一种螺杆钻具马达工作压差控制阀及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种用于石油钻井中螺杆钻具马达工作压差控制的工具及其控制方法。其技术方案是：压差控制阀主要包括上顶子、壳体、弹簧、活塞、触发机构、内芯轴、下端壳体；其控制方法为：压差控制阀上端连接钻柱,下端连接井下设备,压差控制阀与钻柱内部形成流体通道；在工具上端设置旁通溢口以提供与工具外部的流体通路;钻井液压力小于设定值时,钻井液正常通过流体通道流入下部钻具组合；压力大于设定值时,压力作用于活塞,通过活塞传递到触发机构牙爪和压差控制阀压缩弹簧，压缩压差控制阀压缩弹簧,触发机构牙爪由上触发机构牙爪卡槽滑动至下触发机构牙爪卡槽，旁通溢口打开泄压，旁通溢口开始泄流,螺杆钻具马达压降重新达到稳定状态。

Screw rod drilling tool motor working pressure difference control valve and control method thereof

The invention relates to a tool for controlling the pressure difference of a screw drilling tool motor in petroleum drilling, and a control method thereof. The technical scheme is that the differential pressure control valve mainly comprises a shell, a spring, on the roof, a piston, a trigger mechanism, the inner core shaft, the lower shell; the control method is: the pressure control valve is connected with the upper end of the drill string, is connected with the lower end of the downhole equipment, pressure control valve and the drill string is formed inside the fluid passage; by-pass overflow in the upper end of the tool provided with external fluid pathway tools; drilling fluid pressure is less than the set value, the normal drilling fluid through the fluid passageway into the BHA; pressure is greater than the set value, the pressure acting on the piston, through a piston is transferred to the triggering mechanism and the jaw pressure control valve compression spring, pressure control valve the compression spring is compressed, the trigger mechanism of jaw jaw by a trigger mechanism to trigger mechanism under the sliding slot jaw slot, bypass overflow port open the pressure relief valve, by-pass overflow mouth discharge, the screw motor pressure drop again Reach a steady state.

【技术实现步骤摘要】
一种螺杆钻具马达工作压差控制阀及其控制方法
本专利技术涉及一种用于石油钻井过程中螺杆钻具压降控制的工具及其控制方法，特别适用于螺杆钻具进行油气井钻探过程中，实现有效控制马达的上下压差，保证螺杆钻具正常工作。
技术介绍
螺杆钻具是一种用于钻井勘探的井下动力钻具，主要作用是给钻头施加扭矩，螺杆钻具靠马达输出扭矩，其输出扭矩大小与马达上下压差有关，但是有一个极限压差，由于马达是靠金属转子和定子橡胶衬套啮合密封，当超过一定压差，橡胶受挤压变形严重时，马达会发生泄漏，使得马达输出扭矩下降影响钻井效率。针对钻井过程中地面对循环钻井液流量控制不准确、流量不稳定，造成螺杆钻具旁通阀总成无法正常开启闭合，阀心密封件失效刺漏等问题，亟需在使用螺杆钻具进行油气井钻探过程中，实现有效控制马达的上下压降，保证螺杆马达正常工作。通过对压差控制阀调节压力差的设计，使压差控制阀内触发机构与弹簧的协作控压，实现稳定螺杆钻具马达上下压降的目的，防止螺杆马达内的橡胶因为压差过大而受挤压变形严重，导致马达泄漏，输出扭矩下降等问题，从而提高螺杆钻具的使用寿命和工作效率，降低钻井成本，减少井下事故发生的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的：为了解决螺杆钻具钻井过程中地面对循环钻井液流量控制不准确、流量不稳定，为实现有效控制马达上下工作压降，保证螺杆钻具马达正常工作，特别提出了一种螺杆钻具马达工作压降控制阀及其控制方法。为了达到上述目的，本专利技术解决此技术问题所采用的技术方案是：一种螺杆钻具马达工作压降控制阀及其控制方法，其结构主要包括上顶子、活塞、第一O型橡胶密封圈、第二O型橡胶密封圈、弹性挡圈、挡板、阀口滤网、内芯轴、壳体、触发机构牙爪、预紧环、压差控制阀压缩弹簧、下端壳体、上触发机构牙爪卡槽、下触发机构牙爪卡槽、旁通溢口、阀芯流体通道。其结构特征是：上顶子上端连接钻柱，上顶子下端与壳体采用螺纹连接，上顶子与活塞为间隙配合；活塞安装在上顶子与壳体连接形成的内部空间，第一O型橡胶密封圈、第二O型橡胶密封圈安装在活塞上两个密封槽内，活塞上端面用于承受下面螺杆钻具马达压降变化引起的推力；上顶子与活塞接触的地方开旁通溢口，弹性挡圈、挡板、阀口滤网安装在旁通溢口内，由环空往管柱方向的安装顺序为弹性挡圈、挡板、阀口滤网，阀口滤网与旁通溢口采用间隙配合，通过挡板和弹性挡圈固定；活塞与其下端的内芯轴采用螺纹连接,壳体与内芯轴采用间隙配合，内芯轴用于将活塞上端面受到的推力传递给压差控制阀压缩弹簧；触发机构牙爪处于内芯轴与壳体之间，触发机构牙爪与内芯轴采用过盈配合,上触发机构牙爪卡槽、下触发机构牙爪卡槽开在壳体内孔；压差控制阀压缩弹簧装在内芯轴与壳体之间通过预紧环固定；其控制方法为：压差控制阀上端连接钻柱,下端连接螺杆钻具,工具内孔与钻柱内部形成流体通道;在上顶子周向设置旁通溢口以提供流体通道与工具环空的流体通路;钻井液压力小于设定值时,钻井液可以正常通过流体通道流入下部钻具组合；压力大于设定值时,压力作用于活塞,并通过活塞传递到触发机构牙爪和压差控制阀压缩弹簧，压差控制阀压缩弹簧被压缩,触发机构牙爪由上触发机构牙爪卡槽滑动至下触发机构牙爪卡槽，旁通溢口打开泄压，此时旁通溢口开始泄流,螺杆钻具马达压降重新达到稳定状态；当压力减小到设定值时，压差控制阀压缩弹簧与活塞复位,旁通溢口关闭，触发机构牙爪由下触发机构牙爪卡槽滑动至上触发机构牙爪卡槽，螺杆钻具马达压降再次达到稳定状态；压差控制阀根据螺杆钻具马达上下压降调节触发机构牙爪的位置，保证螺杆钻具马达工作压降稳定。所述触发机构牙爪需要有好的强度和弹性，一般选用钛合金材料；所述压力设定值一般为螺杆钻具马达允许工作极限压降的1.2-1.8倍。本专利技术与现有技术相比，具有的有益效果是：1.使用压差控制阀使螺杆钻具在极限压差范围内工作，保证螺杆钻具马达正常工作；2.可以提高螺杆钻具使用寿命和工作效率，减少井下事故的发生的作用；3.本专利技术使用寿命长，可节省传统工艺频繁更换旁通阀的时间和成本，提高经济效益。附图说明图1是本专利技术一种螺杆钻具马达工作压降控制阀的结构示意图；图2是本专利技术一种螺杆钻具马达工作压降控制阀的触发机构结构示意图。图中：1.上顶子，2.活塞，3.第一O型橡胶密封圈，4.弹性挡圈，5.挡板，6.阀口滤网，7.第二O型橡胶密封圈，8.内芯轴，9.壳体，10.触发机构牙爪，11.预紧环，12.压差控制阀压缩弹簧，13.下端壳体，14.上触发机构牙爪卡槽，15.下触发机构牙爪卡槽，16.旁通溢口，17.阀芯流体通道。具体实施方法如图1-图2所示，本专利技术一种螺杆钻具马达工作压降控制阀及其控制方法，其结构主要包括上顶子1、活塞2、第一O型橡胶密封圈3、第二O型橡胶密封圈7、弹性挡圈4、挡板5、阀口滤网6、内芯轴8、壳体9、触发机构牙爪10、预紧环11、压差控制阀压缩弹簧12、下端壳体13、上触发机构牙爪卡槽14、下触发机构牙爪卡槽15、旁通溢口16、阀芯流体通道17。其结构特征是：上顶子1上端连接钻柱，上顶子1下端与壳体9采用螺纹连接，上顶子1与活塞2为间隙配合；活塞2安装在上顶子1与壳体9连接形成的内部空间，第一O型橡胶密封圈3、第二O型橡胶密封圈7安装在活塞2上两个密封槽内，活塞2上端面用于承受下面螺杆钻具马达压差变化引起的推力；上顶子1与活塞2接触的地方开旁通溢口16，弹性挡圈4、挡板5、阀口滤网6安装在旁通溢口16内，由环空往管柱方向的安装顺序为弹性挡圈4、挡板5、阀口滤网6，阀口滤网6与旁通溢口16采用间隙配合，通过挡板5和弹性挡圈4固定；活塞2与其下端的内芯轴8采用螺纹连接,壳体9与内芯轴8采用间隙配合，内芯轴8用于将活塞2上端面受到的推力传递给压差控制阀压缩弹簧12；触发机构牙爪10处于内芯轴8与壳体9之间，触发机构牙爪10与内芯轴8采用过盈配合,上触发机构牙爪卡槽14、下触发机构牙爪卡槽15开在壳体9内孔；压差控制阀压缩弹簧12装在内芯轴8与壳体9之间通过预紧环11固定；其控制方法为：压差控制阀上端连接钻柱,下端连接螺杆钻具,工具内孔与钻柱内部形成流体通道17;在上顶子1周向设置旁通溢口16以提供流体通道17与工具环空的流体通路;钻井液压力小于设定值时,钻井液可以正常通过流体通道17流入下部钻具组合；压力大于设定值时,压力作用于活塞2,并通过活塞2传递到触发机构牙爪10和压差控制阀压缩弹簧12，压差控制阀压缩弹簧12被压缩,触发机构牙爪10由上触发机构牙爪卡槽14滑动至下触发机构牙爪卡槽15，旁通溢口16打开泄压，此时旁通溢口16开始泄流,螺杆钻具马达压降重新达到稳定状态；当压力减小到设定值时，压差控制阀压缩弹簧12与活塞2复位,旁通溢口16关闭，触发机构牙爪10由下触发机构牙爪卡槽15滑动至上触发机构牙爪卡槽14，螺杆钻具马达压降再次达到稳定状态；压差控制阀根据螺杆钻具马达上下压降调节触发机构牙爪10的位置，保证螺杆钻具马达工作压降稳定。所述触发机构牙爪10需要有好的强度和弹性，一般选用钛合金材料；所述压力设定值一般为螺杆钻具马达允许工作极限压降的1.2~1.8倍。本专利技术能够保证螺杆钻具马达上下工作压降稳定，提高螺杆钻具使用寿命和工作效率，减少井下事故的发生的作用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺杆钻具马达工作压降控制阀及其控制方法，其结构主要包括上顶子（1）、活塞（2）、第一O型橡胶密封圈（3）、第二O型橡胶密封圈（7）、弹性挡圈（4）、挡板（5）、阀口滤网（6）、内芯轴（8）、壳体（9）、触发机构牙爪（10）、预紧环（11）、压差控制阀压缩弹簧（12）、下端壳体（13）、上触发机构牙爪卡槽（14）、下触发机构牙爪卡槽（15）、旁通溢口（16）、阀芯流体通道（17）。

【技术特征摘要】
1.一种螺杆钻具马达工作压降控制阀及其控制方法，其结构主要包括上顶子（1）、活塞（2）、第一O型橡胶密封圈（3）、第二O型橡胶密封圈（7）、弹性挡圈（4）、挡板（5）、阀口滤网（6）、内芯轴（8）、壳体（9）、触发机构牙爪（10）、预紧环（11）、压差控制阀压缩弹簧（12）、下端壳体（13）、上触发机构牙爪卡槽（14）、下触发机构牙爪卡槽（15）、旁通溢口（16）、阀芯流体通道（17）。2.其结构特征是：上顶子（1）上端连接钻柱，上顶子（1）下端与壳体（9）采用螺纹连接，上顶子（1）与活塞（2）为间隙配合；活塞（2）安装在上顶子（1）与壳体（9）连接形成的内部空间，第一O型橡胶密封圈（3）、第二O型橡胶密封圈（7）安装在活塞（2）上两个密封槽内，活塞（2）上端面用于承受下面螺杆钻具马达压差变化引起的推力；上顶子（1）与活塞（2）接触的地方开旁通溢口（16），弹性挡圈（4）、挡板（5）、阀口滤网（6）安装在旁通溢口（16）内，由环空往管柱方向的安装顺序为弹性挡圈（4）、挡板（5）、阀口滤网（6），阀口滤网（6）与旁通溢口（16）采用间隙配合，通过挡板（5）和弹性挡圈（4）固定；活塞（2）与其下端的内芯轴（8）采用螺纹连接,壳体（9）与内芯轴（8）采用间隙配合，内芯轴（8）用于将活塞（2）上端面受到的推力传递给压差控制阀压缩弹簧（12）；触发机构牙爪（10）处于内芯轴（8）与壳体（9）之间，触发机构牙爪（10）与内芯轴（8）采用过盈配合,上触发机构牙爪卡槽（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：石昌帅，但昭旺，祝效华，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51