[发明专利]一种双流道方向控制短接装置

说明书

技术领域

本发明涉及流体方向控制短接装置，尤其涉及一种在双层管的双流道中进行流体方向控制的短接装置。

背景技术

随着石油钻探技术的不断进步，逐渐出现了双层钻杆低压钻井技术、中心取样钻探技术和rellwell钻井技术，这些技术都是以双层管（双层钻杆）为设备基础。双层管的内层管内部形成内层流道，内层管和外层管之间形成外层流道。在钻井过程中，特别是利用基于双层管的rellwell钻井技术进行循环钻井时，要求地面的钻井流体可以经过外层流道和钻头水眼到达井底实现岩屑清洗，而携带岩屑的钻井流体可以经过套管环空进入双层管的内层流道，从而携带岩屑到达地面。停泵后，要求通过井底双流道方向控制短接装置来封隔井底流体。开泵时，当双流道方向控制短接装置处的压力低于地层处井底压力时，双层管外层流道内的流体可以直接进入内层流道，然后到达地面形成循环；当双流道方向控制短接装置处的压力高于地层处井底压力时，方向控制短接装置打开，外层流道中的流体经过钻头进入井底，实现钻进时的循环过程。这种双层管的流体循环控制方法可以通过井下双流道流体方向控制短接装置来实现。在专利US20100276143A1中提到了一种在井下双层管中应用的方向控制短接装置，这种短接装置采用球阀结构，球阀的开启与关闭通过球阀旋转机构来实现，结构比较复杂，而且如果钻井流体排量变化有可能会出现球阀半开半关的情况，导致球阀阀芯的磨损，影响密封的可靠性。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，提供一种方向控制可靠、简单方便、实现钻井全过程中钻井流体的方向控制和压力控制的双流道方向控制短接装置。

为实现上述目的，本发明采用以下设计方案：

一种双流道方向控制短接装置，该装置连接在双层管的内层管和外层管的下端，内层管内部形成内层流道，内层管和外层管之间形成外层流道，所述方向控制短接装置包括外层流道单向阀、流体转向短接和内层流道单向阀。

外层流道单向阀包括阀芯A、外层密封圈A、内层密封圈A和弹簧A；阀芯A安装在内层管和外层管之间；阀芯A与内层管之间通过内层密封圈A密封；在双层管外层流道单向阀关闭时，阀芯A与外层管之间通过外层密封圈A密封；阀芯A的下部安装弹簧A；内层管径向加工有通孔D，阀芯A径向加工有通孔A，在外层流道单向阀关闭时，外层流道通过通孔A、通孔D和内层流道连通。

外层流道单向阀下部连接流体转向短接，在流体转向短接的本体上加工有径向通孔B和轴向通孔B；外层流道在外层流道单向阀打开后，可以通过轴向通孔B与流体转向短接下部流道连通；内层流道与外层管的外部空间通过径向通孔B连通。

流体转向短接的下部连接内层流道单向阀，内层流道单向阀包括阀芯C、阀座C、阀体C和弹簧C；阀座C安装在阀体C的内部；阀座C轴向加工盲孔；阀芯C下部安装弹簧C，并且插入阀座C盲孔内，阀芯C与盲孔利用密封圈密封；阀芯C上部插入流体转向短接的内层流道内；阀座C上加工有轴向孔道将阀座C的上下空间连通；阀座C上加工有径向孔道，分别与阀座C轴向盲孔和阀体C径向加工的通孔连通。

所述的流体转向短接与内层流道单向阀的外壳可以做成一个整体。

上述方案进一步包括：

所述的内层流道单向阀的阀座C与阀体C和阀芯C之间最好安装密封圈。

所述的阀芯A内壁与内层管之间通过内层密封圈A构成轴向滑动密封配合，阀芯A中部的外凸沿与外层管之间通过外层密封圈A构成上止点滑动密封配合。

外层流道单向阀的外层管下端通过螺纹与流体转向短接的本体密封连接，外层流道单向阀的内层管下部与流体转向短接的本体密封插接。

本发明的优点是：(1)外层流道单向阀与外层管之间依靠密封圈辅助密封，增加了密封的可靠性；(2)内层流道单向阀阀芯下端与套管环空连通，由于循环时环空压力小于外层流道内的压力（钻头压降导致），可以保证内层流道单向阀的开启状态，从而保证方向控制的可靠性；（3）内外层流道单向阀打开之前可以从外层流道和内层流道内进行流体循环，从而减少了直接开泵时对井底压力造成的压力激动。

附图说明

图1是本发明一种双流道方向控制短接装置在单向阀关闭状态的示意图。

图2是本发明一种双流道方向控制短接装置在单向阀打开状态示意图。