联动式连续循环阀.pdf

本发明公开了一种联动式连续循环阀，包括阀体、球阀、旋钮、旁通堵头以及由上至下依次安装在所述阀体内的主动齿轮、从动齿轮滑套和旁通滑套。所述旋钮和主动齿轮固定连接，用于旋转阀芯。主动齿轮为锥齿轮；从动齿轮滑套安装在阀芯的下部，从动齿轮滑套的上端面为与主动齿轮相配合的锥齿轮，从动齿轮滑套的下端局部向下延伸插入旁通滑套上端外周面上形成的凹槽内。旁通滑套的侧壁上形成有第1旁通孔，阀体下部与第1旁通孔相应的位置处开有第2旁通孔，旁通堵头封堵在第2旁通孔内。该阀能避免阀板和密封圈的冲蚀以及复位弹簧的损坏；能在关闭/打开主通路时，同时打开/关闭旁通路；阀体内流体通道为全通径，方便井下仪器下入。

1.  一种联动式连续循环阀，包括阀体和安装在该阀体内的球阀，其特征在于：还包括旋钮(10)、旁通堵头(14)以及由上至下依次安装在所述阀体(1)内的主动齿轮(11)、从动齿轮滑套(12)和旁通滑套(13)，
所述旋钮(10)和所述主动齿轮(11)固定连接，旋钮(10)外端安装在所述阀体(1)上形成的孔内，旋钮(10)内端与所述球阀的阀芯(3)固定连接，用于旋转所述阀芯(3)；
所述主动齿轮(11)为锥齿轮；所述从动齿轮滑套(12)安装在所述阀芯(3)的下部，从动齿轮滑套(12)的上端面为与所述主动齿轮(11)相配合的锥齿轮，从动齿轮滑套(12)的下端局部向下延伸并插入所述旁通滑套(13)上端外周面上形成的凹槽内；
在所述旁通滑套(13)的侧壁上形成有第1旁通孔，在所述阀体(1)下部与所述第1旁通孔相应的位置处开有第2旁通孔，所述旁通堵头(14)封堵在所述第2旁通孔内；
当所述阀芯(3)打开，使阀体(1)内的主通路打开时，所述第2旁通孔和第1旁通孔错开，使第1旁通孔封闭；转动所述旋钮(10)时，所述主动齿轮旋转，进而带动所述从动齿轮滑套(12)和旁通滑套(13)绕其中心轴旋转。

2.  根据权利要求1所述的联动式连续循环阀，其特征在于：所述球阀包括由上至下依次安装在所述阀体(1)内的卡环(6)、弹簧(5)、上阀座(4)、所述球芯(3)和下阀座(2)，在所述卡环(6)内安装有孔挡圈(7)，所述下阀座(2)安装在从动齿轮滑套(12)内，下阀座(2)下端坐靠在阀体(1)内壁上形成的台阶上，从动齿轮滑套(12)能相对于阀体(1)和下阀座(2)旋转。

3.  根据权利要求2所述的联动式连续循环阀，其特征在于：所述上阀座(4)和阀体(1)之间、所述下阀座(2)和从动齿轮滑套(12)之间、所述旁通滑套上下端与阀体(1)之间以及所述旁通堵头(14)和阀体(1)之间均安装有密封圈。

4.  根据权利要求1～3中任一项所述的联动式连续循环阀，其特征在于：所述主动齿轮(11)的小端直径大于所述第1旁通孔的直径。

5.  根据权利要求1～3中任一项所述的联动式连续循环阀，其特征在于：所述第1旁通孔周围的旁通滑套(13)外壁与阀体(1)之间装有金属密封。

6.  根据权利要求1～3中任一项所述的联动式连续循环阀，其特征在于：所述主动齿轮(11)和从动齿轮滑套(12)上端的锥齿轮的轴交角为90°。

联动式连续循环阀
技术领域
本发明涉及连续循环钻井领域，特别是涉及一种联动式连续循环阀。
背景技术
连续循环钻井技术能够实现钻井循环介质在接卸单根或立柱时的不间断循环，有效解决钻井介质循环中断引起的井底压力波动、岩屑沉积、井壁坍塌及溢流等钻井事故复杂，该技术在油气勘探开发中得到了广泛应用。
连续循环钻井技术主要有连续循环钻井装置和阀式连续循环钻井系统。受技术发展限制，目前，阀式连续循环钻井系统是实现连续循环钻井的主要方式，而连续循环阀是阀式连续循环钻井系统的核心工具。目前，连续循环阀主要有三通球阀、双板阀和球阀-板阀等结构形式，其结构存在以下问题：
1、受结构构件影响，无法实现全通径循环，测斜工具下入受阻；
2、阀板利用复位弹簧关闭，开启时需要消耗部分水力能量；
3、阀板冲蚀严重；
4、复位弹簧易疲劳损坏。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷和不足，本发明提供一种能够快速切换主通路和旁通路、有效降低旁通循环时的压降和避免阀板冲蚀以及复位弹簧的损坏的联动式连续循环阀。
为此，本发明所采取的技术方案如下：
一种联动式连续循环阀，包括阀体和安装在该阀体内的球阀，还包括旋钮、旁通堵头以及由上至下依次安装在所述阀体内的主动齿轮、从动齿轮滑套和旁通滑套。
所述旋钮和主动齿轮固定连接，旋钮外端安装在所述阀体上形成的孔内， 旋钮内端与所述球阀的阀芯固定连接，用于旋转所述阀芯。
所述主动齿轮为锥齿轮；所述从动齿轮滑套安装在所述阀芯的下部，从动齿轮滑套的上端面为与所述主动齿轮相配合的锥齿轮，从动齿轮滑套的下端局部向下延伸并插入所述旁通滑套上端外周面上形成的凹槽内，以便带动旁通滑套转动。
在所述旁通滑套的侧壁上形成有第1旁通孔，在所述阀体下部与第1旁通孔相应的位置处开有第2旁通孔，所述旁通堵头封堵在所述第2旁通孔内；
当所述阀芯打开，使阀体内的主通路打开时，所述第2旁通孔和第1旁通孔错开，使第1旁通孔封闭；转动所述旋钮时，所述主动齿轮旋转，进而带动所述从动齿轮滑套和旁通滑套绕其中心轴旋转。
所述球阀包括由上至下依次安装在所述阀体内的卡环、弹簧、上阀座、所述球芯和下阀座，在所述卡环内安装有孔挡圈，所述下阀座安装在从动齿轮滑套内，下阀座下端坐靠在阀体内壁上形成的台阶上，从动齿轮滑套能相对于阀体和下阀座旋转。
所述上阀座和阀体之间、所述下阀座和从动齿轮滑套之间、所述旁通滑套上下端与阀体之间以及所述旁通堵头和阀体之间均安装有密封圈。
所述主动齿轮的小端直径大于所述第1旁通孔的直径。
所述第1旁通孔周围的旁通滑套外壁与阀体之间为金属密封。
所述主动齿轮和从动齿轮滑套上端的锥齿轮的轴交角为90°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、能够在关闭/打开主通路时，同时打开/关闭旁通路，从而实现接卸单根或立柱期间的钻井液循环流动；
2、阀体内流体通道为全通径，方便井下仪器的下入；
3、滑套式的旁通结构，能够有效降低旁通循环时的压降，同时避免阀板和密封圈的冲蚀以及复位弹簧的损坏。
附图说明
图1为本发明的联动式连续循环阀的剖面结构示意图；
图2为图1中主动齿轮和从动齿轮滑套啮合时状态的局部结构示意图。
图中：1、阀体；2、下阀座；3、球芯；4、上阀座；5、弹簧；6、卡环；7、孔挡圈；8、母扣；10、旋钮；11、主动齿轮；12、从动齿轮滑套；13、旁通滑套；14、旁通堵头；15、公扣。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的联动式连续循环阀的结构进行详细说明。
本发明所提供的联动式连续循环阀如图1和图2所示，包括：主通路和旁通路。阀体1上的母扣8用于与上部钻具的公扣连接，阀体1下部的公扣15用于与下部钻具的母扣连接。取下旁通堵头14后，阀体1上的旁通孔与旁通路管线连接，通过球阀实现主通路的启闭，通过旁通滑套13实现旁通路的启闭。
具体地说，该联动式连续循环阀包括阀体、安装在该阀体内的球阀、旋钮10、旁通堵头14以及由上至下依次安装在所述阀体1内的主动齿轮11、从动齿轮滑套12和旁通滑套13。
所述旋钮10和主动齿轮11固定连接，旋钮10外端安装在阀体1上形成的孔内，旋钮10内端与球阀的阀芯3固定连接，用于旋转阀芯3。所述主动齿轮11为锥齿轮。从动齿轮滑套12安装在阀芯3的下部，从动齿轮滑套12的上端面为与主动齿轮11相配合的锥齿轮，从动齿轮滑套12的下端局部向下延伸并插入旁通滑套13上端外周面上形成的凹槽内。确切地说，从动齿轮滑套12的下端局部向下延伸，该延伸端的外侧由阀体1上形成的凸台支撑且该侧能够在该凸台上转动一定角度，该延伸端的内侧插入旁通滑套13上端外周面上形成的凹槽内，这样，当转动旋钮10带动主动齿轮11旋转时，可以容易地带动从动齿轮滑套12旋转，进而带动旁通滑套13旋转。
在旁通滑套13的侧壁上形成有第1旁通孔，在阀体1下部与第1旁通孔相应的位置处开有第2旁通孔，旁通堵头14封堵在第2旁通孔内。当阀芯3打开，使阀体1内的主通路打开时，所述第2旁通孔和第1旁通孔错开，使第1旁通 孔封闭；转动所述旋钮10时，所述主动齿轮旋转，进而带动所述从动齿轮滑套12和旁通滑套13绕其中心轴旋转。
所述球阀包括由上至下依次安装在阀体1内的卡环6、弹簧5、上阀座4、所述球芯3和下阀座2，在卡环6内安装有孔挡圈7，所述下阀座2安装在从动齿轮滑套12内，下阀座2下端坐靠在阀体1内壁上形成的台阶上，从动齿轮滑套12能相对于阀体1和下阀座2旋转。
所述上阀座4和阀体1之间、所述下阀座2和从动齿轮滑套12之间、所述旁通滑套上下端与阀体1之间以及所述旁通堵头14和阀体1之间均安装有密封圈。
另外，所述主动齿轮11的小端直径大于所述第1旁通孔的直径；所述第1旁通孔周围的旁通滑套13外壁与阀体1之间装有金属密封，提高密封性。所述主动齿轮11和从动齿轮滑套12上端的锥齿轮的轴交角为90°，便于传递旋转力。
本发明的联动式连续循环阀的工作原理如下：
在正常钻进中，联动式连续循环阀上部的球芯3处于打开状态，实现主通路的开启；旁通滑套13上的旁通孔与阀体1上的旁通孔错开一定角度，实现旁通路的关闭。
在接卸单根或立柱时，取下旁通堵头14，将旁通路管线连接到阀体1上的旁通孔，待主通路和旁通路压力平衡后，旋转上部球阀的旋钮10，球阀的球芯3开始转动，使主通路由打开状态向关闭状态转变，同时，旋钮10的旋转带动主动齿轮11转动，主动齿轮11的转动又带动从动齿轮滑套12绕其中心轴转动，从动齿轮滑套12的转动带动旁通滑套13绕其中心轴转动一定角度，使得旁通滑套13上的旁通孔与阀体1的旁通孔对齐，从而建立旁通循环通路；当需要再次打开主通路、关闭旁通路时，将旋钮10反向旋转即可。