：本發(fā)明屬于石油鉆井工具，尤其涉及連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)中應(yīng)用的一種連續(xù)循環(huán)鉆井起下鉆泥漿通道切換閥。

背景技術(shù)

0、
背景技術(shù)：

1、在鉆井作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)接單根或立柱以及起下鉆時(shí)，由于停泵或開(kāi)泵，會(huì)引起井底壓力的波動(dòng),從而帶來(lái)一系列井下復(fù)雜問(wèn)題。連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)就是為了解決這一問(wèn)題而提出的，該技術(shù)主要采用連續(xù)循環(huán)閥，實(shí)現(xiàn)接卸單根或立柱時(shí)關(guān)閉正循環(huán)通道，開(kāi)啟連續(xù)循環(huán)閥的旁通循環(huán)通道進(jìn)行持續(xù)循環(huán)，從而維持恒定的鉆井循環(huán)排量和當(dāng)量密度，防止接卸單根或立柱時(shí)停止循環(huán)引起的井壁坍塌、溢流、沉砂卡鉆等事故或復(fù)雜情況的發(fā)生。

2、目前，常見(jiàn)的連續(xù)循環(huán)閥主要有三通球閥、球閥-板閥、雙板閥等主要形式，但由于受到結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響，三通球閥和球閥-板閥組合的結(jié)構(gòu)雖然都能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)循環(huán)鉆井，但是在鉆柱內(nèi)流體壓力的作用下卻存在著球芯難以旋轉(zhuǎn)的問(wèn)題，而且這兩種結(jié)構(gòu)都需要井口人員對(duì)球閥部分的開(kāi)關(guān)進(jìn)行手動(dòng)操作，自動(dòng)化響應(yīng)程度低且易造成響應(yīng)速度慢這一缺陷。

3、目前的雙板閥結(jié)構(gòu)通過(guò)采用復(fù)位彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)主通閥閥板的打開(kāi)與關(guān)閉，但由于復(fù)位彈簧長(zhǎng)期暴露在循環(huán)鉆井液的沖蝕之下，存在中心閥板易受沖蝕而導(dǎo)致密封失效、復(fù)位彈簧長(zhǎng)期受力損壞和無(wú)法在鉆柱內(nèi)下入隨鉆測(cè)斜工具等問(wèn)題，影響作業(yè)的安全性。除此之外，旁通閥的密封件存在暴露于循環(huán)鉆井液沖蝕之下的情況，易產(chǎn)生密封失效降低旁通閥的使用壽命。

4、中國(guó)專(zhuān)利2011101301394，公開(kāi)了一種石油鉆井用不間斷循環(huán)短接及其連續(xù)循環(huán)泥漿方法，該不間斷循環(huán)短接包括短接本體、自動(dòng)中心閘閥和側(cè)向常閉單流閥；在需要拆裝鉆桿上扣、卸扣和起下鉆時(shí)，改從側(cè)向常閉單流閥不間斷循環(huán)泥漿，雖然也利用循環(huán)泥漿的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉自動(dòng)中心閘閥，但由于其自動(dòng)中心閘閥處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，閘閥蓋的位置與循環(huán)通道的軸線(xiàn)平行，存在對(duì)中心閘閥兩側(cè)壓力變化感應(yīng)不明顯，響應(yīng)速度慢等問(wèn)題；由于閘閥蓋僅靠單根銷(xiāo)軸固定在閥筒上，當(dāng)中心閘閥兩側(cè)壓力突變時(shí)，易產(chǎn)生晃動(dòng)影響閘閥工作穩(wěn)定性；此外，由于中心閘閥的下端通道直徑變小，且無(wú)變徑段進(jìn)行緩沖，易產(chǎn)生湍流增加對(duì)管壁的沖蝕作用，使得管壁磨損加??；同時(shí)，其側(cè)向常閉單流閥由單個(gè)閥蓋在扭簧的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)旁通閥的關(guān)閉與開(kāi)啟，當(dāng)在高流速或者大流量的泥漿作用之下，會(huì)存在閥蓋關(guān)閉不夠迅速的問(wèn)題，并且由于閥蓋與閥體間缺乏密封件，易出現(xiàn)泄露問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

0、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用鉆井液壓力來(lái)達(dá)到快速切換正循環(huán)通道和旁通循環(huán)通道的連續(xù)循環(huán)鉆井起下鉆泥漿通道切換閥。

2、本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

3、一種連續(xù)循環(huán)鉆井起下鉆泥漿通道切換閥，其特征在于：該連續(xù)循環(huán)鉆井起下鉆泥漿通道切換閥包括短接主體、卡簧、卡瓣、擋圈、常開(kāi)主通閥、常閉旁通閥和壓塊，其中卡瓣設(shè)置在短接主體的定位卡槽處，卡簧卡設(shè)在卡瓣的限位槽中，擋圈設(shè)置在卡簧下方的卡瓣內(nèi)壁；常開(kāi)主通閥與短接主體同軸心設(shè)置安裝，常閉旁通閥設(shè)置在位于常開(kāi)主通閥下部的短接主體側(cè)壁上，由壓塊實(shí)現(xiàn)常閉旁通閥在短接主體側(cè)壁上的位置限定；

4、所述的常開(kāi)主通閥包括主閥芯，活動(dòng)滑塊和主閥閥體；所述主閥芯和活動(dòng)滑塊均與主閥閥體同軸心設(shè)置安裝；

5、所述的常閉旁通閥包括旁通閥座，旁通閥芯，堵芯，堵頭雙瓣止回閥和銷(xiāo)軸；所述旁通閥芯通過(guò)螺紋連接安裝在旁通閥座內(nèi)，所述堵芯通過(guò)螺紋連接同軸心安裝在堵頭內(nèi)，所述堵頭通過(guò)螺紋連接安裝在旁通閥芯內(nèi)；

6、所述的雙瓣止回閥包括定位閥座，扭簧和閥瓣；所述閥瓣的數(shù)量為兩塊，通過(guò)扭簧與定位閥座連接，所述雙瓣止回閥的定位閥座經(jīng)銷(xiāo)軸鉸接在旁通閥座上；

7、所述短接主體呈筒形，上部孔道直徑大于其下部孔道直徑，內(nèi)部設(shè)有主循環(huán)管路，旁通循環(huán)管路，連接母扣，連接槽和連接公扣；上端通過(guò)連接母扣與鉆桿相連，下端通過(guò)連接公扣與鉆桿相連，所述壓塊通過(guò)連接槽實(shí)現(xiàn)常閉旁通閥在短接主體側(cè)壁上的位置限定；

8、所述主閥芯上設(shè)有限位凸起，定位凹槽和滑槽；所述主閥閥體通過(guò)限位凸起實(shí)現(xiàn)與主閥芯安裝配合；所述活動(dòng)滑塊通過(guò)定位凹槽實(shí)現(xiàn)與主閥芯的位置限定；

9、所述的活動(dòng)滑塊為杯狀體，上部設(shè)有定位凸起，通過(guò)與主閥芯上的定位凹槽配合，實(shí)現(xiàn)常開(kāi)主通閥關(guān)閉時(shí)活動(dòng)滑塊的位置限定，側(cè)壁均布有多個(gè)流體通道和滑道，滑道與主閥芯上的滑槽配合，使活動(dòng)滑塊可沿滑槽在主閥芯上移動(dòng)，底部有弧形凸起，該弧形凸起的尺寸與主閥芯內(nèi)徑等大；

10、所述的主閥閥體為變徑體，下側(cè)為廣口，可減緩循環(huán)鉆井液的流速并分散循環(huán)鉆井液的沖擊力，避免產(chǎn)生湍流或渦流，減少對(duì)管道壁的磨損或沖蝕，所述主閥閥體上設(shè)密封槽ⅰ和梯形凸起；通過(guò)在密封槽ⅰ中加設(shè)密封圈實(shí)現(xiàn)主閥閥體與短接主體之間的密封，通過(guò)梯形凸起實(shí)現(xiàn)常開(kāi)主通閥開(kāi)啟時(shí)對(duì)活動(dòng)滑塊的位置限定；

11、所述的旁通閥座上設(shè)螺紋孔ⅰ，螺紋孔ⅱ，密封槽ⅱ，密封槽ⅲ和密封槽ⅳ；所述旁通閥座上的螺紋孔ⅰ與連接槽之間通過(guò)壓塊安裝于短接主體的側(cè)壁上，所述旁通閥座上的螺紋孔ⅱ與雙瓣止回閥上的定位閥座通過(guò)銷(xiāo)軸連接，所述旁通閥座通過(guò)在密封槽ⅱ中加設(shè)密封圈實(shí)現(xiàn)與旁通閥芯的密封，通過(guò)在密封槽ⅲ中加設(shè)密封圈實(shí)現(xiàn)與短接主體的密封，通過(guò)在密封槽ⅳ中加設(shè)密封圈實(shí)現(xiàn)與閥瓣之間形成接觸密封；

12、所述的堵芯上設(shè)密封槽ⅴ，通過(guò)在密封槽ⅴ中加設(shè)密封圈實(shí)現(xiàn)與堵頭的密封；

13、所述的堵頭上設(shè)通孔，密封槽ⅵ和涂膠槽；通孔需保持常通，降低氣壓，通過(guò)在密封槽ⅵ中加設(shè)密封圈實(shí)現(xiàn)與旁通閥芯的密封，通過(guò)在涂膠槽中涂膠實(shí)現(xiàn)與堵芯端部的接觸密封；

14、所述的定位閥座上設(shè)有支撐軸ⅰ和支撐軸ⅱ；所述扭簧的數(shù)量為兩個(gè)，安裝在支撐軸ⅱ上，一端與支撐軸ⅰ連接，另一端與閥瓣上的扭簧槽連接；

15、所述閥瓣上設(shè)有安裝凸臺(tái)和扭簧槽，邊緣設(shè)置有橡膠層；所述閥瓣通過(guò)安裝凸臺(tái)安裝在支撐軸ⅱ上。

16、進(jìn)一步地，在上述的一種連續(xù)循環(huán)鉆井起下鉆泥漿通道切換閥中，所述定位閥座通過(guò)銷(xiāo)軸鉸接與旁通閥座上，采用鉸接桿的安裝方式，安裝方便，易更換。

17、進(jìn)一步地，在上述的一種連續(xù)循環(huán)鉆井起下鉆泥漿通道切換閥中，所述閥瓣在扭簧的作用下緊壓在旁通閥座上，閥瓣與旁通閥座之間形成接觸密封。

18、進(jìn)一步地，在上述的一種連續(xù)循環(huán)鉆井起下鉆泥漿通道切換閥中，所述堵芯通過(guò)螺紋連接安裝在堵頭上，堵頭通過(guò)螺紋連接安裝在旁通閥芯上，旁通閥芯通過(guò)螺紋連接安裝在旁通閥座上，旁通閥座通過(guò)螺紋連接安裝在短接主體側(cè)壁上。

19、進(jìn)一步地，在上述的一種連續(xù)循環(huán)鉆井起下鉆泥漿通道切換閥中，包括以下步驟：

20、s1：連接側(cè)循環(huán)管線(xiàn)至常閉旁通閥，打開(kāi)旁通循環(huán)通道，關(guān)閉正循環(huán)通道并降低經(jīng)由短接本體進(jìn)入的頂驅(qū)循環(huán)鉆井液壓力，改為由短接本體側(cè)壁上的常閉旁通閥進(jìn)入短接主體內(nèi)部用作循環(huán)鉆井液；

21、s2：增加由短接主體側(cè)壁上的常閉旁通閥進(jìn)入短接本體內(nèi)部用作循環(huán)鉆井液的壓力，使常開(kāi)主通閥中活動(dòng)滑塊的弧形凸起在兩側(cè)循環(huán)鉆井液的壓力作用下堵住主閥芯的內(nèi)徑，實(shí)現(xiàn)與短接主體同軸設(shè)置安裝的常開(kāi)主通閥自動(dòng)關(guān)閉；

22、s3：打開(kāi)正循環(huán)通道，關(guān)閉旁通循環(huán)通道，降低由短接主體側(cè)壁上的常閉旁通閥進(jìn)入短接本體內(nèi)部用作循環(huán)鉆井液的壓力；閥瓣在扭簧的作用下自動(dòng)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)短接本體側(cè)壁上的常閉旁通閥關(guān)閉；

23、s4：增加并恢復(fù)短接主體頂端進(jìn)入的頂驅(qū)循環(huán)鉆井液壓力，使常開(kāi)主通閥中活動(dòng)滑塊的弧形凸起在兩側(cè)鉆井循環(huán)液的壓力作用下離開(kāi)主閥芯內(nèi)徑，與主閥閥體上的梯形凸起接觸，循環(huán)鉆井液經(jīng)活動(dòng)滑塊側(cè)壁的流體通道流出，實(shí)現(xiàn)常開(kāi)主通閥自動(dòng)打開(kāi)；

24、s5：卸下連接于常閉旁通閥上的側(cè)循環(huán)管線(xiàn)。

25、進(jìn)一步地，在上述的一種連續(xù)循環(huán)鉆井起下鉆泥漿通道切換閥中，在需要拆裝鉆桿上扣、卸扣和起下鉆時(shí)，改從常閉旁通閥不間斷循環(huán)鉆井液，利用循環(huán)鉆井液的壓力差自動(dòng)關(guān)閉常閉旁通閥上方的常開(kāi)主通閥。

26、本發(fā)明的有益效果是：

27、1、該連續(xù)循環(huán)鉆井起下鉆泥漿通道切換閥整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單巧妙，裝拆方便，同時(shí)主通閥避免了采用復(fù)位彈簧，有效提高了使用壽命。

28、2、當(dāng)循環(huán)鉆井液在主循環(huán)通道和旁通循環(huán)通道之間切換時(shí)，可通過(guò)利用液壓差實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉常開(kāi)主通閥，有效控制井眼環(huán)空的當(dāng)量循環(huán)密度，避免了因開(kāi)停泵造成的井下壓力波動(dòng)，活動(dòng)滑塊與通道同軸設(shè)立，對(duì)于主循環(huán)通道兩側(cè)的壓力變化感應(yīng)明顯，響應(yīng)速度更快，同時(shí)主閥芯上的滑道可對(duì)活動(dòng)滑塊的位置進(jìn)行限定，提高了工作的穩(wěn)定性，避免活動(dòng)滑塊在承受高壓壓力的過(guò)程中發(fā)生軸向旋轉(zhuǎn)。

29、3、常閉旁通閥采用雙瓣止回閥，由扭簧作為彈性件，單靠彈性件即可實(shí)現(xiàn)兩閥瓣的彈性復(fù)位，簡(jiǎn)化復(fù)位結(jié)構(gòu)，關(guān)閉更加徹底，防止泄露的效果也更加明顯，同時(shí)雙瓣止回閥采用鉸接的安裝方式，裝配更加便捷，出現(xiàn)彈性疲勞時(shí)便于更換。

30、4、旁通閥密封部件均設(shè)置在背對(duì)流體流動(dòng)方向，可有效避免橡膠密封部分的沖蝕增加了旁通閥的使用壽命，能適用于多種鉆井條件的連續(xù)循環(huán)鉆井作業(yè)，且持續(xù)性好不易中斷，同時(shí)閥瓣邊緣上設(shè)置有橡膠層，防止泄露的效果更好，提升了閥門(mén)的密封性能，同時(shí)也更適用于高流速和高壓管道系統(tǒng)。