一種鑽井自控凡爾接頭的製作方法
2023-05-03 19:44:31 2
專利名稱：一種鑽井自控凡爾接頭的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種石油地質勘探鑽井用凡爾裝置，鑽進過程中它可直接接在方鑽杆下，停鑽井泵卸方鑽杆後用來阻止方鑽杆與水龍帶中留有的鑽井液的自然流出。
石油鑽井過程中，每次鑽完一單根都要停掉鑽井泵卸下方鑽杆接單根，此時留在方鑽杆及水龍帶等內的鑽井液在方鑽杆卸下後就會自然流出，使得鑽臺面工作環境變差，大大影響石油工人的工作，不利於安全生產，並造成鑽井液的非正常損耗。目前國內主要採用兩種方法為了阻止鑽井液在方鑽杆卸下後的自然流出一種叫方鑽杆下旋塞，它接在方鑽杆下端，需要人工通過手動扳手來轉動旋塞中的球型閥芯而達到旋塞的開啟和關閉，易發生蹩泵等不安全現象；另一種是採用彈簧由下向上壓迫擋板(或閥芯)堵塞鑽井液流道(如方鑽杆防漏接頭，設計人張春陽，專利號94205186.6)，此方法對彈簧性能要求特別高，壓力損耗大，工具壽命短，閥芯易被雜物卡住不起作用，另外由於此類裝置實際上是一個單流閥，它在鑽頭水眼被堵後無法放回流，從而使得鑽具內蹩有高壓，此時卸開方鑽杆是非常危險的，而且由於現場使用效果不太理想而未能推廣應用。
本實用新型的目的在於提供一種安全可靠、自動控制接於方鑽杆下的凡爾接頭，達到停泵卸方鑽杆後自動關閉、有效阻止方鑽杆與水龍帶中留有的鑽井液的自然流出，開泵後自動打開，從而減少鑽井液的非正常性損耗和改善鑽井工作環境之目的。
本實用新型的目的是這樣實現的；本實用新型由凡爾總成、接頭體兩部分組成，凡爾總成坐於接頭體之內，其中凡爾總成主要由閥芯、閥體、閥座、閥芯下壓機構組成，閥體與閥座之間通過絲扣連接置於接頭體內，閥體與接頭體之間的環空作為鑽井液流道，閥體下端開有多個孔眼，閥芯安裝在閥體內，具有一定的上下活動行程，閥芯之上裝有一下壓機構，用於鑽井泵停歇後驅使閥芯下行。接頭體是將原有的配合接頭經鏜孔而得，扣型不變，仍可兼作配合接頭。
本實用新型的工作原理如下在鑽井泵停歇時，閥芯之上的下壓機構就會克服作用於閥芯之上的方鑽杆及水龍帶內的鑽井液靜液柱壓力，驅使閥芯下行至下死點坐於閥座之上，閥芯與閥座之間通過端面密封，從而關閉止流閥，切斷了鑽井液下行的通道，當方鑽杆卸下後方鑽杆與水龍帶中的鑽井液就不會再自然流出，而當方鑽杆接上後開泵，由於泵壓力遠大於閥芯之上的下壓機構作用於閥芯之上的力，因而此時閥芯就能在泵壓力的作用下克服受壓氣體與彈簧兩者共同對它的作用而上行，其上行至一定程度後，受到閥體內限位臺肩的限制停止上行(此為閥芯的上死點)，止流閥處於全開狀態，鑽井液由方鑽杆經閥體和接頭體兩者之間的環空經閥體下端的孔眼流入閥體下端，依次經閥座水眼、接頭體水眼以及下面的保護接頭水眼而繼續下行。保證了鑽井過程中鑽井液的正常循環。
本實用新型具有以下優點1)止流閥的關閉和開啟可自動控制，不需用人去操作，提高了安全係數；2)密封性能好，這是影響停泵後裝置的密封效果一個很重要因素，是作用於閥芯使其關閉的力與作用於閥芯的方鑽杆及水龍帶內的鑽井液靜液柱壓力兩者之間差值的大小，對於背景技術中所述的採用由下向上壓迫擋板(或閥芯)堵塞鑽井液流道方法的結構來講，由於鑽井液靜液柱壓強一定，而水眼因考慮到鑽進時壓力損耗不可能過小，因此要增加兩者之間的差值，只能採取增大作用於閥芯使其關閉的力的方法，這樣加大了對機構性能的要求，而對於本實用新型，由於採用下壓閥芯的方法，在作用於閥芯使其關閉的力一定的情況下，就可以通過減小閥芯下部受力面積來減小作用於閥芯之上的方鑽杆及水龍帶內的鑽井液靜液柱壓力，從而增大兩者之間的差值來增強密封性能，另外減小閥芯下部受力面積又可以增大閥芯與閥座的接觸面積，也起到增強密封性能的效果，並且這樣做不會引起鑽進時壓力損耗的增大；3)因有限位臺肩的存在，閥芯被頂到一定程度後不再繼續上行，避免閥芯之上的下壓機構因受壓過甚造成損壞；4)閥芯在鑽進時處於上死點，不在迎著鑽井液流動的方向上，減少了鑽井液對閥芯密封端面的衝蝕，增加了閥芯的使用壽命；5)使用端面密封，增強了密封性能；6)閥體上開孔在鑽井過程中可以起到濾網的作用，擋住一些雜物，避免鑽頭水眼受堵而不能鑽進被迫起鑽。
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述
圖1為採用氣室和彈簧共同作用結構作下壓結構的本實用新型的結構示意圖；圖2為採用氣囊和彈簧共同作用結構作下壓結構的本實用新型的結構示意圖3為單一採用氣囊結構作下壓結構的本實用新型的結構示意圖；圖4為採用彈簧結構作下壓結構的本實用新型的結構示意圖；圖5為閥體結構剖示圖。
圖中1-接頭體、2-護帽、3-氣門、4-氣室壓蓋、4a-壓蓋、5-閥體、6-彈簧、7-「O」形密封圈、8-閥芯、9-閥座、10-「O」形密封圈、11-氣囊。
本實用新型要實現停泵卸方鑽杆後阻止留在方鑽杆和水龍頭帶中的鑽井液自然流出，關鍵在於停泵後能保證閥芯下行到下死點與閥座形成端面密封，如附圖所示，本實用新型有多個實施例，附
圖1所示的是採用氣室和彈簧共同作用下壓結構的本實用新型一例、附圖2所示的是採用氣囊與彈簧共同作用下壓結構的本實用新型一例、附圖3所示的是採用氣囊結構下壓結構的本實用新型一例、附圖4所示的是採用彈簧下壓結構的本實用新型一例。本實用新型各部件的尺寸可根據鑽壓、排量和方鑽杆規格作出調整。
為了便於對本實用新型結構和優點有更多的了解，
以下結合附圖對本實用新型一個較佳的實施例進行詳細說明，請參看附
圖1和附圖5，附
圖1為採用氣室和彈簧共同作用結構作下壓結構的本實用新型的結構剖示圖，附圖5為所用閥體結構剖示圖本實用新型這一較佳的實施例包括接頭體1和凡爾總成兩大組成部分，凡爾總成坐於接頭體內，其中凡爾總成又包括閥體5，閥體5下端開有孔眼，其中部內壁有一限位臺肩，閥體5上部與接頭體1形成的環空是鑽井液下行的通道，閥體5下端與接頭體1為緊配合，且閥體5之上還有一密封槽，並安裝有「O」型密封圈10；閥座9通過絲扣連接安裝在閥體5下端，閥座的上端面不超出閥體5下端孔眼的下緣，閥座9中有喇叭口流道閥芯8置於閥體5之中，其上部與閥體5配合併安有「O」型密封圈7，在閥體5之內有一定上下活動行程，下部形狀與閥座9的喇叭口形狀相吻合，下行可與閥座9形成端面密封，上行可與閥體5上的限位臺肩形成端面密封；下壓機構包括回復彈簧6和由閥芯8、閥體5與氣室壓蓋4共同組成的一個封閉氣室，彈簧6在閥體5之中，下端壓在閥芯8之上，上端頂在氣室壓蓋4之下，氣室壓蓋4通過絲扣安裝在閥體內，氣室壓蓋4上有一氣門3，通過氣門3可向氣室內充入一定壓力的壓縮氣體，為保護氣門3，設計有一護帽2，它通過絲扣安裝在閥體5的上端；在鑽井過程中，當鑽井泵停歇時，彈簧6和氣室內壓縮氣體的共同作用克服作用於閥芯8的方鑽杆及水龍帶內的鑽井液靜液柱壓力而迫使閥芯8下行至下死點與閥座9形成端面密封，切斷方鑽杆及水龍帶內的鑽井液下行的通道，達到方鑽杆卸開後阻止方鑽杆及水龍帶內的鑽井液自然流出之目的，當方鑽杆接上再開泵，由於泵壓力遠大於彈簧6和氣室內壓縮氣體的共同作用於閥芯8之上的力，因而此時閥芯8就能在泵壓力的作用下克服彈簧6和氣室內壓縮氣體的共同對它的作用而上行，其上行到閥體5內限位臺肩的限制則停止上行(此為閥芯8的上死點)，方鑽杆內的鑽井液經閥體5與接頭體1之間的環空流向閥體5下端所開孔眼，再依次經閥座9的喇叭口流道、接頭體1下部的水眼，實現鑽進中鑽井液的正常循環。整個開啟和關閉過程自動控制，安全可靠。
權利要求1.一種鑽井自控凡爾接頭，由接頭體和凡爾總成構成，凡爾總成坐於接頭體內，其特徵在於凡爾總成中，閥體與閥座之間通過絲扣連接於接頭體內，閥體(5)上部與接頭體(1)之間形成鑽井液下行通道的環空，閥體(5)下端與接頭體(1)為緊配合，閥體(5)之上還設有密封槽，並裝有「O」型密封圈(10)；閥體(5)下端設有孔眼，其中部內壁有限位臺肩；閥座(9)通過絲扣與閥體(5)一端相連，閥座(9)的上端面不超出閥體(5)下端孔眼的下緣，閥座(9)中設有喇叭口流道；閥芯(8)上方設有下壓機構，閥芯(8)設在閥體(5)內，其上部與閥體(5)配合，並設有「O」型密封圈(7)，下部形狀與閥座(9)的喇叭口形狀相吻合。
2.根據權利要求1所述的鑽井自控凡爾接頭，其特徵在於下壓機構包括回復彈簧(6)和由閥芯(8)、閥體(5)與氣室壓蓋(4)共同組成的封閉氣室，彈簧(6)在閥體(5)之中，下端壓在閥芯(8)之上，上端頂在氣室壓蓋(4)之下，氣室壓蓋(4)通過絲扣安裝在閥體內，氣室壓蓋4上設有氣門(3)，護帽(2)通過絲扣安裝在閥體(5)的上端。
專利摘要本實用新型涉及一種鑽井自控凡爾接頭,由接頭體和凡爾總成構成,凡爾總成坐於接頭體內,凡爾總成主要由閥芯、閥體、閥座及閥芯下壓機構組成,閥體與閥座之間通過絲扣連接置於接頭體內,閥體與接頭之間的環空作為鑽井液流道,閥體下端設有孔眼,閥芯安裝於閥體內,閥芯上裝有下壓機構。本實用新型可達到停泵卸方鑽杆後自動關閉,有效阻止方鑽杆與水龍帶中留有的鑽井液的自然流出,開泵後自動打開,從而減少鑽井液的非正常損耗。
文檔編號E21B17/02GK2371333SQ99200838
公開日2000年3月29日 申請日期1999年1月27日 優先權日1999年1月27日
發明者施智玲 申請人:江蘇石油勘探局石油工程技術研究院