一种井下循环液压式分流工具

本发明涉及钻井工具相关,具体为一种井下循环液压式分流工具。

背景技术：

1、为实现钻井设计目的，需要在钻具中组合相应的钻井工具。一种井下循环液压式分流工具是在钻井、完井和修井阶段,不需要起钻,而直接进行堵漏和井眼清洁作业的工具。其最显著的特点是随钻堵漏作业,保护井下仪器,缩短钻井周期,降低井控风险。

2、在实现上述钻井设计的过程中，目前常见的旁通阀至少存在如下问题：

3、1.工具机械结构设计不合理，在复杂的工作环境下容易失效，无法迅速处理问题可能会造成巨大经济损失，人员受伤。

4、2.高温、高压工作环境下，电子设备等随钻设备易失控，导致井下事故以及环境污染等。

5、3.由于现场条件限制，作业过程中经常频繁起下钻倒换钻具，存在井控风险。

6、因此，我们提出一种井下循环液压式分流工具，以便于解决上述中提出的问题。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供一种井下循环液压式分流工具，通过机械式的结构设计，使得分流工具能够实现流通状态、部分分流状态和分流状态三种工作情况的转换；整个装置机构简单，降低了执行机构的设计开发周期成本，并且通过液压式驱动避免了电子设备失效对井下工作以及环境的不良影响。

2、为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

3、一种井下循环液压式分流工具，包括：上外壳，周向设有四个分流孔，下端设有内部台阶；

4、扼流圈，安装在所述上外壳内，呈漏斗状，用于累积上部流体压力；

5、滑动内筒，安装在所述上外壳内，上端装有所述扼流圈，周向设有四个分流孔，可进行轴向移动，具有中间流道；

6、分流套筒，位于所述上外壳内部，所述滑动内筒外部，周向设有四个分流孔，与所述分流孔并通连接，并于与所述滑动内筒配合轴向移动，实现流通、部分分流和分流三种工作状态的切换；

7、滑动套筒，位于所述上外壳内部，与所述分流套筒并通安装，外壁设有钢球滚道，在一种井下循环液压式分流工具切换工作状态时进行限位；

8、连接套筒，位于所述上外壳内，与所述滑动套筒并通连接，通过螺纹配合与所述滑动内筒连接，与所述滑动内筒上轴端外壁配合以限制所述分流套筒和滑动套筒的轴向位移；

9、活塞内筒，与所述连接套筒并通连接，将来自上端的推力传递至下部；

10、弹性元件，位于所述活塞内筒外壁，安装于所述上外壳下端内部台阶；

11、活塞套筒，通过螺纹配合与上述活塞内筒连接；

12、下外壳，与所述上外壳下端连接；

13、推动套筒，位于所述下外壳内部，安装于所述活塞套筒下端；

14、球阀套筒，位于所述推动套筒内部；

15、球阀，安装于所述球阀套筒内部，用于旋转开关中间流道，以实现井下一种循环液压式分流工具三种工作状态的切换；

16、分流阀座，位于所述球阀套筒下端，通过螺纹配合于所示下外壳连接，整体呈漏斗状，所述球阀剪断下落时可接存，并通过内部周向的分流道进行分流，防止流体堵塞；

17、截断阀座，位于所述分流阀座下部，通过螺纹配合与所述下外壳连接，整体呈漏斗状，所述球阀碎裂时可接存，并通过内部周向的分流道进行分流，防止流体堵塞；

18、开关组件，由推杆，球阀连接杆，球阀旋转轴，反弹元件组成，安装于所述球阀套筒外壁，所述球阀旋转轴与球阀连接，用于控制所述球阀旋转。

19、2、进一步地，所述滑动内筒周向分布四个分流孔，可实现流通，部分分流和分流三种工作状态。

20、3、进一步地，所述扼流圈累积流体压力以推动所述滑动内筒轴向向下运动，实现分流孔的启闭，并在分流工作完成后，通过所述弹性元件释放压力，所述滑动内筒回到初始位置。

21、4、进一步地，所述滑动套筒外壁上钢球滚道限位处的内径大于滚动钢球的直径，以此维持工具不同的工作状态。

22、5、进一步地，所述活塞内筒将上端流体压力传递至下端，同时压缩所述所述弹性元件。

23、6、进一步地，所述推动套筒在流体压力的作用下进行轴向向下移动，推动所述开关组件中的球阀连接杆使所述球阀旋转从而关闭中间流道，实现分流工作，反弹元件释放弹力使所述球阀旋转从而打开中间流道，实现流通工作。

24、7、进一步地，所述球阀采用陶瓷结构；

25、8、进一步地，所述分流阀座与所述下外壳通过螺栓连接，当所述球阀被剪断时进行存放，并通过周向分流道进行分流，防止流体堵塞。

26、9、进一步地，所述截断阀座与所述下外壳通过螺栓连接，当所述球阀被击碎时进行存放，并通过周向分流道进行分流，防止流体堵塞。

27、本发明提供的一种井下循环液压式分流工具，通过机械式的结构设计，使得分流工具能够实现流通状态、部分分流状态和分流状态三种工作情况的转换；整个装置设计简单，降低了执行机构的设计开发周期成本，并且通过液压式驱动避免了电子设备失效对井下工作以及环境的不良影响；流体压力驱动内筒轴向向下运动开启分流孔，并通过弹性元件回弹使内筒恢复初始位置以关闭分流孔，工作原理简单，不易发生堵塞，卡死等失效；采用陶瓷球阀结构，相比于其他结构可以承受更高的流体压强，避免工作时发生失效；利用开关组件进行带动球阀旋转，结构设计经济环保，可实现无限次循环工作；球阀工作失效时，可通过增大流体压力进而剪断球阀，使球阀落入分流阀座中，也可通过投球击碎球阀，使陶瓷碎片落入截断阀座中，两种方法均不影响流体从中间流道正常流通。

技术特征：

1.一种井下循环液压式分流工具，包括：

2.根据权利要求1所述的一种井下循环液压式分流工具，其特征在于，所述滑动内筒(2)周向分布四个分流孔(201)、(202)，可实现流通，部分分流和分流三种工作状态。

3.根据权利要求2所述的一种井下循环液压式分流工具，其特征在于，所述扼流圈(1)累积流体压力以推动所述滑动内筒(2)轴向向下运动，实现分流孔(301)、(302)的启闭，并在分流工作完成后，通过所述弹性元件(8)释放压力，所述滑动内筒(2)回到初始位置。

4.根据权利要求3所述的一种井下循环液压式分流工具，其特征在于，所述滑动套筒外壁上钢球滚道(501)限位处的内径大于滚动钢球的直径，以此维持工具不同的工作状态。

5.根据权利要求3所述的一种井下循环液压式分流工具，其特征在于，所述活塞内筒(7)将上端流体压力传递至下端，同时压缩所述所述弹性元件(8)。

6.根据权利要求1所述的一种井下循环液压式分流工具，其特征在于，所述推动套筒(10)在流体压力的作用下进行轴向向下移动，推动所述开关组件(16)中的球阀连接杆(162)使所述球阀(13)旋转从而关闭中间流道，实现分流工作，反弹元件(164)释放弹力使所述球阀(13)旋转从而打开中间流道，实现流通工作。

7.根据权利要求6所述的一种井下循环液压式分流工具，其特征在于，所述球阀(13)采用陶瓷结构。

8.根据权利要求6所述的一种井下循环液压式分流工具，其特征在于，所述分流阀座(14)与所述下外壳(12)通过螺栓连接，当所述球阀(13)被剪断时进行存放，并通过周向分流道进行分流，防止流体堵塞。

9.根据权利要求6所述的一种井下循环液压式分流工具，其特征在于，所述截断阀座(15)与所述下外壳(12)通过螺栓连接，当所述球阀(13)被击碎时进行存放，并通过周向分流道进行分流，防止流体堵塞。

技术总结
本发明公开了一种井下循环液压式分流工具，涉及分流领域，一种井下循环液压式分流工具，包括：上外壳、扼流圈、滑动内筒、旁通套筒、滑动套筒、连接套筒、活塞内筒、弹性元件、球阀、活塞套筒、推动套筒、下外壳、开关组件、分流阀座、截断阀座。所述滑动内筒周向设置四个分流孔，在上外壳内轴向移动；所述分流套筒用于控制分流孔的开闭；所述滑动套筒外壁设有钢球滚道，用于滑动限位；所述球阀位于下外壳内，负责流道的启闭；所述分流阀座位于下外壳内，用于存放损坏球阀并实现分流工作；本发明通过液压驱动机械机构，使得分流工具能够实现流通状态和分流状态之间的转换，并且整体机械结构简明，能量损耗较小，可在高温下循环工作。

技术研发人员：刘云海,谢佳威,祝效华,徐鹏辉,张虎
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17