[发明专利]一种机械式井下多次开关旁通阀

说明书

本发明公开了一种机械式井下多次开关旁通阀，属于油气开采技术领域。解决了现有技术中存在井控风险的问题。本发明包括旁通阀本体，所述旁通阀本体内部设置有阀座，所述阀座与旁通阀本体滑动连接，阀座上设置有阀座侧孔，旁通阀本体的侧面设置有旁通孔，所述旁通孔与阀座侧孔位置对应，阀座与旁通阀本体之间设置有弹簧，所述阀座上设置有球座，所述球座为多瓣式球座，与球座配套设置有钢球，与阀座侧孔配套设置有关闭钢球。本发明避免了橡胶球受到温度、压力和不同泥浆的影响产生的井控风险；钢球通过多瓣式球座时，压力清楚，地面容易监测是否关闭旁通孔，避免井控风险。球篮收集钢球后，能够留出供其他小球或电缆通过的通道，便于后续施工。

技术领域

本发明属于油气开采技术领域，具体涉及一种机械式井下多次开关旁通阀。

背景技术

井下多次开关旁通阀是在钻井、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。

目前，世界上通用有两种井下多次开关旁通阀，第一种是BPL结构（需查国际专利），其原理是投入1个橡胶球，推动阀座向下移动，打开旁通孔，进行堵漏作业，后再投入两个小钢球，封堵旁通孔，进行憋压，导致橡胶球变形，连同两个小钢球落入下部球篮。在实际应用中，这种结构存在两个难题：一是橡胶球质量，在高温、高压、不同泥浆体系下，橡胶球易变形，造成提前进入球篮或无法关闭旁通，引起重大的井控风险；二是由于橡胶球需要变形，因此，橡胶球直径大，技术上要求无法满足投球后需要进一步投小球或电缆通过多次开关旁通阀的难题。第二种是SWACO公司结构（需查国际专利），其原理是先投入1个金属球，球带动阀座向下移动，从而打开旁通孔，金属球后掉入球篮，此时，钻井液可以通过旁通孔和下部水眼流出，这时再投入第2个金属球，该球投入后封堵住流往下部水眼的流体，这时进行堵漏作业，堵漏完成后再投入第3个金属球，这个球投入后，推动球座关闭旁通孔，后两个金属球再掉入球篮。这种结构有个优点是投入的金属球体积小且3个球的直径相差不大，投球作业后，仍能进行投小球或下电缆作业。但缺点是旁通孔打开和旁通孔关闭时的压力不明显，从而导致井控风险。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种机械式井下多次开关旁通阀，其目的在于：提高井下多次开关旁通阀的可靠性和安全性，防止上述井控风险的产生。

本发明采用的技术方案如下：

一种机械式井下多次开关旁通阀，包括旁通阀本体，所述旁通阀本体内部设置有阀座，所述阀座与旁通阀本体滑动连接，阀座上设置有阀座侧孔，旁通阀本体的侧面设置有旁通孔，所述旁通孔与阀座侧孔位置对应，阀座与旁通阀本体之间设置有弹簧，所述阀座上设置有球座，所述球座为多瓣式球座，与球座配套设置有钢球，与阀座侧孔配套设置有关闭钢球。

投入钢球后，当钢球到达球座上部，钢球与球座形成密封，泵入堵漏液，产生压差使阀座向下移动，此时弹簧压缩，当旁通孔与阀座侧孔重合时，形成流通通道，堵漏液由旁通孔排出形成旁通循环，开始进行堵漏作业。完成堵漏后，停止泵入堵漏液，投入两个关闭钢球，关闭钢球位于钢球上端，泵入钻井液，产生压差，将关闭钢球推动至阀座侧孔，将阀座侧孔封堵，由此形成密封状态。加大泵入钻井液排量，提高泵压，作用在钢球上的压力变大，推动钢球下移，此时球座的瓣体张大，孔径变大，钢球继续下移，通过球座。钢球通过球座后，旁通阀本体内部上下管柱建立循环通道，此时阀座及球座在弹簧弹力的作用下向上移动，原作用在关闭钢球上的压力减小，关闭钢球在自身重力以及流体推力的作用下穿过球座通孔，此时旁通孔完全关闭，旁通通道消失。继续加大排量，将钢球及关闭钢球往下推动，阀座在弹簧推力作用下复位，内部流体正常排入，建立钻井液循环。

采用本技术方案后，由于采用了钢球，避免了橡胶球受到温度、压力和不同泥浆的影响造成的井控风险；钢球通过多瓣式球座时，压力清楚，地面可以很容易监测是否关闭旁通孔，能够避免井控风险。

进一步的，所述球座上部的内侧的形状为弧形，且弧度与钢球匹配。