随钻堵漏短接装置的制作方法

本实用新型涉及油气钻井工程堵漏及清洗井眼施工工具技术领域，是一种随钻堵漏短接装置。

背景技术：

在油气田钻井施工中常会遇到井漏需要堵漏的施工，但由于钻具水眼过小，堵漏材料不易通过，导致通常需要将井内的钻具全部起出，更换钻具以后再进行堵漏作业，这样将浪费大量的时间，可能错过堵漏的最佳时机，影响整个钻井施工。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种随钻堵漏短接装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有堵漏作业存在的需要将井内的钻具全部起出，更换钻具以后再进行，耗费时间，易错过堵漏的最佳时机，影响整个钻井施工的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种随钻堵漏短接装置，包括外筒、下接头、芯轴、滑套、上斜齿环、上弹簧、下斜齿环和下弹簧，外筒的下部内侧与下接头的上部外侧固定安装在一起，外筒内套装有芯轴，芯轴的下部外侧与下接头的上部内侧固定安装在一起，芯轴的上部外侧套装有位于外筒内且能沿芯轴滑移的滑套；滑套包括由上至下依次连接在一起的上连接套、中连接套和下连接套，上连接套和下连接套的直径均小于中连接套的直径，上连接套的上部内侧设有位于芯轴上方的球座环台，对应球座环台下方位置的上连接套上沿圆周分布有至少一个内循环孔，对应中连接套位置的外筒上沿圆周分布有至少一个外循环孔，对应下连接套中部位置的外筒内固定有挡块；下连接套的中部外侧套装有位于挡块上方的上斜齿环，上斜齿环的下部设有能相对挡块旋转并周期性产生短位移和长位移交替变化的上齿圈，对应中连接套与上斜齿环之间位置的下连接套外侧套装有位于外筒内的上弹簧；对应挡块下方位置的下连接套的下部外侧与下斜齿环的上部内侧固定安装在一起，下斜齿环的上部设有能驱动上斜齿环旋转且能限位上斜齿环的下齿圈，对应下斜齿环与下接头之间位置的芯轴外侧套装有位于外筒内的下弹簧。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述上齿圈可包括上凹槽和双连上棘齿，在上斜齿环下部沿圆周间隔均布有至少两个上凹槽，每两相邻的上凹槽之间均设有双连上棘齿，位于前侧的双连上棘齿包括的左立面、左坡面、右立面和右坡面，左立面和右立面均呈竖直状，左坡面和右坡面均呈左低右高的倾斜状，左立面的下端和与其相邻的左坡面的左端连接在一起并形成双连上棘齿的左上齿尖，右立面的下端和与其相邻的右坡面的左端连接在一起并形成双连上棘齿的右上齿尖，上凹槽的左右两侧面均为竖直面，上凹槽的左侧面底端与对应的右坡面顶端连接在一起，上凹槽的右侧面的底端与对应的左立面顶端连接在一起；下齿圈包括U形槽和V形槽，在下斜齿环的上部沿圆周交替均布有U形槽和V形槽，位于前侧的U形槽的右部顶端和与之相邻的V形槽的左部顶端连接在一起并形成左下齿尖，位于前侧的V形槽的右部顶端和与之相邻的U形槽的左部顶端连接在一起并形成右下齿尖；挡块位于U形槽内且与U形槽的右侧面之间有间距，与所述U形槽对应的左下齿尖位于双连上棘齿的左上齿尖和右上齿尖之间，所述双连上棘齿的左上齿尖位于挡块的左方，每个U形槽的左侧面均与相应的左立面或右立面抵在一起。

上述U形槽的数量可与上凹槽的数量相同。

上述U形槽的数量可是上凹槽数量的1.5倍。

上述上斜齿环的上端外侧可设有位于上弹簧下部外侧且内径小于中连接套外径的外环套。

上述对应球座环台与内循环孔之间位置的上连接套内壁上可设有密封圈；中连接套与芯轴之间设有密封圈；对应外循环孔上方和下方位置的中连接套与外筒之间均设有密封圈；下斜齿环与外筒之间设有密封圈。

上述对应滑套上方位置的外筒的上部内侧可设有的限位环台，限位环台的上部内侧设有内管螺纹扣。

上述下连接套与下斜齿环可通过螺纹连接固定安装在一起，下斜齿环的下部内侧设有位于下连接套下方的承压环台。

上述上弹簧和下弹簧均可为压缩弹簧。

上述上连接套上可沿圆周均布有四个内循环孔，外筒上沿圆周均布有四个外循环孔。

上述外筒内可沿圆周均布有两块挡块。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，通过上斜齿环和下斜齿环的设置可使本实用新型能连接在井内钻具的任意位置，通过一次投球可进行多次不同需求的作业，随时可通过投憋压球触发实现相应的阶段，其不仅可用于进行堵漏作业，还可用于井壁的清理，其在深井作业中可以提高钻井液携砂的作用，尤其是在堵漏操作中完全可避免起出钻具的施工，直接将本实用新型提至漏失井段，通过投憋压球激发即可实现堵漏，从而节省大量的操作时间；具有激发快捷，及时可靠，操作安全的特点。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例在初始状态下的主视剖视结构示意图。

附图2为附图1的左视局部剖视结构示意图。

附图3为本实用新型最佳实施例在第一阶段完成状态下的主视局部剖视结构示意图。

附图4为本实用新型最佳实施例在第二阶段完成状态下的主视局部剖视结构示意图。

附图5为本实用新型最佳实施例在第三阶段完成状态下的主视局部剖视结构示意图。

附图6为附图1中上斜齿环和下斜齿环在U形槽与上凹槽数量相同状态下的展开结构示意图。

附图7为附图1中上斜齿环和下斜齿环在U形槽是上凹槽数量的1.5倍状态下的展开结构示意图。

附图中的编码分别为：1为外筒，2为下接头，3为芯轴，4为上斜齿环，5为上弹簧，6为下斜齿环，7为下弹簧，8为上连接套，9为中连接套，10为下连接套，11为球座环台，12为内循环孔，13为外循环孔，14为挡块，15为上凹槽，16为左上齿尖，17为右上齿尖，18为U形槽，19为V形槽，20为左下齿尖，21为右下齿尖，22为外环套，23为密封圈，24为限位环台，25为内管螺纹扣，26为承压环台。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

如附图1、2、3、4、5、6、7所示，该随钻堵漏短接装置包括外筒1、下接头2、芯轴3、滑套、上斜齿环4、上弹簧5、下斜齿环6和下弹簧7，外筒1的下部内侧与下接头2的上部外侧固定安装在一起，外筒1内套装有芯轴3，芯轴3的下部外侧与下接头2的上部内侧固定安装在一起，芯轴3的上部外侧套装有位于外筒1内且能沿芯轴3滑移的滑套；滑套包括由上至下依次连接在一起的上连接套8、中连接套9和下连接套10，上连接套8和下连接套10的直径均小于中连接套9的直径，上连接套8的上部内侧设有位于芯轴3上方的球座环台11，对应球座环台11下方位置的上连接套8上沿圆周分布有至少一个内循环孔12，对应中连接套9位置的外筒1上沿圆周分布有至少一个外循环孔13，对应下连接套10中部位置的外筒1内固定有挡块14；下连接套10的中部外侧套装有位于挡块14上方的上斜齿环4，上斜齿环4的下部设有能相对挡块14旋转并周期性产生短位移和长位移交替变化的上齿圈，对应中连接套9与上斜齿环4之间位置的下连接套10外侧套装有位于外筒1内的上弹簧5；对应挡块14下方位置的下连接套10的下部外侧与下斜齿环6的上部内侧固定安装在一起，下斜齿环6的上部设有能驱动上斜齿环4旋转且能限位上斜齿环4的下齿圈，对应下斜齿环6与下接头2之间位置的芯轴3外侧套装有位于外筒1内的下弹簧7。

根据需求，当上斜齿环4相对挡块14产生短位移时，内循环孔12应位于芯轴3的上方，即芯轴3内孔与内循环孔12连通，当上斜齿环4相对挡块14产生长位移时，芯轴3的顶面应位于内循环孔12的上方，即芯轴3内孔与内循环孔12不通；憋压球可采用现有公知技术，如金属球、胶木密封球等。本实用新型可以安装在井下钻具组合的任意位置（一般安装在钻具组合中部靠近钻头），将本实用新型连接在预设管串中，然后将其下入井内进行钻井作业，其使用过程的循环周期包括以下四个阶段：

1）第一阶段：在初始状态下，当需要对井筒内岩屑进行高效的清理时，可向管串内投入憋压球，憋压球将在高压流体的作用下下行至球座环台11处，并推动滑套下行，从而带动下斜齿环6下行并压缩上弹簧5和下弹簧7，下斜齿环6在下行过程中下齿圈将会解除对上斜齿环4的限位，此时上斜齿环4将受到上弹簧5的压力而旋转并相对挡块14产生短位移，且内循环孔12和外循环孔13相连通，同时内循环孔12也与钻具水眼联通，此时可同时在钻井过程中进行井眼的清理施工；

2）第二阶段：当不需要清洗作业时，降低施工压力，上弹簧5和下弹簧7将会逐渐恢复形变，同时推动滑套上行，从而带动下斜齿环6上行，在该过程中，下齿圈将驱动上斜齿环4旋转一定角位移后实现对上斜齿环4的限位，此时上斜齿环4相对挡块14的位移将回复至初始状态，在此较低施工压力作用下，滑套将产生微量下行，由于上斜齿环4的限位和外环套22的设置，可确保此压力下滑套下行的极限位置为中连接套9底面与外环套22顶面相接触，此时内循环孔12与外循环孔13不通，可进行正常钻井作业；

3）第三阶段：当需要封堵钻具水眼进行堵漏作业时，可增大施工压力，从而推动下斜齿环6下行并解除下齿圈对上斜齿环4的限位，此时上斜齿环4将受到上弹簧5的压力而旋转并相对挡块14产生长位移，此时芯轴3将从滑套内侧封堵内循环孔12，外循环孔13与和位于滑套上方外侧的外筒1内腔连通，此时进行不起钻具的堵漏作业；

4）第四阶段：当堵漏施工结束，地面停止施加压力，滑套可在上弹簧5和下弹簧7的共同作用下上行，从而带动下斜齿环6上行，在该过程中，下齿圈将驱动上斜齿环4旋转一定角位移后实现对上斜齿环4的限位，此时上斜齿环4相对挡块14的位移将回复至初始状态，滑套也恢复原位，可继续进行正常钻井和循环作业。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，通过上斜齿环4和下斜齿环6的设置可使本实用新型能连接在井内钻具的任意位置，通过一次投球可进行多次不同需求的作业，随时可通过投憋压球触发实现相应的阶段，其不仅可用于进行堵漏作业，还可用于井壁的清理，其在深井作业中可以提高钻井液携砂的作用，尤其是在堵漏操作中完全可避免起出钻具的施工，直接将本实用新型提至漏失井段，通过投憋压球激发即可实现堵漏，从而节省大量的操作时间；具有激发快捷，及时可靠，操作安全的特点。

可根据实际需要，对上述随钻堵漏短接装置作进一步优化或/和改进：

如附图1、2、3、4、5、6、7所示，上齿圈包括上凹槽15和双连上棘齿，在上斜齿环4下部沿圆周间隔均布有至少两个上凹槽15，每两相邻的上凹槽15之间均设有双连上棘齿，位于前侧的双连上棘齿包括的左立面、左坡面、右立面和右坡面，左立面和右立面均呈竖直状，左坡面和右坡面均呈左低右高的倾斜状，左立面的下端和与其相邻的左坡面的左端连接在一起并形成双连上棘齿的左上齿尖16，右立面的下端和与其相邻的右坡面的左端连接在一起并形成双连上棘齿的右上齿尖17，上凹槽15的左右两侧面均为竖直面，上凹槽15的左侧面底端与对应的右坡面顶端连接在一起，上凹槽15的右侧面的底端与对应的左立面顶端连接在一起；下齿圈包括U形槽18和V形槽19，在下斜齿环6的上部沿圆周交替均布有U形槽18和V形槽19，位于前侧的U形槽18的右部顶端和与之相邻的V形槽19的左部顶端连接在一起并形成左下齿尖20，位于前侧的V形槽19的右部顶端和与之相邻的U形槽18的左部顶端连接在一起并形成右下齿尖21；挡块14位于U形槽18内且与U形槽18的右侧面之间有间距，与所述U形槽18对应的左下齿尖20位于双连上棘齿的左上齿尖16和右上齿尖17之间，所述双连上棘齿的左上齿尖16位于挡块14的左方，每个U形槽18的左侧面均与相应的左立面或右立面抵在一起。由此可使本实用新型满足其循环周期的四个阶段，具体为：（1）下斜齿环6下行，U形槽18解除对相应的左立面或右立面的限位，左坡面沿挡块14滑移并带动上斜齿环4旋转下行至挡块14卡在左坡面与右立面之间，此时，上斜齿环4相对挡块14产生短位移，右立面将与挡块14的右侧面抵在一起，且右上齿尖17位于左下齿尖20的左侧；（2）下斜齿环6上行，左下齿尖20将上行至抵在右坡面上，由于挡块14对右立面的限位，上斜齿环4将在左下齿尖20的带动下同步上行至右上齿尖17高于挡块14，此时右坡面将沿挡块14滑移并带动上斜齿环4旋转至U形槽18与相应的左立面或右立面限位，右上齿尖17位于挡块14的左侧；（3）下斜齿环6下行，U形槽18解除对相应的左立面或右立面的限位，右坡面沿挡块14滑移并带动上斜齿环4旋转下行至挡块14卡上凹槽15的顶部，此时，上斜齿环4相对挡块14产生长位移，左立面将与挡块14的右侧面抵在一起，且左上齿尖16位于左下齿尖20的左侧；（4）下斜齿环6上行，左下齿尖20将上行至抵在左坡面上，由于挡块14对左立面的限位，上斜齿环4将在左下齿尖20的带动下同步上行至左上齿尖16高于挡块14，此时左坡面将沿挡块14滑移并带动上斜齿环4旋转至U形槽18与相应的左立面或右立面限位，此时回复至初始位置。

如附图1、2、3、4、5、7所示，U形槽18的数量与上凹槽15的数量相同。根据需求，上凹槽15和U形槽18的数量均为四个。

如附图1、2、3、4、5、6所示，U形槽18的数量是上凹槽15数量的1.5倍。根据需求，可在上斜齿环4的下部沿圆周间隔均布有四个上凹槽15，且U形槽18的数量为六个。

如附图1、2、3、4、5、6、7所示，上斜齿环4的上端外侧设有位于上弹簧5下部外侧且内径小于中连接套9外径的外环套22。根据需求，中连接套9与外环套22之间的间距应小于中连接套9顶端与外循环孔13之间的间距；这样可使本实用新型在循环周期的第二阶段时，滑套下行的极限位置为中连接套9底面与外环套22顶面相接触，此时内循环孔12与外循环孔13不通，确保钻井作业正常进行。

如附图1、2、3、4、5、6、7所示，对应球座环台11与内循环孔12之间位置的上连接套8内壁上设有密封圈23；中连接套9与芯轴3之间设有密封圈23；对应外循环孔13上方和下方位置的中连接套9与外筒1之间均设有密封圈23；下斜齿环6与外筒1之间设有密封圈23。这样可使本实用新型具有良好的密封性，便于顺利完成憋压操作。

如附图1、2、3、4、5、6、7所示，对应滑套上方位置的外筒1的上部内侧设有的限位环台24，限位环台24的上部内侧设有内管螺纹扣25。限位环台24可对滑套上行起到限位作用，内管螺纹扣25的设置可使本实用新型便于和钻杆连接。

如附图1、2、3、4、5、6、7所示，下连接套10与下斜齿环6通过螺纹连接固定安装在一起，下斜齿环6的下部内侧设有位于下连接套10下方的承压环台26。这样可使其连接安装更加方便省力，且能通过承压环台26承担连接套对下斜齿环6的压力，从而对两者连接处的螺纹起到有效保护。

如附图1、2、3、4、5、6、7所示，上弹簧5和下弹簧7均为压缩弹簧。根据需求，上弹簧5和下弹簧7在初始状态下均可设有预紧力，这样可使其更好的满足工况需求。

如附图1、2、3、4、5、6、7所示，上连接套8上沿圆周均布有四个内循环孔12，外筒1上沿圆周均布有四个外循环孔13。这样可使高压流体的流动具有良好的稳定性。

如附图1、2、3、4、5、6、7所示，外筒1内沿圆周均布有两块挡块14。这样可使其受力更加稳定。根据需求，挡块14可为由35CrMo材料制成的金属方块，通过焊接固定在外筒1内壁上。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。