CN113389520A - 一种应急断气保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应急断气保护装置，包括钻杆接头（1）、中心杆（2）、复位弹簧（3）、形状记忆合金弹簧（4）、阀体（5）和阀座（6）；钻杆接头（1）中心设有中心杆（2）；中心杆（2）从上至下依次连接复位弹簧（3）和形状记忆合金弹簧（4）；中心杆（2）下端连接阀体（5）；阀体（5）连接阀座（6）。本发明通过该装置在井下着火、温度开始升高而没有达到损坏钻具时，井下断气阀自动切断空气注入，使井下着火熄灭。待井下着火熄灭、温度降低以后，井下断气阀自动打开，恢复空气注入，以便继续钻进；并且该装置可以在不起下钻的条件下根据井下温度自动关闭断气或自动打开注气，可以多次重复关闭、打开。
Description
技术领域
本发明涉及钻井保护装置技术领域，尤其涉及一种应急断气保护装置。
背景技术
正常情况下空气钻井的井下温度不会超过200℃。有三种情况会导致井下温度升高并引发事故：一是链式氧化反应导致热量积累，当温度达到500℃-700℃时会引发热自燃。二是环空堵塞而继续注气，接近于绝热的气体压缩会使温度迅速升高，当温度达到500℃-700℃时会引发爆燃，类似于柴油机的工作原理。三是环空有点燃着火并形成连续燃烧，温度会迅速升高，但在温度低于500℃时尚不足以对钻具造成损毁。因此，无论何种情况，如果在井下温度达到500℃前能够停止向井底供气，则井下的各种氧化反应和燃烧会由于缺氧而停止，从而保证了井下安全。
以此原理，美国天然气研究院发明了Fire Stop and Fire Float 井下灭火阀，当井下温度高于500℃时承托阀芯的低熔点合金环熔化，阀体下落切断供气。该阀是一次性使用，一旦关闭，就只有起钻，更换新阀后再下钻恢复钻进。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种应急断气保护装置，通过该装置在井下着火、温度开始升高而没有达到损坏钻具时，井下断气阀自动切断空气注入，使井下着火熄灭。待井下着火熄灭、温度降低以后，井下断气阀自动打开，恢复空气注入，以便继续钻进；并且该装置可以在不起下钻的条件下根据井下温度自动关闭断气或自动打开注气，可以多次重复关闭、打开。
为实现上述目的，本发明提出一种应急断气保护装置，包括钻杆接头、中心杆、复位弹簧、形状记忆合金弹簧、阀体和阀座；所述钻杆接头中心设有中心杆；所述中心杆从上至下依次连接复位弹簧和形状记忆合金弹簧；所述中心杆下端连接阀体；所述阀体连接阀座。
优选的，所述复位弹簧上端设有上弹簧压帽；所述复位弹簧下端设有定位中心杆上部的上扶正孔；所述上扶正孔两侧均设有通气孔。
优选的，所述形状记忆合金弹簧上端设有下弹簧压帽。
优选的，所述阀体外形为漏斗状设置。
优选的，所述阀座上设有定位阀体下端的下扶正孔。
优选的，所述阀体和阀座贴合时为紧密贴合状态。
优选的，所述形状记忆合金弹簧在400℃以下时处于收缩状态，当温度高于400℃以上时自动进入膨胀状态。
本发明的有益效果具体包括：在井下着火、温度开始升高而没有达到损坏钻具时，井下断气阀自动切断空气注入，使井下着火熄灭。待井下着火熄灭、温度降低以后，井下断气阀自动打开，恢复空气注入，以便继续钻进；并且该装置可以在不起下钻的条件下根据井下温度自动关闭断气或自动打开注气，可以多次重复关闭、打开。
附图说明
图1为本发明提出的一种应急断气保护装置剖视图。
附图标号说明：
1-钻杆接头，2-中心杆，3-复位弹簧，4-形状记忆合金弹簧，5-阀体，6-阀座，7-上弹簧压帽，8-上扶正孔，9-通气孔，10-下弹簧压帽，11-下扶正孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提出了一种实施例，参照图1，图1为本发明提出的一种应急断气保护装置剖视图。
如图1所示，在本实施例中，一种应急断气保护装置，主要包括钻杆接头1、中心杆2、复位弹簧3、形状记忆合金弹簧4、阀体5和阀座6。
在本实施例中，钻杆接头1中心设有中心杆2；中心杆2从上至下依次连接复位弹簧3和形状记忆合金弹簧4；中心杆2下端连接阀体5；阀体5连接阀座6。
进一步的，复位弹簧3上端设有上弹簧压帽7；复位弹簧3下端设有定位中心杆2上部的上扶正孔8；上扶正孔8两侧均设有通气孔9；形状记忆合金弹簧4上端设有下弹簧压帽10；阀体5外形为漏斗状设置；阀座6上设有定位阀体5下端的下扶正孔11；阀体5和阀座6贴合时为紧密贴合状态；形状记忆合金弹簧4在400℃以下时处于收缩状态，当温度高于400℃以上时自动进入膨胀状态。
在具体实施例中，形状记忆合金弹簧4在400℃以下时处于收缩状态，当温度高于400℃以上时自动进入膨胀状态，当温度降至400℃以下时又自动恢复到收缩状态。
因此当井下温度低于400℃时，形状记忆合金弹簧4处于收缩状态，没有弹性力作用于阀体5上，此时复位弹簧3上提中心杆2，使阀体5离开阀座6，气体通过通气孔9、经过阀体5与阀座6之间的通气流道构成正常循环。
当井下温度超过400℃时，形状记忆合金弹簧4转换到膨胀状态，作用于阀体5上的弹性力克服复位弹簧3的弹性力而下压中心杆2，使阀体5下移、紧密覆盖于阀座6之上，阀体5与阀座6之间的流道消失，切断空气注入。当温度降低而低于400℃时，形状记忆合金弹簧4转换到收缩状态而弹性力消失，在复位弹簧3的作用下，阀体5上移而离开阀座6，空气注入恢复。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：在井下着火、温度开始升高而没有达到损坏钻具时，井下断气阀自动切断空气注入，使井下着火熄灭。待井下着火熄灭、温度降低以后，井下断气阀自动打开，恢复空气注入，以便继续钻进。因此，井下断气阀可以在不起下钻的条件下根据井下温度自动关闭断气或自动打开注气，可以多次重复关闭、打开。而国际通用的美国天然气研究院发明了Fire Stop and Fire Float 井下灭火阀，当井下温度高于500℃时承托阀芯的低熔点合金环熔化，阀体下落切断供气。该阀是一次性使用，一旦关闭，就只有起钻，更换新阀后再下钻恢复钻进。
Claims (7)
1.一种应急断气保护装置，其特征在于，包括钻杆接头（1）、中心杆（2）、复位弹簧（3）、形状记忆合金弹簧（4）、阀体（5）和阀座（6）；所述钻杆接头（1）中心设有中心杆（2）；所述中心杆（2）从上至下依次连接复位弹簧（3）和形状记忆合金弹簧（4）；所述中心杆（2）下端连接阀体（5）；所述阀体（5）连接阀座（6）。
2.如权利要求1所述的一种应急断气保护装置，其特征在于，所述复位弹簧（3）上端设有上弹簧压帽（7）；所述复位弹簧（3）下端设有定位中心杆（2）上部的上扶正孔（8）；所述上扶正孔（8）两侧均设有通气孔（9）。
3.如权利要求1所述的一种应急断气保护装置，其特征在于，所述形状记忆合金弹簧（4）上端设有下弹簧压帽（10）。
4.如权利要求1所述的一种应急断气保护装置，其特征在于，所述阀体（5）外形为漏斗状设置。
5.如权利要求1所述的一种应急断气保护装置，其特征在于，所述阀座（6）上设有定位阀体（5）下端的下扶正孔（11）。
6.如权利要求1所述的一种应急断气保护装置，其特征在于，所述阀体（5）和阀座（6）贴合时为紧密贴合状态。
7.如权利要求1所述的一种应急断气保护装置，其特征在于，所述形状记忆合金弹簧（4）在400℃以下时处于收缩状态，当温度高于400℃以上时自动进入膨胀状态。
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