CN114382429B - 一种油田钻井用泥浆防溅阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田开采辅助设备领域，尤其涉及一种油田钻井用泥浆防溅阀。包括有壳体、第一阀体部件和第二阀体部件等；壳体内限位滑动安装有第一阀体部件和第二阀体部件。本发明通过压力鼓膜和压力弹性膜的压力传递，将泥浆的压力传递至第一阀体部件内，避免了泥浆对阀门内部结构的影响，通过限位活塞和阻流环的配合，实现对泥浆流动状态的精准把控，针对泥浆压力大小不同的环境本装置均处于开启状态，并且当泥浆的压力越大时，阻流环与下阀体之间开口越大，泥浆流速加快且流量提高，泥浆的压力越小则效果相反，通过感压活塞感应外部泥浆压力来调节下阀体内的液压油压力，通过推块与限位活塞的配合，减少限位活塞卡位等意外情况的发生。

Description

一种油田钻井用泥浆防溅阀

技术领域

本发明涉及油田开采辅助设备领域，尤其涉及一种油田钻井用泥浆防溅阀。

背景技术

石油作为人类重要的不可再生重要能源，针对其开采和使用多方面都备受世界各国关注，石油钻井开采作为从地下获得石油的主要方式，其专业领域内经常伴随着诸多设备的使用。

在石油开采过程中，钻杆之间的接杆过程往往伴随着其内部泥浆的洒落，首先是造成了开采资源的浪费，其次在钻井平台上，洒落的泥浆对工作环境和生态环境都有不小的影响，目前使用的传统防溅阀，大多结构单一且工艺性不足，由于其内部阀芯结构的原因经常在使用过程中，伴随着泥浆流动的冲蚀，造成其内部零件的使用寿命短且对钻杆内部泥浆的密封性不足，针对不同的钻井压力环境，尤其是低压环境，硬密封对压力的感应较差，其阀芯结构对泥浆的流通性和密封性均不足，对装置的使用造成较大困扰。

针对上述问题，我们提出一种通过液压感应控制油田钻井用泥浆防溅阀。

发明内容

为了克服泥浆冲蚀对阀芯部件损伤大、密封方式对低压感应较差和控制不灵敏的缺点，本发明提供一种通过液压感应进行控制的油田钻井用泥浆防溅阀。

技术方案为：一种油田钻井用泥浆防溅阀，包括有壳体、固定螺栓、U形密封环、第一阀体部件和第二阀体部件，壳体内限位滑动安装有第一阀体部件和第二阀体部件，第一阀体部件位于第二阀体部件上方，并且两者紧密接触，壳体与第二阀体部件之间设置有U形密封环，壳体与第一阀体部件接触的位置为由上至下向内倾斜设置，壳体与第一阀体部件之间形成圆筒状的泥浆通道，壳体与第一阀体部件和第二阀体部件通过固定螺栓限位安装;

第一阀体部件包括有阀门固定块、上阀体、压力感应传递组件、限位活塞、第一弹簧和阻流环，阀门固定块与壳体通过固定螺栓限位连接，阀门固定块中间设置有分流块，阀门固定块与分流块之间设置有第一连接胫，分流块下表面固定连接有上阀体，上阀体内上部开设有感压腔体，感压腔体内为液体环境设置，上阀体内中部开设有限位腔体，上阀体前后对称开设有压力传递通道，感压腔体与限位腔体之间通过压力传递通道连通，上阀体中部左右两部对称设置有两组压力感应传递组件，限位腔体内滑动设置有限位活塞，限位活塞与限位腔体上表面之间固接有第一弹簧，上阀体下端可拆卸安装有阻流环，阻流环与限位活塞紧密接触配合。

优选的技术方案，阀门固定块外周面为由上至下倾斜设置，分流块上部为锥形弧状设置，第一连接胫的上端为倾斜设置，第一连接胫的上端为三角楔形设置。

优选的技术方案，压力感应传递组件包括有挡流板、压力鼓膜和压力弹性膜，挡流板固定连接在上阀体中部，压力鼓膜和压力弹性膜可拆卸安装在上阀体中部，压力弹性膜与感压腔体相邻，挡流板位于上阀体中部且外侧与其外表面平齐，压力鼓膜位于挡流板和压力弹性膜之间。

优选的技术方案，挡流板上开设有倾斜向下的通孔，压力鼓膜为弧形设置，压力鼓膜最外圈和中部厚度较厚，压力鼓膜向挡流板方向凸起，压力弹性膜与挡流板的形状均为前后两部向内翘起的形状设置，压力鼓膜和压力弹性膜之间形成的腔体为形变量很小的液体环境。

优选的技术方案，限位活塞下部为向内倾斜设置，阻流环中下部与限位活塞对应为倾斜向内设置。

优选的技术方案，限位活塞材料为硬质合金设置，阻流环材质为软性防腐橡胶设置。

优选的技术方案，阻流环内表面周向均匀设置有限位挡板，相邻的限位挡板之间存在间距，限位挡板材料为硬质合金设置。

优选的技术方案，第二阀体部件包括有下阀体、感压活塞、推块、限位板和第二弹簧，下阀体通过固定螺栓限位安装在壳体内，下阀体内上部为向内的倾斜设置，下阀体与阻流环下部外周紧密贴合，下阀体周向开设有四个感压滑腔，下阀体中部开设有递压腔体，下阀体上的第二连接胫上表面为由外向内倾斜向下设置，第二连接胫的上端为三角楔形设置，相邻的感压滑腔与递压腔体通过通道连通，感压滑腔和递压腔体内为液压油环境，四个感压滑腔内分别滑动设置有感压活塞，递压腔体内滑动设置有推块，下阀体中部固接有限位板，限位板上开设有通孔，推块贯穿限位板并与其滑动连接，推块与限位板之间固接有第二弹簧。

本发明通过固定螺栓对上阀体和下阀体进行快速安装限位，通过压力鼓膜和压力弹性膜的压力传递，在隔绝泥浆的前提下，将泥浆的压力传递至第一阀体部件内，避免了泥浆对阀门内部结构的影响，通过限位活塞和阻流环的配合，实现对泥浆流动状态的精准把控，针对泥浆压力大小不同的环境本装置均处于开启状态，并且当泥浆的压力越大时，阻流环与下阀体之间开口越大，泥浆流速加快且流量提高，泥浆的压力越小则效果相反，通过感压活塞感应外部泥浆压力来调节下阀体内的液压油压力，通过推块与限位活塞的配合，减少限位活塞卡位等意外情况的发生。

附图说明

图1为本发明的立体结构剖面图。

图2为本发明的部分部件立体结构剖面图。

图3为本发明第一阀体部件的立体结构剖面图。

图4为本发明上阀体的立体结构剖面图。

图5为本发明压力感应传递组件的立体结构示意图。

图6为本发明第二阀体部件的立体结构剖面图。

附图中各零部件的标记如下：1、壳体，101、泥浆通道，102、固定螺栓，103、U形密封环，2、阀门固定块，201、第一连接胫，202、分流块，3、上阀体，301、感压腔体，302、限位腔体，303、压力传递通道，4、挡流板，5、压力鼓膜，6、压力弹性膜，7、限位活塞，8、第一弹簧，9、阻流环，901、限位挡板，10、下阀体，11、感压活塞，111、感压滑腔，112、递压腔体，113、第二连接胫，12、推块，13、限位板，14、第二弹簧。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。

实施例1

一种油田钻井用泥浆防溅阀，如图1-图6所示，包括有壳体1、固定螺栓102、U形密封环103、第一阀体部件和第二阀体部件，壳体1内限位滑动安装有第一阀体部件和第二阀体部件，第一阀体部件位于第二阀体部件上方，并且两者紧密接触，第一阀体部件和第二阀体部件配合对泥浆的流通进行密封，壳体1与第二阀体部件之间设置有U形密封环103，壳体1与第一阀体部件接触的位置为由上至下向内倾斜设置，壳体1与第一阀体部件之间形成圆筒状的泥浆通道101，圆筒状的泥浆通道101不影响泥浆在壳体1内的流态，降低涡流现象的出现，壳体1与第一阀体部件和第二阀体部件通过固定螺栓102限位安装。

本装置在使用之前的组装过程中，工作人员首先将第二阀体部件向下放置到壳体1内，并通过固定螺栓102将其与壳体1进行限位固定，再将第一阀体部件向下放入壳体1内，第一阀体部件自动与壳体1形成限位配合，再通过固定螺栓102将其与壳体1进行限位固定，此时第一阀体部件和第二阀体部件完成密封配合，本装置在使用过程中，泥浆从壳体1上部向下流动，泥浆首先经过第一阀体部件完成分流后，沿着圆筒状的泥浆通道101向下流动，圆筒状的泥浆通道101不会使泥浆形成涡流，降低泥浆涡流对本装置使用寿命的影响，直至和第二阀体部件完成接触，最后泥浆充满本装置，当泥浆泵开始工作后，泥浆的压力逐渐增大，在泥浆压力增至一定值后，第一阀体部件将经过内部触发取消与第二阀体部件的限位，使泥浆通过本装置向下继续传递，在泥浆泵停止压力的输出后，本装置内的泥浆压力减小，此时第一阀体部件复位，重新与第二阀体部件进行密封配合，此时工作人员便放心拆换钻具即可，当第一阀体部件发生意外情况对压力的感应不足时，随着泥浆泵带来的压力不断增大，第二阀体部件将触发与第一阀体部件配合将其打开，在保障装置的正常运行下，避免装置内泥浆压力持续增大造成危险情况的发生，装置内部的部件相互独立，某一部件损坏后工作人员针对更换，降低了装置的维修保养成本。

实施例2

在实施例1的基础之上，如图2-图4所示，第一阀体部件包括有阀门固定块2、上阀体3、压力感应传递组件、限位活塞7、第一弹簧8和阻流环9，阀门固定块2与壳体1通过固定螺栓102限位连接，阀门固定块2中间设置有分流块202，分流块202将竖直向下流动的泥浆均匀周向分流，阀门固定块2外周面为由上至下倾斜设置，阀门固定块2与分流块202之间设置有第一连接胫201，分流块202上部为锥形弧状设置，第一连接胫201的上端为倾斜设置，第一连接胫201的上端为三角楔形设置，以此降低泥浆冲刷带来的侵蚀，并且降低部分泥浆向下流动的阻力，分流块202下表面固定连接有上阀体3，上阀体3内上部开设有感压腔体301，感压腔体301内为液体环境设置，上阀体3内中部开设有限位腔体302，上阀体3前后对称开设有压力传递通道303，感压腔体301与限位腔体302之间通过压力传递通道303连通，上阀体3中部左右两部对称设置有两组压力感应传递组件，感应传递组件用于泥浆压力的转化和传递，限位腔体302内滑动设置有限位活塞7，限位活塞7下部为向内倾斜设置，限位活塞7材料为硬质合金设置，限位活塞7与限位腔体302上表面之间固接有第一弹簧8，上阀体3下端可拆卸安装有阻流环9，阻流环9材质为软性防腐橡胶设置，阻流环9中下部与限位活塞7对应为倾斜向内设置，阻流环9与限位活塞7紧密接触配合，阻流环9最下部的厚度最厚，在保证足够形变量的同时防止压力带来的形变量过大难以复位，并且下部更厚易于承受更多的冲刷，一定程度上延长其使用寿命，通过限位活塞7与阻流环9的配合对泥浆的流动状态进行控制。

如图2和图5所示，压力感应传递组件包括有挡流板4、压力鼓膜5和压力弹性膜6，挡流板4固定连接在上阀体3中部，挡流板4上开设有倾斜向下的通孔，泥浆自由通过挡流板4，压力鼓膜5和压力弹性膜6可拆卸安装在上阀体3中部，压力鼓膜5为弧形设置，压力鼓膜5最外圈和中部厚度较厚，压力鼓膜5向挡流板4方向凸起，弧形的压力鼓膜5保持有最大的形变范围，其朝向外侧的弧形边在受到压力时将发生向内侧移动的趋势，由于使用过程中将发生不断的形变，为延长其使用寿命和防止在使用过程中发生破裂，将其经常发生形变处加厚处理，压力弹性膜6与感压腔体301相邻，挡流板4位于上阀体3中部且外侧与其外表面平齐，压力鼓膜5位于挡流板4和压力弹性膜6之间，压力弹性膜6与挡流板4的形状均为前后两部向内翘起的形状设置，压力鼓膜5和压力弹性膜6之间形成的腔体为形变量很小的液体环境。

泥浆首先通过阀门固定块2的分流后进入泥浆通道101，分流块202将向下直接流动的泥浆均匀分散开来，避免泥浆的直接对上阀体3造成冲击，泥浆经过第一连接胫201后进入泥浆通道101，泥浆进入泥浆通道101后，泥浆将经过挡流板4与压力鼓膜5接触，随着泥浆压力不断增大，泥浆不断会挤压压力鼓膜5，压力鼓膜5经过液体压力传递使压力弹性膜6向内挤压，压力弹性膜6挤压感压腔体301内的液体，感压腔体301内的液体经过压力传递通道303后向限位腔体302内移动，随着限位腔体302内的液体不断增多，限位活塞7开始向上滑动，第一弹簧8被压缩，限位活塞7下部逐渐失去对阻流环9的限位，由于阻流环9为软性防腐橡胶设置，阻流环9在泥浆的压力作用下将向内弯折，泥浆便顺利向下流通，当装置内部的泥浆压力减小后，压力鼓膜5和压力弹性膜6复位，同时第一弹簧8推动限位活塞7向下复位，阻流环9复位与第二阀体部件密封配合，压力鼓膜5配合压力弹性膜6的双层设置使装置无论在哪一层膜破损后的状态下，都有能力支撑装置继续运转，同样两者内部的形变小，液体环境在保证压力传递准确的同时，还降低了泥浆温度对压力鼓膜5配合压力弹性膜6形变传递压力的影响，挡流板4使泥浆向下流动的趋势不受到阻挡的同时，将泥浆的压力传递给压力鼓膜5，同样限位活塞7不直接与泥浆进行接触，通过限位活塞7配合阻流环9的开关状态，限位活塞7与阻流环9之间通过斜向的配合，将限位活塞7竖直方向的移动与阻流环9形变进行联合，通过限位活塞7竖直方向的移动对应控制阻流环9形变量大小，在泥浆压力的影响下实现对泥浆通过量的灵活把控，无论是低压还是高压情况，都尽量保证泥浆的正常流动，并降低泥浆压力对装置的影响，延长装置的使用寿命，单更换阻流环9的成本远低于装置损坏的成本。

如图6所示，阻流环9内表面周向均匀设置有限位挡板901，相邻的限位挡板901之间存在间距，限位挡板901材料为硬质合金设置，限位挡板901的材质与限位活塞7材质相同，很大程度上降低了限位活塞7与阻流环9之间的限位摩擦力，使限位活塞7的感压移动更为灵敏，同样限位挡板901之间极限位置会相互卡位，对阻流环9的最大形变量进行把控，防止复位时在第一弹簧8的推动下阻流环9形变过大无法复位。

实施例3

在实施例2的基础之上，如图6所示，第二阀体部件包括有下阀体10、感压活塞11、推块12、限位板13和第二弹簧14，下阀体10通过固定螺栓102限位安装在壳体1内，下阀体10内上部为向内的倾斜设置，以此对向下流通的泥浆进行导向，防止泥浆冲刷下阀体10缩短其使用寿命，并且导流泥浆将泥浆压力向阻流环9上集中，下阀体10与阻流环9下部外周紧密贴合，下阀体10周向开设有四个感压滑腔111，下阀体10中部开设有递压腔体112，下阀体10上的第二连接胫113上表面为由外向内倾斜向下设置，第二连接胫113的上端为三角楔形设置，相邻的感压滑腔111与递压腔体112通过通道连通，感压滑腔111和递压腔体112内为液压油环境，四个感压滑腔111内分别滑动设置有感压活塞11，递压腔体112内滑动设置有推块12，下阀体10中部固接有限位板13，限位板13上开设有通孔，推块12贯穿限位板13并与其滑动连接，推块12与限位板13之间固接有第二弹簧14。

当压力鼓膜5和压力弹性膜6压力感应不灵敏，或者限位活塞7摩擦太大导致阻流环9无法向上移动时，随着泥浆压力的不断增大，感压活塞11向下移动感应的压力也越来越大，感压活塞11使感压滑腔111内液压油的压力不断增大，液压油向上推动推块12，第二弹簧14被拉伸，通过推块12辅助限位活塞7向上移动，避免装置内部泥浆压力过大对零件造成损坏，当限位活塞7被卡住时，由于感压腔体301内的液体向下流不动，因此没有压力鼓膜5和压力弹性膜6压力形变量过大的困扰，推块12向上移动后与阻流环9和限位挡板901之间形成限位关系，避免压力过大使阻流环9的形变过大而损坏，在正常压力环境下，推块12受到感压活塞11带来的液压油压力也会向上移动一段距离，目的是防止阻流环9的形变过大无法复位，当压力正常后，在感压活塞11的感应下使下阀体10内液压油的压力降低，在第二弹簧14的拽动下推块12向下移动一段距离，泥浆泵停止后推块12完成复位。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种油田钻井用泥浆防溅阀，包括有壳体（1），其特征是，还包括有固定螺栓（102）、U形密封环（103）、第一阀体部件和第二阀体部件，壳体（1）内限位滑动安装有第一阀体部件和第二阀体部件，第一阀体部件位于第二阀体部件上方，并且两者紧密接触，壳体（1）与第二阀体部件之间设置有U形密封环（103），壳体（1）与第一阀体部件接触的位置为由上至下向内倾斜设置，壳体（1）与第一阀体部件之间形成圆筒状的泥浆通道（101），壳体（1）与第一阀体部件和第二阀体部件通过固定螺栓（102）限位安装；

第一阀体部件包括有阀门固定块（2）、上阀体（3）、压力感应传递组件、限位活塞（7）、第一弹簧（8）和阻流环（9），阀门固定块（2）与壳体（1）通过固定螺栓（102）限位连接，阀门固定块（2）中间设置有分流块（202），阀门固定块（2）与分流块（202）之间设置有第一连接胫（201），分流块（202）下表面固定连接有上阀体（3），上阀体（3）内上部开设有感压腔体（301），感压腔体（301）内为液体环境设置，上阀体（3）内中部开设有限位腔体（302），上阀体（3）前后对称开设有压力传递通道（303），感压腔体（301）与限位腔体（302）之间通过压力传递通道（303）连通，上阀体（3）中部左右两部对称设置有两组压力感应传递组件，限位腔体（302）内滑动设置有限位活塞（7），限位活塞（7）与限位腔体（302）上表面之间固接有第一弹簧（8），上阀体（3）下端可拆卸安装有阻流环（9），阻流环（9）与限位活塞（7）紧密接触配合。

2.如权利要求1所述的一种油田钻井用泥浆防溅阀，其特征是，阀门固定块（2）外周面为由上至下倾斜设置，分流块（202）上部为锥形弧状设置，第一连接胫（201）的上端为倾斜设置，第一连接胫（201）的上端为三角楔形设置。

3.如权利要求2所述的一种油田钻井用泥浆防溅阀，其特征是，压力感应传递组件包括有挡流板（4）、压力鼓膜（5）和压力弹性膜（6），挡流板（4）固定连接在上阀体（3）中部，压力鼓膜（5）和压力弹性膜（6）可拆卸安装在上阀体（3）中部，压力弹性膜（6）与感压腔体（301）相邻，挡流板（4）位于上阀体（3）中部且外侧与其外表面平齐，压力鼓膜（5）位于挡流板（4）和压力弹性膜（6）之间。

4.如权利要求3所述的一种油田钻井用泥浆防溅阀，其特征是，挡流板（4）上开设有倾斜向下的通孔，压力鼓膜（5）为弧形设置，压力鼓膜（5）最外圈和中部厚度较厚，压力鼓膜（5）向挡流板（4）方向凸起，压力弹性膜（6）与挡流板（4）的形状均为前后两部向内翘起的形状设置，压力鼓膜（5）和压力弹性膜（6）之间形成的腔体为形变量很小的液体环境。

5.如权利要求2所述的一种油田钻井用泥浆防溅阀，其特征是，限位活塞（7）下部为向内倾斜设置，阻流环（9）中下部与限位活塞（7）对应为倾斜向内设置。

6.如权利要求2所述的一种油田钻井用泥浆防溅阀，其特征是，限位活塞（7）材料为硬质合金设置，阻流环（9）材质为软性防腐橡胶设置。

7.如权利要求2所述的一种油田钻井用泥浆防溅阀，其特征是，阻流环（9）内表面周向均匀设置有限位挡板（901），相邻的限位挡板（901）之间存在间距，限位挡板（901）材料为硬质合金设置。

8.如权利要求1所述的一种油田钻井用泥浆防溅阀，其特征是，第二阀体部件包括有下阀体（10）、感压活塞（11）、推块（12）、限位板（13）和第二弹簧（14），下阀体（10）通过固定螺栓（102）限位安装在壳体（1）内，下阀体（10）内上部为向内的倾斜设置，下阀体（10）与阻流环（9）下部外周紧密贴合，下阀体（10）周向开设有四个感压滑腔（111），下阀体（10）中部开设有递压腔体（112），下阀体（10）上的第二连接胫（113）上表面为由外向内倾斜向下设置，第二连接胫（113）的上端为三角楔形设置，相邻的感压滑腔（111）与递压腔体（112）通过通道连通，感压滑腔（111）和递压腔体（112）内为液压油环境，四个感压滑腔（111）内分别滑动设置有感压活塞（11），递压腔体（112）内滑动设置有推块（12），下阀体（10）中部固接有限位板（13），限位板（13）上开设有通孔，推块（12）贯穿限位板（13）并与其滑动连接，推块（12）与限位板（13）之间固接有第二弹簧（14）。

Images