CN117090525B - 一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀，涉及钻具止回阀技术领域。本发明包括上阀体，所述上阀体的内部安装有密封座，所述上阀体的内壁开设有滑孔，所述滑孔位于密封座的下方，所述滑孔的内部滑动连接有插杆，所述插杆的内部开设有水孔，所述滑孔的内底部开设有检测孔，所述检测孔的内部安装有压力传感器，还包括下阀体，所述下阀体螺纹连接在上阀体的底部，所述下阀体的内部密封滑动连接有密封箭，所述密封箭与所述弹簧槽之间设置有密封弹簧，所述密封箭的外侧开设有贯穿至内部的通孔。本发明插杆与通孔的设置能对密封箭提供支撑力，不仅能加强密封强度，且能通过插杆反馈井喷压力，同时插杆能给予密封箭清洗支撑力。

Description

一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀

技术领域

本发明涉及钻具止回阀技术领域，具体涉及一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀。

背景技术

在油藏开采过程中，通常需要在钻井过程中输送钻井液。然而在井下发生井涌、井喷时，井内的压力升高，井内的液体会随着井下压力的方向经由井口喷出，导致出现井喷现象，容易引发危险事故。

在中国专利（申请号为：CN202220324036.5），公开了一种钻具止回阀，所述钻具止回阀包括：阀体、密封座、密封箭、弹性机构、第一密封机构及第二密封机构，所述阀体内设有一腔体，所述腔体内设置所述密封座及密封箭；所述密封箭设置于密封座的一侧，所述密封箭接触密封座为球体或球体的一部分，所述密封箭与所述腔体之间设有一密封空间，所述密封空间用以放置所述弹性机构；所述弹性机构嵌套于所述密封箭，所述密封空间的两侧分别设置第一密封机构及第二密封机构，使得在所述密封箭在所述腔体内移动的过程中所述弹性机构处于密封空间内，所述弹性机构的一端固定于所述腔体的台阶处，所述弹性机构的另一端固定于所述密封箭。

该专利与现有技术在实际使用过程中存在以下技术问题：

1、该专利与现有钻具止回阀，只是简单的利用阀座与阀芯来限制液体的流向，止回效果单一，当阀座产生松动时，阀体会直接失效，还是会出现井喷的现象，止回效果差。

2、在实际使用过程中容易出现压力超过阀体承受极限的情况，而现有的钻具止回阀不具备高压检测功能，压力过大时无法及时发现，也会导致止回阀失效，使用安全性差。

3、目前钻具止回阀在使用之后需要对其内部密封件进行清洗，清洗之后才能再次使用，而现有的钻具止回阀清洗时需要将密封件拆除浸泡清洗，清洗繁琐。

发明内容

本发明的目的在于：为解决止回效果单一，不具备高压检测功能与清洗不方便的问题，本发明提供了一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀，包括上阀体，所述上阀体的内部安装有密封座，所述上阀体的内壁开设有滑孔，所述滑孔位于密封座的下方，所述滑孔的内部滑动连接有插杆，所述插杆的上表面向下倾斜设计，所述插杆与所述滑孔内壁之间设置有顶簧，所述顶簧用于驱动插杆远离滑孔；

所述插杆的内部开设有水孔，所述滑孔的内底部开设有检测孔，所述检测孔的内部安装有压力传感器；

还包括下阀体，所述下阀体螺纹连接在上阀体的底部，所述下阀体的内部开设有喷孔，所述喷孔的内壁开设有弹簧槽，所述喷孔的内部密封滑动连接有密封箭，所述密封箭内部中空设计，且顶部呈圆弧设计，所述密封箭能与密封座刚性密封，所述密封箭与所述弹簧槽之间设置有密封弹簧，所述密封箭的外侧开设有贯穿至内部的通孔，所述插杆能插接在通孔中。

进一步地，所述密封箭呈阶梯设计，且上半部分半径大于下半部分，所述密封箭的上半部分密封滑动连接在弹簧槽中，所述密封箭的下半部分密封滑动连接在喷孔中；

所述密封箭上半部分的外侧开设有上环槽，所述密封箭下半部分的外侧开设有下环槽，所述上环槽的内部卡接有上密封圈，所述下环槽的内部卡接有下密封圈。

进一步地，所述上阀体的内部开设有密封座安装槽，所述密封座螺纹连接在密封座安装槽中，所述密封座的顶部开设有六角驱动孔，所述密封座与所述密封座安装槽之间设置有密封座圈。

进一步地，所述上阀体的内部设置有内密封环，所述内密封环位于密封座与滑孔之间，所述内密封环的外径与密封箭的最大外径相同。

进一步地，所述密封箭上半部分的外侧设置有加强环，所述加强环的外径大于内密封环的内径，且小于上阀体的内径。

进一步地，所述下阀体的外侧设置有六角凸起，所述喷孔的顶部开设有阀体连接槽，所述上阀体螺纹连接在阀体连接槽中，所述阀体连接槽的内底部开设有下密封凹槽，所述上阀体的底部开设有上密封凹槽，所述下密封凹槽与上密封凹槽之间设置有内密封圈。

进一步地，所述上阀体的外侧开设有外环槽，所述下阀体能插接在外环槽中，所述外环槽的内部设置有外密封圈。

进一步地，所述下阀体的外侧贯穿开设有清洗孔，所述清洗孔的内部螺纹连接有密封螺钉。

进一步地，所述通孔与滑孔均环形设置有多组，且通孔与所述滑孔对应设置。

进一步地，所述水孔的内部设置有泄压阀。

本发明的有益效果如下：

1、本发明在正常泵液时，泵液推动密封箭挤压密封弹簧，密封箭远离密封座，形成钻井液通道，当发生井喷时，井喷液推动密封箭与密封座刚性接触，实现一重止回，同时通孔移动至插杆位置，插杆在顶簧的作用下插接在通孔中，进而给予密封箭支撑力，实现二重止回，止回强度高。

2、本发明在发生井喷时，插杆在顶簧的作用下插接在通孔中，正常压力时井喷通过水孔流出，插杆依然稳定的插接在通孔中，当压力过大时，液压推动插杆挤压顶簧，插杆中的水孔移动至压力传感器位置，此时压力传感器检测到水压，能提示水压超过阀体承受极限，且此时插杆依然在通孔中，给予密封箭足够的支撑力，使用安全性高。

3、本发明通过下阀体的设置，止回阀本身组装方便，同时在清洗时，旋松下阀体但不脱离上阀体，下阀体与上阀体之间形成清洗空腔，同时使插杆插接在通孔中，插杆使密封箭固定在上阀体上，下阀体相对密封箭下降，密封箭完全位于清洗空腔中，且止回阀主要参与工作容易污染的上密封圈与下密封圈也位于清洗空腔中，通过向下阀体中注水，即可直接对止回阀进行清洗，清洗完成后旋紧下阀体即可，清洗方便，且利用本身插杆与密封箭形成的密封加强结构进行清洗支撑，结构紧凑。

4、本发明通过插杆能反复插接在通孔中，进而能防止通孔堵塞，进一步提高止回阀运行稳定性。

附图说明

图1是本发明整体示意图；

图2是本发明整体剖视示意图；

图3是本发明上阀体示意图；

图4是本发明上阀体剖视示意图；

图5是本发明插杆剖视示意图；

图6是本发明下阀体示意图；

图7是本发明下阀体剖视示意图；

图8是本发明密封箭示意图。

附图标记：1、上阀体；11、密封座安装槽；12、内密封环；13、外环槽；14、上密封凹槽；15、插杆；151、水孔；152、泄压阀；16、顶簧；17、压力传感器；2、下阀体；21、六角凸起；22、阀体连接槽；23、喷孔；24、弹簧槽；25、下密封凹槽；26、清洗孔；27、密封螺钉；3、密封座；31、六角驱动孔；4、密封箭；41、通孔；42、上环槽；43、下环槽；44、加强环；5、密封弹簧；6、外密封圈；7、内密封圈；8、密封座圈；9、上密封圈；10、下密封圈。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

依本发明一较佳实施例的一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀将在以下被详细地阐述。

实施例一

如图1-图8所示，一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀，包括上阀体1，上阀体1的内部安装有密封座3，上阀体1的内壁开设有滑孔，滑孔位于密封座3的下方，滑孔的内部滑动连接有插杆15，插杆15的上表面向下倾斜设计，插杆15与滑孔内壁之间设置有顶簧16，顶簧16用于驱动插杆15远离滑孔；

插杆15的内部开设有水孔151，滑孔的内底部开设有检测孔，检测孔的内部安装有压力传感器17，该压力传感器17采用无线传输信号，且具有一定防水性能；

还包括下阀体2，下阀体2螺纹连接在上阀体1的底部，下阀体2的内部开设有喷孔23，喷孔23的内壁开设有弹簧槽24，喷孔23的内部密封滑动连接有密封箭4，密封箭4内部中空设计，且顶部呈圆弧设计，密封箭4能与密封座3刚性密封，密封箭4与弹簧槽24之间设置有密封弹簧5，密封箭4的外侧开设有贯穿至内部的通孔41，插杆15能插接在通孔41中。

在正常泵液时，泵液进入上阀体1中，然以通过密封座3向下流动，泵液推动密封箭4挤压密封弹簧5，密封箭4远离密封座3，由于插杆15的顶部向下倾斜设计，因此密封箭4通过通孔41推动插杆15滑动至滑孔中，插杆15不影响密封箭4下降，下阀体2、上阀体1与密封箭4形成钻井液通道，当发生井喷时，井喷液推动密封箭4与密封座3刚性接触，实现一重止回，同时通孔41移动至插杆15位置，插杆15在顶簧16的作用下插接在通孔41中，进而给予密封箭4支撑力，实现二重止回，止回强度高，且此时井喷液会通过水孔151与下阀体2中的井喷液连通，保证插杆15在正常压力下不会滑动，再者随着止回阀正常使用，插杆15反复插接在通孔41中，能防止通孔41堵塞，进一步提高止回稳定性；

当井喷压力过大时，此时井喷液给予插杆15的压力较大，液压推动插杆15挤压顶簧16，插杆15中的水孔移动至检测孔位置，井喷液冲压在压力传感器17上，此时压力传感器17检测到水压，能提示水压超过阀体承受极限，且此时插杆15依然在通孔41中，给予密封箭4足够的支撑力，使用安全性高；

当止回阀使用完后需要清洗时，此时密封箭4在密封弹簧5的作用下顶在密封座3上，插杆15插接在通孔41中，然后旋松下阀体2，下阀体2远离上阀体1，下阀体2与上阀体1之间形成清洗空腔，同时使插杆15插接在通孔41中，插杆15使密封箭4固定在上阀体1上，下阀体2相对密封箭4下降，密封箭4完全位于清洗空腔中，通过向下阀体2中注水，水流通过喷孔23进入清洗空腔中，即可直接对密封箭4进行清洗，清洗完成后旋紧下阀体2即可，清洗方便，且通过可拆卸的下阀体2的设置，便于止回阀安装，同时利用本身插杆15与密封箭4形成的密封加强结构进行清洗支撑，结构紧凑。

进一步地，通孔41与滑孔均环形设置有多组，且通孔41与滑孔对应设置，通孔41与滑孔优先设置有四组，且通过该设计能提高排水效果，同时能提高插杆15对密封箭4的支撑强度。

更进一步地，水孔151的内部设置有泄压阀152。

由于在正常泵液时，泵液进入上阀体1中，然以通过密封座3向下流动，泵液推动密封箭4挤压密封弹簧5，密封箭4远离密封座3，由于插杆15的顶部向下倾斜设计，因此密封箭4通过通孔41推动插杆15滑动至滑孔中，因此水孔151会与检测孔相通，泵液有流入到压力传感器17上的可能，进而可能会导致压力传感器17污染，会缩短使用寿命，因此需要设置泄压阀152，当泵液推动密封箭4挤压密封弹簧5，密封箭4远离密封座3，由于插杆15的顶部向下倾斜设计，因此密封箭4通过通孔41推动插杆15滑动至滑孔中，此时泄压阀152防止泵液进入水孔151，当井喷压力过大时，压力会打开泄压阀152，井喷液还是会正常流入检测孔中，不会影响压力传感器17正常检测。

实施例二，在上述实施例的基础上，提供一种密封箭4密封结构；

如图2、图8所示，密封箭4呈阶梯设计，且上半部分半径大于下半部分，密封箭4的上半部分密封滑动连接在弹簧槽24中，密封箭4的下半部分密封滑动连接在喷孔23中；

密封箭4上半部分的外侧开设有上环槽42，密封箭4下半部分的外侧开设有下环槽43，上环槽42的内部卡接有上密封圈9，下环槽43的内部卡接有下密封圈10。

通过上密封圈9的设置，使密封箭4上半部分能稳定的密封滑动至弹簧槽24中，且通过下密封圈10的设置使密封箭4的下半部分能稳定的密封滑动连接在喷孔23中，密封箭4密封性能好，且上密封圈9与下密封圈10需要随着密封箭4上下移动，且参与止回阀的密封，因此也需要经常清洗，旋松下阀体2，下阀体2远离上阀体1，下阀体2与上阀体1之间形成的清洗空腔中，同时使插杆15插接在通孔41中，插杆15使密封箭4固定在上阀体1上，下阀体2相对密封箭4下降，密封箭4完全位于清洗空腔中，且上密封圈9与下密封圈10也完全位于清洗空腔中，进而能同时完成清洗，清洗效果好。

实施例三，在上述实施例的基础上，提供一种密封座3安装结构；

如图3、图4所示，上阀体1的内部开设有密封座安装槽11，密封座3螺纹连接在密封座安装槽11中，密封座3的顶部开设有六角驱动孔31，密封座3与密封座安装槽11之间设置有密封座圈8。

通过六角驱动孔31便于将密封座3旋进密封座安装槽11中，且通过密封座圈8的设置，能提高密封座3密封性。

实施例四，在上述实施例的基础上，提供另一种密封结构；

如图2-图8所示，上阀体1的内部设置有内密封环12，内密封环12位于密封座3与滑孔之间，内密封环12的外径与密封箭4的最大外径相同。

通过内密封环12的设置，密封箭4先穿过内密封环12再与密封座3刚性密封，且内密封环12的外径与密封箭4的最大外径相同，因此内密封环12也能与密封箭4密封，当密封座3失效时，内密封环12能起到临时密封的效果，同时由于内密封环12位于密封座3与滑孔之间，因此密封座3与内密封环12形成刚性密封，进一步提高密封座3密封效果。

进一步地，密封箭4上半部分的外侧设置有加强环44，加强环44的外径大于内密封环12的内径，且小于上阀体1的内径。

当井喷压力超过极限时，此时井喷液给予插杆15的压力较大，液压推动插杆15挤压顶簧16，插杆15中的水孔移动至检测孔位置，井喷液冲压在压力传感器17上，此时压力传感器17检测到水压，能提示水压超过阀体承受极限，且插杆15被完全压出通孔41，然后密封箭4在压力作用下将密封座3顶脱落，此时加强环44能卡在内密封环12上，能再次提供止回效果，再次进行正常泵液时，泵液进入上阀体1中，泵液推动密封箭4挤压密封弹簧5，密封箭4带动加强环44远离内密封环12，此时密封箭4先带动通孔41移动至插杆15位置，插杆15在顶簧16的作用下插接在通孔41中，且此时通孔41被堵住，能减缓泵液压力，防止高压泵液过快喷出，然后由于插杆15的顶部向下倾斜设计，因此密封箭4通过通孔41推动插杆15滑动至滑孔中，插杆15不影响密封箭4下降，下阀体2、上阀体1与密封箭4形成钻井液通道，当发生井喷时，井喷液推动密封箭4上升，密封箭4带动加强环44与内密封环12刚性接触，进而能临时止回。

实施例四，在上述实施例的基础上，提供一种下阀体2结构；

如图5、图6所示，下阀体2的外侧设置有六角凸起21，喷孔23的顶部开设有阀体连接槽22，上阀体1螺纹连接在阀体连接槽22中，阀体连接槽22的内底部开设有下密封凹槽25，上阀体1的底部开设有上密封凹槽14，下密封凹槽25与上密封凹槽14之间设置有内密封圈7。

通过六角凸起21的设置，便于旋紧下阀体2，且通过内密封圈7的设置，提高下阀体2与上阀体1之间的内密封。

进一步地，上阀体1的外侧开设有外环槽13，下阀体2能插接在外环槽13中，外环槽13的内部设置有外密封圈6。

通过外环槽13的设置，能防止污染物进入下阀体2与上阀体1之间，再通过外密封圈6的设置，能提高提高下阀体2与上阀体1之间的外密封。

更进一步地，下阀体2的外侧贯穿开设有清洗孔26，清洗孔26的内部螺纹连接有密封螺钉27。

通过密封螺钉27的设置，下阀体2旋紧在上阀体1上时，旋紧密封螺钉27不仅能将清洗孔26密封，且密封螺钉27紧压在上阀体1上，防止下阀体2与上阀体1连接松动，连接稳定；

当止回阀使用完后需要清洗时，此时密封箭4在密封弹簧5的作用下顶在密封座3上，插杆15插接在通孔41中，然后旋松下阀体2，下阀体2远离上阀体1，下阀体2与上阀体1之间形成的清洗空腔中，同时使插杆15插接在通孔41中，插杆15使密封箭4固定在上阀体1上，下阀体2相对密封箭4下降，密封箭4完全位于清洗空腔中，将密封螺钉27旋出，此时水流通过清洗孔能直接冲洗在密封箭4上，冲洗完成后，将喷孔23堵住，通过清洁孔持续注入清洗剂，水流充满清洗空腔，即可直接对密封箭4进行浸泡，进一步提高清洗效果，清洗完成后旋紧下阀体2即可，清洗方便，且通过可拆卸的下阀体2的设置，便于止回阀安装，同时利用本身密封加强结构进行清洗支撑，结构紧凑。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀，包括上阀体（1），其特征在于，所述上阀体（1）的内部安装有密封座（3），所述上阀体（1）的内壁开设有滑孔，所述滑孔位于密封座（3）的下方，所述滑孔的内部滑动连接有插杆（15），所述插杆（15）的上表面向下倾斜设计，所述插杆（15）与所述滑孔内壁之间设置有顶簧（16），所述顶簧（16）用于驱动插杆（15）远离滑孔；

所述插杆（15）的内部开设有水孔（151），所述滑孔的内底部开设有检测孔，所述检测孔的内部安装有压力传感器（17）；

还包括下阀体（2），所述下阀体（2）螺纹连接在上阀体（1）的底部，所述下阀体（2）的内部开设有喷孔（23），所述喷孔（23）的内壁开设有弹簧槽（24），所述喷孔（23）的内部密封滑动连接有密封箭（4），所述密封箭（4）内部中空设计，且顶部呈圆弧设计，所述密封箭（4）能与密封座（3）刚性密封，所述密封箭（4）与所述弹簧槽（24）之间设置有密封弹簧（5），所述密封箭（4）的外侧开设有贯穿至内部的通孔（41），所述插杆（15）能插接在通孔（41）中。

2.根据权利要求1所述的一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀，其特征在于，所述密封箭（4）呈阶梯设计，且上半部分半径大于下半部分，所述密封箭（4）的上半部分密封滑动连接在弹簧槽（24）中，所述密封箭（4）的下半部分密封滑动连接在喷孔（23）中；

所述密封箭（4）上半部分的外侧开设有上环槽（42），所述密封箭（4）下半部分的外侧开设有下环槽（43），所述上环槽（42）的内部卡接有上密封圈（9），所述下环槽（43）的内部卡接有下密封圈（10）。

3.根据权利要求2所述的一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀，其特征在于，所述上阀体（1）的内部开设有密封座安装槽（11），所述密封座（3）螺纹连接在密封座安装槽（11）中，所述密封座（3）的顶部开设有六角驱动孔（31），所述密封座（3）与所述密封座安装槽（11）之间设置有密封座圈（8）。

4.根据权利要求3所述的一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀，其特征在于，所述上阀体（1）的内部设置有内密封环（12），所述内密封环（12）位于密封座（3）与滑孔之间，所述内密封环（12）的外径与密封箭（4）的最大外径相同。

5.根据权利要求4所述的一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀，其特征在于，所述密封箭（4）上半部分的外侧设置有加强环（44），所述加强环（44）的外径大于内密封环（12）的内径，且小于上阀体（1）的内径。

6.根据权利要求1所述的一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀，其特征在于，所述下阀体（2）的外侧设置有六角凸起（21），所述喷孔（23）的顶部开设有阀体连接槽（22），所述上阀体（1）螺纹连接在阀体连接槽（22）中，所述阀体连接槽（22）的内底部开设有下密封凹槽（25），所述上阀体（1）的底部开设有上密封凹槽（14），所述下密封凹槽（25）与上密封凹槽（14）之间设置有内密封圈（7）。

7.根据权利要求6所述的一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀，其特征在于，所述上阀体（1）的外侧开设有外环槽（13），所述下阀体（2）能插接在外环槽（13）中，所述外环槽（13）的内部设置有外密封圈（6）。

8.根据权利要求7所述的一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀，其特征在于，所述下阀体（2）的外侧贯穿开设有清洗孔（26），所述清洗孔（26）的内部螺纹连接有密封螺钉（27）。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀，其特征在于，所述通孔（41）与滑孔均环形设置有多组，且通孔（41）与所述滑孔对应设置。

10.根据权利要求9所述的一种控压钻井免灌浆式钻具止回阀，其特征在于，所述水孔（151）的内部设置有泄压阀（152）。