一种精细控压钻井用电控孔板式节流阀.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111720609A(43)申请公布日2020.09.29(21)申请号202010515338.6(51)Int.Cl.(22)申请日2020.06.08F16K31/05(2006.01)F16K31/53(2006.01)(71)申请人中国石油集团渤海钻探工程有限公F16K37/00(2006.01)司F16K3/08(2006.01)地址300457天津市滨海新区经济技术开发区第二大街83号中国石油天津大厦渤海钻探工程有限公司申请人中国石油天然气集团有限公司(72)发明人王星马金山魏立明齐金涛刘刚孟现涛张利国郗凤亮魏红印栾家翠陈磊仝士雨田鹏雒继威(74)专利代理机构天津才智专利商标代理有限公司12108代理人王顕权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种精细控压钻井用电控孔板式节流阀(57)摘要本发明公开了一种精细控压钻井用电控孔板式节流阀，包括多回转电动执行器、支撑架、联结件、孔板式节流阀。多回转电动执行器由手轮、离合器、蜗杆、涡轮、联轴机构、低惯量高转矩电机、主动锥齿轮、输出轴、从动锥齿轮、反馈轴、阀位绝对编码器、就地显示窗、手动/电动旋钮等组成。支撑架是将多回转电动执行器支撑并固定在孔板式节流阀上。联结件是将多回转电动执行器与孔板式节流阀联结在一起，传输扭矩，实现电动调控的功能。所述的孔板式节流阀，通过旋转阀瓣的角度改变节流阀内部通道的截面积的大小，从而达到调节流量、控制回压，实现对压力的精细控制的目的。CN111720609ACN111720609A权利要求书1/1页1.一种精细控压钻井用电控孔板式节流阀，其特征在于，包括多回转电动执行器(1)、支撑架(2)、联结件(3)、孔板式节流阀(4)、控制箱(5)、电控信号线(6)，多回转电动执行器(1)通过支撑架(2)支撑固定在孔板式节流阀(6)上，再通过联结件(4)将多回转电动执行器的输出轴(1-8)与孔板式节流阀的阀杆(2-1)联结起来，多回转电动执行器(1)通过电控制信号线(6)与控制箱(5)连接，多回转电动执行器(1)驱动孔板式节流阀(4)的阀杆(2-1)带动动阀瓣(2-3)相对于固定阀瓣(2-4)旋转一定的角度，从而改变节流阀内钻井液通道的截面积大小，调节流量，改变压力。2.根据权利要求1所述精细控压钻井用电控孔板式节流阀，其特征在于，所述多回转电动执行器(1)包括手轮(1-1)、离合器(1-2)、蜗杆(1-3)、涡轮(1-4)、联轴机构(1-5)、低惯量高转矩电机(1-6)、主动锥齿轮(1-7)、输出轴(1-8)、从动锥齿轮(1-9)、反馈轴(1-10)、阀位绝对编码器(1-11)、就地显示窗(1-12)、手动/电动旋钮(1-13)，输出轴(1-8)转动的同时带动主动锥齿轮(1-7)、从动锥齿轮(1-9)一转动，并通过阀位绝对编码器(1-11)检测阀位变化，再通过反馈轴(1-10)以数字形式显示在就地显示窗(1-12)中。3.根据权利要求2所述精细控压钻井用电控孔板式节流阀，其特征在于，所述阀位绝对编码器(1-11)采用绝对位置编码技术，主电源掉电后人为改变阀位，无论有无电池存在，主电源恢复后阀位仍然正确且永不丢失，当输出轴转数的累计值上限达到2040转，执行器可设定行程范围。4.根据权利要求3所述精细控压钻井用电控孔板式节流阀，其特征在于，执行机构的操作方式分为电动和手动操作，执行器上装有手轮(1-1)用于手动操作，手动/电动旋钮(1-13)用于将执行器切换到手动操作。2CN111720609A说明书1/4页一种精细控压钻井用电控孔板式节流阀技术领域[0001]本发明涉及一种用多回转电动执行器控制的孔板式节流阀，尤其适用于在精细控压钻井中过程中通过孔板式节流阀精细调节控压通道的钻井液流量。背景技术[0002]精细控压钻井技术(MPD)是近年来发展起来的一项钻井新技术，主要用来解决深井钻井中由窄安全密度窗口、多压力系统、压力敏感性地层引起的井漏、井涌等井下复杂情况,以及含硫地地层、压力不确定性高风险勘探井的安全钻井问题。精细控压钻井的本质就是确定井底压力界限，从而利用多种工具和技术措施有效控制相应的环空压力剖面，有效控制地层流体侵入井筒，减少井涌、井漏等钻井复杂情况，以降低窄密度窗口条件下钻进时的风险与成本。其核心技术是通过随钻环空压力测量、地面自动节流调整回压以及压力补偿等手段，实现对井筒环空压力的闭环实时监测与精确控制。可见，通过控制井口回压来实现对井筒环空压力的精确控制，是需要解决的关键技术。[0003]在目前的精细控压钻井作业中，采用的孔板式节流阀来控制井口回压。常用的孔板式节流阀控制模式有手动和液动两种，手动控制主要是人员在作业现场用手动旋转手轮控制节流阀开关