[发明专利]一种水平孔钻具水路密封装置及方法

说明书

本发明涉及一种水平孔钻具水路密封装置及方法，属于地质勘察技术领域。技术方案是：包含空心管体（1）、套筒（2）、套筒体（4）、阀体（5）、密封环（6）、密封环座（7）、密封活塞（8）和密封座（9）；钻具到达孔底后，钻具不动，持续供水情况下，水压增大，达到密封环（6）的承压极限时，阀体（5）的半球体穿过密封环（6），密封环失去作用，通水直槽（10）、套筒体（4）内腔、阀体孔（12）、密封环座阶梯孔、密封座（9）的通孔构成水流通道打开，正常钻进。本发明的有益效果是：依靠水流进行打开和关闭，不受其它机构的影响，动作可靠，大大提高钻具总成的投送速度；钻具的内外过水通路均被密封，钻具投送速度快，稳定可靠。

技术领域

本发明涉及一种水平孔钻具水路密封装置及方法，属于地质勘察技术领域。

背景技术

随着钻探技术的进步，为节约钻探成本，提高效率，水平孔钻进正在地质勘探领域逐渐发展壮大。考虑到钻具的通用性、互换性，通常的水平孔钻具都是在原来地表钻具的基础上加装水路密封装置，已有技术的密封装置通常是改变捞矛头和矛头座结构，捞矛头上部的尖锥不变，其余部位改为空心结构，并在侧壁上设置通水孔，矛头座也改为空心结构，并在侧壁上设置通水孔，在捞矛头和矛头座之间设置密封圈，在捞矛座的外面设置一层空心套管用来控制水路的打开和闭合。由于钻孔内的情况比较复杂，背景技术所述的水路开闭机构为被动式机构，其开闭受到孔内水流、钻具其它机构等影响，钻具的水路密封机构易在投送途中打开，造成钻具投送速度下降或投送失败。

发明内容

本发明目的是提供一种水平孔钻具水路密封装置及方法，依靠水流进行打开和关闭，不受其它机构的影响，动作可靠，大大提高钻具总成的投送速度，解决背景技术存在的上述问题。

本发明的技术方案是：

一种水平孔钻具水路密封装置，包含空心管体、套筒、套筒体、阀体、密封环、密封环座、密封活塞和密封座；密封环座在空心管体内滑动，密封环座为空心结构，内部设置密封环座阶梯孔，密封环座阶梯孔的前端和后端均设有内螺纹；套筒体为空心内腔结构，前端封闭，后端开有阀体孔；套筒体外面设有套筒，套筒在套筒体外表面滑动，套筒上布置两个对称孔，弹性销设置在对称孔中；套筒体后端外表面设有外螺纹，与密封环座阶梯孔前端的内螺纹匹配连接；套筒体前端外表面圆周上设有滑道和通水直槽，滑道和通水直槽呈90°布置，滑道、通水直槽、阀体孔均与套筒体内腔连通；套筒体的内腔设有阀体，阀体由圆柱体、半球体和圆锥体构成，圆柱体与半球体之间用圆锥体过渡，半球体位于套筒体后端，圆柱体位于套筒体前端，圆柱体上设有定位滑槽，弹性销分别穿过定位滑槽、套筒体上的滑道、套筒上两个对称孔；圆柱体的直径小于半球体的外径，半球体的外径小于阀体孔内径，半球体与阀体孔之间设有密封环，密封环设置在密封环座内；密封环内径略小于半球体外径，但是大于圆柱体的直径，密封环外径大于阀体孔内径；密封座为空心结构，内设通孔，密封座前端外表面设有外螺纹，与密封环座阶梯孔后端的内螺纹匹配连接；密封环座外表面设有密封活塞；通水直槽、套筒体内腔、阀体孔、密封环座阶梯孔、密封座的通孔构成水流通道，该通道由阀体控制通断。

所述套筒、套筒体、密封环座和密封活塞的外径均略小于空心管体内径，整体在空心管体内滑动。

所述密封环为圆环结构，其内径略小于半球体直径，圆环结构的两侧边设置对称倒角。

所述密封活塞上设有圆环凹槽，圆环凹槽的开口朝向密封环座；所述密封座内的通孔为阶梯孔。

所述定位滑槽为轴向的条状槽，弹性销在定位滑槽内滑动，定位滑槽的轴向长度就是阀体的行程；阀体在水流作用下移动，定位滑槽控制其运动行程，实现水路的打开与关闭。

一种水平孔钻具水路密封方法，采用上述密封装置，包含如下步骤：