CN113914810B - 用于钻具内防喷装置的配套组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于钻具内防喷装置的配套组件，包括外筒、固定套设在外筒外壁的受力件、滑动套设在外筒外壁的施力件，所述施力件位于受力件上方，所述受力件底部设置缓冲层；所述外筒的外径与配套的内防喷装置的外径相同；还包括贯穿所述外筒的中筒，所述中筒与外筒同轴，且中筒能够在外筒内沿轴向移动。本发明提供用于钻具内防喷装置的配套组件，以解决现有技术中难以对翻板浮阀为代表的内防喷装置进行稳定装配、人力敲击方式容易对工具造成损伤等问题，实现提高装配稳定性、避免对工具造成损伤的目的。

Description

用于钻具内防喷装置的配套组件

技术领域

本发明涉及钻具内防喷领域，具体涉及用于钻具内防喷装置的配套组件。

背景技术

内防喷装置是钻井过程中连接在底部钻具组合上的重要工具之一，其目的是为了在遭遇溢流、井涌、井喷等事故井况时自动关闭，避免井内流体自钻杆上返至钻台导致的重大安全事故。翻板浮阀是一种十分常见的常闭式内防喷装置，其结构简单、成本低廉，广泛用于各大油田的钻井施工作业过程中。翻板浮阀的装配结构如图1所示，包括壳体和浮阀，壳体用于与上下两端的其余钻具相连，顶部、底部分别为母扣端和公扣端，壳体内部设置有环形的装配台阶，在装配浮阀时，将浮阀从壳体顶部放入其中，使其掉落至装配台阶上即可；浮阀的推板在扭簧作用下保持常闭，在入井后通过钻杆灌浆方式，依靠静液柱压力和泥浆泵泵压共同作用顶开推板，建立循环通道。现有技术中，在现场装配翻板浮阀时，工作人员无法判定其是否已经稳定座落至壳体内部的装配台阶上，现有技术的一般做法，是用锤子在壳体外部进行敲击，通过振动方式使得浮阀依靠重力下落，这种做法的弊端在于始终无法保证浮阀装配到位，会存在如壳体内壁有岩屑固结而干扰浮阀下行等问题；并且人力敲击的方式也有对壳体造成损伤的风险，一旦导致壳体变形则是不可逆的工具损坏。

发明内容

本发明提供用于钻具内防喷装置的配套组件，以解决现有技术中难以对翻板浮阀为代表的内防喷装置进行稳定装配、人力敲击方式容易对工具造成损伤等问题，实现提高装配稳定性、避免对工具造成损伤的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

用于钻具内防喷装置的配套组件，包括外筒、固定套设在外筒外壁的受力件、滑动套设在外筒外壁的施力件，所述施力件位于受力件上方，所述受力件底部设置缓冲层；所述外筒的外径与配套的内防喷装置的外径相同；还包括贯穿所述外筒的中筒，所述中筒与外筒同轴，且中筒能够在外筒内沿轴向移动。

针对现有技术中难以对翻板浮阀进行稳定装配、人力敲击方式容易对工具造成损伤等问题，本发明提出一种用于钻具内防喷装置的配套组件，外筒外壁套设受力件和施力件，其中受力件与外筒相对固定、施力件与外筒滑动配合，由于施力件在上，因此施力件下行即可对受力件施加作用力、该作用力可作用于外筒上。本申请使得外筒的外径与配套的内防喷装置的外径相同，以保证外筒能够稳定的抵靠在配套的内防喷装置的上端、保证作用力的充分有效传导。中筒能够贯穿外筒，因此中筒外径必然小于或等于外筒内径，中筒在外筒内的轴向移动方式，可以是滑动移动、转动移动等，在此不做限定。本申请现场使用时，首先将内防喷装置的壳体正向立于钻台，即母扣端朝上、公扣端朝下，将防喷装置从母扣端放入壳体内部，使其在重力作用下自动下行；然后将外筒也从母扣端置入壳体内部，人力驱动施力件下行、施力件下行过程中抵拢受力件，将作用力通过受力件传导至外筒，外筒下行，由于外筒与内防喷装置外径相同，外筒下行至抵拢内防喷装置顶部，此时继续驱动外筒下行，即可推动内防喷装置一起下行，以此提高内防喷装置的下行稳定性，避免内防喷装置卡涩在壳体内部无法自动下行到位的问题。此外，当感觉外筒已无法继续推动下行时，工作人员上提施力件、再用力向下砸落，使其重击受力件，以此实现对外筒自上而下的锤击，可以更加避免外筒卡涩，避免因岩屑固化等导致外筒无法下行，通过锤击的瞬间作用力能够克服固化在前述壳体内壁的岩屑阻挡，保证内防喷装置充分下行到位，并且还能够实现对壳体内壁进行清理的效果。当经过几次锤击外筒均没有继续下行时，可判断内防喷装置已经就位至壳体内部的装配台阶上，此时向外筒内部装入中筒，使中筒沿外筒轴线向下移动，当感受到阻力时，表明中筒已经抵达内防喷装置的阀板部位，此时继续驱动中筒下行，即可顶开阀板，以此测试内防喷装置能否在上方压力作用下打开；之后还可驱动中筒上行，直至中筒不再感受到下方传来的阻力，以此测试内防喷装置能否自动复位保持常关状态。因此，本申请的配套组件还克服了现有技术中只能够在内防喷装置装配至壳体前进行现场测试的缺陷，能够在已经装配至壳体内部后、肉眼不可见的情况下对其是否正常进行测试，实现了在入井前最后阶段的有效测试，能够显著提高入井安全性，降低钻井作业的安全隐患。本方案中以常见的翻板浮阀最为适宜与本申请配套使用。本申请中的缓冲层用于在受力板底部起到缓冲作用，避免受力件与壳体顶部的直接摩擦损耗。

进一步的，所述外筒内部设置上、下分布的第一对中装置、第二对中装置，所述第一对中装置、第二对中装置均开设与所述中筒外径相匹配的通孔，所述中筒贯穿第一对中装置和第二对中装置上的通孔。通过在内筒内部设置两个对中装置，以保证中筒装入外筒内后的居中性，当然，所述通孔也与外筒同轴，通过两个通孔的共同作用、限制中筒的横向位移，保证中筒只能够沿轴向发生移动。

进一步的，所述中筒包括螺纹段，中筒通过螺纹段与第一对中装置上的通孔螺纹配合；所述中筒与第二对中装置上的通孔间隙配合。中筒与第一对中装置上的通孔的螺纹配合，使得中筒只能够以旋转方式上下移动，使得中筒在顶开内防喷装置的阀板后，不会由于阀板配套的扭簧的复位力而自动上行，实现了临时的自锁功能，使得工作人员能够在不继续施力的情况下有充分时间观察确认中筒是否顶开了阀板。本方案中，中筒与第一对中装置上的通孔螺纹配合，还考虑了第一对中装置在上、在更靠近外筒顶部的位置，因此能够更稳定的实现将中筒自上而下的旋入内筒中，降低丝扣的错扣风险，提高中筒的装配稳定性。当然，中筒与第二对中装置的配合间隙越小越好，以毫米级为优。

进一步的，还包括底座，所述底座顶部设置圆柱凸台，所述圆柱凸台顶面嵌设第一光源。底座用于承载内防喷装置的壳体，本方案在使用时，将壳体放置在底座上，使圆柱凸台插入壳体底部的公扣端内，此时由圆柱凸台可以对壳体进行限位，保证壳体在装配过程中的稳定性。并且，第一光源位于圆柱凸台顶部，因此当通过中筒顶开内防喷装置的阀板时，工作人员可以自中筒顶部向内观察，如果能够看到第一光源，则表示阀板已被顶开，内防喷装置可以满足正常的钻井作业要求，如果不能看到第一光源，则表示阀板未被顶开，此阀存在故障。因此，本方案不仅能够克服现有技术中只能够在内防喷装置装配至壳体前进行现场测试的缺陷，还能够解决完全依靠手感来判断测试状况的问题，使得对装配至壳体内的内防喷装置的检测更加科学准确。

进一步的，还包括能够在所述中筒内沿轴向移动的内筒，所述内筒的长度大于中筒的长度；内筒底端设置第一反光镜、内筒顶端设置第二反光镜；所述第一反光镜用于将自内筒径向方向射来的光线经内筒内部反射至第二反光镜。本方案中，内筒外径必然小于或等于中筒内径，才能保证内筒在中筒内部的轴向移动。其中内筒的长度大于中筒的长度，避免内筒完全掉入无法取出。在装配如翻板浮阀一类的内防喷装置时，如果壳体内部的装配台阶上具有杂物残留（如沉积后固化的岩屑等），即使通过本申请的锤击，也难以保证翻板浮阀底面与装配台阶面的充分接触，其间可能存在不平整的间隙，导致阀体整个歪斜、影响其常闭性能，在遭遇突发的溢流、井涌、井喷时导致极大的安全隐患。为此本方案继续优化改进，在确认阀板能够正常的打开和关闭后，通过内筒对翻板浮阀底部进行验证。自内筒径向方向射来的光线、在经第一反光镜折射后，进入内筒内部，穿过内筒后抵达第二反光镜处，用户在第二反光镜处进行观察。具体的，将内筒插入至中筒内缓慢下行，观察第二反光镜，直至在第二反光镜上看到翻板浮阀与装配台阶的接触面，此时保持内筒的当前高度，缓慢转动内筒，使第一反光镜逐渐更换朝向，此过程中逐渐通过第二反光镜对翻板浮阀与装配台阶在各方位的接触面进行观察，通过肉眼识别方式判断是否存在间隙、确认两者是否充分接触，彻底保证内防喷装置在入井前的有效安装，杜绝因装配不当的原因导致的工具失效，充分保证现场作业的安全可靠。其中，第一反光镜和第二反光镜的具体布置方式在此可不进行限定，本领域技术人员可根据需要对光路进行设置，以满足能够通过两次折射，从第二反光镜上观察到径向方向的情况，即翻板浮阀与装配台阶的接触面的情况即可。

进一步的，所述内筒外径等于中筒内径，内筒与中筒滑动配合。保证内筒在中筒内的准确定位和稳定移动，确保内筒横向不发生偏移，以此保证第一反光镜和第二反光镜角度的稳定，确保对翻板浮阀与装配台阶的接触面的准确观察。

进一步的，所述第一反光镜固定连接在内筒底端一侧，且第一反光镜自上而下朝向内筒内部方向倾斜，第一反光镜表面与内筒轴线的夹角为45°。

进一步的，所述第二反光镜固定连接在内筒顶端一侧，且第二反光镜自下而上朝向内筒内部方向倾斜，第二反光镜表面与内筒轴线的夹角为45°。

进一步的，所述内筒外壁底端设置第二光源，所述第二光源位于第一反光镜的相对侧。第二光源用于照亮翻板浮阀与装配台阶的接触面，以此使得用户能够更为清晰的通过第二反光镜对该接触面进行观察。第二光源位于第一反光镜的相对侧，避免第二光源所发出的光线直接照射第一反光镜产生强烈的镜面反射进而干扰用户的观察。

进一步的，所述外筒顶端设置用于阻挡施力件脱落的第一阻挡部，所述内筒上部设置无法进入所述中筒的第二阻挡部。其中，第一阻挡部在上方，施力件无法通过第一阻挡部，因此施力件无法脱离与外筒的滑动配合；此外，为了彻底杜绝内筒完全掉入中筒并继续掉落至壳体底部，还在内筒上设置第二阻挡部，当第二阻挡部抵达中筒顶端时提供限位，此时内筒就无法继续往下掉落。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明用于钻具内防喷装置的配套组件，适用于内防喷装置的现场装配，克服了现有技术中难以对内防喷装置进行准确装配、只能依靠重力、配合人力敲击方式进行装配，容易对工具外壳造成损伤、无法保证内防喷装置安装到位的缺陷，实现了保证内防喷装置在外壳内充分下行到位的效果。

2、本发明用于钻具内防喷装置的配套组件，克服了现有技术中只能够在内防喷装置装配至壳体前进行现场测试的缺陷，能够在已经装配至壳体内部后、肉眼不可见的情况下对其是否能够正常工作进行测试，实现了在入井前最后阶段的有效测试，能够显著提高入井安全性，降低钻井作业的安全隐患；并且还能够解决现有技术完全依靠手感来判断测试结果的问题，使得对装配至壳体内的内防喷装置的检测更加科学准确。

3、本发明用于钻具内防喷装置的配套组件，能够有效识别因装配台阶上具有杂物残留，导致的翻板浮阀底面与装配台阶面接触不充分、存在不平整的间隙、阀体整个歪斜等问题，彻底保证内防喷装置在入井前的有效安装，杜绝因装配不当的原因导致的工具失效，充分降低安全隐患、保证现场作业的安全可靠。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为现有技术中翻板浮阀装配后的剖视图；

图2为本发明具体实施例的剖视图；

图3为本发明具体实施例的结构示意图；

图4为本发明具体实施例的中筒的结构示意图；

图5为本发明具体实施例的底座的结构示意图；

图6为本发明具体实施例工作过程的剖视图；

图7为本发明具体实施例工作过程的剖视图；

图8为本发明具体实施例的内筒的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-外筒，2-受力件，3-施力件，4-缓冲层，5-中筒，501-螺纹段，6-第一对中装置，7-第二对中装置，8-底座，801-圆柱凸台，802-第一光源，9-内筒，10-第一反光镜，11-第二反光镜，12-第二光源，13-第一阻挡部，14-第二阻挡部，15-壳体，16-翻板浮阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”、“内”、“外”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申请保护范围的限制。

实施例1：

用于钻具内防喷装置的配套组件，其作用是在将内防喷装置安装至壳体15内时进行辅助，如图2至图4所示，包括外筒1、固定套设在外筒1外壁的受力件2、滑动套设在外筒1外壁的施力件3，所述施力件3位于受力件2上方，所述受力件2底部设置缓冲层4；所述外筒1的外径与配套的内防喷装置的外径相同；还包括贯穿所述外筒1的中筒5，所述中筒5与外筒1同轴，且中筒5能够在外筒1内沿轴向移动。

如图2所示，外筒1内部设置上、下分布的第一对中装置6、第二对中装置7，所述第一对中装置6、第二对中装置7均开设与所述中筒5外径相匹配的通孔，所述中筒5贯穿第一对中装置6和第二对中装置7上的通孔。

如图4所示，中筒5包括螺纹段501，中筒5通过螺纹段501与第一对中装置6上的通孔螺纹配合；所述中筒5与第二对中装置7上的通孔间隙配合。

本实施例中，受力件2、施力件3均为环形结构，缓冲层4为橡胶环。第一对中装置6、第二对中装置7均为横跨外筒1内部的隔板，其上只有通孔部分用于连通，可以避免本配套组件使用时杂物掉落至内防喷装置内部干扰后续使用。

优选的，所述受力件在外筒外壁的高度根据配套使用的内防喷装置和壳体决定，使得内防喷装置座落于装配台阶上、外筒抵靠在内防喷装置顶部时，固定在受力件下方的缓冲层4正好与壳体15顶部端面接触。

实施例2：

用于钻具内防喷装置的配套组件，在实施例1的基础上，还包括如图5所示的底座8，所述底座8顶部设置圆柱凸台801，所述圆柱凸台801顶面嵌设第一光源802。

底座8在使用时的状态如图6所示，将壳体15底部的公扣端罩在底座上的凸台801外部即可。

优选的，所示凸台801的外径等于壳体15底部公扣端的内径。

实施例3：

用于钻具内防喷装置的配套组件，在实施例2的基础上，如图7与图8所示，还包括能够在所述中筒5内沿轴向移动的内筒9，所述内筒9的长度大于中筒5的长度；内筒9底端设置第一反光镜10、内筒9顶端设置第二反光镜11；所述第一反光镜10用于将自内筒9径向方向射来的光线经内筒9内部反射至第二反光镜11。所述内筒9外径等于中筒5内径，内筒9与中筒5滑动配合。

所述第一反光镜10固定连接在内筒9底端一侧，且第一反光镜10自上而下朝向内筒9内部方向倾斜，第一反光镜10表面与内筒9轴线的夹角为45°。

所述第二反光镜11固定连接在内筒9顶端一侧，且第二反光镜11自下而上朝向内筒9内部方向倾斜，第二反光镜11表面与内筒9轴线的夹角为45°。

所述内筒9外壁底端设置第二光源12，所述第二光源12位于第一反光镜10的相对侧。

优选的，第一反光镜10与第二反光镜11朝向相同，便于用户知晓当前所观察的方位，进而在有异常情况如装配不到位、始终具有间隙时能够准确定位位置。

优选的，如图3所示，外筒1顶端设置用于阻挡施力件3脱落的第一阻挡部13；如图7与图8所示，内筒9上部设置无法进入所述中筒5的第二阻挡部14。

实施例4：

一种钻具内防喷阀的装配方法，基于上述任一实施例中的配套组件，本实施例以翻板浮阀16为例对具体装配过程进行详细说明：

步骤1、将内防喷阀所对应的壳体15正向立于底座上，使凸台801从壳体15底部插入；

步骤2、将翻板浮阀16从壳体15顶部放入，使其自由下落；

步骤3、如图6所示，将外筒1从壳体15顶部放入，人力驱动施力件下行至抵拢受力件，继续向下施力，直至无法再推动外筒1下行；

步骤4、上提施力件、再用力向下砸落，使其锤击受力件；反复若干次，直至观察到外筒1没有向下的移动；

步骤5、打开第一光源802通电，自外筒1顶部观察是否能看到第一光源：若是，取出外筒1，更换或修理浮阀；若否，进入下一步；

步骤6、自顶端向外筒1内部旋入中筒5，中筒5逐渐下行直至感受到明显阻力后，再继续向下旋入中筒10~20cm距离（根据阀板尺寸而定），直至中筒5将阀板顶开；自中筒5顶部观察是否能看到第一光源：若否，检查浮阀或第一光源；若是，进入下一步；

步骤7、将内筒9插入至中筒5内部缓慢下放，下放过程中观察第二反光镜，直至在第二反光镜上看到翻板浮阀与装配台阶的接触面，如图7所示；

步骤8、保持内筒9的当前高度，缓慢转动内筒9，使第一反光镜逐渐更换朝向，持续观察第二反光镜，判断翻板浮阀与装配台阶之间是否存在间隙：若是，更换或清理所述壳体内部；若否，依次取出内筒9、中筒5、外筒1，完成装配。

优选的，步骤8中打开第二光源12通电。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体，意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以是经由其他部件间接相连。

Claims (7)

1.用于钻具内防喷装置的配套组件，其特征在于，包括外筒（1）、固定套设在外筒（1）外壁的受力件（2）、滑动套设在外筒（1）外壁的施力件（3），所述施力件（3）位于受力件（2）上方，所述受力件（2）底部设置缓冲层（4）；所述外筒（1）的外径与配套的内防喷装置的外径相同；还包括贯穿所述外筒（1）的中筒（5），所述中筒（5）与外筒（1）同轴，且中筒（5）能够在外筒（1）内沿轴向移动；

所述外筒（1）内部设置上、下分布的第一对中装置（6）、第二对中装置（7），所述第一对中装置（6）、第二对中装置（7）均开设与所述中筒（5）外径相匹配的通孔，所述中筒（5）贯穿第一对中装置（6）和第二对中装置（7）上的通孔；

还包括底座（8），所述底座（8）顶部设置圆柱凸台（801），所述圆柱凸台（801）顶面嵌设第一光源（802）；

还包括能够在所述中筒（5）内沿轴向移动的内筒（9），所述内筒（9）的长度大于中筒（5）的长度；内筒（9）底端设置第一反光镜（10）、内筒（9）顶端设置第二反光镜（11）；所述第一反光镜（10）用于将自内筒（9）径向方向射来的光线经内筒（9）内部反射至第二反光镜（11）；

使用所述配套组件对翻板浮阀进行装配的过程包括：

步骤1、将翻板浮阀所对应的壳体正向立于底座上，使凸台从壳体底部插入；

步骤2、将翻板浮阀从壳体顶部放入，使其自由下落；

步骤3、将外筒从壳体顶部放入，人力驱动施力件下行至抵拢受力件，继续向下施力，直至无法再推动外筒下行；

步骤4、上提施力件、再用力向下砸落，使其锤击受力件；反复若干次，直至观察到外筒没有向下的移动；

步骤5、打开第一光源通电，自外筒顶部观察是否能看到第一光源：若是，取出外筒，更换或修理浮阀；若否，进入下一步；

步骤6、自顶端向外筒内部旋入中筒，中筒逐渐下行直至感受到明显阻力后，再继续向下旋入中筒10~20cm距离，直至中筒将阀板顶开；自中筒顶部观察是否能看到第一光源：若否，检查浮阀或第一光源；若是，进入下一步；

步骤7、将内筒插入至中筒内部缓慢下放，下放过程中观察第二反光镜，直至在第二反光镜上看到翻板浮阀与装配台阶的接触面；

步骤8、保持内筒的当前高度，缓慢转动内筒，使第一反光镜逐渐更换朝向，持续观察第二反光镜，判断翻板浮阀与装配台阶之间是否存在间隙：若是，更换或清理所述壳体内部；若否，依次取出内筒、中筒、外筒，完成装配。

2.根据权利要求1所述的用于钻具内防喷装置的配套组件，其特征在于，所述中筒（5）包括螺纹段（501），中筒（5）通过螺纹段（501）与第一对中装置（6）上的通孔螺纹配合；所述中筒（5）与第二对中装置（7）上的通孔间隙配合。

3.根据权利要求1所述的用于钻具内防喷装置的配套组件，其特征在于，所述内筒（9）外径等于中筒（5）内径，内筒（9）与中筒（5）滑动配合。

4.根据权利要求1所述的用于钻具内防喷装置的配套组件，其特征在于，所述第一反光镜（10）固定连接在内筒（9）底端一侧，且第一反光镜（10）自上而下朝向内筒（9）内部方向倾斜，第一反光镜（10）表面与内筒（9）轴线的夹角为45°。

5.根据权利要求4所述的用于钻具内防喷装置的配套组件，其特征在于，所述第二反光镜（11）固定连接在内筒（9）顶端一侧，且第二反光镜（11）自下而上朝向内筒（9）内部方向倾斜，第二反光镜（11）表面与内筒（9）轴线的夹角为45°。

6.根据权利要求4所述的用于钻具内防喷装置的配套组件，其特征在于，所述内筒（9）外壁底端设置第二光源（12），所述第二光源（12）位于第一反光镜（10）的相对侧。

7.根据权利要求1所述的用于钻具内防喷装置的配套组件，其特征在于，所述外筒（1）顶端设置用于阻挡施力件（3）脱落的第一阻挡部（13），所述内筒（9）上部设置无法进入所述中筒（5）的第二阻挡部（14）。

Images