一种多次激活旁通系统及其使用方法与流程

本发明涉及石油修井和井下作业技术领域，更具体的说是涉及一种采用简单的压强和机械传动技术可实现多次激活的旁通系统及其使用方法。

背景技术：

钻井、完井作业中进行特殊作业时，受井下仪器、螺杆、钻头水眼等因素影响，经常需要频繁起下钻倒换钻具。如堵漏施工，堵漏材料颗粒大小、配浆浓度等选择余地受限，严重影响堵漏效果；钻遇缝洞发育漏层时，则需要起钻换钻具、去除钻头水眼等下钻堵漏，堵漏成功后再起钻倒换正常钻具恢复钻进；特别是多漏层井段，起下钻作业频繁，堵漏作业时间长，增加了发生井下复杂、事故和井控等风险。

针对上述问题，现有技术中多采用橡胶球堵孔、地泵冲憋压等方式设置，但是现有技术中的橡胶球堵孔的结构复杂且难以控制，不利于实际生产需求；

故如何提供一种结构简单无耗材、控制灵活且精准的可多次激活的旁通系统，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构简单、操作方便且精准的可多次激活的旁通系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种多次激活旁通系统，包括：旁通短节、开关阀系统和收集系统；

所述旁通短节顶端轴心部分具有第一连接部，底端设置有第二连接部；旁通短节轴中心为台阶状通孔，包括台阶孔和通孔，所述台阶孔设置于所述旁通短节轴中心上半部分，所述通孔设置于所述旁通短节轴中心下半部分，旁通短节具有台阶孔的部分侧壁设置有第一旁通孔，所述开关阀系统设置于所述台阶孔内；

所述开关阀系统包括弹簧、套筒、与套筒滑动匹配的套杆、第一橡胶球和第二橡胶球，所述套杆为中空且底端具有漏孔的圆柱形，所述套杆侧壁上设置有第二旁通孔，所述第二旁通孔由所述套杆的侧壁处延伸至所述台阶孔的内壁处，所述套杆顶端固定有垫圈，所述垫圈外径与所述台阶孔内壁内径相同，内径与所述套杆的内径相同，所述弹簧顶端连接所述第一连接部底端，所述弹簧底端连接所述垫圈；

所述收集系统为中空的短节，顶端连接所述第二连接部，中空部分设置有球篮，所述球篮壁上设置有球篮孔。

进一步的，所述第一橡胶球的直径大于所述漏孔的直径，所述第二橡胶球的直径大于所述第二旁通孔的直径且小于所述漏孔的直径。

优选的，所述套筒与所述套杆之间通过滚珠螺丝实现滑动匹配。

上述优选技术方案的有益效果是：滚珠螺丝可将旋转运动转换成线性运动，同时具有高精度、可逆性和高效率的特点，重要的是滚珠螺丝具有很小的摩擦阻力，使旁通的激活更加快速灵敏。

优选的，所述弹簧处于收缩状态时，所述套杆底端到所述台阶孔底端的距离与所述第二旁通孔的圆心到所述第一旁通孔的圆心距离相等。

优选的，所述弹簧处于拉伸状态时，所述第二旁通孔的圆心与所述第一旁通孔的圆心重合。

上述优选技术方案的有益效果是：通过距离的控制，在使用时无需测算加压的强度，通液加压至大于弹簧的拉伸力，在滚珠螺丝的灵敏转动作用下即可使套杆下降至最底端，进而使第二旁通孔与第一旁通孔精准对位，控制方法简便快捷。

优选的，所述第二旁通孔与所述第一旁通孔均至少有两个且所述第二旁通孔与所述第一旁通孔的数量相匹配。

本发明还提供了一种多次激活旁通系统的使用方法，包括以下步骤：

1)将旁通短节与收集系统连接，收集系统的下端连接好钻头，旁通系统的上端连接好钻杆后入井，下钻至井内施工位置，向钻杆内投入第一橡胶球，之后上方钻杆开泵循环，第一橡胶球堵住漏孔，泵压上升，降低泵速；

2)控制泵速给钻杆内逐步施加压力，压力作用下弹簧伸长，套杆向下移动，带动第二旁通孔旋转下移与第一旁通孔重合，实现液体注入；

3)注入完成后，向钻杆内投入第二橡胶球，持续憋压至第一橡胶球挤出漏孔，第二橡胶球与第一橡胶球一同掉入球篮内，内部失去压力，在弹簧拉力作用下套杆复位，完成施工。

进一步的，所述步骤2)中投入的第二橡胶球的数量与所述第二旁通孔的数量相同。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下效果：提供了一种可多次激活的旁通系统及其使用方法，在进行工作时，投球通堵漏液憋压，压力大于弹簧的拉力时，触发套杆在套筒及滚珠螺丝的作用下滑动至最底端，此时，第一和第二旁通孔对位，堵漏液沿旁通孔注入，此时增加堵漏液的泵入流量保持压力即可；注入完成时投球继续憋压使原橡胶球与后投入橡胶球掉落至球篮内，压力减小，弹簧拉力的作用下套杆复位；本发明提供的装置不仅可实现不起钻即进行堵漏材料的施工，而且结构简单、控制方法简便灵活，可实现多次激活，具有很高的应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种多次激活旁通系统实施例1的初始状态整体结构图；

图2为本发明一种多次激活旁通系统实施例2的工作状态整体结构图；

图3为本发明一种多次激活旁通系统实施例2的工作状态结束后整体结构图；

其中，1、旁通短节，11、第一连接部，12、第二连接部，13、台阶孔，14、通孔，15、第一旁通孔，2、开关阀系统，21、弹簧，22、套筒，23、套杆，231、漏孔，232、第二旁通孔，233、垫圈，24、第一橡胶球，25、第二橡胶球，3、收集系统，31、球篮，311、球篮孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如附图1所示，一种多次激活旁通系统的初始状态，包括：旁通短节1、开关阀系统2和收集系统3；

旁通短节1顶端轴心部分具有第一连接部11，底端设置有第二连接部12；旁通短节1轴中心为台阶状通孔，包括台阶孔13和通孔14，台阶孔13设置于旁通短节1轴中心上半部分，通孔14设置于旁通短节1轴中心下半部分，旁通短节1具有台阶孔13的部分侧壁设置有第一旁通孔15，开关阀系统2设置于台阶孔13内；

开关阀系统2包括弹簧21、套筒22、与套筒22滑动匹配的套杆23，套杆23为中空且底端具有漏孔231的圆柱形，套杆23侧壁上设置有第二旁通孔232，第二旁通孔232由套杆23的侧壁处延伸至台阶孔13的内壁处，套杆23顶端固定有垫圈233，垫圈233外径与台阶孔13内壁内径相同，内径与套杆23的内径相同，弹簧21顶端连接第一连接部11底端，弹簧21底端连接垫圈233；

收集系统3为中空的短节，顶端连接第二连接部12，中空部分设置有球篮31，球篮31壁上设置有球篮孔311。

为了进一步优化上述技术方案，，套筒22与套杆23之间通过滚珠螺丝实现滑动匹配。

为了进一步优化上述技术方案，弹簧21处于收缩状态时，套杆23底端到台阶孔13底端的距离与第二旁通孔232的圆心到第一旁通孔15的圆心距离相等。

为了进一步优化上述技术方案，弹簧21处于拉伸状态时，第二旁通孔232的圆心与第一旁通孔15的圆心重合。

为了进一步优化上述技术方案，第二旁通孔232与第一旁通孔15均至少有两个且第二旁通孔232与第一旁通孔15的数量相匹配。

实施例2

如附图2所示，一种多次激活旁通系统的工作状态，包括：旁通短节1、开关阀系统2和收集系统3；

旁通短节1顶端轴心部分具有第一连接部11，底端设置有第二连接部12；旁通短节1轴中心为台阶状通孔，包括台阶孔13和通孔14，台阶孔13设置于旁通短节1轴中心上半部分，通孔14设置于旁通短节1轴中心下半部分，旁通短节1具有台阶孔13的部分侧壁设置有第一旁通孔15，开关阀系统2设置于台阶孔13内；

开关阀系统2包括弹簧21、套筒22、与套筒22滑动匹配的套杆23、第一橡胶球24和第二橡胶球25，套杆23为中空且底端具有漏孔231的圆柱形，套杆23侧壁上设置有第二旁通孔232，第二旁通孔232由套杆23的侧壁处延伸至台阶孔13的内壁处，套杆23顶端固定有垫圈233，垫圈233外径与台阶孔13内壁内径相同，内径与套杆23的内径相同，弹簧21顶端连接第一连接部11底端，弹簧21底端连接垫圈233；

收集系统3为中空的短节，顶端连接第二连接部12，中空部分设置有球篮31，球篮31壁上设置有球篮孔311。

为了进一步优化上述技术方案，第一橡胶球24的直径大于漏孔的直径231，第二橡胶球25的直径大于第二旁通孔232的直径且小于漏孔的直径231。

为了进一步优化上述技术方案，，套筒22与套杆23之间通过滚珠螺丝实现滑动匹配。

为了进一步优化上述技术方案，弹簧21处于收缩状态时，套杆23底端到台阶孔13底端的距离与第二旁通孔232的圆心到第一旁通孔15的圆心距离相等。

为了进一步优化上述技术方案，弹簧21处于拉伸状态时，第二旁通孔232的圆心与第一旁通孔15的圆心重合。

为了进一步优化上述技术方案，第二旁通孔232与第一旁通孔15均至少有两个且第二旁通孔232与第一旁通孔15的数量相匹配。

实施例3

如附图3所示，一种多次激活旁通系统工作后恢复初始位置的状态，包括：旁通短节1、开关阀系统2和收集系统3；

旁通短节1顶端轴心部分具有第一连接部11，底端设置有第二连接部12；旁通短节1轴中心为台阶状通孔，包括台阶孔13和通孔14，台阶孔13设置于旁通短节1轴中心上半部分，通孔14设置于旁通短节1轴中心下半部分，旁通短节1具有台阶孔13的部分侧壁设置有第一旁通孔15，开关阀系统2设置于台阶孔13内；

开关阀系统2包括弹簧21、套筒22、与套筒22滑动匹配的套杆23、第一橡胶球24和第二橡胶球25，套杆23为中空且底端具有漏孔231的圆柱形，套杆23侧壁上设置有第二旁通孔232，第二旁通孔232由套杆23的侧壁处延伸至台阶孔13的内壁处，套杆23顶端固定有垫圈233，垫圈233外径与台阶孔13内壁内径相同，内径与套杆23的内径相同，弹簧21顶端连接第一连接部11底端，弹簧21底端连接垫圈233，第一橡胶球24与第二橡胶球25均落如收集系统内；

收集系统3为中空的短节，顶端连接第二连接部12，中空部分设置有球篮31，球篮31壁上设置有球篮孔311。

为了进一步优化上述技术方案，第一橡胶球24的直径大于漏孔的直径231，第二橡胶球25的直径大于第二旁通孔232的直径且小于漏孔的直径231。

为了进一步优化上述技术方案，，套筒22与套杆23之间通过滚珠螺丝实现滑动匹配。

为了进一步优化上述技术方案，弹簧21处于收缩状态时，套杆23底端到台阶孔13底端的距离与第二旁通孔232的圆心到第一旁通孔15的圆心距离相等。

为了进一步优化上述技术方案，弹簧21处于拉伸状态时，第二旁通孔232的圆心与第一旁通孔15的圆心重合。

为了进一步优化上述技术方案，第二旁通孔232与第一旁通孔15均至少有两个且第二旁通孔232与第一旁通孔15的数量相匹配。

实施例4

本发明还提供了一种由实施例1-3的变化过程，即本发明的多次激活旁通系统的使用方法，具体包括以下步骤：

1)将旁通短节1与收集系统3连接，收集系统3的下端连接好钻头，旁通系统1的上端连接好钻杆后入井，下钻至井内施工位置，向钻杆内投入第一橡胶球24，之后上方钻杆开泵循环，第一橡胶球24堵住漏孔231，泵压上升，降低泵速；

2)控制泵速给钻杆内逐步施加压力，由于第一橡胶球24堵住漏孔231，套杆23内压力增大，在压力作用下弹簧21伸长，套杆23在套筒22的配合下旋转向下移动，带动第二旁通孔232旋转下移与第一旁通孔15重合，实现液体注入；

3)注入完成后，向钻杆内投入第二橡胶球25，在液体剪切力作用下，第二橡胶球25堵住第二旁通孔232，套杆内部压力持续上升，当压力达到一定的强度时，第一橡胶球24挤出漏孔231，套杆23内失去高压环境，第二橡胶球25与第一橡胶球24一同掉入球篮31内，并在弹簧21拉力作用下套杆23复位，完成施工。

进一步的，步骤2)中投入的第二橡胶球的数量与所述第二旁通孔的数量相同。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。