一种电动旁通阀的制作方法

本发明涉及应用于石油、天然气、页岩气以及煤层气中的阀部件技术领域，尤其涉及一种电动旁通阀。

背景技术：

在进行石油、天然气、页岩气及煤层气的钻探过程中，当井下遇到复杂情况时，如钻头水眼堵塞、井下动力钻具损坏及进行堵漏作业时，临时需要进行快速循环。在建立新的快速循环时，往往需要频繁起下钻，这就造成了泥浆损失大、钻井周期延长的弊端。同时，也增加了钻井的风险和成本。

基于对现有技术的分析，需设计一种电动旁通阀，当需要快速循环时，就打开旁通阀，当快速循环结束后，就关闭旁通阀并继续钻进，以减少起下钻次数、节约钻井成本。

技术实现要素：

针对上述问题，根据本发明提出了一种电动旁通阀，包括：阀体，在所述阀体的周向上间隔式设有多个第一过流孔；依次套设在所述阀体内的驱动电机以及滑套，所述驱动电机与所述滑套在周向上固定连接，在所述滑套的周向上间隔式设有多个第二过流孔；其中，当所述驱动电机按照第一方向进行转动时，以带动所述滑套沿所述阀体的轴向进行运动，从而使得各所述第一过流孔与相应的所述第二过流孔相连通。具体地，启动驱动电机，使得该驱动电机按照第一方向进行转动，从而带动滑套沿阀体的周向进行转动，同时，该滑套也沿该阀体的轴向朝远离所述驱动电机的方向进行运动，当运动到各第一过流孔与相应的第二过流孔相连通时，便实现了该电动旁通阀的打开，从而将该阀体内部的钻井液能够及时地释放到该阀体的外部。

当快速循环结束后，该驱动电机按照第二方向进行运动，从而带动该滑套沿阀体的周向进行反向转动，同时，该滑套也沿该阀体的轴向朝靠近该驱动电机的 方向进行运动，当运动到各第一过流孔与相应的第二过流孔不再连通时，便实现了该电动旁通阀的关闭。由此可见，本申请的实施例中的电动旁通阀能够在需要快速循环时打开，当快速循环结束后关闭该电动旁通阀，继续正常钻井。这样就大大地减少了起下钻的次数、节约了钻井的成本、无需投球关闭该电动旁通阀，提高了该电动旁通阀开关的灵活度。

较佳的，设置在所述阀体上的所述第一过流孔的孔径与设置在所述滑套上的且与所述第一过流孔相对应的所述第二过流孔的孔径相同。这样，便能够保证各第一过流孔与相应的第二过流孔相连通，避免该第一过流孔和第二过流孔中的任意一个由于口径过大或过小，造成两者间无法准确连通的弊端。

较佳的，在所述驱动电机的周向上设有第一轴向定位孔，在所述滑套的周向上设有第二轴向定位孔，所述第一轴向定位孔与所述第二轴向定位孔相连通以形成组合轴向定位孔。该组合轴向定位孔的设置，可以起到安装如下所述导向杆的作用。

较佳的，在所述组合轴向定位孔中安装有导向杆，所述导向杆的一端与所述第一轴向定位孔间隙配合，另一端与所述第二轴向定位孔过盈配合。这样便实现了该导向杆与该滑套的固定连接，同时，也实现了该导向杆与该驱动电机在周向上的固定连接。

较佳的，所述电动旁通阀还包括设置在所述阀体内并紧邻所述驱动电机的控制组件，所述控制组件与所述驱动电机电连接。

较佳的，所述控制组件包括依次设置在所述阀体内并且彼此电连接的信号接收器、电机控制器和过载保护器，其中，所述电机控制器和所述过载保护器均与所述驱动电机电连接。该信号接收器将接收到来自地面的第二信号，以关闭该驱动电机。该电机控制器用于控制驱动电机的转速、转动的圈数以及正反转的参数等。该过载保护器用于防止电流、电压等过大情况下造成该驱动电机发生烧损的弊端。

较佳的，所述滑套的外周壁与所述阀体的内周壁为可拆卸式连接。这样，不仅便于该滑套的安装及固定，同时，在驱动电机旋转的情况下，通过导向杆的旋转，从而带动该滑套沿阀体的中心轴线的周向进行旋转，在旋转的同时，由于该外周壁与该内周壁为螺纹连接，从而形成供该滑套沿阀体的轴向进行运动的轨道。

较佳的，在所述信号接收器接收到第一信号后将所述第一信号传递给所述电机控制器，以使得所述电机控制器控制所述驱动电机按照所述第一方向进行转动，从而带动所述滑套在所述阀体内朝远离所述驱动电机的方向运动。

较佳的，在所述信号接收器接收到第二信号后将所述第二信号传递给所述电机控制器，以使得所述电机控制器控制所述驱动电机按照所述第二方向进行转动，从而带动所述滑套在所述阀体内朝靠近所述驱动电机的方向运动。

较佳的，所述电动旁通阀还包括设置在所述阀体内并紧邻所述信号接收器的电池筒，所述电池筒用以给所述控制组件和所述驱动电机进行供电。

较佳的，在所述电池筒、所述控制组件、所述驱动电机以及所述滑套的内部均构造有通道，各所述通道彼此连通形成流道。

根据本发明，该电动旁通阀具有可根据实际需要来随时打开和关闭电动旁通阀以减少起下钻的次数的优点以及还具有通过机电一体化来实现电动旁通阀的打开和关闭的优点。

该电动旁通阀无需投球便可实现自身的开关，并且其可打开或关闭的次数多，满足堵漏、压井、携岩等多种井下作业应用的需求。

在井下作业时，堵漏桨、压井液等材料不通过钻头水眼，降低了水眼堵塞的机率。另外，该电动旁通阀还具有结构简单、操作准确、方便和可靠性高的优点。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。在图中：

图1为本发明的实施例的电动旁通阀处于关闭状态的结构示意图。

图2为本发明的实施例的电动旁通阀处于打开状态的结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例描绘。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1和图2，其为本发明的实施例的电动旁通阀的整体结构示意图。图1示意性地显示了该电动旁通阀100包括阀体1、驱动电机2以及滑套3。

在本申请的实施例中，该阀体1大致呈筒状且内部为中空。该阀体1需要长期工作在井下，环境较为恶劣，故该阀体1应当具有一定的耐腐蚀性和抗冲蚀性。 另外，由于该阀体1需要在井下沿自身的轴向或周向进行旋转，因而，该阀体1还应当具有一定的抗拉和抗扭的特性。故该阀体1应当由抗腐蚀、抗冲蚀、抗拉以及抗扭的金属材质制造而成。

在该阀体1的周向上间隔式设有多个第一过流孔11，该第一过流孔11的设置，可以供该阀体1内部的钻井液流出。在本申请的实施例中，该第一过流孔11的个数以及口径的大小可根据在单位时间内需要流出的钻井液的多少来具体确定。

另外，在该阀体1的左右两端均设有内螺纹孔，以便与其它钻井部件相连接。容易理解，也可在该阀体1的左右两端均设有外螺纹孔。

该驱动电机2和滑套3依次套设在阀体1的内部，该驱动电机2与滑套3在周向上固定连接。这样，在驱动电机2进行周向旋转时，便可带动该滑套3也一起进行周向旋转。

如图2所示，在该滑套3的周向上间隔式设有多个第二过流孔31，其中，当驱动电机2按照第一方向进行转动时，以带动滑套2沿阀体1的轴向进行运动，从而使得各第一过流孔11与相应的第二过流孔31相连通。在一个具体的实施例中，当钻头水眼堵塞、井下动力钻具损坏或进行堵漏作业时，需要进行快速循环，即需要向该阀体1内注入一定体积的钻井液，以完成堵漏作业。此时，便可打开该电动旁通阀100。具体地，启动驱动电机2，使得该驱动电机2按照第一方向进行转动，从而带动滑套3沿阀体1的周向进行转动，同时，该滑套3也沿该阀体1的轴向朝远离所述驱动电机2的方向进行运动，当运动到各第一过流孔11与相应的第二过流孔31相连通时，便实现了该电动旁通阀100的打开，从而将该阀体1内部的钻井液能够及时地释放到该阀体1的外部。

如图2所示，当快速循环结束后，该驱动电机2按照第二方向进行运动，从而带动该滑套3沿阀体1的周向进行反向转动，同时，该滑套3也沿该阀体1的轴向朝靠近该驱动电机2的方向进行运动，当运动到各第一过流孔11与相应的第二过流孔31不再连通时(滑套3恢复到起始位置)，便实现了该电动旁通阀100的关闭。由此可见，本申请的实施例中的电动旁通阀100能够在需要快速循环时打开，当快速循环结束后关闭该电动旁通阀100，继续正常钻井。这样就大大地减少了起下钻的次数、节约了钻井的成本、无需投球关闭该电动旁通阀100，提高了该电动旁通阀100开关的灵活度。

如图2所示，在一个优选的实施例中，设置在该阀体1上的该第一过流孔11的孔径与设置在该滑套3上的且与该第一过流孔11相对应的该第二过流孔31的孔径相同。这样，便能够保证各第一过流孔11与相应的第二过流孔31相连通，避免该第一过流孔11和第二过流孔31中的任意一个由于口径过大或过小，造成两者间无法准确连通的弊端。

在一个优选的实施例中，在驱动电机2的周向上设有第一轴向定位孔21，在滑套3的周向上设有第二轴向定位孔32，该第一轴向定位孔21与第二轴向定位孔32相连通以形成组合轴向定位孔33。该组合轴向定位孔33的设置，可以起到安装如下所述导向杆4的作用。进一步地，通过该导向杆4的设置，可以起到该驱动电机2和滑套3相连接的作用。

在一个优选的实施例中，在该组合轴向定位孔33中安装有导向杆4，该导向杆4的一端与第一轴向定位孔21间隙配合，另一端与该第二轴向定位孔32过盈配合。具体地，该导向杆4的一端可活动式设置在该第一轴向定位孔21中，即该导向杆4的一端可在该第一轴向定位孔21中沿轴向进行移动。该导向杆4的另一端与该第二轴向定位孔32为固定连接，例如该导向杆4的另一端可焊接在该第二轴向定位孔32中。这样便实现了该导向杆4与该滑套3的固定连接，同时，也实现了该导向杆4与该驱动电机2在周向上的固定连接。

进一步地，当该驱动电机2进行轴向旋转时，便可带动各导向杆4也一起进行轴向旋转，从而通过该导向杆4的轴向旋转，带动该滑套3也一起相对该阀体1的中心轴线进行轴向旋转。另外，该导向杆4可根据滑套3的旋转沿阀体1的中心轴线进行伸长和缩短。

另外，为保证各导向杆4在随驱动电机2进行旋转的过程中，不会发生变形或损坏，该导向杆4应当具有一定的结构强度和硬度，故该导向杆4可由抗扭和抗弯的金属材质制造而成。该金属材质可由当时的实际需要来具体确定。

在一个优选的实施例中，该电动旁通阀100还包括设置在阀体1内并紧邻该驱动电机2的控制组件5，该控制组件5与驱动电机2电连接。

在一个优选的实施例中，该控制组件5包括依次设置在阀体1内并且彼此电连接的信号接收器51、电机控制器52和过载保护器53，其中，该电机控制器52和过载保护器53均与驱动电机2电连接。具体地，该信号接收器51用于接收地面传输的控制信号，该控制信号包括如下所述的第一信号和第二信号，该第一信 号用以控制该驱动电机2启动，该第二信号用以控制该驱动电机2的关闭。当需要快速循环时，则该信号接收器51将接收到来自地面的第一信号，以启动该驱动电机2，当快速循环结束后，则该信号接收器51将接收到来自地面的第二信号，以关闭该驱动电机2。

该电机控制器52用于控制驱动电机2的转速、转动的圈数以及正反转的参数等。

该过载保护器53用于防止电流、电压等过大情况下造成该驱动电机2发生烧损的弊端。

在一个优选的实施例中，该滑套3的外周壁34与阀体1的内周壁12为可拆卸式连接。例如，该滑套3的外周壁34与阀体1的内周壁12可为螺纹连接，即在该外周壁34上设有外螺纹，在该内周壁12上设有与外螺纹相配合的内螺纹或在该外周壁34上设有内螺纹，在该内周壁12上设有与内螺纹相配合的外螺纹。这样，不仅便于该滑套3的安装及固定，同时，在驱动电机2旋转的情况下，通过导向杆4的旋转，从而带动该滑套3沿阀体1的中心轴线的周向进行旋转，在旋转的同时，由于该外周壁34与该内周壁12为螺纹连接，从而形成供该滑套3沿阀体1的轴向进行运动的轨道。进一步地，使得该滑套3在周转的同时，沿该阀体1的轴向(远离驱动电机2的方向)进行运动。

在一个优选的实施例中，在信号接收器51接收到第一信号后将该第一信号传递给电机控制器52，以使得该电机控制器52控制驱动电机2按照第一方向进行转动，从而带动该滑套3在阀体1内朝远离驱动电机2的方向运动，以实现各第一过流孔11与相应的第二过流孔31相连通的目的。进一步地，实现该电动旁通阀100的打开，以进行快速循环。在一个实施例中，该第一信号代表启动该驱动电机2的信号，该第一方向代表使得该驱动电机2正转的方向。

在一个优选的实施例中，在信号接收器51接收到第二信号后将该第二信号传递给电机控制器52，以使得该电机控制器52控制驱动电机2按照第二方向进行转动，从而带动该滑套3在阀体1内朝靠近该驱动电机2的方向运动。从而实现各第一过流孔11与第二过流孔31的不连通，进一步地，实现该电动旁通阀100的关闭，以结束快速循环，继续钻井作业。

在一个优选的实施例中，该电动旁通阀100还包括设置在阀体1内并紧邻信号接收器51的电池筒6，该电池筒6用以给控制组件5和驱动电机2进行供电。 在一个具体的实施例中，该电池筒6为圆环体，内部为中空，从而为钻井液提供流道。

在一个优选的实施例中，在电池筒6、控制组件5、驱动电机2以及滑套3的内部均构造有通道7，各通道7彼此连通形成供钻井液流动的流道8。其中，该控制组件5以及驱动电机2均为圆环状，且内部为中空。

在本申请的实施例中，在该电池筒6、控制组件5以及驱动电机2上均装有相应的保护罩(图中未示出)，该保护罩的设置，起到了防止钻井液等液体流入到上述部件中，造成发生导电或烧损的弊端。

综上所述，该电动旁通阀100具有可根据实际需要来随时打开和关闭电动旁通阀以减少起下钻的次数的优点以及还具有通过机电一体化来实现电动旁通阀100的打开和关闭的优点。另外，该电动旁通阀100还具有结构简单、操作准确、方便和可靠性高的优点。

本发明中的电动旁通阀100适宜安装在涡轮、螺杆或取芯筒等钻具上。该电动旁通阀100可以实现不影响钻进作业，对钻压、排量以及扭矩等钻井参数无特殊要求；该电动旁通阀100可实现反复打开和关闭，当进行堵漏、压井等作业时，需要打开该电动旁通阀100，以建立新的循环通道；作业完成后，控制该电动旁通阀100关闭并恢复至原来位置。在同一次钻进中可以实现反复开关和关闭电动旁通阀100，满足井下复杂情况的应用需求，该电动旁通阀100关闭后，不影响后续的钻井作业。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。