[发明专利]一种油气井遥控多次开关旁通装置与方法

说明书

本发明公开了一种油气井遥控多次开关旁通装置，包括壳体、上芯轴、中芯轴、旋转头和下芯轴、浮动块、第一密封块、第二密封块和销钉，所述壳体内设有固定头；初始状态，旁通装置内的钻井液与钻柱外环空连通；当开启泥浆泵时，钻井液驱动上芯轴、中芯轴和下芯轴向下移动，中芯轴上的驱动凸块驱动旋转头轴向移动，当旋转头上的旋转控制楞脱离固定头纵向槽时，旋转头相对固定头转动，在此过程中旁通装置内的钻井液无法与钻柱外环空连通，关闭泥浆泵后旁通装置维持该状态；当再次开启泥浆泵然后关闭泥浆泵时，旁通装置将恢复至初始状态，旁通装置内的钻井液可与钻柱外环空连通；本装置可实现不起下钻便可完成旁通装置不同状态切换的目的。

技术领域

本发明涉及一种井下工具，具体是一种油气井遥控多次开关旁通装置及其方法，属于机械工程或钻井工程技术领域。

背景技术

石油天然气是影响国民经济的重要资源，其钻采过程的高效性和安全性一直是业界关心的重点。经过多年的发展，油气钻采已逐步转身深部地层，深井超深井数量不断增加。在深井超深井钻井过程中，存在着诸多难题，例如井眼尺寸变小易导致钻柱断裂、起下钻时间长、机械钻速低等。

为适应不同钻井工艺的需求以及井控工艺的需求，钻井过程中常用到旁通阀，以实现对不同工艺状态下井筒中流体的合理控制。然而，深井中的旁通装置的安装或更换需要起下钻，使得非生产时间长而导致钻井效率低。因此，有必要研发油气钻采中的多次开关旁通装置，从而节约非生产时间。现有多次开关旁通装置的原理主要基于投球等方式，有必要在现有技术结构的基础上研制新型结构的旁通装置。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种油气井遥控多次开关旁通装置与方法，用于形成不同的钻井液循环状态，从而丰富钻井提速的工艺需求和井控中钻井液循环工艺的需求。

本发明采用的技术方案是：

一种油气井遥控多次开关旁通装置，包括壳体、上芯轴、中芯轴、旋转头和下芯轴、浮动块、第一密封块、第二密封块和销钉，所述上芯轴与中芯轴、中芯轴与下芯轴间均通过螺纹连接；所述壳体内设有固定头；所述上芯轴包括上芯轴大径段和上芯轴小径段，所述上芯轴大径段和上芯轴小径段间形成上芯轴台阶面，在所述上芯轴台阶面与固定头间设有复位弹簧，所述上芯轴大径段与壳体的内壁间设有密封圈；所述旋转头为圆筒状；所述下芯轴包括下芯轴上小径段、下芯轴中大径段和下芯轴下小径段，所述下芯轴上小径段与下芯轴中大径段间形成下芯轴外台阶，所述下芯轴上小径段穿过旋转头，所述旋转头的下端与下芯轴外台阶间设有止推轴承，所述下芯轴上还设有下芯轴限位槽，所述壳体上通过螺纹连接有限位块，限位块的一端嵌入下芯轴限位槽内用于阻止下芯轴相对壳体转动；所述下芯轴下小径段与壳体内壁间设有浮动块、第一密封块和第二密封块，所述第一密封块和第二密封块均通过销钉限制相对于壳体的轴向移动，所述第一密封块和第二密封块与壳体内壁间均设有密封圈。

所述壳体上设有壳体旁通孔、限位块安装孔、压力平衡孔和密封块固定销孔；所述中芯轴上设有驱动凸块，所述驱动凸块上设有驱动滑面和侧滑面；所述旋转头上设有旋转控制楞、旋转头纵向滑面、旋转头环向滑面和旋转头侧孔；所述下芯轴还设有下芯轴旁通孔和下芯轴泥浆流道；所述固定头包括固定头第一环向滑面、固定头第二环向滑面、固定头纵向台阶面、固定头纵向滑面和固定头纵向槽。

所述壳体旁通孔、旋转头侧孔、下芯轴旁通孔、旋转控制楞和固定头纵向槽的数量相等。

在所述旁通装置安装好后，所述壳体旁通孔、旋转头侧孔和下芯轴旁通孔对齐，所述旋转控制楞位于固定头纵向槽内，所述浮动块设于压力平衡孔上方，所述下芯轴泥浆流道设于第一密封块和第二密封块之间，所述下芯轴的下端为封闭状态。

所述壳体的下端设有下接头。