[发明专利]用于钻探系统的阀系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于钻探系统的液压控制系统，特别地涉及阀系统。

技术背景

钻探设备通常用于在各种基材中钻孔。这种钻探设备通常包括安装于井架上的钻头。所述设备通常包括能使钻头沿着井架的至少一个部分移动的机械装置和设备。钻头通常还包括接收和接合钻杆或钻管的上端的机械装置。钻杆或钻管可以是单个的杆或管，或者也可以是在另一端包括钻头或其他设备的钻柱的一部分，所述另一端可称为钻头端。

钻头向钻杆或钻管施加力，该力将被传递至钻柱。如果施加的力是旋转力，那么钻头将导致钻柱在钻孔内旋转。钻柱的旋转可以包括相应的钻头旋转，这可以相应导致由钻头引起的切削作用。由钻头施加的力也可以包括轴向的力，其将被传递至钻柱以促进穿透进入地层。

由钻头施加在钻柱上的轴向力可以由连接至给料气缸的多个阀控制。通常，在阀和相关的控制器之间以及在阀和气缸之间的连接可能是复杂的。

这里所要保护的本发明的主题并不局限于克服任何缺点或者在如上所述的这些环境中运行的实施方式。相反，该技术背景只用于说明一个示例性的技术领域，在其中可以实施这里提到的一些实施方式。

发明内容

阀系统包括承载闭锁阀、给料平衡阀以及快速给料差动阀。承载闭锁阀可以与承载闭锁阀流体连通。快速给料差动阀设置成在接合状态和脱开状态之间移动。在接合状态下，快速给料差动阀流体地连接给料气缸的环形侧、承载闭锁阀、以及给料气缸的活塞侧，以使得流液体从环形侧流动至活塞侧。

本发明的具体实施方式的另外的特征和优点将在随后的说明书中进行详尽的解释，并且某种程度上根据说明书是显而易见的，或者可通过实施具体实施方式而习得。这样的实施方式的特征和优点可以通过特别在附加的权利要求中指出的装置和组合而实现和获得。通过随后的说明书和附加的权利要求，这些和其他特征将变得更完全地显而易见，或者可以通过实施在下文中展示的具体实施方式而获得。

附图说明

为了描述在其中可以获得本发明的上述以及其他优点和特征的方式，之前简单地描述过的本发明的更具体的说明将参考具体实施方式进行说明，这些具体实施例在附图中示出。可以理解的是，这些附图显示的仅仅是本发明的典型实施方式，因此不应认为是对其范围的限制，本发明将通过使用附图而更加详细和具体地进行描述和说明，其中：

图1示出了根据一个实施例的钻探系统；

图2A示出了根据一个实施例的在保持模式的阀系统的示意图；

图2B示出了根据一个实施例的在给料回缩模式的阀系统的示意图；

图2C示出了根据一个实施例的在给料拉伸模式的阀系统的示意图；

图2D示出了根据一个实施例的在给料及差动拉伸模式的阀系统的示意图；

图3A示出了根据一个实施例的在快速给料回缩模式的阀系统的示意图；

图3B示出了根据一个实施例的在快速给料拉伸模式的阀系统的示意图；

图3C示出了根据一个实施例的在快速给料及差动拉伸模式的阀系统的示意图；

图4A示出了根据一个实施例的在给料/快速给料回缩模式的阀系统的示意图；

图4B示出了根据一个实施例的在给料/快速给料拉伸模式的阀系统的示意图；

图4C示出了根据一个实施例的在给料/快速给料及差动拉伸模式的阀系统的示意图；以及

图5A-5D示出了根据一个实施例的集成设置在阀块内的阀装置。

具体实施例

阀块装置、阀系统以及钻探系统都配置成控制给料气缸的拉伸和回缩以用于控制旋转的钻头沿着钻探井架的位置。在至少一个实施例中，阀装置可以包括多个集成在阀块内的阀。这样的配置可以减少与阀装置的控制相关的配件和液压管线的数量，这将相应地减少管线路径选择不恰当或者配件和/或连接可能变松的可能性。更进一步，如在下文将更详细描述的，阀系统可以被设置成允许大范围的操作速度以促进快速给料操作以及大力的操作。

为了便于参考，下文描述的阀装置将在将旋转钻头连接至井架的给料气缸的基础上进行描述。可以理解的是阀装置也可以与其他类型的液压系统以任何类型的操作（包括其他钻探操作）进行应用。

图1示出了包括滑车装置110和旋转钻头120的钻探系统100。滑车装置110可以连接至井架130，井架之后连接至钻机140。滑车装置110的位置以及旋转的钻头120的位置可以控制给料气缸150的拉伸和回缩。