一种压力控制无限次激活井下旁通系统开关装置的制作方法

本技术涉及一种压力控制无限次激活井下旁通系统开关装置，属于石油钻井。

背景技术：

1、钻井过程中，井漏时有发生，为了减少起下钻时间，常见解决办法是在钻柱组合中增加一旁通阀进行不起钻堵漏。旁通阀一般安装在定向、提速和随钻测量等特殊钻具组合中，如mwd上部。可根据井下工具及时打开、关闭，增加特殊钻具组合的适用性，有利于提高生产效率，降低井控风险。

2、目前现场使用最多的是投球方式的旁通阀，通过地面投球以激活旁通阀进行开、关阀操作。这样操作麻烦且费时，投球次数受到限制，并且投球靠重力下落，不能用于大斜度井或水平井段。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的问题，本实用新型提供一种压力控制无限次激活井下旁通系统开关装置。

2、本实用新型解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种压力控制无限次激活井下旁通系统开关装置，包括上接头、下接头、过流活塞、支撑弹簧、过流托环，所述过流活塞具有依次连通的上腔体、中腔体、下腔体，其中中腔体的直径大于下腔体的直径；

3、所述上接头、下接头连接成旁通壳体；所述过流活塞通过支撑弹簧置于旁通壳体内，所述控流锤下端通过过流托环固定到下接头内，上端置于过流活塞的下腔体内；所述流托环轴向设有过流孔；

4、所述上接头内壁上径向设有位于换向轨道内的定位销；

5、所述过流活塞上端外壁上设有堵漏轨道、循环轨道、换向轨道，所述堵漏轨道、循环轨道均与换向轨道相通；所述换向轨道内设有导向系统，通过导向系统，控制定位销向堵漏轨道或循环轨道内移动，从而进行正常循环钻进或堵漏；

6、所述过流活塞内设有开阀腔、关阀腔，所述开阀腔、关阀腔内分别设有开阀系统、关阀系统；所述开阀系统、关阀系统分别让导向系统控制换向轨道与堵漏轨道连通或与循环轨道连通；即是开阀系统、关阀系统分别让导向系统控制定位销向堵漏轨道或循环轨道移动；

7、所述过流活塞上设有过流活塞旁通孔，所述过流活塞旁通孔与下腔体相通；所述上接头上还设有上旁通孔、中旁通孔、下旁通孔，所述下旁通孔位于过流活塞旁通孔的下方。

8、进一步的技术方案是，所述导向系统包括凸轮、弹簧铰、导向板，所述凸轮通过弹簧铰与导向板连接，并安装在过流活塞外壁，所述导向板位于换向轨道内，其导向板左右运动控制换向轨道与堵漏轨道连通或与循环轨道连通。

9、进一步的技术方案是，所述凸轮上设有凸轮右侧限位槽、凸轮左侧限位槽，所述过流活塞上设有弹性限位销，所述弹性限位销位于凸轮右侧限位槽内。

10、进一步的技术方案是，所述开阀系统包括开阀活塞、开阀系统移动环、开阀针、开阀系统弹簧、开阀系统定位环；所述开阀系统移动环固定在开阀针中部，所述开阀针上端穿过开阀系统定位环并固定在开阀活塞的下端面上，所述开阀系统定位环固定在开阀腔内壁上，所述开阀系统弹簧套设在开阀针的上端，并位于开阀活塞、开阀系统定位环之间，所述开阀针位于凸轮的左端上方。

11、进一步的技术方案是，所述上接头上端内具有连通腔，所述过流活塞上设有开阀系统连通槽、开阀系统连通孔、开阀系统旁通孔，所述开阀系统连通槽、开阀系统连通孔、开阀系统旁通孔均分别与连通腔、开阀腔连通。

12、进一步的技术方案是，所述关阀系统包括关阀活塞、关阀系统移动环、关阀针、关阀系统弹簧、关阀系统定位环；所述关阀系统移动环固定在关阀针中部，所述关阀针上端穿过关阀系统定位环并固定在关阀活塞的下端面上，所述关阀系统定位环固定在关阀腔内壁上，所述关阀系统弹簧套设在关阀针的上端，并位于关阀活塞、关阀系统定位环之间，所述关阀针位于凸轮的右端上方。

13、进一步的技术方案是，所述过流活塞上设有关阀系统连通槽、关阀系统连通孔、关阀系统旁通孔，所述关阀系统连通槽、关阀系统连通孔、关阀系统旁通孔均分别与连通腔、关阀腔连通。

14、进一步的技术方案是，所述关阀活塞、关阀系统定位环之间的腔体为关阀系统是上油腔，所述关阀系统定位环、关阀系统移动环之间的腔体为关阀系统下油腔，所述关阀系统定位环轴向设有关阀系统渗流孔。

15、进一步的技术方案是，所述开阀系统定位环、开阀系统移动环之间的腔体为开阀系统下油腔，所述开阀活塞、开阀系统定位环之间的腔体为开阀系统上油腔，所述开阀系统定位环轴向设有开阀系统渗流孔。

16、一种压力控制无限次激活井下旁通系统开关方法，包括以下步骤：

17、步骤s10、按正常排量循环钻进；开泵时，因控流锤在过流活塞下腔内，不能正常过流，开阀系统、关阀系统处于初始状态；随着泵压升高，推动过流活塞整体下行，同时，因定位销作用，过流活塞会沿循环轨道方向旋转下行；至控流锤完全进入过流活塞中腔，形成循环通道，正常钻进；

18、其中支撑弹簧的支撑力按以下公式进行计算；

19、f＝kx

20、式中：f为弹簧压缩时的支撑力；k为弹簧压缩系统；x弹簧为压缩长度；

21、步骤s20、发生堵漏时，进行如下操作：

22、步骤s201、停泵；系统恢复初始状态；

23、步骤s202、开泵，至某设计压力值，过流活塞整体下行，至中旁通孔和开阀系统旁通孔连通；此时，控流锤在下腔体中阻塞过流；管内外压差作用在开阀系统的开阀活塞上，开阀系统的开阀系统上油腔压缩，润滑油通过开阀系统渗流孔向下渗至开阀系统下油腔，从而实现开阀针向下移动；拨动导向凸轮向右转向，从而控制导向板向左移动；此时，已完成换向准备；

24、步骤s203、停泵，过流活塞在支撑弹簧作用力下上移复位，开阀系统的开阀活塞上的压力消失，在开阀系统弹簧作用下，开阀活塞向上移动，带动开阀针上移，恢复原始状态；定位销经导向板复位后，导向板在弹簧铰作用下，仍保持向左状态；

25、步骤s30、泵入堵漏浆；在压力作业下，过流活塞下移，定位销移动导向到堵漏轨道内，过流活塞旁通孔和下旁通孔连通；此时，控流锤在下腔体中阻塞过流；然后进行堵漏作业，堵漏浆泵入后经过流活塞旁通孔和下旁通孔进入环空；

26、步骤s40、完成堵漏作业后停泵；

27、步骤s50、恢复导向系统至初始状态；

28、步骤s501、开泵，起压至某设计压力值，过流活塞整体下移，至上旁通孔和关阀系统旁通孔连通；此时，控流锤在下腔体中阻塞过流；压差作用下，关阀系统的关阀活塞下移，关阀系统上油腔内的油经关阀系统渗流孔进入关阀系统下油腔，从而实现关阀针向下移动，拨动导向凸轮向左转向，从而控制导向板向右移动；

29、步骤s502、停泵，过流活塞在支撑弹簧作用力下上移复位，关阀系统的关阀活塞上的压力消失，在关阀系统弹簧作用下，关阀系统活塞向上移动，带动关阀针上移，恢复原始状态；定位销经导向板复位。

30、本实用新型具有以下有益效果：本实用新型通过简单的地面压力控制，实现了无限次开关旁通阀的目的；相比于需要投球进行开、关阀操作的旁通阀，更便捷、省时，同时能使用于大斜度井或水平井段。

技术特征：

1.一种压力控制无限次激活井下旁通系统开关装置，其特征在于，包括上接头(1)、下接头(7)、过流活塞(2)、控流锤(4)、支撑弹簧(5)、过流托环(6)，所述过流活塞(2)具有依次连通的上腔体、中腔体(11)、下腔体(14)，其中中腔体(11)的直径大于下腔体(14)的直径；

2.根据权利要求1所述的一种压力控制无限次激活井下旁通系统开关装置，其特征在于，所述导向系统包括凸轮(45)、弹簧铰(47)、导向板(48)，所述凸轮(45)通过弹簧铰(47)与导向板(48)连接，并安装在过流活塞(2)外壁，所述导向板(48)位于换向轨道内，其导向板(48)左右运动控制换向轨道与堵漏轨道(46)连通或与循环轨道(49)连通。

3.根据权利要求2所述的一种压力控制无限次激活井下旁通系统开关装置，其特征在于，所述凸轮(45)上设有凸轮右侧限位槽(44a)、凸轮左侧限位槽(44b)，所述过流活塞(2)上设有弹性限位销(43)，所述弹性限位销(43)位于凸轮右侧限位槽(44a)或凸轮左侧限位槽(44b)内。

4.根据权利要求3所述的一种压力控制无限次激活井下旁通系统开关装置，其特征在于，所述开阀系统(9)包括开阀活塞(18)、开阀系统移动环(22)、开阀针(23)、开阀系统弹簧(19)、开阀系统定位环(21)；所述开阀系统移动环(22)固定在开阀针(23)中部，所述开阀针(23)上端穿过开阀系统定位环(21)并固定在开阀活塞(18)的下端面上，所述开阀系统定位环(21)固定在开阀腔(28)内壁上，所述开阀系统弹簧(19)套设在开阀针(23)的上端，并位于开阀活塞(18)、开阀系统定位环(21)之间，所述开阀针(23)位于凸轮(45)的左端。

5.根据权利要求4所述的一种压力控制无限次激活井下旁通系统开关装置，其特征在于，所述上接头(1)上端内具有连通腔(26)，所述过流活塞(2)上设有开阀系统连通槽(24)、开阀系统连通孔(29)、开阀系统旁通孔(30)，所述开阀系统连通槽(24)、开阀系统连通孔(29)、开阀系统旁通孔(30)均分别与连通腔(26)、开阀腔(28)连通。

6.根据权利要求5所述的一种压力控制无限次激活井下旁通系统开关装置，其特征在于，所述关阀系统(16)包括关阀活塞(31)、关阀系统移动环(35)、关阀针(36)、关阀系统弹簧(32)、关阀系统定位环(34)；所述关阀系统移动环(35)固定在关阀针(36)中部，所述关阀针(36)上端穿过关阀系统定位环(34)并固定在关阀活塞(31)的下端面上，所述关阀系统定位环(34)固定在关阀腔(40)内壁上，所述关阀系统弹簧(32)套设在关阀针(36)的上端，并位于关阀活塞(31)、关阀系统定位环(34)之间，所述关阀针(36)位于凸轮(45)的右端。

7.根据权利要求6所述的一种压力控制无限次激活井下旁通系统开关装置，其特征在于，所述过流活塞(2)上设有关阀系统连通槽(37)、关阀系统连通孔(41)、关阀系统旁通孔(42)，所述关阀系统连通槽(37)、关阀系统连通孔(41)、关阀系统旁通孔(42)均分别与连通腔(26)、关阀腔(40)连通。

8.根据权利要求6所述的一种压力控制无限次激活井下旁通系统开关装置，其特征在于，所述关阀活塞(31)、关阀系统定位环(34)之间的腔体为关阀系统上油腔(38)，所述关阀系统定位环(34)、关阀系统移动环(35)之间的腔体为关阀系统下油腔(39)，所述关阀系统定位环(34)轴向设有关阀系统渗流孔(33)。

9.根据权利要求5所述的一种压力控制无限次激活井下旁通系统开关装置，其特征在于，所述开阀系统定位环(21)、开阀系统移动环(22)之间的腔体为开阀系统下油腔(27)，所述开阀活塞(18)、开阀系统定位环(21)之间的腔体为开阀系统上油腔(25)，所述开阀系统定位环(21)轴向设有开阀系统渗流孔(20)。

技术总结
本技术公开一种压力控制无限次激活井下旁通系统开关装置，包括上接头、下接头、过流活塞、支撑弹簧、过流托环，过流活塞具有依次连通的上腔体、中腔体、下腔体；上接头、下接头连接成旁通壳体，控流锤下端通过过流托环固定到下接头内；过流活塞上端外壁上设有堵漏轨道、循环轨道、换向轨道；换向轨道内设有导向系统；过流活塞内设有开阀腔、关阀腔，开阀腔、关阀腔内分别设有开阀系统、关阀系统；开阀系统、关阀系统分别让导向系统控制换向轨道与堵漏轨道连通或与循环轨道连通。本技术通过简单的地面压力控制，实现了无限次开关旁通阀的目的；相比需要投球进行开、关阀操作的旁通阀，更便捷、省时。

技术研发人员：贺志刚,徐开放,李雪刚,乔国发,丁兵伟,宁献路
受保护的技术使用者：新疆格瑞迪斯石油技术股份有限公司
技术研发日：20230329
技术公布日：2024/1/15