CN109798085B - 一种常闭式单向注入井下防喷器 - Google Patents
一种常闭式单向注入井下防喷器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种常闭式单向注入井下防喷器，其上接头中部螺纹连接限位件；上接头下端螺纹连接中心管；中心管内台阶上装有单向阀组件；筒体上端螺纹连接中心管；筒体下端螺纹连接挡环；活塞弹簧上下端分别与活塞上头下端和档环上端接触；中心管上开有进液孔；活塞底端设置有胶筒组件；胶筒组件底端安装有锥体，锥体与中心管通过紧定螺钉连接；下接头螺纹连接中心管下端。正常作业时，上部钻井液推动单向阀组件向下，在弹簧力作用下活塞处于上部位置，钻柱内孔及外环空开启；当下部高压突出时，在弹簧及高压液驱动下单向阀组件关闭，活塞合力向下挤压胶筒组件关闭钻柱外环空。本专利结构简单、使用方便，根据井液压力自动作业，控制独立，降低成本。
Description
技术领域
本发明属于石油钻井设备领域，具体涉及一种常闭式单向注入井下防喷器。
背景技术
井下防喷器是一种在钻井过程中用于井下的防喷工具。它的主要功能是一旦钻遇高压突起时，能够在井下迅速实现座封。井下防喷器能保证钻井作业的顺利进行和操作人员的人身安全。
常规井下防喷器下井后只能使用一次，当需要进行正常钻井作业时，需要提起钻柱更换防喷器的操作，钻井效率低。专利号为CN201610293617.6的专利公布了一种电机驱动挤压式井下环空防喷器，它的工作原理为：在控制模块的控制下实现电机正反转并将动力传递至压缩筒，压缩筒压缩或者反向拖动橡胶筒以实现防喷器的密封和解封。专利号为CN201721372479.7的专利公布一种井下环空防喷器，它的工作原理为：控制模块控制驱动组件，驱动组件压缩或者拉伸胶筒组件即可封井和解封。上述井下防喷器能实现防喷器的解封，可重复使用，避免了提起钻柱更换防喷器的操作，然而存在以下缺点：(1)结构较为复杂；(2)需要配合其它井控设备，钻井成本相对较高。
发明内容
本发明的目的：针对现有井下防喷器存在的问题，特提供一种常闭式单向注入井下防喷器，结构简单、使用方便，根据井液压力自动作业，控制独立，降低成本。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种常闭式单向注入井下防喷器，包括上接头1、限位件2、限位弹簧3、中心管4、单向阀组件5、胶筒组件6、筒体7、活塞8、活塞弹簧9、挡环10、锥体11、紧定螺钉12、下接头13，其特征在于：所述上接头1中部内表面设置有内螺纹，内螺纹与限位件2形成螺纹连接；所述上接头1下端内表面设置有内螺纹，内螺纹与中心管4上端形成螺纹连接；
所述中心管4内设置有内台阶，内台阶上安装有单向阀组件5；所述上接头1内台阶与单向阀组件5外台阶之间设置有限位弹簧3；所述单向阀组件5包括阀盖5-1、阀芯5-2、阀座5-3、阀芯弹簧5-4、第一挡圈5-5、第一密封圈5-6、第二挡圈5-7、第二密封圈5-8；所述阀芯5-2下端设置有外台阶，阀座5-3设置有内台阶；所述阀芯5-2外台阶与阀座5-3内台阶之间设置有阀芯弹簧5-4；所述阀座5-3上端内表面设置有内螺纹，内螺纹与阀盖5-1下端形成螺纹连接；所述阀盖5-1上端外表面设置有环形凹槽，环形凹槽内安装有第一挡圈5-5、第一密封圈5-6；所述阀座5-3下端外表面设置有环形凹槽，环形凹槽内安装有第二挡圈5-7、第二密封圈5-8；
所述筒体7上端内表面设置有内螺纹，内螺纹与中心管4形成螺纹连接；所述筒体7下端设置有内螺纹，内螺纹与挡环10形成螺纹连接；所述活塞弹簧(9)上下端分别与活塞(8)上头下端和档环(10)上端接触；所述活塞8上头的内外表面分别设置有内外环形凹槽，外环形凹槽内安装有第三挡圈8-1、第三密封圈8-2，内环形凹槽内安装有第四挡圈8-3、第四密封圈8-4；所述中心管4、筒体7和活塞8形成腔室；所述中心管4上开有进液孔4-1，单向阀组件5下侧堵住进液孔4-1，当单向阀组件5上移后，进液孔4-1将钻柱内孔与腔室连通；
所述活塞8底端接触有胶筒组件6，胶筒组件6包括上胶筒6-1、隔环6-2、下胶筒6-3、螺旋弹簧环6-4；所述上胶筒6-1、下胶筒6-3以隔环6-2相隔；所述螺旋弹簧环6-4通过硫化镶嵌在上胶筒6-1、下胶筒6-5肩部；
所述下胶筒6-3底端接触有锥体11，锥体11与中心管4通过紧定螺钉12连接；所述下接头13内表面设置有内螺纹，内螺纹与中心管4下端形成螺纹连接。
本发明具有的有益效果是：(1)结构简单、使用方便；(2)能根据井液压力自动作业；(3)控制独立，节约了操作费用，提高了综合技术经济效益。
附图说明
图1为本发明的一种常闭式单向注入井下防喷器整体结构示意图。
图2为单向阀组件的结构示意图。
图3为单向阀组件B-B处的剖视图。
图4为腔室处的结构示意图。
图5为本发明的一种常闭式单向注入井下防喷器A-A处的剖视图。
图中：1.上接头；2.限位件；3.限位弹簧；4.中心管；5.单向阀组件；6.胶筒组件；7.筒体；8.活塞；9.活塞弹簧；10.挡环；11.锥体；12.紧定螺钉；13.下接头；5-1.阀盖；5-2.阀芯；5-3.阀座；5-4.阀芯弹簧；5-5.第一挡圈；5-6.第一密封圈；5-7.第二挡圈；5-8.第二密封圈；4-1.进液孔；6-1.上胶筒；6-2.隔环；6-3.下胶筒；6-4.螺旋弹簧环；8-1.第三挡圈；8-2.第三密封圈；8-3.第四挡圈；8-4.第四密封圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细的描述。
参照图1～3，一种常闭式单向注入井下防喷器，包括上接头1、限位件2、限位弹簧3、中心管4、单向阀组件5等。上接头1中部内表面设置有内螺纹，内螺纹与限位件2形成螺纹连接。上接头1下端内表面设置有内螺纹，内螺纹与中心管4上端形成螺纹连接；中心管4内设置有内台阶，内台阶上安装有单向阀组件5。上接头1内台阶与单向阀组件5外台阶之间设置有限位弹簧3。单向阀组件5包括阀盖5-1、阀芯5-2、阀座5-3、阀芯弹簧5-4、第一挡圈5-5、第一密封圈5-6、第二挡圈5-7、第二密封圈5-8。阀芯5-2下端设置有外台阶，阀座5-3上端设置有内台阶。阀芯5-2外台阶与阀座5-3内台阶之间设置有阀芯弹簧5-4。阀座5-3上端外表面设置有内螺纹，内螺纹与阀盖5-1下端形成螺纹连接。阀盖5-1上端外表面设置有环形凹槽，环形凹槽内安装有第一挡圈5-5、第一密封圈5-6。所述阀座5-3下端外表面设置有环形凹槽，环形凹槽内安装有第二挡圈5-7、第二密封圈5-8。单向阀组件5可移动的上限位置在限位件2内台阶处，下限位置在中心管4内台阶处。正常作业时，上部钻井液推动阀芯5-2相对于阀座5-3向下移，打开阀盖5-1通孔，钻柱内孔流道开启。当下部高压突出时，在阀芯弹簧5-4及高压液驱动下阀芯5-2相对于阀座5-3向上堵住阀盖5-1通孔，钻柱内孔流道关闭。
参照图1、图4，一种常闭式单向注入井下防喷器，包括中心管4、单向阀组件5、胶筒组件6、筒体7、活塞8、活塞弹簧9、挡环10等。筒体7上端内表面设置有内螺纹，内螺纹与中心管4形成螺纹连接。筒体7下端内表面设置有内螺纹，内螺纹与挡环10形成螺纹连接。活塞弹簧9上下端分别与活塞8上头下端和档环10上端接触。活塞8上头的内外表面分别设置有内外环形凹槽，外环形凹槽内安装有第三挡圈8-1、第三密封圈8-2，内环形凹槽内安装有第四挡圈8-3、第四密封圈8-4。中心管4、筒体7和活塞8形成腔室。中心管4上开有进液孔4-1，单向阀组件5下侧堵住进液孔4-1，当单向阀组件5上移后，进液孔4-1将钻柱内环空与腔室连通。正常作业时，在活塞弹簧9作用下活塞8处于上部位置，胶筒组件6不受挤压，钻柱外环空流道开启。当下部高压突出时，钻井液从钻柱内孔通过进液孔4-1进入腔室后推动活塞8向下挤压胶筒组件6，胶筒组件6膨胀后紧贴井壁，钻柱外环空流道关闭。
参考图1，胶筒组件6包括上胶筒6-1、隔环6-2、下胶筒6-3、螺旋弹簧环6-4。上胶筒6-1、下胶筒6-3以隔环6-2相隔，螺旋弹簧环6-4通过硫化镶嵌在上胶筒6-1、下胶筒6-3肩部。采用双层胶筒组合的效果为：即使单个胶筒密封失效，另一个胶筒也可起到关闭外环空流道的作用。螺旋弹簧环6-4随胶筒一起膨胀、收缩，从而起到防止座封时胶筒被轴向挤出和解封时胶筒收缩困难的作用。
参考图1、图5，一种常闭式单向注入井下防喷器，包括胶筒组件6、锥体11、紧定螺钉12、下接头13等。下胶筒6-3底端接触有锥体11，锥体11与中心管4通过紧定螺钉12连接。下接头13内表面设置有内螺纹，内螺纹与中心管4下端形成螺纹连接。在井下防喷器座封过程中，胶筒组件6会给锥体11很大的反作用力，这个作用力可能破坏下接头13，紧定螺钉12的作用是承受这个力，保护下接头13。
本发明一种常闭式单向注入井下防喷器的主要工作原理是：
正常钻井作业时，上部钻井液推动阀芯5-2在克服阀芯弹簧5-4作用下相对于阀座5-3向下移，打开阀盖5-1通孔，钻柱内孔流道开启。在活塞弹簧9作用下活塞8处于上部位置，胶筒组件6不受挤压，钻柱外环空流道开启。此时，单向阀组件5下侧堵住进液孔4-1，钻井液不能进入腔室，钻井液正常循环。
当下部高压突出时，该井下防喷器启动，在阀芯弹簧5-4及高压液驱动下阀芯5-2相对于阀座5-3向上堵住阀盖5-1通孔，钻柱内孔流道关闭。此时，单向阀组件5克服限位弹簧3向上移，露出进液孔4-1，钻井液从钻柱内孔通过进液孔4-1进入腔室后推动活塞8向下挤压胶筒组件6，胶筒组件6膨胀后紧贴井壁，钻柱外环空流道关闭。
该防喷器能根据井液压力自动作业，能多次实现钻柱内孔及外环空流道的开启与关闭。
Claims (1)
1.一种常闭式单向注入井下防喷器，包括上接头(1)、限位件(2)、限位弹簧(3)、中心管(4)、单向阀组件(5)、胶筒组件(6)、筒体(7)、活塞(8)、活塞弹簧(9)、挡环(10)、锥体(11)、紧定螺钉(12)、下接头(13)，其特征在于：所述上接头(1)中部内表面设置有内螺纹，内螺纹与限位件(2)形成螺纹连接；所述上接头(1)下端内表面设置有内螺纹，内螺纹与中心管(4)上端形成螺纹连接；
所述中心管(4)内设置有内台阶，内台阶上安装有单向阀组件(5)；所述上接头(1)下端设置有内台阶，单向阀组件(5)上端设置有外台阶；所述上接头(1)内台阶与单向阀组件(5)外台阶之间设置有限位弹簧(3)；所述单向阀组件(5)包括阀盖(5-1)、阀芯(5-2)、阀座(5-3)、阀芯弹簧(5-4)、第一挡圈(5-5)、第一密封圈(5-6)、第二挡圈(5-7)、第二密封圈(5-8)；所述阀芯(5-2)下端设置有外台阶，阀座(5-3)设置有内台阶；所述阀芯(5-2)外台阶与阀座(5-3)内台阶之间设置有阀芯弹簧(5-4)；所述阀座(5-3)上端内表面设置有内螺纹，内螺纹与阀盖(5-1)下端形成螺纹连接；所述阀盖(5-1)上端外表面设置有环形凹槽，环形凹槽内安装有第一挡圈(5-5)、第一密封圈(5-6)；所述阀座(5-3)下端外表面设置有环形凹槽，环形凹槽内安装有第二挡圈(5-7)、第二密封圈(5-8)；
所述筒体(7)上端内表面设置有内螺纹，内螺纹与中心管(4)形成螺纹连接；所述筒体(7)下端设置有内螺纹，内螺纹与挡环(10)形成螺纹连接；所述活塞弹簧(9)上下端分别与活塞(8)上头下端和档环(10)上端接触；所述活塞(8)上头的内外表面分别设置有内外环形凹槽，外环形凹槽内安装有第三挡圈(8-1)、第三密封圈(8-2)，内环形凹槽内安装有第四挡圈(8-3)、第四密封圈(8-4)；所述中心管(4)、筒体(7)和活塞(8)形成腔室；所述中心管(4)上开有进液孔(4-1)，单向阀组件(5)下侧堵住进液孔(4-1)，当单向阀组件(5)上移后，进液孔(4-1)将钻柱内孔与腔室连通；
所述活塞(8)底端设置有胶筒组件(6)，胶筒组件(6)包括上胶筒(6-1)、隔环(6-2)、下胶筒(6-3)、螺旋弹簧环(6-4)；所述上胶筒(6-1)、下胶筒(6-3)以隔环(6-2)相隔；所述螺旋弹簧环(6-4)通过硫化镶嵌在上胶筒(6-1)、下胶筒(6-5)肩部；
所述下胶筒(6-3)底端设置有锥体(11)，锥体(11)与中心管(4)通过紧定螺钉(12)连接；所述下接头(13)内表面设置有内螺纹，内螺纹与中心管(4)下端形成螺纹连接。
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