阅读说明：本技术 一种无限循环短节 (Unlimited circulation nipple joint ) 是由 侯立东 冯炜 王德刚 于 2020-07-02 设计创作，主要内容包括：本发明的一种无限循环短节属于石油作业设备技术领域,包括壳体,其壳体的侧壁上螺纹连接着旁通水嘴,壳体内腔中置有芯轴,芯轴的前端置于换向活塞芯杆内、换向活塞芯杆尾端的芯轴上依次套装着换向中间芯杆、弹簧、弹簧套挡圈和锁紧螺母,芯轴尾部套装着平衡活塞和连接环,换向活塞芯杆的内孔直口上安装中心水嘴。本发明的一种无限循环短节,结构设计合理,使用操作方便,有效的解决了钻井过程中出现的井漏问题,工作效率高、节省人力、财力和时间,避免了严重的井漏会引发井壁坍塌、卡钻和井喷的事故。发现井漏无需起钻,能得到立即处理,避免井漏逐步扩大。能够进行无限次的随钻堵漏作业,有效保护BHA钻具组合和井下仪器,并且不影响正常作业。(The invention discloses an infinite circulation nipple, which belongs to the technical field of petroleum operation equipment and comprises a shell, wherein the side wall of the shell is in threaded connection with a bypass water nozzle, a core shaft is arranged in the inner cavity of the shell, the front end of the core shaft is arranged in a reversing piston core rod, a reversing middle core rod, a spring sleeve retainer ring and a locking nut are sequentially sleeved on the core shaft at the tail end of the reversing piston core rod, a balance piston and a connecting ring are sleeved on the tail part of the core shaft, and a central water nozzle is arranged on an inner hole straight opening of the reversing piston core. The infinite circulation nipple joint provided by the invention has the advantages of reasonable structural design and convenience in use and operation, effectively solves the problem of lost circulation in the drilling process, has high working efficiency, saves manpower, financial resources and time, and avoids the accidents of well wall collapse, drill sticking and blowout caused by serious lost circulation. The well leakage can be immediately processed without pulling out the well, and the gradual expansion of the well leakage is avoided. The drilling plugging device can perform unlimited times of drilling plugging operation, effectively protect BHA drilling tool assemblies and underground instruments, and does not influence normal operation.)

一种无限循环短节

技术领域

本发明属于石油作业设备技术领域，特别涉及一种无限循环短节。

背景技术

随着油气勘探开发的发展，深井、复杂井和特殊工艺井的数量逐年上升，而井漏问题是其钻井过程中十分棘手的难题，往往会浪费大量的人力、财力和时间，严重的井漏会引发井壁坍塌、卡钻和井喷事故，甚至会使一口井报废，造成巨大的经济损失。虽然人们提出，应用了许多堵漏技术和方法，但是钻井井漏问题至今未能达到有效解决。主要原因是发现井漏未得到及时处理，以至于井漏愈发严重，甚至失控。钻井技术的发展，井下动力工具和随钻测量仪器得到普遍使用，堵漏材料的通过会造成这些井下工具或仪器故障，因此发现井漏需起钻更换堵漏钻具组合，这不但降低作业效率、提高作业成本，也使得井漏未能得到立即处理，井漏逐步扩大，严重影响到井壁稳定和井控安全。传统的堵漏接头仅能开关旁通一次或几次，作业成效无法得到有效改善。

发明内容

本发明旨在于克服现有技术的不足，而提供了的一种无限循环短节。

本发明的一种无限循环短节，包括壳体，其壳体的侧壁上螺纹连接着旁通水嘴，壳体内腔中置有芯轴，芯轴的前端置于换向活塞芯杆内、换向活塞芯杆尾端的芯轴上依次套装着换向中间芯杆、弹簧、弹簧套挡圈和锁紧螺母，芯轴尾部套装着平衡活塞和连接环，换向活塞芯杆的内孔直口上安装中心水嘴。

作为本发明的进一步改进，换向活塞芯杆的下端与换向中间芯杆的上端相对接，其端头均布着配合对接啮合使用的等分齿，相邻的等分齿之间均设有导向槽。

作为本发明的进一步改进，换向活塞芯杆的螺纹孔上安装着中心侧水嘴，换向活塞芯杆的外径密封沟槽内安装密封圈，换向活塞芯杆的外径导向带沟槽内安装活塞杆用导向带Ⅰ。

作为本发明的进一步改进，弹簧前端置于换向中间芯杆的弹簧孔套内、尾端置于弹簧套挡圈弹簧套挡圈内。

作为本发明的进一步改进，平衡活塞的外径导向带沟槽内安装活塞杆用导向带Ⅱ；平衡活塞的外径密封圈沟槽内安装密封圈。

作为本发明的进一步改进，连接环内孔为花键结构与芯轴外径的花键连接，连接环上外径螺纹连接到壳体内孔的螺纹上，芯轴尾端的沟槽内安装有密封圈密封芯轴与壳体的内孔。

作为本发明的进一步改进，连接环外侧的芯轴上螺纹连接着背帽。

本发明的一种无限循环短节，结构设计合理，使用操作方便，有效的解决了钻井过程中出现的井漏问题，工作效率高、节省人力、财力和时间，避免了严重的井漏会引发井壁坍塌、卡钻和井喷的事故，甚至会使一口井报废，造成巨大的经济损失的问题。发现井漏能够得到及时处理，井下动力工具和随钻测量仪器和堵漏钻具组合同时使用，因此发现井漏无需起钻，大大提升作业效率、降低作业成本，也使得井漏能得到立即处理，避免井漏逐步扩大，保证井壁稳定和井控安全。传统的堵漏接头仅能开关旁通一次或几次，作业成效无法得到有效改善。本发明的一种无限循环短节能够进行无限次的随钻堵漏作业，有效保护BHA钻具组合和井下仪器，并且不影响正常作业。

附图说明

图1为本发明的纵向剖视图；

图2为图1A部分结构放大图；

图3为图1B部分结构放大图；

图4为换向活塞芯杆的结构示意图；

图5为中间芯杆的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种无限循环短节，作进一步说明。

实施例1

本发明的一种无限循环短节，包括壳体1，在壳体1的侧壁上螺纹连接着旁通水嘴2，壳体1内腔中置有芯轴19，芯轴19的前端置于换向活塞芯杆6内、换向活塞芯杆6尾端的芯轴19上依次套装着换向中间芯杆9、弹簧10、弹簧套挡圈11和锁紧螺母12，芯轴19尾部套装着平衡活塞13和连接环16，连接环16内孔为花键结构与芯轴19外径的花键连接，连接环16上外径螺纹连接到壳体1内孔的螺纹上，连接环16外侧的芯轴19上螺纹连接着背帽17。芯轴19尾端的沟槽内安装有密封圈18密封芯轴19与壳体1的内孔。

换向活塞芯杆6的内孔直口上安装中心水嘴5置于芯轴19的前端。在换向活塞芯杆6的螺纹孔上安装着中心侧水嘴3，换向活塞芯杆6的外径密封沟槽内安装密封圈7，换向活塞芯杆6的外径导向带沟槽内安装活塞杆用导向带Ⅰ8。活塞杆用导向带是由PTFE+铜粉、酚醛夹布、木柏、四氟制成。

所述的换向活塞芯杆6的下端与换向中间芯杆9的上端相对接，其端头均布着配合对接啮合使用的等分齿20，相邻的等分齿20之间均设有导向槽21。所述的换向活塞芯杆6和换向中间芯杆9对接处的花键规格相同，其引导斜面25轴向角度均为10°～170°、等分齿20等分数为2～100个，上、下齿柱咬合，齿柱斜面旋转，导向筋实现伸缩切换理。

所述的弹簧10前端置于换向中间芯杆9的弹簧孔套内、尾端置于弹簧套挡圈11弹簧套挡圈内。在平衡活塞13的外径导向带沟槽内安装活塞杆用导向带Ⅱ14；平衡活塞13的外径密封圈沟槽内安装密封圈15。

实施例2

本发明的一种无限循环短节，包括壳体机构和换向机构两部分组成。壳体1的内壁设有导向滑道26，其宽度5～100mm，数量2～100个，长度5～500mm。旁通水嘴2通过螺纹固定在壳体1上组成壳体机构、壳体1是给换向芯杆和换向中间芯杆的滑动导向作用，芯轴19起支撑作用、活塞缸的作用、进出液口的作用，置于壳体1内。换向机构包括换向活塞芯杆6和换向中间芯杆9，中心侧水嘴3通过螺纹固定在换向活塞芯杆6的螺纹安装孔上，中心水嘴5安装在换向活塞芯杆6的内孔直口上，球4在启动时投入，落入工具与中心水嘴5配合，与锥面密封，换向活塞芯杆6套在芯轴19外径上，在芯轴19表面滑动，密封圈7安装在换向活塞芯杆6的外径密封沟槽内，活塞杆用导向带Ⅰ8安装在换向活塞芯杆6的外径导向带沟槽内，换向中间芯杆9固定在芯轴19外径上，在芯轴19表面滑动，换向活塞芯杆6和换向中间芯杆9对应的壳体1内壁上分别设有限位台肩Ⅰ22和限位台肩Ⅱ27。弹簧10安装在芯轴19外径，弹簧10一侧套在换向中间芯杆9的弹簧孔套内，另一侧套在弹簧套挡圈11内，弹簧套挡圈11通过螺纹固定在芯轴19上并被锁紧螺母12紧紧锁住，平衡活塞13内孔套在芯轴19外径上外径在壳体1内可自由滑动，活塞杆用导向带Ⅱ14安装在平衡活塞13的外径导向带沟槽内，密封圈15安装在平衡活塞13的外径密封圈沟槽内，连接环16内孔为花键连接芯轴19外径的花键上，外径螺纹连接到壳体1内孔的螺纹上，使芯轴19在中心上，密封圈18固定在芯轴19尾端的沟槽内与壳体1的内孔沟槽密封。

本发明的一种无限循环短节的工作原理：该工具分为四个工作模式，即非激活模式，旁通模式，重置模式，直通模式。

非激活模式，无投球，开泵，换向机构不受力且不动作，流体从芯轴19内孔流道下部。

旁通模式，投球，开泵，换向机构的换向活塞芯杆6由于中心被球4封住形成活塞的状态，收到流体向下的压力并且大于弹簧10的弹力，换向活塞芯杆6向下运动导向槽进入到壳体1的导向滑道26中推动换向中间芯杆9向下运动压缩弹簧10，换向活塞芯杆6向下使定位端面28至限位台肩Ⅰ22处停止，旁通口露出，流体通过旁通水嘴2注入到壳体1外部。

重置模式，延续上一模式，停泵，弹簧10弹力释放向上推动换向中间芯杆9向上移动导向槽在壳体1的导向滑道中配合让其做直线运动，推动换向活塞芯杆6向上运动并脱离壳体1的导向滑道，换向活塞芯杆6和换向中间芯杆9通过引导斜面产生旋转并重置。

直通模式，延续上一模式，启泵，换向机构的换向活塞芯杆6由于中心被球4封住形成活塞的状态，收到流体向下的压力并且大于弹簧10的弹力，换向活塞芯杆6向下运动，换向活塞芯杆6的定位尖点23顶到壳体1的滑道定位尖点24处停止，换向中间芯杆9向下运动压缩弹簧10至停止，旁通水嘴2被换向活塞芯杆6移动到此位置封住，流体从中心侧水嘴3进入芯轴19内孔流入工具下部，到此一个循环结束，再停泵又回到重置模式，再开泵开始回到旁通模式，再停泵又回到重置模式，再开泵开始回到直通模式，实现无限循环切换的功能。