CN102877814A - 具有自控、手控双控功能的复式密封旋塞阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种具有自控、手控双控功能的复式密封旋塞阀，旋塞体的侧壁具有与旋塞体的内腔相平行的活塞缸，活塞缸中设置有与所述的中孔环形密封球连接的拔塞开关轴齿轮，且活塞缸的侧壁上设置有与拔塞开关轴齿轮相啮合的活塞齿条；工艺堵与活塞齿条之间设置有上压力传递活塞，且上压力传递活塞与活塞齿条之间充有压力传递液体物质；在活塞齿条与活塞缸底部之间设置有下压力传递活塞，该下压力传递活塞与活塞齿条之间充有压力传递液体物质。本发明能够在井涌井喷时单向阀密封件先期封闭过后旋塞阀再进行关闭，进而形成了复式密封的功能，使井控安全可靠。

Description

具有自控、手控双控功能的复式密封旋塞阀
技术领域
本发明涉及一种石油钻井修井的井控内防喷装置，特别是指一种具有自控、手控双控功能的复式密封旋塞阀。
背景技术
在石油钻井、井修时，由于油气层中油压气压高于钻井泥浆压力时产生井涌井喷，造成人身伤亡和重大经济损失，当井涌井喷时旋塞阀可以控制内防喷。以前在井涌井喷时全靠手动关闭，由于钻柱位置关闭不方便、关闭不及时经常有失控现象，并且在正常钻井时由于旋塞阀关闭，忘记打开旋塞阀造成泥浆泵开启时，压力升高，涨破泥浆管带，产生伤人事故。更主要是在井控作业时不知上下两端压力差，盲目打开旋塞阀也可能造成井喷，自控只有上端压力高于下端压力才能自动打开旋塞阀进行压井作业。
发明内容
本发明提出一种具有自控、手控双控功能的复式密封旋塞阀，当开泵钻井时自动打开旋塞阀，当井涌井喷时下部泥浆油气压力超过泥浆泵的压力时，旋塞阀自动关闭，并且单向阀密封件封闭，通过复式密封进一步有效控制内防喷，并且在特殊情况下也可手控。
本发明提出的一种具有自控、手控双控功能的复式密封旋塞阀，该复式密封旋塞阀包括有旋塞体，旋塞体的上部外侧通过螺纹连接有旋塞上接头，旋塞体的内腔中顺次设置有上环形密封座、中孔环形密封球、下环形密封座。
所述的旋塞体的侧壁中具有与旋塞体的内腔相平行的活塞缸，该活塞缸的顶部设置有工艺堵，该活塞缸的底部通过第一通孔与旋塞体的下部内腔连通。
所述的活塞缸中设置有与所述的中孔环形密封球连接的拔塞开关轴齿轮，且该活塞缸的侧壁上设置有与拔塞开关轴齿轮相啮合的活塞齿条；所述的工艺堵下方设置有与旋塞体的上部内腔相连通的第二通孔，所述的工艺堵与活塞齿条之间设置有上压力传递活塞，且该上压力传递活塞与活塞齿条之间充有压力传递液体物质；在活塞齿条与活塞缸底部之间设置有下压力传递活塞，该下压力传递活塞与活塞齿条之间充有压力传递液体物质。
所述的下环形密封座下方设置有单向阀密封件，该单向阀密封件的下方连接有单向阀支撑座，该单向阀支撑座具有弹簧支撑体，通过该弹簧支撑体与单向阀密封件的底部连接。
所述的下压力传递活塞的高度大于第一通孔的直径。所述的上压力传递活塞的高度大于第二通孔的直径。所述的压力传递液体物质为液压油。所述的单向阀支撑座的中心具有导向孔，导向孔的外侧设置有钻井液环形通孔。
本发明具有的优点在于：
本发明一种具有自控、手控双控功能的复式密封旋塞阀，用于石油钻井、修井的井控内防喷装置，能自动控制或手控完成旋塞阀开启和关闭。克服了过去因为旋塞阀关闭，而涨破泥浆带，从而发生的人身伤亡事故。在井涌井喷时单向阀密封件先期封闭过后旋塞阀再进行关闭，进而形成了复式密封的功能，井控安全可靠，并且在特殊情况下也可手控。
附图说明
图1是本发明提出的一种具有自控、手控双控功能的复式密封旋塞阀的结构示意图；
图2是本发明中活塞齿条和拔塞开关轴齿轮的结构示意图；
图3是本发明中单向阀支撑座的平面结构示意图；
图4是本发明中单向阀支撑座的侧面结构示意图。
图中：
1-旋塞体；
2-工艺槽；
3-上环型密封座；
4-中孔环型密封球；
5-下环型密封座；
6-单向阀密封件；
7-单向阀支撑座；
8-旋塞上接头；
9-工艺堵；
10-第二通孔；
11-上压力传递活塞；
12、15-压力传递液体物质；
13-活塞齿条；
14-拔塞开关轴齿轮；
16-下压力传递活塞；
17-第一通孔；
18-下接头螺纹；
701-导向孔；
702-钻井液环形通孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本实施例提供一种具有自控、手控双控功能的复式密封旋塞阀，用于石油钻井、修井的井控内防喷装置，能自动控制或手控完成旋塞阀开启和关闭。当钻井、修井泥浆泵开泵钻井时，钻井液的压力自动打开旋塞阀，使钻井液通过旋塞阀。正常进行钻井、修井，当井涌、井喷时，由于旋塞阀下部的钻井液和石油、天然气的压力升高，高于泥浆泵钻井的压力时，旋塞阀自动关闭，控制井涌井喷防止出现井喷事故。
本发明提出的具有自控、手控双控功能的复式密封旋塞阀，该复式密封旋塞阀包括有旋塞体1，旋塞体1的上部外侧通过螺纹连接有旋塞上接头8，旋塞体1的内腔的中间顺次设置有上环形密封座3、中孔环形密封球4、下环形密封座5，上环形密封座3上方的旋塞体内腔为旋塞体上部内腔，下环形密封座5下方的旋塞体内腔称为旋塞体下部内腔。
旋塞体1的侧壁上轴向设置有与旋塞体1的内腔相平行的活塞缸，该活塞缸在对应中孔环形密封球4的位置处设置有与中孔环形密封球4连接的拔塞开关轴齿轮14，且该活塞缸的两平行侧壁上设置有对应拔塞开关轴齿轮14转动相啮合的活塞齿条13，活塞齿条13可以移动，以便拔塞开关轴齿轮14能够通过活塞齿条13的移动进而进行啮合转动，如图2所示，该拔塞开关轴齿轮14的位置固定，但可以在活塞齿条13移动的带动下实现转动，并且拔塞开关轴齿轮14通过在活塞齿条13带动下的啮合转动实现控制中孔环形密封球4的转动。位于拔塞开关轴齿轮14和活塞齿条13上方的活塞缸称为上部活塞缸，位于拔塞开关轴齿轮14和活塞齿条13下方的活塞缸称为下部活塞缸。上部活塞缸的顶部设置有工艺堵9，在工艺堵9的下方设置有与旋塞体上部内腔相连通的第二通孔17，下部活塞缸的底部通过第一通孔10与旋塞体下部内腔连通。在工艺堵9与活塞齿条13之间设置有上压力传递活塞11，并且该上压力传递活塞11与活塞齿条13之间充有压力传递液体物质12，在活塞齿条13与下部活塞缸底部之间设置有下压力传递活塞16，并且该下压力传递活塞16的高度高于第一通孔17的直径，以免下压力传递活塞16与活塞齿条13之间的压力传递液体物质15流入第一通孔17中，同理上压力传递活塞11的高度高于第二通孔10的直径。在旋塞体下部内腔中设置有单向阀密封件6，该单向阀密封件6的下方设置有单向阀支撑座7，该单向阀支撑座具有弹簧支撑体，通过该弹簧支撑体与单向阀密封件6的底部连接。该单向阀支撑座与旋塞体下部内腔通过螺纹连接。如图3和图4所示，其中该单向阀支撑座的中心具有导向孔701，导向孔的外侧设置有钻井液环形通孔702，该钻井液环形通孔702可以根据需要设置多个，也可以根据需要设计所需尺寸大小。旋塞体1的另一侧侧壁上可以设置有工艺槽2，并且旋塞体的下部可以通过下接头螺纹18与旋塞下接头连接。
在钻井过程中，产生井涌井喷时，旋塞阀下端的钻井液、石油、天然气推起单向阀密封件6封闭，先期井控防止井喷，但压力升高，这时钻井液、石油、天然气通过第一通孔17通孔进入活塞缸下部，推动下压力传递活塞16，下压力传递活塞16推动压力传递液体物质16，通过压力传递液体物质使活塞齿条13移动，进而使拔塞开关轴齿轮14转动90°，进而关闭旋塞阀控制井涌井喷。通过本发明克服井涌井喷时因旋塞阀位置关闭不方便带来的操作不便，从而避免了旋塞阀关闭不及时造成的井控失控，进而造成事故。本发明在井涌井喷时单向阀密封件6先期封闭过后旋塞阀进行关闭，进而形成了复式密封的功能，使井控安全可靠。
正常钻井，如果旋塞阀关闭状态，泥浆泵开启后泥浆压力升高，并通过上压力传递活塞11处的第二通孔10，泥浆进入活塞缸，推动上压力传递活塞11，上压力传递活塞11推动上压力传递液体物质12，上压力传递液体物质12推动活塞齿条13，活塞齿条13移动，带动拔塞开关轴齿轮14转动，拔塞开关轴齿轮14转动带动中孔环形密封球4转动90°，从关闭到打开，这个过程为自控。
在正常钻井时旋塞阀是开着的，当这时井涌井喷时，泥浆(钻井液)或者石油、天然气向上涌向上喷，这时单向阀密封件6在向上的压力传递液体物质15推动下，向上与旋塞体的内锥孔(旋塞体下部内腔)部分堵塞密封，并且泥浆、石油天、然气通过第一通孔17，进入活塞缸下部，推动下压力传递活塞16，下压力传递活塞16推动压力传递液体物质15(液压油)，压力传递液体物质15推动齿条活塞13，齿条活塞13向上移动，带动拔塞开关轴齿轮14转动，拔塞开关轴齿轮14拨着中孔环形密封球4转动90°，从开的位置转到关闭位置，控制井涌井喷，这个过程也称之为自控。自控的动力完全来自钻井液的向下或向上的压力，通过压力控制活塞齿条13向下或向上移动，控制拔塞开关轴齿轮14转动，使中孔环形密封球4转动开或关。并且在拔塞开关轴齿轮14中心有一四方孔或其他形状的孔，便于实现手动控制，如图2所示，用四方扳手或其他扳手转动，通过拔塞开关轴齿轮14带动中孔环形密封球4转动，实现开启或关闭，供特殊情况使用和保养时使用。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种具有自控、手控双控功能的复式密封旋塞阀，该复式密封旋塞阀包括有旋塞体，旋塞体的上部外侧通过螺纹连接有旋塞上接头，旋塞体的内腔中顺次设置有上环形密封座、中孔环形密封球、下环形密封座，其特征在于：
所述的旋塞体的侧壁中具有与旋塞体的内腔相平行的活塞缸，该活塞缸的顶部设置有工艺堵，该活塞缸的底部通过第一通孔与旋塞体的下部内腔连通；
所述的活塞缸中设置有与所述的中孔环形密封球连接的拔塞开关轴齿轮，且该活塞缸的侧壁上设置有与拔塞开关轴齿轮相啮合的活塞齿条；所述的工艺堵下方设置有与旋塞体的上部内腔相连通的第二通孔，所述的工艺堵与活塞齿条之间设置有上压力传递活塞，且该上压力传递活塞与活塞齿条之间充有压力传递液体物质；在活塞齿条与活塞缸底部之间设置有下压力传递活塞，该下压力传递活塞与活塞齿条之间充有压力传递液体物质；
所述的下环形密封座下方设置有单向阀密封件，该单向阀密封件的下方连接有单向阀支撑座，该单向阀支撑座具有弹簧支撑体，通过该弹簧支撑体与单向阀密封件的底部连接。
2.根据权利要求1所述的具有自控、手控双控功能的复式密封旋塞阀，其特征在于：所述的下压力传递活塞的高度大于第一通孔的直径。
3.根据权利要求1所述的具有自控、手控双控功能的复式密封旋塞阀，其特征在于：所述的上压力传递活塞的高度大于第二通孔的直径。
4.根据权利要求1所述的具有自控、手控双控功能的复式密封旋塞阀，其特征在于：所述的压力传递液体物质为液压油。
5.根据权利要求1所述的具有自控、手控双控功能的复式密封旋塞阀，其特征在于：所述的单向阀支撑座的中心具有导向孔，导向孔的外侧设置有钻井液环形通孔。
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