CN117846544A - 一种箭形止回阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及止回阀技术领域，提供了一种箭形止回阀，包括上阀头，所述上阀头的底部固定套装有下阀头，还包括轴向依次设置的阀座主体、阀芯和多级底座，阀座主体与上阀头相连，阀芯的下端与所述多级底座相连，多级底座与所述下阀头的底端相连，所述下阀头设有过液空腔；多级底座的周侧开设有至少一个出液孔；当钻井液输入时，所述阀芯轴向移动带动所述多级底座的各个座体逐个套装卡入，各个座体之间的所述出液孔叠合相通；当油气反冲时，阀芯轴向移动带动多级底座的各个座体呈阶梯式展开，各个座体之间的所述出液孔错位关闭，所述阀芯堵住所述阀座主体的出液口。本发明相比弹簧和阀芯配合的结构，具备更好的防喷密封效果，使用寿命更长。

Description

一种箭形止回阀

技术领域

本发明涉及止回阀技术领域，具体而言，涉及一种箭形止回阀。

背景技术

在钻井平台钻井工作时，由于地层的复杂多变，钻井过程中，常常会遇到地层高压流体，如果没有可靠的放喷系统就有可能发生井涌或井喷，影响钻井作业安全和钻井效率，箭形止回阀是安装在钻杆内的防喷工具，具有防止井涌和井喷的作用，是钻井过程中一种重要的内防喷工具，当遇到高压油气层向上顶压时，可带动箭形阀芯向上移动与阀座贴合密封，关闭钻杆内通道，防止井喷或井涌。

然而现有的箭形止回阀在钻井液进入时，钻井液的冲击压力值不是恒定的，因此阀芯挤压弹簧在正常工作时一直在跳动，这影响了弹簧的寿命，加速止回阀失效的速度，对井控作业也不利，且主要依靠阀芯封堵阀座达到防喷的目的，当弹簧出现问题时，其防喷效果则会变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种箭形止回阀不具备弹簧结构，在受到油气反冲时，具备更好的防喷效果，使用寿命更长。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种箭形止回阀，包括上阀头，所述上阀头的底部固定套装有下阀头，还包括轴向依次设置的阀座主体、阀芯和多级底座，所述阀座主体与所述上阀头相连，所述阀芯的下端与所述多级底座相连，所述多级底座与所述下阀头的底端相连，所述下阀头设有过液空腔；所述多级底座的周侧开设有至少一个出液孔；当钻井液输入时，所述阀芯轴向移动带动所述多级底座的各个座体逐个套装卡入，各个座体之间的所述出液孔叠合相通；当油气反冲时，所述阀芯轴向移动带动所述多级底座的各个座体呈阶梯式展开，各个座体之间的所述出液孔错位关闭，所述阀芯堵住所述阀座主体的出液口。

可选的，所述多级底座包括第一座体、第二座体和第三座体依次套装接入形成阶梯式结构，所述第一座体与所述第二座体滑动相连，所述第二座体与所述第三座体滑动相连；所述出液孔包括第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述第一通孔环绕设于所述第一座体的周侧，所述第二通孔环绕设于所述第二座体的周侧，所述第三通孔环绕设于所述第三座体的周侧。

可选的，所述第一座体的外表面均匀间隔布置有多个第一底座滑键，所述第二座体的内壁设有与所述第一底座滑键对应配合的第二底座滑槽，所述第二座体的外表面均匀间隔布置有多个第二底座滑键，所述第三座体的内壁设有与所述第二底座滑键对应配合的第三底座滑槽。

可选的，所述阀芯的下端与所述第一座体螺纹连接，所述第三座体下端与所述下阀头螺纹拆卸式连接。

可选的，所述阀座主体由多个阀座于轴向套装叠合成阶梯式结构，所述阀座主体的下端与所述阀芯贴合适配，所述阀座主体包括第一阀座、第二阀座和第三阀座，所述第一阀座与所述上阀头相连，所述第一阀座与所述第二阀座滑动相连，所述第二阀座与所述第三阀座滑动相连；所述第一阀座的周侧设有至少一个第一排孔，所述第二阀座的周侧设有至少一个第二排孔，所述第三阀座的周侧设有至少一个第三排孔；所述阀座主体展开时，所述第一排孔、所述第二排孔及所述第三排孔与所述过液空腔相通；所述阀座主体叠合时，所述第一排孔、所述第二排孔及所述第三排孔错位互不相通。

可选的，所述第一阀座的内壁设有一级阀座滑槽，所述第二阀座的外表面设有与所述一级阀座滑槽对应配合的二级阀座滑键，所述第二阀座的内壁设有二级阀座滑槽，所述第三阀座的外表面设有与所述二级阀座滑槽对应配合的三级阀座滑键。

可选的，所述第三阀座靠近所述阀芯一端设有与之适配贴合的锥形斜面。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：与现有技术相比，本发明通过多个座体形成多级底座，钻井液正常流入时，不会产生跳动现象，且反冲时，多个过液孔错位封堵起到防喷效果，且阀芯顶部还能与阀座下端接触堵住，起到二次防喷保险，整体止回阀的防喷效果更好，多级阀座也不会产生跳动现象，具备更长的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的箭形止回阀静息时通过钻井液时的结构示意图；

图2为本发明实施例中的箭形止回阀工作状态时的结构示意图；

图3为本发明中的多级底座工作状态的结构示意图；

图4为本发明中的多级底座静息时的结构示意图；

图5为本发明中的阀座本体展开时的结构示意图；

图6为本发明中的阀座本体叠合缩回时的结构示意图；

图7为本发明中的第一座体的结构示意图；

图8为本发明中的第二座体的结构示意图；

图9为本发明中的第三座体的结构示意图；

图10为本发明中的第一阀座的结构示意图；

图11为本发明中的第二阀座的结构示意图；

图12为本发明中的第三阀座的结构示意图。

图标：1-上阀头，2-下阀头，21-过液空腔，3-阀座主体，31-第一阀座，311-第一排孔，312-一级阀座滑槽，32-第二阀座，321-第二排孔，322-二级阀座滑槽，323-二级阀座滑键，33-第三阀座，331-第三排孔，332-三级阀座滑键，333-锥形斜面，4-多级底座，41-第一座体，411-第一通孔，412-第一底座滑键，42-第二座体，421-第二通孔，422-第二底座滑槽，423-第二底座滑键，43-第三座体，431-第三通孔，432-第三底座滑槽，5-阀芯。

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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例

以下结合具体实施例进一步说明，参照图1-图12所示，本实施例为一种箭形止回阀，包括上阀头1，上阀头1的底部固定套装有下阀头2，还包括轴向依次设置的阀座主体3、阀芯5和多级底座4，阀座主体3与上阀头1相连，阀芯5的下端与多级底座4相连，多级底座4与下阀头2的底端相连，下阀头2设有过液空腔21；多级底座4的周侧开设有至少一个出液孔；当钻井液输入时，阀芯5轴向移动带动多级底座4的各个座体逐个套装卡入，各个座体之间的出液孔叠合相通；当油气反冲时，阀芯5轴向移动带动多级底座4的各个座体呈阶梯式展开，各个座体之间的出液孔错位关闭，阀芯5堵住阀座主体3的出液口；具体的，本发明通过将该箭形止回阀安装在钻杆上，上阀头1与下阀头2螺纹旋入连接，钻井正常时，钻井液正常的自上而下流动进入，流经阀座进入到过液空腔21中，多个座体叠合收入，多级底座4完全打开，过液空腔21中的钻井液能够依次穿过多个出液孔流出下阀头2；而当发生井喷时，多级底座4受到压力带动多个座体及阀芯5上移，多个座体呈锥形阶梯式结构展开，过液孔于轴向产生错位，反冲油气无法由过液孔进入到过液空腔21中，且阀芯5顶部堵住阀座，起到双层防喷保险的效果，其防喷效果更好，且使用寿命更长，即当多级底座4因强度不足未密封住自下而上的油气，阀座本体与阀芯5共同封堵作用还能形成二道密封，避免油气继续向上运动。

参照图1-图4，本实施例中的多级底座4包括第一座体41、第二座体42和第三座体43依次套装接入形成阶梯式结构，第一座体41与第二座体42滑动相连，第二座体42与第三座体43滑动相连；出液孔包括第一通孔411、第二通孔421和第三通孔431，第一通孔411环绕设于第一座体41的周侧，第二通孔421环绕设于第二座体42的周侧，第三通孔431环绕设于第三座体43的周侧；具体的，当止回阀处于静息状态时，钻井液经过阀座主体3进入过液空腔21中，阀芯5及多级底座4受到高速高压的流体冲击，使得第一座体41、第二座体42及第三座体43叠合，但多级底座4和阀芯5不会产生跳动，第一通孔411、第二通孔421和第三通孔431重合，具备钻井液通过功能；当发生井喷等特殊情况时，箭形止回阀下部压力大于箭形止回阀上部压力，使得油气向上喷涌，此时箭形止回阀开始工作，油气由多级底座4进入内部，第一座体41上移至极限位置时，第一通孔411的外表面被第二座体42的内表面完全堵住，第一座体41继续向上运动，同时带动第二座体42向上运动，第二座体42和第三座体43运动到极限位置，阀芯5停止运动，第二通孔421被第三座体43的外表面堵住，油气则不能穿过出液孔反流进入过液空腔21中。

参照图7-图9所示，本实施例中的第一座体41的外表面均匀间隔布置有多个第一底座滑键412，第二座体42的内壁设有与第一底座滑键412对应配合的第二底座滑槽422，第二座体42的外表面均匀间隔布置有多个第二底座滑键423，第三座体43的内壁设有与第二底座滑键423对应配合的第三底座滑槽432；具体的，第二底座滑槽422和第三底座滑槽432的朝向与轴线平行，防止第一座体41、第二座体42和第三座体43产生一定角度旋转，则第一通孔411、第二通孔421和第三通孔431无法再对准重合，造成功能失效。

值得说明的是，将阀芯5的下端与第一座体41螺纹连接，第三座体43下端与下阀头2螺纹拆卸式连接，从而以便进行止回阀的组装和拆卸维修操作。

如图5和图6所示，该实施例中的阀座主体3由多个阀座于轴向套装叠合成阶梯式结构，阀座主体3的下端与阀芯5贴合适配，阀座主体3包括第一阀座31、第二阀座32和第三阀座33，其叠合和展开效果与多级底座4类似，第一阀座31与上阀头1相连，第一阀座31与第二阀座32滑动相连，第二阀座32与第三阀座33滑动相连；第一阀座31的周侧设有至少一个第一排孔311，第二阀座32的周侧设有至少一个第二排孔321，第三阀座33的周侧设有至少一个第三排孔331；阀座主体3展开时，第一排孔311、第二排孔321及第三排孔331与过液空腔21相通；阀座主体3叠合时，第一排孔311、第二排孔321及第三排孔331错位互不相通；具体的，当钻井液穿过阀座本体时，既可经下端孔流入过液空腔21，也可以由第一排孔311、第二排孔321及第三排孔331进入；当阀芯5向上运动时，阀芯5先与第三阀座33的底部接触，同时推动第二阀座32继续向上运动，直至运动到极限位置，由于各个阀座之间的排孔相互交错，当运动到极限位置时，第一排孔311、第二排孔321和第三排孔331均被堵住，反冲油气则无法经排孔泄漏出去，实现防井喷的效果。

值得一提的是，常规的止回阀由于用于固定阀座的压帽存在，限制了钻井液的通道，减小了箭形止回阀的过流面积，产生较大阻力，使泥浆的压降较大，浪费了能量，影响钻进效率。在箭形阀芯5上用来密封的橡胶圆圈在高压高速流体的作用下容易磨损失效或脱落，影响箭形阀芯5的密封效果，本实施例则通过设置第一排孔311、第二排孔321和第三排孔331扩大了钻井液通过通道。

参照图10-图12所示，在第一阀座31的内壁设有一级阀座滑槽312，第二阀座32的外表面设有与一级阀座滑槽312对应配合的二级阀座滑键323，第二阀座32的内壁设有二级阀座滑槽322，第三阀座33的外表面设有与二级阀座滑槽322对应配合的三级阀座滑键332；具体的，二级阀座滑槽322和一级阀座滑槽312沿轴向布置，保证第二阀座32和第三阀座33轴向移动，防止阀座之间产生角度转动偏移，导致排孔之间出现重合，导致油气从上阀头1处泄漏。

如图5和图12所示，第三阀座33靠近阀芯5一端设有与之适配贴合的锥形斜面333，箭形的阀芯5与该锥形斜面333贴合紧密，密封效果好，另外，在第二阀座32一端也设有与锥形斜面333衔接的锥孔。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种箭形止回阀，包括上阀头(1)，所述上阀头(1)的底部固定套装有下阀头(2)，其特征在于：还包括轴向依次设置的阀座主体(3)、阀芯(5)和多级底座(4)，所述阀座主体(3)与所述上阀头(1)相连，所述阀芯(5)的下端与所述多级底座(4)相连，所述多级底座(4)与所述下阀头(2)的底端相连，所述下阀头(2)设有过液空腔(21)；

所述多级底座(4)的周侧开设有至少一个出液孔；

当钻井液输入时，所述阀芯(5)轴向移动带动所述多级底座(4)的各个座体逐个套装卡入，各个座体之间的所述出液孔叠合相通；

当油气反冲时，所述阀芯(5)轴向移动带动所述多级底座(4)的各个座体呈阶梯式展开，各个座体之间的所述出液孔错位关闭，所述阀芯(5)堵住所述阀座主体(3)的出液口。

2.根据权利要求1所述的箭形止回阀，其特征在于：所述多级底座(4)包括第一座体(41)、第二座体(42)和第三座体(43)依次套装接入形成阶梯式结构，所述第一座体(41)与所述第二座体(42)滑动相连，所述第二座体(42)与所述第三座体(43)滑动相连；

所述出液孔包括第一通孔(411)、第二通孔(421)和第三通孔(431)，所述第一通孔(411)环绕设于所述第一座体(41)的周侧，所述第二通孔(421)环绕设于所述第二座体(42)的周侧，所述第三通孔(431)环绕设于所述第三座体(43)的周侧。

3.根据权利要求2所述的箭形止回阀，其特征在于：所述第一座体(41)的外表面均匀间隔布置有多个第一底座滑键(412)，所述第二座体(42)的内壁设有与所述第一底座滑键(412)对应配合的第二底座滑槽(422)，所述第二座体(42)的外表面均匀间隔布置有多个第二底座滑键(423)，所述第三座体(43)的内壁设有与所述第二底座滑键(423)对应配合的第三底座滑槽(432)。

4.根据权利要求3所述的箭形止回阀，其特征在于：所述阀芯(5)的下端与所述第一座体(41)螺纹连接，所述第三座体(43)下端与所述下阀头(2)螺纹拆卸式连接。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的箭形止回阀，其特征在于：所述阀座主体(3)由多个阀座于轴向套装叠合成阶梯式结构，所述阀座主体(3)的下端与所述阀芯(5)贴合适配。

6.根据权利要求5所述的箭形止回阀，其特征在于：所述阀座主体(3)包括第一阀座(31)、第二阀座(32)和第三阀座(33)，所述第一阀座(31)与所述上阀头(1)相连，所述第一阀座(31)与所述第二阀座(32)滑动相连，所述第二阀座(32)与所述第三阀座(33)滑动相连；

所述第一阀座(31)的周侧设有至少一个第一排孔(311)，所述第二阀座(32)的周侧设有至少一个第二排孔(321)，所述第三阀座(33)的周侧设有至少一个第三排孔(331)；

所述阀座主体(3)展开时，所述第一排孔(311)、所述第二排孔(321)及所述第三排孔(331)与所述过液空腔(21)相通；

所述阀座主体(3)叠合时，所述第一排孔(311)、所述第二排孔(321)及所述第三排孔(331)错位互不相通。

7.根据权利要求6所述的箭形止回阀，其特征在于：所述第一阀座(31)的内壁设有一级阀座滑槽(312)，所述第二阀座(32)的外表面设有与所述一级阀座滑槽(312)对应配合的二级阀座滑键(323)，所述第二阀座(32)的内壁设有二级阀座滑槽(322)，所述第三阀座(33)的外表面设有与所述二级阀座滑槽(322)对应配合的三级阀座滑键(332)。

8.根据权利要求7所述的箭形止回阀，其特征在于：所述第三阀座(33)靠近所述阀芯(5)一端设有与之适配贴合的锥形斜面(333)。