[发明专利]一种井下可控循环钻井旁通阀

说明书

本发明公开了一种井下可控循环钻井旁通阀，包括设置在钻杆内的阀本体，钻杆上设置有第一喷嘴，所述阀本体包括滑套、溢流截止阀芯以及阀座，滑套内部中空，在内部形成阀通道，溢流截止阀芯以及阀座从上至下依次设置在滑套内，溢流截止阀芯连接有阀芯开启组件；所述滑套的外侧从上至下依次套设有第一套筒、弹簧以及第二套筒，第一套筒上设置有第二喷嘴，滑套的端部设置有旁通孔，滑套滑动设置在钻杆内，阀芯开启组件被配置为随着滑套在钻杆内的上下移动驱动溢流截止阀芯转动，实现溢流截止阀芯的开启与关闭。本发明通过机械式的结构设计，使得旁通阀能够实现流通状态、部分旁通状态和完全旁通状态之间的转换，并在进行状态切换时更加科学且简洁。

技术领域

本发明涉及石油钻探技术领域，尤其涉及钻井设备领域，更具体的说，涉及一种井下可控循环钻井旁通阀。

背景技术

石油、天然气钻探过程中井漏是常见的井内复杂情况，多数钻井过程都有不同程度的漏失，严重的井漏会导致井内压力下降，影响正常钻井、引起井壁失稳、诱发地层流体涌入井筒，甚至造成井喷事故，因此堵漏作业显得至关重要。在进行堵漏作业时，需要下入光钻杆到漏层顶部，然后泵送堵漏浆液，这种作业方式需要起下钻，并重新配置井下钻具组合，耗费时间长，会影响正常的生产时间，降低了作业效率。而且在复杂情况下起钻后井眼液面下降，若处理不及时，容易发生坍塌或井喷的喷漏并存复杂情况，造成更严重的事故损失。当在钻头上部安装有井下马达和无线随钻测量仪器（MWD），如直接用堵漏材料进行堵漏时，大粒径的堵漏材料会堵塞钻头水眼或甚至损坏井下马达或MWD工具，造成钻具无法正常循环，妨碍了快速堵漏作业的进行。同时在钻井过程中，钻头水眼有时会堵塞，或者在下钻过程中钻井液从钻头水眼返灌，并携带大量岩屑床砂粒等大颗粒造成钻头水眼堵塞。如遇该类情况，均需要快速建立旁通循环。若在钻井作业中遇到溢流，则需要进行压井等相关作业，通常在压井液中渗入堵漏材料或水泥，该类材料可能会对钻头水眼造成堵塞，并直接影响压井成功率。此时需要及时打开旁通阀进行压井作业。其次，随着大位移定向井和水平井钻井技术向深井、超深井方向发展，在水平段井眼中沉积的大量岩屑床难以通过常规循环方法及时清理的问题日益严峻，造成下套管困难，并影响完井质量。另外，在大斜度井以及水平井井眼中沉积的大量岩屑床难以通过常规循环方法及时清理的问题日益严峻，造成下套管困难，并影响完井质量。需要通过采取大排量旁通循环的方式清洗岩屑床，提高完井效率。井下磨铣作业后产生的金属屑也可以通过大排量旁通循环方式清理。另外，在进行修井作业时，采用常规钻头水眼循环只能进行小排量循环清洗套管及防喷器组等洗井作业的方式效率低，采用大排量冲洗可以提高效率。

针对这类问题，通常在井下仪器或特殊井下工具之上安装一个旁通阀。公开号为CN113338859A的中国发明专利公开了一种机械式井下多次开关旁通阀，该装置由阀本体、球座，阀座侧孔及旁通孔等组成，通过投掷不同规格的钢球，在座封后利用泥浆压力将剪销剪断，从而打开旁通通道。这种旁通阀结构虽然简单，但是由于现场条件限制，旁通阀使用后均需返厂更换剪销、阀球等部件，或直接进行报废处理，现场直接重复使用难度大，难以满足现代钻井工艺的要求，且作业过程中经常频繁起下钻倒换钻具，延长了钻井周期，既降低作业效率，又存在较大井控风险。

因此，目前现有的钻井用旁通阀在结构稳定、控制方式、工艺要求、使用条件以及工作效率上均存在较大的缺陷。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题和不足，本发明提出了一种井下可控循环钻井旁通阀，通过机械式的结构设计，使得旁通阀装置能够实现流通状态、部分旁通状态和完全旁通状态之间的转换，并在进行状态切换时更加科学且简洁，进而整个旁通阀装置的机构更加简单，大大降低整个执行机构的设计开发周期及成本。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：