CN110017112B - 一种复合金属材料密封内防喷工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合金属材料密封内防喷工具，包括内防喷工具本体，所述内防喷工具本体包括第一密封防喷部和第二密封防喷部，所述第一密封防喷部和第二密封防喷部连接，且均与内防喷工具本体上设置的滑块接触，所述滑块上设置有液压进出油口，所述液压进出油口分别进出油推动所述滑块上下移动，所述滑块停留的位置不同，能够使第一密封防喷部和/或第二密封防喷部变形实施防喷或解除防喷，所述第一密封防喷部和第二密封防喷部均由锡青铜铸造而成。本发明使用锡青铜金属铸造或机加工而成，内部为空心结构，一方面尺寸精确，密封压力精确，密封效果好，另一方面可反复拆装循环使用，耐磨，抗变形，能够根据不同的需求调节抱紧力的大小。

Description

一种复合金属材料密封内防喷工具

技术领域

本发明涉及内防喷工具领域，尤其涉及一种复合金属材料密封内防喷工具。

背景技术

钻井过程中，当井发生溢流井涌时，为了防止地层流体以及钻井液沿钻柱水眼向上喷出损坏水龙带而导致井喷，需要使用钻具内防喷工具来控制钻柱内压力。

目前，油管(钻杆)内防喷工具广泛地应用于油井作业中，油管(钻杆)内防喷工具具有提升起吊管柱和控制油管内流的作用，是用于封闭管柱内部的防喷工具；油管内防喷工具由上部提升短接和下部连接的油管旋塞阀组成；方钻杆旋塞阀，属钻杆内防喷工具，通常有上旋塞阀和下旋塞阀两种，与井口防喷器组配套使用，装在钻具管串上，在钻具内井喷紧急情况下，用来封闭钻具的中心通孔；这种方钻杆旋塞阀具有用做方钻杆旋塞阀的左旋钻杆扣和用做下方钻杆旋塞阀的右旋钻杆扣连接形式，方钻杆下旋塞阀连接于方钻杆下端；方钻杆上旋塞阀连接于方钻杆上端和高压水龙头下端之间；使用中，方钻杆旋塞阀的中孔畅通，不影响泥浆的正常循环，联合使用上、下旋塞阀时，无论方钻杆处于任何位置，都有一个可以使用，但是大部分连接装置接口处不能紧密贴合，容易漏油，一些装置的安全性比较低容易在巨大压力下发生喷发，因此，亟需一种能够防喷的内防喷工具来解决上述问题。

现有技术中，都是使用球阀或泄压阀来紧密贴合油管，本发明使用复合材料抱紧钻柱，不同于目前现有技术的橡胶制成的球芯，其中，所谓的金属复合材料，是指利用复合技术或多种、化学、力学性能不同的金属在界面上实现冶金结合而形成的复合材料，其极大地改善单一金属材料的热膨胀性、强度、断裂韧性、冲击韧性、耐磨损性、电性能、磁性能等诸多性能。

鉴于此，有必要研究一种新型复合金属材料密封内防喷工具。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种复合金属材料密封内防喷工具，本发明使用锡青铜金属铸造或机加工而成，内部为空心结构，一方面尺寸精确，抱紧精确，密封压力精确，密封效果好，另一方面可反复拆装循环使用，耐磨，抗变形，能够根据不同的需求通过传力凸头调节力的大小，不同于现有技术中的橡胶等材料制成的内防喷工具。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种复合金属材料密封内防喷工具，包括内防喷工具本体，所述内防喷工具本体包括第一密封防喷部和第二密封防喷部，所述第一密封防喷部和第二密封防喷部连接，且均与内防喷工具本体上设置的滑块接触，所述滑块的上端和下端分别设置有液压进出油口，所述液压进出油口分别进出油推动所述滑块上下移动，所述滑块停留的位置不同，能够使第一密封防喷部和/或第二密封防喷部变形实施防喷或解除防喷，所述第一密封防喷部能够抱紧设置在内防喷工具本体内的钻柱进行防喷，所述第二密封防喷部能够在内防喷工具本体内无钻柱时，自己抱紧自己实现防喷，所述第一密封防喷部和/或第二密封防喷部由锡青铜铸造而成，所述第一密封防喷部为空心部件，所述第一密封防喷部包括第一变形部和第二变形部，所述第二变形部包括挤压密封部、弹性变形部以及与弹性变形部连接的传力凸头，所述第一变形部和第二变形部中间包裹的部位为空心环，所述滑块移动并挤压所述第二变形部，所述第二变形部带动所述弹性变形部变形，所述弹性变形部通过传力凸头挤压所述挤压密封部，所述挤压密封部向钻柱侧变形，挤压并抱紧所述钻柱实现密封，并且能够让钻柱轴向移动；所述滑块能够促使所述第二密封防喷部移动，使第二密封防喷部挤压变形实现自我密封防喷或使第二密封防喷部解除挤压变形露出钻柱通道。

作为优选，所述第二密封防喷部上设置有碗型密封导向碗，所述第一密封防喷部设置为弧形。

作为优选，所述第二变形部设置为弧形，其弧形的面能够与所述钻柱接触，所述弧形位置与所述钻柱接触位置的厚度设置在0.1-10CM。

作为优选，所述滑块包括平台和斜面，所述斜面连接所述弹性变形部。

作为优选，所述空心环包括开口空心环或不开口空心环。

作为优选，所述第一密封防喷部和第二密封防喷部表面镀有一层氮化钛涂层或纳米涂层或TiAlN涂层。

作为优选，所述第一密封防喷部上设置有拼接插头，所述第二密封防喷部上设置有拼接凹槽，所述第二密封防喷部上设置有卡槽或卡销，所述第一密封防喷部能够通过所述拼接插头拼接在所述第二密封防喷部的拼接凹槽上，且通过卡槽或卡销固定。

作为优选，所述传力凸头包括螺栓，所述螺栓的高度可调，用户通过调整螺栓凸出的高度进而调节所述挤压密封部抱紧所述钻柱的力的大小。

作为优选，所述第一密封防喷部或第二密封防喷部加工方法包括铸造加工或机加工。

作为优选，所述液压进出油口包括第一液压进出油口和第二液压进出油口，所述第一液压进出油口和第二液压进出油口驱动所述滑块上下移动挤压第一密封防喷部和/或第二密封防喷部。

本发明的有益效果是：

1.第一密封防喷部或第二密封防喷部使用金属铸造而成，第一密封防喷部内部为空心结构，通过传力凸头挤压所述的挤压密封部，向钻柱侧变形，抱紧钻柱，实现防喷，提供回弹力；

2.第一密封防喷部防止挤压力过大，不管使用多大的力挤压，到范围之内的位置之后就抱紧钻柱，不同于目前现有技术的橡胶制成的球芯；

3.结构简单合理、密封效果好、开关动作灵活、安全可靠等优点；

4.使用的锡青铜金属材料，耐磨，易加工，制造出来的内防喷工具尺寸精确，抱紧精确，密封压力精确；

5.本发明的内防喷工具可以是铸件，也可以是全机加工制成，加工快，耐存放；

6.通过拼接插头可反复拆装循环使用，第一密封防喷部因为经常跟钻柱摩擦，属于易损部位，可以随时更换，更换时，只需要通过车床加工，则可重新使用，其不仅耐密封压力，耐磨，而且尺寸精确，抗变形；

7.第一密封防喷部抱紧处紧密贴合钻柱，有效防止发生井喷；

8.有效提高装置的安全性，滑块移动的位置不同，传力凸头能够调节挤压力的大小，根据不同的需求调节力的大小，提高了装置的可调节性，可以有效保护各防喷零部件，提高装置的使用寿命；

9.本发明是防喷工具具有可控功能，便于施工人员可控制和调节，提高了防喷工具的实用性和便利性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明涉及的第一密封防喷部2和第二密封防喷部3不密封钻柱6的结构示意图；

图2为本发明涉及的第一密封防喷部2密封钻柱6的结构示意图；

图3为本发明涉及的第二密封防喷部3密封结构示意图；

图4为本发明涉及的弧形的第一密封防喷部2和碗型的第二密封防喷部3结构示意图；

图5为本发明涉及的第二密封防喷部3上的拼接插头32结构示意图；

图6为本发明涉及的第二密封防喷部3与钻柱6的俯视图。

图中标号说明：内防喷工具本体1，第一密封防喷部2，第二密封防喷部3，滑块4，液压进出油口5，钻柱6，第一变形部21，第二变形部22，挤压密封部221，弹性变形部222，传力凸头223，空心环224，密封导向碗31，拼接插头32，第一液压进出油口51，第二液压进出油口52。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案：

参照图1至图6所示，一种复合金属材料密封内防喷工具，包括内防喷工具本体1，所述内防喷工具本体1包括第一密封防喷部2和第二密封防喷部3，所述第一密封防喷部2和第二密封防喷部3连接，且均与内防喷工具本体1上设置的滑块4接触，所述滑块4的上端和下端分别设置有液压进出油口5，所述液压进出油口5分别进出油推动所述滑块4上下移动，所述滑块4停留的位置不同，能够使第一密封防喷部2和/或第二密封防喷部3变形实施防喷或解除防喷，所述第一密封防喷部2能够抱紧设置在内防喷工具本体1内的钻柱6进行防喷，所述第二密封防喷部3能够在内防喷工具本体1内无钻柱6时，自己抱紧自己实现防喷，所述第一密封防喷部2和/或第二密封防喷部3由锡青铜铸造而成，所述第一密封防喷部2为空心部件，所述第一密封防喷部2包括第一变形部21和第二变形部22，所述第二变形部22包括挤压密封部221、弹性变形部222以及与弹性变形部222连接的传力凸头223，所述第一变形部21和第二变形部22中间包裹的部位为空心环224，所述滑块4移动并挤压所述第二变形部22，所述第二变形部22带动所述弹性变形部222变形，所述弹性变形部222通过传力凸头223挤压所述挤压密封部221，所述挤压密封部221向钻柱6侧变形，挤压并抱紧所述钻柱6实现密封，并且能够让钻柱6轴向移动；所述滑块4能够促使所述第二密封防喷部3移动，使第二密封防喷部3挤压变形实现自我密封防喷或使第二密封防喷部3解除挤压变形露出钻柱6通道。

作为优选，所述第二密封防喷部3上设置有碗型密封导向碗31，所述第一密封防喷部2设置为弧形。

在本发明实施例中，用户通过液压进出油口5进油推动滑块4向上移动并挤压第二变形部22，其中第二变形部22中的弹性变形部222变形，所述弹性变形部222通过传力凸头223挤压所述挤压密封部221，所述挤压密封部221向钻柱6侧变形，挤压并抱紧所述钻柱6实现密封防喷；所述滑块4在液压进出油口5进出油的作用下继续向上推动，其中第一变形部21变形，所述第二密封防喷部3的密封导向碗31导向移动，滑块4移动并促使密封导向碗31移动实现自我抱紧。其有两个好处，一是提供回弹力，二是防止挤压力过大，不管如何挤压，其到位置之后就抱紧，不同于现有技术中的橡胶等材料制成的内防喷工具。

在本发明实施例中，众所周知，复合金属没有很高的弹性，而本发明的内防喷工具需要弹性，如果全部用金属打造，则挤压不动钻柱，本发明的第二变形部22设置为弧形(如附图2所示)，其弧形的面能够与所述钻柱6接触，所述弧形位置与所述钻柱6接触位置的厚度设置在0.1-10CM，方便挤压受力变形。

在本发明实施例中，所述第一密封防喷部2或第二密封防喷部3加工方法包括铸造加工或机加工。

本发明采用锡青铜材料铸造或机加工而成，耐磨，易加工，其好处是方便加工，可以是铸件，也可以是全机加工件，加工快，还耐存放，同时制造的尺寸精确，抱紧力精确，密封压力精确。

在本发明实施例中，钻柱的尺寸公差设置在正负5MM范围。

在本发明实施例中，其中滑块4包括平台和斜面，所述斜面连接所述弹性变形部222(如附图2所示)。

在本发明实施例中，所述空心环224包括开口空心环或不开口空心环，其中空心环224属于弹性环，受挤压，则变形。

在本发明实施例中，所述第一密封防喷部2和第二密封防喷部3表面镀有一层氮化钛涂层或纳米涂层或TiAlN涂层，本发明中第一密封防喷部2和第二密封防喷部3表面镀的涂层采用合金刀所用的涂层，不仅限于以上的氮化钛涂层或纳米涂层或TiAlN涂层，合金刀所用的涂层具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦系数小和热导率低等特性，其中，TiAlCrN是一种梯度结构涂层，不仅具有高的韧性和硬度，而且摩擦因数也较小；氮化钛涂层有很高的含铝量，可形成稳定的氧化层(氧化温度达1000℃)，它比一般的TiAlN涂层更硬、更致密、更耐高温，适用于高速切削、干式切削和硬切削的刀具，可加工硬度高；使用纳米涂层，抗弯强度与断裂韧性可大幅度提高，摩擦因数小。

本发明中涂层的厚度设置在1μm-5cm厚度范围，涂层的厚度太厚影响使用性能，容易崩裂，涂层的厚度太薄，容易磨损。

在本发明实施例中，本发明可以反复拆装循环使用，其中，所述第一密封防喷部2上设置有拼接插头32，第二密封防喷部3上设置有拼接凹槽，第二密封防喷部3上设置有卡槽或卡销，第一密封防喷部2能够通过所述拼接插头32拼接在所述第二密封防喷部3的拼接凹槽上，且通过卡槽或卡销固定，用户能够通过拼接插头32将第一密封防喷部2拼接在第二密封防喷部3的拼接凹槽上(如附图5所示)。

第一密封防喷部2因为经常跟钻柱6摩擦，属于易损部位，本发明就可以随时更换第一密封防喷部2，用户更换的时候，只需要拿第一密封防喷部2通过车床重新加工，然后再拼接在第二密封防喷部3上，则可重新使用，其不仅耐磨，而且还耐密封的压力，抗变形，其在抱紧钻柱6的时候力不会过大过小，力过大则代表磨损，力过小，则密封不紧，用户能够施加非常精确的力。

在本发明实施例中，所述传力凸头223包括螺栓，所述螺栓的高度可调，用户通过调整螺栓凸出的高度进而调节所述挤压密封部221抱紧所述钻柱6的力的大小。

在本发明实施例中，所述液压进出油口5包括第一液压进出油口51和第二液压进出油口52，所述第一液压进出油口51和第二液压进出油口52驱动所述滑块4上下移动挤压第一密封防喷部2或第二密封防喷部3。

具体实施例：

在实际应用中，用户通过液压进出油口5进油推动滑块4向上移动并挤压第二变形部22，其中第二变形部22中的弹性变形部222变形，弹性变形部222变形通过传力凸头223挤压所述挤压密封部221，所述挤压密封部221向钻柱6侧变形，挤压并抱紧所述钻柱6密封且实现防喷，如附图3所示；滑块4在液压进出油口5进油的作用下继续向上推动，其中第一变形部21变形，第二密封防喷部3的密封导向碗31导向移动，滑块4移动并推动密封导向碗31移动自我抱紧实现防喷。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种复合金属材料密封内防喷工具，其特征在于：包括内防喷工具本体(1)，所述内防喷工具本体(1)包括第一密封防喷部(2)和第二密封防喷部(3)，所述第一密封防喷部(2)和第二密封防喷部(3)连接，且均与内防喷工具本体(1)上设置的滑块(4)接触，所述滑块(4)的上端和下端分别设置有液压进出油口(5)，所述液压进出油口(5)分别进出油推动所述滑块(4)上下移动，所述滑块(4)停留的位置不同，能够使第一密封防喷部(2)和/或第二密封防喷部(3)变形实施防喷或解除防喷，所述第一密封防喷部(2)能够抱紧设置在内防喷工具本体(1)内的钻柱(6)进行防喷，所述第二密封防喷部(3)能够在内防喷工具本体(1)内无钻柱(6)时，自己抱紧自己实现防喷，所述第一密封防喷部(2)和/或第二密封防喷部(3)由锡青铜铸造而成，所述第一密封防喷部(2)为空心部件，所述第一密封防喷部(2)包括第一变形部(21)和第二变形部(22)，所述第二变形部(22)包括挤压密封部(221)、弹性变形部(222)以及与弹性变形部(222)连接的传力凸头(223)，所述第一变形部(21)和第二变形部(22)中间包裹的部位为空心环(224)，所述滑块(4)移动并挤压所述第二变形部(22)，所述第二变形部(22)带动所述弹性变形部(222)变形，所述弹性变形部(222)通过传力凸头(223)挤压所述挤压密封部(221)，所述挤压密封部(221)向钻柱(6)侧变形，挤压并抱紧所述钻柱(6)实现密封，并且能够让钻柱(6)轴向移动；所述滑块(4)能够促使所述第二密封防喷部(3)移动，使第二密封防喷部(3)挤压变形实现自我密封防喷或使第二密封防喷部(3)解除挤压变形露出钻柱(6)通道。

2.根据权利要求1所述的一种复合金属材料密封内防喷工具，其特征在于：所述第二密封防喷部(3)上设置有碗型密封导向碗(31)，所述第一密封防喷部(2)设置为弧形。

3.根据权利要求1所述的一种复合金属材料密封内防喷工具，其特征在于：所述第二变形部(22)设置为弧形，其弧形的面能够与所述钻柱(6)接触，所述弧形位置与所述钻柱(6)接触位置的厚度设置在0.1-10CM。

4.根据权利要求1所述的一种复合金属材料密封内防喷工具，其特征在于：所述滑块(4)包括平台和斜面，所述斜面连接所述弹性变形部(222)。

5.根据权利要求1所述的一种复合金属材料密封内防喷工具，其特征在于：所述空心环(224)包括开口空心环或不开口空心环。

6.根据权利要求1所述的一种复合金属材料密封内防喷工具，其特征在于：所述第一密封防喷部(2)和第二密封防喷部(3)表面镀有一层氮化钛涂层或纳米涂层或TiAlN涂层或聚四氟乙烯涂层。

7.根据权利要求1所述的一种复合金属材料密封内防喷工具，其特征在于：所述第一密封防喷部(2)上设置有拼接插头(32)，所述第二密封防喷部(3)上设置有拼接凹槽，所述第二密封防喷部(3)上设置有卡槽或卡销，所述第一密封防喷部(2)能够通过所述拼接插头(32)拼接在所述第二密封防喷部(3)的拼接凹槽上，且通过卡槽或卡销固定。

8.根据权利要求1所述的一种复合金属材料密封内防喷工具，其特征在于：所述传力凸头(223)包括螺栓，所述螺栓的高度可调，用户通过调整螺栓凸出的高度进而调节所述挤压密封部(221)抱紧所述钻柱(6)的力的大小。

9.根据权利要求1所述的一种复合金属材料密封内防喷工具，其特征在于：所述第一密封防喷部(2)或第二密封防喷部(3)加工方法包括铸造加工或机加工。

10.根据权利要求1所述的一种复合金属材料密封内防喷工具，其特征在于：所述液压进出油口(5)包括第一液压进出油口(51)和第二液压进出油口(52)，所述第一液压进出油口(51)和第二液压进出油口(52)驱动所述滑块(4)上下移动挤压第一密封防喷部(2)和/或第二密封防喷部(3)。

Images