CN106089135A - 石油钻井用箭式钻具浮阀 - Google Patents

Abstract

石油钻井用箭式钻具浮阀，包括阀体和浮阀芯，浮阀芯装入阀体内孔台阶上部，阀座为一圆管状，外圆面上部有两道环形槽，中部开有操作口，下部装有胶环，内孔加工有环形长槽，其下部装有滑套支座，其向上加工有两个锥形台，分别与环形胶碟的外锥面、阀芯的外锥面相配合，箭式阀芯与阀座间加有密封，提高了密封与抗冲击性能，设有限位台，保护弹簧免于疲劳破坏，滑套支座上设有拆装槽，提高了装配与维护效率，胶环与弹簧一起组成减震组合，进一步提高了抗冲击效果，滑套支座与阀座固定为一体，增加了该阀的稳定性，滑套支座流线型设计，阻力小压降低，该阀可靠性高，适用性强，维护保养方便，使用成本低寿命长。

Description

石油钻井用箭式钻具浮阀

技术领域

本发明涉及石油工业钻井技术领域，特别涉及石油钻井用箭式钻具浮阀。

背景技术

钻具浮阀是一种钻井内防喷工具，是钻井作业中防喷防堵的专用工具。钻具浮阀由阀体及浮阀芯两部分组成，使用时浮阀芯装在阀体内，在正常钻进或正循环时泥浆推开箭式阀芯，从箭式阀芯外环空通过，钻具浮阀打开，钻井液畅通循环，当停泵、起下钻作业、反循环、井下发生井涌或井喷时，箭式阀芯在弹簧或下部泥浆压力的作用下关闭阀座上的锥孔，防止钻井液回流，阻止泥沙进入钻柱，起到防堵、防喷的目的。

目前使用较普便的钻具浮阀大多结构不合理，造成在安装与维护过程中，装配困难，效率低下，在使用过程中，密封经常失效，弹簧易于疲劳过度，故障率高，可靠性低，使用寿命短，由于用量巨大，大大推高了钻井成本，最关键的是当起下钻作业、反循环、井下发生井涌或井喷时，弹簧失效，箭式阀芯关闭不严，失去防止钻井液回流，阻止泥沙进入钻柱的作用，起不到防堵、防喷的目的，使钻井作业处于极大的风险之中，严重威胁相关人员与设施的安全。

发明内容

为了解决上述设备的不足，本发明提供了一种石油钻井用箭式钻具浮阀，该阀箭式阀芯与阀座间加有密封以提高密封与抗冲击性能，设有限位台以保护弹簧免于疲劳破坏，滑套支座上设有拆装槽以提高装配与维护效率，设有胶环,与弹簧一起组成减震组合，进一步提高了抗冲击效果，滑套支座与阀座固定为一体，增加了该阀的稳定性，本发明的目的就是为现场提供一种石油钻井用箭式钻具浮阀。

本发明是通过以下技术方案实现的。

石油钻井用箭式钻具浮阀，包括阀体、阀座、密封圈A、箭式阀芯、环形胶碟、压环、弹簧、滑套，还加有压板槽、密封圈B、限位台、操作口、滑套支座、拆装槽、胶环，除阀体外的其余部件组成浮阀芯，浮阀芯装入阀体内孔台阶上部，阀座为一圆管状，外圆面上部有一道L环形和一道反L环形槽或两道环形方槽，槽内装有密封圈A，外圆面中部开有内外连通的长孔——操作口，外圆面下部有一个凹台，凹台的根部有一个环形槽，此凹台与环形槽处装有胶环，上端面上向下开有均匀分布的三个径向方槽——压板槽，内孔上部有锥形倒角，内孔在操作口部位有环形长槽，在环形长槽的下部与操作口相垂直的方向固定着滑套支座，环形长槽向上加工有两个锥形台，锥形台经表面硬化处理，第一个锥形台的锥面与环形胶碟的外锥面相配合，第二个锥形台的锥面与箭式阀芯的外锥面相配合，分别形成锥面密封副。

滑套与滑套支座的结构有两种,一：滑套为一圆管状，其中部有一凸台，凸台的直径大于滑套支座圆管状部分的外径，凸台上面支撑着弹簧，凸台上部的外圆面上有一个台阶，台阶上部为限位台，滑套支座中部为一圆管状，其上端面向下开有一个径向槽——拆装槽，滑套凸台下部经拆装槽装入其内孔，其外圆面上与拆装槽相垂直有对称的两个上窄下宽的径向筋，径向筋的外部为圆面，该圆面和其下端面与阀座内孔上的环形长槽下部相配合固定为一体；二：与一不同的是，滑套凸台上部的外圆面上没有台阶，滑套支座径向筋向下的外圆面上有一个向下的锥形台，内孔中部和下部各有一个台阶，下部的台阶叫做限位台。

箭式阀芯为一圆柱状，顶端有一凸台，凸台的上面为为圆锥面，圆锥面经表面硬化处理，圆锥面上有一道法向环形槽，槽内装有密封圈B，凸台下部依次装有环形胶碟、压环、弹簧,凸台向下的外圆面上有一个台阶，台阶以下圆柱段的下半部分插入滑套的内孔，其轴向限位方式有两种，一：由限位台与箭式阀芯的台阶面接触限位；二：由限位台与箭式阀芯的下端面接触限位。

阀体为一圆管状，两端加工有螺纹，内孔加工有一个台阶。

密封圈A为环形橡胶密封圈，其结构有两种，一：密封圈A为一圆管状，其外圆为圆锥面，锥面小端内孔有一凸台；二：密封圈A为O形圈。

环形胶碟为一圆台形，中心有圆孔，锥面大端内孔有一台阶且其内圆面为圆锥形。

胶环为一短圆管状，内孔有一台阶，台阶根部有一环形槽。

密封圈B为O形圈，材料为耐油耐高温橡胶或聚四氟乙烯。

本发明具有以下优点：该石油钻井用箭式钻具浮阀，阀体为整体式结构，强度高钢性强，箭式阀芯与阀座间加有密封，提高了密封与抗冲击性能，设有限位台，保护弹簧免于疲劳破坏，滑套支座上设有拆装槽，提高了装配与维护效率，胶环与弹簧一起组成减震组合，进一步提高了抗冲击效果，滑套支座与阀座固定为一体，增加了该阀的稳定性，滑套支座流线型设计，阻力小压降低，该阀可靠性高，适用性强，维护保养方便，使用成本低寿命长。

附图说明

图1：石油钻井用箭式钻具浮阀第一种结构示意图

图2：石油钻井用箭式钻具浮阀第二种结构示意图

1、阀体 2、压板槽 3、阀座 4、密封圈A 5、箭式阀芯 6、密封圈B 7、环形胶碟 8、压环9、弹簧 10、限位台 11、操作口 12、滑套 13、滑套支座 14、拆装槽 15、胶环。

具体实施方式

现结合说明书附图：图1、图2对本发明做进一步的描述。

实施例一：

石油钻井用箭式钻具浮阀，包括阀体1、阀座3、密封圈A 4、箭式阀芯5、环形胶碟7、压环8、弹簧9、滑套12，还加有压板槽2、密封圈B 6、限位台10、操作口11、滑套支座13、拆装槽14、胶环15，除阀体1外的其余部件组成浮阀芯，浮阀芯装入阀体1内孔台阶上部，阀座3为一圆管状，外圆面上部有一道L环形和一道反L环形槽，槽内装有密封圈A 4，外圆面中部开有内外连通的长孔——操作口11，外圆面下部有一个凹台，凹台的根部有一个环形槽，此凹台与环形槽处装有胶环15，上端面上向下开有均匀分布的三个径向方槽——压板槽2，内孔上部有锥形倒角，内孔在操作口11部位有环形长槽，在环形长槽的下部与操作口11相垂直的方向固定着滑套支座13，环形长槽向上加工有两个锥形台，锥形台经表面硬化处理，第一个锥形台的锥面与环形胶碟7的外锥面相配合，第二个锥形台的锥面与箭式阀芯5的外锥面相配合，分别形成锥面密封副。

滑套12为一圆管状，其中部有一凸台，凸台的直径大于滑套支座13圆管状部分的外径，凸台上面支撑着弹簧9，凸台上部的外圆面上有一个台阶，台阶上部为限位台10，滑套支座13中部为一圆管状，其上端面向下开有一个径向槽——拆装槽14，滑套12凸台下部经拆装槽14装入其内孔，其外圆面上与拆装槽14相垂直有对称的两个上窄下宽的径向筋，径向筋的外部为圆面，该圆面和其下端面与阀座3内孔上的环形长槽下部相配合固定为一体。

箭式阀芯5为一圆柱状，顶端有一凸台，凸台的上面为为圆锥面，圆锥面经表面硬化处理，圆锥面上有一道法向环形槽，槽内装有密封圈B 6，凸台下部依次装有环形胶碟7、压环8、弹簧9,凸台向下的外圆面上有一个台阶，台阶以下圆柱段的下半部分插入滑套12的内孔，由限位台10与箭式阀芯5的台阶面接触限位。

阀体1为一圆管状，两端加工有螺纹，内孔加工有一个台阶。

密封圈A 4为环形橡胶密封圈，为一圆管状，其外圆为圆锥面，锥面小端内孔有一凸台。

环形胶碟7为一圆台形，中心有圆孔，锥面大端内孔有一台阶且其内圆面为圆锥形。

胶环15为一短圆管状，内孔有一台阶，台阶根部有一环形槽。

密封圈B 6为O形圈，材料为耐油耐高温橡胶。

实施例二：

与实例一不同的是，阀座3外圆面上部有两道环形方槽。

滑套12凸台上部的外圆面上没有台阶，滑套支座13径向筋向下的外圆面上有一个向下的锥形台，内孔中部和下部各有一个台阶，下部的台阶叫做限位台10 .

箭式阀芯5由限位台10与箭式阀芯5的下端面接触限位。

密封圈A 4为O形圈。

密封圈B 6的材料为聚四氟乙烯。

将组装好的石油钻井用箭式钻具浮阀接入钻柱，连通泥浆通道，打开泥浆泵，泥浆从上部进入石油钻井用箭式钻具浮阀阀体1的内孔，液压推动箭式阀芯5下行，带动密封圈B6，推动环形胶碟7、压环8克服弹簧9的弹力下移，当箭式阀芯5的端面接触到限位台10时，停止下移，同时弹簧9被保护，达到设定的最大压缩量，当箭式阀芯5的圆锥面、密封圈B 6、环形胶碟7的锥面脱离阀座3的两个锥形台后，泥浆通过由阀体1的内孔、阀座3的内孔、箭式阀芯5的圆锥面和外圆面、密封圈B 6、环形胶碟7的锥面、压环8的底面、滑套12的外圆面、滑套支座13的外轮廓面、胶环15的内孔组成的新泥浆通道，进入下部钻具。

当停泵、起下钻作业、反循环、井下发生溢流、井涌、井喷时，压环8、环形胶碟7、箭式阀芯5、密封圈B 6，在弹簧9的弹力或下部泥浆压力的作用下上移，当箭式阀芯5的圆锥面、密封圈B 6、环形胶碟7的锥面分别与阀座3的两个锥形台接触形成密封副后，关闭新泥浆通道，下部的压力无法传到上部，从而防止了钻井液回流，阻止泥沙进入钻柱，起到了防堵、防喷的目的。

以上两个实施例是本发明典型的实施例，而不是全部的实施例，本领域的一般技术人员根据本发明的方案及对本发明中的部分配件的外形进行变更或拆解，可以做出多种实施例，在不改变其功能的情况下，都视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.石油钻井用箭式钻具浮阀，其包括阀体(1)、阀座（3）、密封圈A(4)、箭式阀芯(5)、环形胶碟（7）、压环（8）、弹簧（9）、滑套（12），其特征是还加有压板槽（2）、密封圈B（6）、限位台（10）、操作口（11）、滑套支座（13）、拆装槽（14）、胶环（15），除阀体(1)外的其余部件组成浮阀芯，浮阀芯装入阀体（1）内孔台阶上部，阀座（3）为一圆管状，外圆面上部有一道L环形和一道反L环形槽或两道环形方槽，槽内装有密封圈A(4)，外圆面中部开有内外连通的长孔——操作口（11），外圆面下部有一个凹台，凹台的根部有一个环形槽，此凹台与环形槽处装有胶环（15），上端面上向下开有均匀分布的三个径向方槽——压板槽（2），内孔上部有锥形倒角，内孔在操作口（11）部位有环形长槽，在环形长槽的下部与操作口（11）相垂直的方向固定着滑套支座（13），环形长槽向上加工有两个锥形台，锥形台经表面硬化处理，第一个锥形台的锥面与环形胶碟（7）的外锥面相配合，第二个锥形台的锥面与箭式阀芯(5)的外锥面相配合，分别形成锥面密封副。

2.根据权利要求1所述的石油钻井用箭式钻具浮阀，其特征是滑套（12）与滑套支座（13）的结构有两种,一：滑套（12）为一圆管状，其中部有一凸台，凸台的直径大于滑套支座（13）圆管状部分的外径，凸台上面支撑着弹簧（9），凸台上部的外圆面上有一个台阶，台阶上部为限位台（10），滑套支座（13）中部为一圆管状，其上端面向下开有一个径向槽——拆装槽（14），滑套（12）凸台下部经拆装槽（14）装入其内孔，其外圆面上与拆装槽（14）相垂直有对称的两个上窄下宽的径向筋，径向筋的外部为圆面，该圆面和其下端面与阀座（3）内孔上的环形长槽下部相配合固定为一体；二：与一不同的是，滑套（12）凸台上部的外圆面上没有台阶，滑套支座（13）径向筋向下的外圆面上有一个向下的锥形台，内孔中部和下部各有一个台阶，下部的台阶叫做限位台（10）。

3.根据权利要求1或2所述的石油钻井用箭式钻具浮阀，其特征是箭式阀芯(5)为一圆柱状，顶端有一凸台，凸台的上面为为圆锥面，圆锥面经表面硬化处理，圆锥面上有一道法向环形槽，槽内装有密封圈B（6），凸台下部依次装有环形胶碟（7）、压环（8）、弹簧（9）,凸台向下的外圆面上有一个台阶，台阶以下圆柱段的下半部分插入滑套（12）的内孔，其轴向限位方式有两种，一：由限位台（10）与箭式阀芯(5)的台阶面接触限位；二：由限位台（10）与箭式阀芯(5)的下端面接触限位。

4.根据权利要求1所述的石油钻井用箭式钻具浮阀，其特征是阀体(1)为一圆管状，两端加工有螺纹，内孔加工有一个台阶。

5.根据权利要求1所述的石油钻井用箭式钻具浮阀，其特征是密封圈A(4)为环形橡胶密封圈，其结构有两种，一：密封圈A(4)为一圆管状，其外圆为圆锥面，锥面小端内孔有一凸台；二：密封圈A(4)为O形圈。

6.根据权利要求1或3所述的石油钻井用箭式钻具浮阀，其特征是环形胶碟（7）为一圆台形，中心有圆孔，锥面大端内孔有一台阶且其内圆面为圆锥形。

7.根据权利要求1所述的石油钻井用箭式钻具浮阀，其特征是胶环（15）为一短圆管状，内孔有一台阶，台阶根部有一环形槽。

8.根据权利要求1或3所述的石油钻井用箭式钻具浮阀，其特征是密封圈B（6）为O形圈，材料为耐油耐高温橡胶或聚四氟乙烯。