[發明專利]一種螺桿鉆具馬達工作壓差控制閥及其控制方法

有效

• 申請號: 201710154880.1
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106948780B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 石昌帥;但昭旺;祝效華
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B21/10
• 分類號: E21B21/10;E21B4/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種用于石油鉆井中螺桿鉆具馬達工作壓差控制的工具及其控制方法。其技術方案是：壓差控制閥主要包括上頂子、殼體、彈簧、活塞、觸發機構、內芯軸、下端殼體；其控制方法為：壓差控制閥上端連接鉆柱,下端連接井下設備,壓差控制閥與鉆柱內部形成流體通道；在工具上端設置旁通溢口以提供與工具外部的流體通路;鉆井液壓力小于設定值時,鉆井液正常通過流體通道流入下部鉆具組合；壓力大于設定值時,壓力作用于活塞,通過活塞傳遞到觸發機構牙爪和壓差控制閥壓縮彈簧，壓縮壓差控制閥壓縮彈簧,觸發機構牙爪由上觸發機構牙爪卡槽滑動至下觸發機構牙爪卡槽，旁通溢口打開泄壓，旁通溢口開始泄流,螺桿鉆具馬達壓降重新達到穩定狀態。

技術領域

本發明涉及一種用于石油鉆井過程中螺桿鉆具壓降控制的工具及其控制方法，特別適用于螺桿鉆具進行油氣井鉆探過程中，實現有效控制馬達的上下壓差，保證螺桿鉆具正常工作。

背景技術

螺桿鉆具是一種用于鉆井勘探的井下動力鉆具，主要作用是給鉆頭施加扭矩，螺桿鉆具靠馬達輸出扭矩，其輸出扭矩大小與馬達上下壓差有關，但是有一個極限壓差，由于馬達是靠金屬轉子和定子橡膠襯套嚙合密封，當超過一定壓差，橡膠受擠壓變形嚴重時，馬達會發生泄漏，使得馬達輸出扭矩下降影響鉆井效率。針對鉆井過程中地面對循環鉆井液流量控制不準確、流量不穩定，造成螺桿鉆具旁通閥總成無法正常開啟閉合，閥心密封件失效刺漏等問題，亟需在使用螺桿鉆具進行油氣井鉆探過程中，實現有效控制馬達的上下壓降，保證螺桿馬達正常工作。

通過對壓差控制閥調節壓力差的設計，使壓差控制閥內觸發機構與彈簧的協作控壓，實現穩定螺桿鉆具馬達上下壓降的目的，防止螺桿馬達內的橡膠因為壓差過大而受擠壓變形嚴重，導致馬達泄漏，輸出扭矩下降等問題，從而提高螺桿鉆具的使用壽命和工作效率，降低鉆井成本，減少井下事故發生的作用。

發明內容

本發明的目的：為了解決螺桿鉆具鉆井過程中地面對循環鉆井液流量控制不準確、流量不穩定，為實現有效控制馬達上下工作壓降，保證螺桿鉆具馬達正常工作，特別提出了一種螺桿鉆具馬達工作壓降控制閥及其控制方法。

為了達到上述目的，本發明解決此技術問題所采用的技術方案是：一種螺桿鉆具馬達工作壓降控制閥及其控制方法，其結構主要包括上頂子、活塞、第一O型橡膠密封圈、第二O型橡膠密封圈、彈性擋圈、擋板、閥口濾網、內芯軸、殼體、觸發機構牙爪、預緊環、壓差控制閥壓縮彈簧、下端殼體、上觸發機構牙爪卡槽、下觸發機構牙爪卡槽、旁通溢口、閥芯流體通道。其結構特征是：上頂子上端連接鉆柱，上頂子下端與殼體采用螺紋連接，上頂子與活塞為間隙配合；活塞安裝在上頂子與殼體連接形成的內部空間，第一O型橡膠密封圈、第二O型橡膠密封圈安裝在活塞上兩個密封槽內，活塞上端面用于承受下面螺桿鉆具馬達壓降變化引起的推力；上頂子與活塞接觸的地方開旁通溢口，彈性擋圈、擋板、閥口濾網安裝在旁通溢口內，由環空往管柱方向的安裝順序為彈性擋圈、擋板、閥口濾網，閥口濾網與旁通溢口采用間隙配合，通過擋板和彈性擋圈固定；活塞與其下端的內芯軸采用螺紋連接,殼體與內芯軸采用間隙配合，內芯軸用于將活塞上端面受到的推力傳遞給壓差控制閥壓縮彈簧；觸發機構牙爪處于內芯軸與殼體之間，觸發機構牙爪與內芯軸采用過盈配合, 上觸發機構牙爪卡槽、下觸發機構牙爪卡槽開在殼體內孔；壓差控制閥壓縮彈簧裝在內芯軸與殼體之間通過預緊環固定；其控制方法為：壓差控制閥上端連接鉆柱,下端連接螺桿鉆具,工具內孔與鉆柱內部形成流體通道;在上頂子周向設置旁通溢口以提供流體通道與工具環空的流體通路;鉆井液壓力小于設定值時,鉆井液可以正常通過流體通道流入下部鉆具組合；壓力大于設定值時,壓力作用于活塞,并通過活塞傳遞到觸發機構牙爪和壓差控制閥壓縮彈簧，壓差控制閥壓縮彈簧被壓縮, 觸發機構牙爪由上觸發機構牙爪卡槽滑動至下觸發機構牙爪卡槽，旁通溢口打開泄壓，此時旁通溢口開始泄流,螺桿鉆具馬達壓降重新達到穩定狀態；當壓力減小到設定值時，壓差控制閥壓縮彈簧與活塞復位,旁通溢口關閉，觸發機構牙爪由下觸發機構牙爪卡槽滑動至上觸發機構牙爪卡槽，螺桿鉆具馬達壓降再次達到穩定狀態；壓差控制閥根據螺桿鉆具馬達上下壓降調節觸發機構牙爪的位置，保證螺桿鉆具馬達工作壓降穩定。