一种不间断空气钻井循环短节的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种不间断空气钻井循环短节，属油气田气体钻井机械部件领域。该循环短节，包括短节本体、球阀、上阀座、下阀座和旁通阀。短节本体的一端设连接头，另一端设置有连接口，连接口一端的短节本体内通过挡圈和衬圈安装有球阀，球阀一端的短节本体上设置有旁通孔，旁通孔内通过旁通阀座和弹簧安装有阀板，阀板下方的旁通孔内螺纹安装有堵头。本发明通过球阀和旁通孔，可形成相互切换的两个流通通道；从而保证气体钻井过程中钻井气体的不间断循环，进而降低钻井成本和钻井作业的安全隐患，达到减少井下复杂事故、保护油气层，增加油气产量的目的。
【专利说明】一种不间断空气钻井循环短节
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种不间断空气钻井循环短节，属油气田气体钻井机械部件领域。
【背景技术】
[0002]气体钻井是近年来发展起来的一种欠平衡钻井方式，即用气体压缩机向井内注入压缩气体，依靠环空高压气体的能量，把钻屑从井底带回地面，并在地面进行固气体分离，将分离出的可燃气体燃烧释放、除尘、降噪的一种钻井方式。气体钻井与传统泥浆钻井具有提闻机械钻速、减少或避免井漏，延长钻头寿命、降低钻井综合成本，以及减少井下复杂事故、保护油气层，增加油气产量的优点。
[0003]但在实际油气田气体钻井过程中，由于更换钻具或加装、卸除钻杆时钻井气体循环通道的中断，导致钻井气体的循环中断，使得依靠压缩气体悬浮的岩屑失去依托，并在钻头与钻铤处堆积，同时部分岩屑会向井底回落，造成钻头的重复破碎，进而降低钻井效率，大幅度增加钻井成本，严重时甚至发生井底积液对岩层浸泡使其膨胀，导致井壁坍塌和卡钻等井下安全事故。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:提供一种结构简单，使用方便，以保证气体钻井过程中钻井气体的不间断循环，进而降低钻井成本和钻井作业的安全隐患，提高钻井效率的不间断空气钻井循环短节。
[0005]本发明的技术方案是:
一种不间断空气钻井循环短节，包括短节本体、球阀、上阀座、下阀座和旁通阀，其特征在于:短节本体为一管状体，短节本体的一端设置有锥形的连接头，短节本体的另一端的通孔端口设置有连接口，连接口 一端的短节本体内通过挡圈和衬圈安装有球阀，球阀一端的短节本体上设置有旁通孔，旁通孔内通过旁通阀座和弹簧安装有阀板，阀板下方的旁通孔内螺纹安装有堵头。
[0006]所述的球阀由上阀座、下阀座、阀芯和旋转柄构成，上阀座与下阀座之间安装有阀芯，阀芯一侧的短节本体设置有旋转柄；旋转柄与阀芯固定连接。
[0007]本发明的优点在于:
该不间断空气钻井循环短节通过球阀和旁通孔，可形成相互切换的两个流通通道；从而可保证气体钻井过程中钻井气体的不间断循环，进而降低钻井成本和钻井作业的安全隐患，达到减少井下复杂事故、保护油气层，增加油气产量的目的。该不间断空气钻井循环短节具有结构简单，使用方便的特点，对现有钻机有良好的适应性。
[0008]【专利附图】
【附图说明】:
附图为本发明的结构示意图。
[0009]图中:1、短节本体；2、上阀座；3、下阀座；4、旁通孔；5、连接头；6、连接口 ；7、挡圈；8、衬圈；9、阀芯；10、旋转柄；11、旁通阀座；12、弹簧；13、阀板；14、堵头。【具体实施方式】
[0010]该不间断空气钻井循环短节包括短节本体1、球阀、上阀座2、下阀座3和旁通孔4。短节本体I为一管状体，短节本体I的一端设置有锥形的连接头5，短节本体I的另一端的通孔端口设置有连接口 6。
[0011 ] 连接口 6 —端的短节本体I内通过挡圈7和衬圈8安装有球阀。球阀由上阀座2、下阀座3、阀芯9和旋转柄10构成，上阀座2与下阀座3之间安装有阀芯9，阀芯9 一侧的短节本体I设置有旋转柄10 ;旋转柄10与阀芯9固定连接。
[0012]球阀一端的短节本体I上设置有旁通孔4，旁通孔4内通过旁通阀座11和弹簧12安装有阀板13，阀板13下方的旁通孔4内螺纹安装有堵头14。
[0013]该不间断空气钻井循环短节安装时，通过连接头5和连接口 6将其安装在两根钻杆之间；在正常钻进工况下，该循环短节随钻杆一起下入井内；当完成一个钻杆的钻深后，在钻杆上部再安装一个该循环短节，如此循环，陆续地将该循环短节安装在钻杆上。当需要提升钻杆时，操作过程与接钻杆时相反，可逐一取下该循环短节；该循环短节需要的数量根据决定需要连续循环井段深度而定。
[0014]工作过程中，即在实际油气田气体钻井过程中需要更换钻具或加装、卸除钻杆时，首先旋转移除堵头14，并将连通管与旁通孔4螺纹连接。同时旋转旋转柄10，使其带动阀芯9转动90°从而将短节本体I内的通孔关闭，此时连通管内的压力将阀板13顶开，以使钻井气体从旁通孔处流入，实现在接换钻具过程中继续保持井底钻井气体的连续循环。
[0015]当更换钻具或加装、卸除钻杆完成后，转动旋转柄10，使阀芯9转动90°，以将短节本体I内的通孔开启，使钻井气体从短节本体I内的通孔流入，同时减小旁通孔4处管路钻井气体的流入量，此时短节本体I通孔内的钻井气体压力大于旁通孔4处的钻井气体压力，在通孔内的钻井气体压力的作用下，弹簧12的作用力消除，阀板13下座，与短节本体I的关闭紧密贴合连接，从而将旁通孔4关闭；然后移除连通管，将堵头14旋入旁通孔4内，钻井气体恢复正常的循环，从而达到钻井气体连续循环的目的。
[0016]该不间断空气钻井循环短节可以实现整个钻井过程中井下钻井气体的不间断循环，从而可维持接、卸钻杆操作过程中井底压力的恒定，降低井壁坍塌和卡钻风险，提高钻井效率。
【权利要求】
1.一种不间断空气钻井循环短节，包括短节本体(I)、球阀、上阀座(2 )、下阀座(3 )和旁通阀(4)，其特征在于:短节本体(I)为一管状体，短节本体(I)的一端设置有锥形的连接头(5 )，短节本体(I)的另一端的通孔端口设置有连接口( 6 )，连接口( 6 ) —端的短节本体Cl)内通过挡圈(7)和衬圈(8)安装有球阀，球阀一端的短节本体(I)上设置有旁通孔(4)，旁通孔(4)内通过旁通阀座(11)和弹簧(12)安装有阀板(13)，阀板(13)下方的旁通孔(4)内螺纹安装有堵头(14)。
2.根据权利要求1所述的一种不间断空气钻井循环短节，其特征在于:所述的球阀由上阀座(2)、下阀座(3)、阀芯(9)和旋转柄(10)构成，上阀座(2)与下阀座(3)之间安装有阀芯(9)，阀芯(9) 一侧的短节本体(I)上设置有旋转柄(10);旋转柄(10)与阀芯(9)固定连接。
【文档编号】E21B21/10GK103485730SQ201310472016
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】冯定, 钱利勤, 晏健, 于章丽 申请人:长江大学