[发明专利]钻杆用旁通阀装置

说明书

技术领域

本发明涉及螺杆钻具领域，具体地，涉及一种钻杆用旁通阀装置。

背景技术

在石油和天然气行业需要使用大量的螺杆钻具。螺杆钻具由四大部分组成，分别是旁通阀、马达、万向轴以及传动轴。现有的旁通阀是螺杆钻具的辅助部件，安装在螺杆钻具的在上端，它的作用首先是连接钻铤和扶正器接头，其二是当开泵时钻井液带压流经旁通阀内通孔时，旁通阀阀芯自行向下垂直运动直到关闭，钻井液用于驱动螺杆钻具工作和循环；在停泵时使旁通阀内通孔空间与环空连通，即为悬于井内的钻柱四周的空间，环空外壁也可以是外径更大的管柱，有时候被称为环形空间。冷却液流向环空，避免起下钻和更换钻头时钻柱内的钻井液溢出。

现有的旁通阀工作原理：工作时，阀关闭，泵开启，钻井液迫使阀芯向下运动，压缩弹簧，阀芯堵住阀体上的孔，该孔通向环空，使钻井液下流。停止工作时，阀开启，泵关闭，由于没有钻井液的压力，在弹簧的作用下，阀芯向上运动，使阀体上的孔连通钻杆内部空间与环空。阀体上有的孔还设置有过滤板，用于过滤异物。

现有旁通阀的缺点在于：钻井液压力过大时，弹簧被过度压缩，超出其弹簧极限，且反复的高强度压缩弹簧容易产生金属疲劳使得弹簧失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种保护性好的钻杆用旁通阀装置，克服因过度和高频率压缩弹簧导致弹簧失效的问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：钻杆用旁通阀装置，包括阀体和阀芯，阀体下端设有外圆锥螺纹接头，阀体内部设有通孔，通孔上端设有内圆锥螺纹接头，阀芯与阀体相邻的一面为斜面Ⅰ，斜面Ⅰ下端设置有限位平面Ⅰ，阀体内部开设有水平孔，水平孔内部设有弹簧、以及与弹簧连接的复位块，复位块一端为平面与弹簧连接，另一端为斜面Ⅱ阀芯的斜面Ⅰ配合，所述水平孔下端还设置有限位水平面Ⅱ。

外圆锥螺纹接头即在阀体下端外圆周面接触环空处开设的螺纹连接头，用于连接钻铤，内圆锥螺纹接头即阀体上端内圆周面接触内部通孔处开设的螺纹连接头，用于连接钻杆，斜面Ⅰ为上端大下端小的环形切面，该切面相当于一个上底长下底短的等腰梯形绕中心轴旋转而成，斜面Ⅱ为上端小下端大的环形切面，该切面相当于一个上底短下底长的等腰梯形绕中心轴旋转而成，斜面Ⅰ与斜面Ⅱ相互平行，限位平面Ⅰ为开设在阀芯外壁的水平环形切面，限位平面Ⅱ为开设在阀体内壁的水平环形切面，限位平面Ⅰ和限位平面Ⅱ相互平行且垂直方向有重叠部分，水平孔为环形水平孔且开孔指向通孔，在环形水平孔内插入弹簧，再在弹簧上安装环形复位块，环形复位块上开设有斜面Ⅱ。

进一步地，内圆锥螺纹接头与阀芯之间的通孔内设置有筛板Ⅰ，钻井液内含有部分杂质，杂质积累多则会阀体内的通孔或者旁通孔，影响旁通阀整体的流通性，所需钻井液需除去杂质后方可进入通孔内，而钻井液经过筛板Ⅰ过滤后杂质较少，可减少对旁通阀的堵塞影响。

进一步地，阀体圆周面还设有与通孔连通的旁通孔，旁通孔内设有筛板Ⅱ，旁通孔内与通孔连接，外与环空连接，筛板Ⅱ的设置一方面当停泵时，钻井液流向环空时再次对钻井液进行过滤，避免杂质进入钻井内，另一方面防止环空内的杂质进入旁通阀内的通孔内。

进一步地，筛板Ⅱ设置为波浪形折叠结构，增加了过滤时的接触面积，使过滤更充分，进一步减少杂质含量。

当开泵时，阀体内通孔内注入钻井液时，钻井液开始挤压通孔内壁产生压力，由于压力的作用阀芯垂直向下运动，当阀芯向下运动到斜面Ⅰ与斜面Ⅱ接触并开始挤压时，复位块开始给弹簧施加一个水平作用力，阀芯继续向下运动，复位块开始慢慢挤压弹簧，弹簧由于受到复位块的挤压开始收缩使得复位块被阀芯顶入阀体内的水平孔中，直到限位水平面Ⅰ与限位水平面Ⅱ重叠部分接触并开始挤压，关泵时，通孔内压力减小，弹簧开始恢复形变产生回复力，在弹簧回复力的作用下，复位块将阀芯向上顶直到弹簧形变回复完全。

综上，本发明的有益效果是：

1、本结构通过斜面将垂直运动转化为水平运动，减小的弹簧的压缩量，从而防止弹簧被过度压缩，限位平面Ⅰ和限位平面Ⅱ对垂直运动的距离进行限制，进一步防止弹簧被过度压缩，使得弹簧的使用寿命提高，从而提高整个旁通阀的使用寿命。

2、由于设置有筛板Ⅰ和筛板Ⅱ，使得阀体内的通孔内的杂质减少，降低了旁通阀通孔堵塞的概率，同时也较少了钻井内的杂质含量，不仅提高了整个旁通阀的使用寿命，也减少了开采物质的杂质含量。

附图说明

图1是旁通阀的结构示意图；

图2是复位机构的结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：