J型槽14，換位活塞2的上端徑向開有分流孔11，當(dāng)換位活塞2下移一定距離時(shí)，噴嘴3會與分流孔11徑向接通，實(shí)現(xiàn)分流；
[0021]在殼體I管壁上沿圓周徑向安裝有多個導(dǎo)向銷4及限位銷7，每個導(dǎo)向銷4的內(nèi)端對應(yīng)插入一個J型槽14中，限位銷7用于換位活塞2下移預(yù)定距離時(shí)，與凸塊12頂接限制換位活塞2繼續(xù)下移；
[0022]在殼體I管壁下端口內(nèi)沿安裝有下端蓋9，下端蓋9中套裝有彈簧內(nèi)筒8，彈簧內(nèi)筒8下端頭設(shè)置有擋圈10;彈簧內(nèi)筒8上端頭向上插入換位活塞2的通孔內(nèi)，彈簧內(nèi)筒8圓周上套裝有彈簧6，彈簧6上端通過耐磨環(huán)5與凸塊12頂接，彈簧6下端與下端蓋9頂接；
[0023]殼體I上安裝有四個均布導(dǎo)向銷4、四個均布限位銷7，每個導(dǎo)向銷4外端通過螺紋固定在殼體I上，內(nèi)端插入換位活塞2的J形槽14中，使換位活塞2直線運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)；限位銷7用來限制換位活塞2的位移。換位活塞2在壓縮彈簧6直線運(yùn)動的同時(shí)會在導(dǎo)向銷4的作用下轉(zhuǎn)動一定的角度，使得換位活塞2邊旋轉(zhuǎn)邊移動；換位活塞2下端均布有四個凸塊12，形成凸凹均布的結(jié)構(gòu)，靠換位活塞2轉(zhuǎn)動一定角度時(shí)相鄰?fù)箟K12之間的凹陷位置頂進(jìn)限位銷7形成軸向位移差，實(shí)現(xiàn)換位活塞2上分流孔11與殼體I上噴嘴3的開關(guān)和閉合；換位活塞2通過耐磨環(huán)5間接壓在彈簧6上，彈簧6下端壓在下端蓋9上，其內(nèi)部通過彈簧內(nèi)筒8將內(nèi)外液體分開。
[0024]換位活塞2為大小頭結(jié)構(gòu)，大頭和小頭均設(shè)置有密封圈16。換位活塞2下端的四個凸塊12沿90度均布，四個限位銷7沿90度均布，凸塊12與J形槽14相配合，使換位活塞2向下移動時(shí)產(chǎn)生不同的位移及旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制分流孔11和噴嘴3是否連通。噴嘴3可更換孔徑大小靈活控制分流比例。
[0025]實(shí)際使用過程中，本發(fā)明的循環(huán)短節(jié)有四個工作狀態(tài):即初始狀態(tài)、不分流狀態(tài)、換位狀態(tài)、分流狀態(tài)，該循環(huán)短節(jié)的工作狀態(tài)由排量大小和導(dǎo)向銷4在換位活塞2上J形槽14中的位置來決定，停泵時(shí)該循環(huán)短節(jié)處于初始狀態(tài)，正常排量下處于不分流狀態(tài)或分流狀態(tài)，中排量下處于換位狀態(tài)。不分流狀態(tài)和分流狀態(tài)可以通過換位狀態(tài)來進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。
[0026]按照以上工作狀態(tài)，擴(kuò)眼器工作過程中的排量可以分為三個范圍，如圖3所示，在O到Ql范圍內(nèi)處于初始狀態(tài)，在Ql到Q2范圍內(nèi)處于換位狀態(tài)，在Q3到Q4范圍內(nèi)處于不分流狀態(tài)和分流狀態(tài)。工具入井前先在地面進(jìn)行調(diào)試，使其在正常排量時(shí)處于不分流狀態(tài)，將工具接入鉆柱組合中。
[0027]參照圖1、圖3，本發(fā)明裝置的工作過程是:
[0028]正常鉆井時(shí)，泵的排量大于Q3，換位活塞2向下壓縮彈簧6，在導(dǎo)向銷4的作用下，換位活塞2轉(zhuǎn)動，其下端的凸塊12作用在定位銷7上，使換位活塞2不能再向下繼續(xù)壓縮彈簧6，此時(shí)，噴嘴3和分流孔11沒有連通，如圖1所示，泥漿沿工具內(nèi)通道全部向下流動。如果停泵，則換位活塞2復(fù)位，到達(dá)了開泵前的初始位置。如果不想分流，則再次開泵時(shí)，繼續(xù)將泵排量保持到Q3以上即可，換位活，2將重復(fù)以上過程。如果想打開循環(huán)短節(jié)，使其分流，則再次開泵時(shí)，先將泵排量保持在Ql至Q2的范圍內(nèi)一段時(shí)間然后停泵，換位活塞2先壓縮彈簧6再復(fù)位。此時(shí)，再次將泵排量保持在Q3以上，則換位活塞2向下壓縮彈簧6，在導(dǎo)向銷4的作用下，換位活塞2下面臺階面13作用在限位銷7上，使換位活塞2不能再向下繼續(xù)壓縮彈簧6，此時(shí)，噴嘴3和分流孔11連通，泥漿分為兩部分，一部分繼續(xù)向下沿工具內(nèi)部流動，另一部分經(jīng)噴嘴3流向井眼環(huán)空。分流結(jié)束后，停泵，彈簧6推動換位活塞2復(fù)位，到達(dá)了開泵前的初始位置。如果想使循環(huán)短節(jié)不分流，則再次開泵時(shí)，先將泵排量保持在Ql至Q2范圍內(nèi)一段時(shí)間，然后再停泵，再次將泵排量保持到Q3以上時(shí)，循環(huán)短節(jié)即處于不分流狀態(tài)。
[0029]上述過程簡單總結(jié)為:如果將泵排量直接達(dá)到Q3以上，則循環(huán)短節(jié)保持為前一個工作狀態(tài)，不分流狀態(tài)或分流狀態(tài)，如果想在這兩個工作狀態(tài)中轉(zhuǎn)換，則需停泵先將泵排量保持在Ql至Q2范圍內(nèi)，停泵，然后再將泵排量達(dá)到Q3以上。
[0030]本發(fā)明的裝置，通過調(diào)節(jié)排量使換位活塞在彈簧和導(dǎo)向銷、定位銷的作用下產(chǎn)生不同的軸向位移，進(jìn)而控制是否分流，結(jié)構(gòu)巧妙新穎、安全可靠，不用投球，通過改變流量控制循環(huán)短節(jié)是否分流，一次下井，不需起鉆即可多次重復(fù)打開和關(guān)閉循環(huán)短節(jié)，實(shí)現(xiàn)按需分流。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種能重復(fù)開閉的循環(huán)短節(jié)，其特點(diǎn)在于:殼體(I)沿軸心線開有通孔，通孔包括細(xì)孔段和粗孔段，在殼體(I)細(xì)孔段管壁徑向安裝有噴嘴(3)，在殼體(I)粗孔段管壁徑向安裝有呼吸孔(15)，在殼體⑴的通孔內(nèi)套裝有換位活塞(2); 換位活塞(2)開有通透的軸心孔，換位活塞(2)的下端設(shè)置有臺階面(13)，臺階面(13)的下端面沿圓周設(shè)置有多個凸塊(12)，臺階面(13)上側(cè)的圓周表面開有多個J型槽(14)，換位活塞2的上端徑向開有分流孔(11); 在殼體(I)管壁上沿圓周徑向安裝有多個導(dǎo)向銷(4)及限位銷(7)，每個導(dǎo)向銷(4)的內(nèi)端對應(yīng)插入一個J型槽(14)中； 在殼體(I)管壁下端口內(nèi)沿安裝有下端蓋(9)，下端蓋(9)中套裝有彈簧內(nèi)筒(8)，彈簧內(nèi)筒(8)下端頭設(shè)置有擋圈(10);彈簧內(nèi)筒(8)上端頭向上插入換位活塞(2)的通孔內(nèi)，彈簧內(nèi)筒(8)圓周上套裝有彈簧￠)，彈簧(6)上端通過耐磨環(huán)(5)與凸塊(12)頂接，彈簧(6)下端與下端蓋(9)頂接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能重復(fù)開閉的循環(huán)短節(jié)，其特點(diǎn)在于:所述的換位活塞(2)為大小頭結(jié)構(gòu)，大頭和小頭均設(shè)置有密封圈(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能重復(fù)開閉的循環(huán)短節(jié)，其特點(diǎn)在于:所述的殼體(I)上安裝有四個均布導(dǎo)向銷(4)、四個均布限位銷(7)，四個凸塊(12)沿90度均布，四個限位銷(7)沿90度均布，每個導(dǎo)向銷(4)外端通過螺紋固定在殼體(I)上，限位銷(7)用于換位活塞(2)下移預(yù)定距離時(shí)，與凸塊(12)頂接限制換位活塞(2)繼續(xù)下移。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能重復(fù)開閉的循環(huán)短節(jié)，殼體沿軸心線開有通孔，通孔包括細(xì)孔段和粗孔段，在殼體細(xì)孔段管壁徑向安裝有噴嘴，在殼體粗孔段管壁徑向安裝有呼吸孔，在殼體的通孔內(nèi)套裝有換位活塞；換位活塞開有通透的軸心孔，換位活塞的下端設(shè)置有臺階面，臺階面的下端面沿圓周設(shè)置有多個凸塊，臺階面上側(cè)的圓周表面開有多個J型槽，換位活塞的上端徑向開有分流孔；在殼體管壁上沿圓周徑向安裝有多個導(dǎo)向銷及限位銷，每個導(dǎo)向銷的內(nèi)端對應(yīng)插入一個J型槽中；在殼體管壁下端口內(nèi)沿安裝有下端蓋，下端蓋中套裝有彈簧內(nèi)筒，彈簧內(nèi)筒圓周上套裝有彈簧。本發(fā)明的裝置，一次下井，不需起鉆即可多次重復(fù)打開和關(guān)閉循環(huán)短節(jié)。
【IPC分類】E21B21-10
【公開號】CN104632109
【申請?zhí)枴緾N201410727313
【發(fā)明人】王德貴, 閻永宏, 董毅軍, 李維國, 惠坤亮, 王攀
【申請人】寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月3日