CN204113215U - 投入止回阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石油钻井作业中防井喷的工具领域，具体为一种投入止回阀。阀芯（3）上设有弹性卡子（10），弹性卡子（10）外壁自下而上分别设有第一卡合部和第二卡合部；就位接头（1）内壁设有第一卡合配合部，与第一卡合部卡接；投入止回阀还包括一个回收组件，回收组件上设有第二卡合配合部，回收时，因使所述弹性卡子（10）发生弹性变形，第二卡合部与第二卡合配合部卡接，并使第一卡合部与第一卡合配合部脱开，阀芯（3）被回收。该结构的阀芯在完成对井下压力的封堵后，不需起钻、只需投入回收组件既可将阀芯取出，节省起下钻费用。

Description

投入止回阀

技术领域

本实用新型涉及石油钻井作业中防井喷的工具领域，具体为一种投入止回阀。 

背景技术

钻井时，大多数防井喷工具和钻柱一同下井，长时间作业后有的时候出现密封失效的问题。通常结构的投入式止回阀，阀芯投入后完成了对井下压力的封堵，只有起钻后才能将阀芯取出恢复钻井作业。该结构投入式止回阀由三部分组成：就位接头、止动环、阀芯（组合件）。其中阀芯上的卡瓦可在阀芯锥套的锥形滑道内上下自由滑动，由上端向下端滑动时，卡瓦张开的尺寸逐渐变大，能够与就位接头内孔中的环形牙相啮合，承受来自下端高压液体产生的轴向推力，阀芯上胶筒与就位接头内孔配合密封，实现对井下压力的封堵。由于该结构投入式止回阀没有收回阀芯的结构，故只能起钻后将止动环拆下，从下端将阀芯砸出。起下钻一次会增加钻井成本很多。 

发明内容

为了克服以上缺点，本实用新型提供了一种投入止回阀，它不需起钻，只需将回收组件投入即可将阀芯取出、恢复钻井作业，节省了起下钻费用。 

本实用新型的发明目的是通过以下方案实现的： 

    投入止回阀， 包括就位接头和阀芯，所述阀芯位于所述就位接头中， 所述阀芯上设有弹性卡子，所述弹性卡子外壁自下而上分别设有第一卡合部和第二卡合部；所述就位接头内壁设有第一卡合配合部，与所述第一卡合部卡接；所述投入止回阀还包括一个回收组件，所述回收组件上设有第二卡合配合部，回收时，所述弹性卡子发生弹性变形，所述第二卡合部与第二卡合配合部卡接，并使所述第一卡合部与第一卡合配合部脱开，所述阀芯被回收。

作为对卡合部的优化，所述弹性卡子为伞状结构，其外壁开设有自上而下方向的开口，所述弹性卡子具有开口的外壁自下而上设有嵌入台肩作为所述第一卡合部，设有打捞台肩作为所述第二卡合部；所述就位接头内壁设有就位接头台肩作为第一卡合配合部；所述回收组件包括打捞器主体，所述打捞器主体为中空结构，下端开口，空腔内壁上设有内孔台肩作为第二卡合配合部。 

作为对阀芯的优化，所述阀芯包括导向套，所述导向套位于所述阀芯上端位置，所述导向套外壁设有导向套台肩，所述导向套台肩上方连接外圆柱面，下方接外锥面；所述导向套顶端穿过所述弹性卡子的顶部并设有压帽；所述弹性卡子内壁设有压簧台肩，所述弹性卡子下端口内壁设有内锥面；所述导向套外部套有主弹簧，所述主弹簧外部套有所述弹性卡子，所述主弹簧上端与所述压簧台肩相抵，下端与所述导向套台肩相抵；所述弹性卡子相对于所述导向套上移，其上端与所述压帽下端相抵止动；所述弹性卡子相对于所述导向套下移，所述主弹簧被压缩，所述弹性卡子下端内锥面与所述导向套外锥面贴合。 

进一步的，所述阀芯还包括球座接头，所述球座接头上端与所述导向套下端连接，所述球座接头外部套有O型密封圈。 

进一步的，所述O型密封圈为3道。 

进一步的，所述阀芯还包括锥形头，所述锥形头上端与所述球座接头下端连接； 所述锥形头下端开口小于上端开口，所述锥形头空腔内由下至上依次装有钢球弹簧、钢球；当受到下方压力时，所述钢球与所述球座接头内孔密封；所述锥形头侧壁设有通孔。 

为了增加弹性卡子的弹性，所述弹性卡子内壁设有多个台肩。 

作为对回收组件的优化，所述回收组件包括：打捞器主体、打捞器上接头、捞筒加重杆和钢丝绳帽；所述打捞器主体上方连接有打捞器上接头，所述打捞器上接头上方连接有捞筒加重杆，所述捞筒加重杆上方连接有钢丝绳帽；所述打捞器上接头上部为实心部，下部为空心部，其空心部与所述打捞器主体相连通。 

进一步的，所述打捞器上接头实心部外壁设有台肩结构，台肩平面上设有向下的通孔，该通孔方向与所述台肩平面垂直；所述通孔的下端与所述空心部相通。 

为了使阀芯止动，所述投入止回阀还包括止动环，所述止动环位于所述就位接头底部，与所述就位接头螺纹连接。   

本实用新型的有益效果在于：

1、就位接头随钻柱一同下井，当井喷将要发生时，才将阀芯投入，这样可以避免密封失效。

2、利用弹性卡子的特殊结构将阀芯投入并卡在就位接头的台肩上，实现封堵；同时利用打捞器主体的特殊结构将阀芯取回。该结构的阀芯在完成对井下压力的封堵后，不需起钻、只需投入回收组件既可将阀芯取出，节省起下钻费用。 

3、采用O形密封圈有利于阀芯的投入，同时3道密封圈完全可以保证密封，安全可靠。 

4、受到来自下方压力时，阀芯导向套上行，弹性卡子内锥面与导向套外锥面的紧密贴合对阀芯起到稳固支撑作用。 

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。 

附图说明

图1为投入时止回阀组装示意图； 

图2为井喷时止回阀工作示意图；

图3为阀芯结构示意图；

图4为弹性卡子结构示意图；

图5为弹性卡子横向剖面图；

图6为回收组件结构示意图；

图7为井喷消除后阀芯及就位接头位置示意图；

图8为打捞回收示意图。

具体实施方式

1. 就位接头；2. 止动环；3. 阀芯；4. 锥形头；5. 钢球弹簧；6. 钢球；7. 球座接头；8. O形密封圈；9.导向套；10. 弹性卡子；11. 主弹簧；12. 压帽；13. 打捞器主体；14. 打捞器上接头；15. 捞筒加重杆 ；16. 钢丝绳帽；1-1.就位接头台肩；4-1.锥形头侧壁通孔；9-1.导向套台肩；9-2.导向套外锥面；10-1.纵向开口；10-2.嵌入台肩；10-3.打捞台肩；10-4.压簧台肩；10-5.弹性卡子内锥面；10-6.开口起点；13-1.内孔台肩；14-1.通孔。 

如图1所示，投入止回阀， 包括就位接头1、止动环2和阀芯3， 止动环2为帽子形结构，其帽檐结构外侧与就位接头1底部相抵，其帽身处外螺纹与就位接头1内螺纹连接。阀芯3被插入到就位接头1与止动环2的空腔内（图1），当阀芯3底部台肩遇到止动环2上的台肩，阀芯3停止下行。 

如图3所示，阀芯3为中空结构，包括锥形头4、钢球弹簧5、钢球6、球座接头7、O型密封圈8、导向套9、弹性卡子10、主弹簧11和压帽12。 

如图4、5所示，弹性卡子10采用弹簧钢材料，既能承受一定的轴向压力，又具有良好的变形能力，便于阀芯的投入和取出。弹性卡子10为六瓣伞状结构，六个瓣连接于弹性卡子10中上部，其侧壁有从中上部位置开口处10-6至下端的6道纵向开口（10-1），使得弹性卡子能够产生弹性变形；同时弹性卡子10内壁设有多个台肩结构也可以增强弹性卡子10的弹性，其中设有压簧台肩10-4可以用来压缩主弹簧11。弹性卡子10外壁下部设有嵌入台肩10-2（作为第一卡合部），与就位接头台肩1-1（作为第一卡合配合部）卡接（图1、2）；弹性卡子10外壁嵌入台肩10-2上方、开口处10-6下方设有打捞台肩10-3（作为第二卡合部）与回收组件上的内孔台肩13-1（作为第二卡合配合部）卡接（图6、7）。弹性卡子10下端口内壁设有内锥面10-5。 

如图1、2、3所示，导向套9位于阀芯3上端位置，导向套9为中空、两端开口、外表光滑、整体钢材结构，外表可分3部分描述，上端为细长圆柱体，圆柱体的下端为圆锥台，圆锥台下方为与圆锥台下底面直径相同的圆柱体，其中上端细长圆柱体与圆锥台之间形成导向套台肩9-1，所以导向套台肩9-1上方连接外圆柱面，下方接外锥面9-2。 导向套9的顶端螺纹连接压帽12，以防止弹性卡子10从上方脱出导向套9。 

导向套9外部套有主弹簧11，主弹簧11外部套有弹性卡子10，主弹簧11上端与压簧台肩10-4相抵，下端与导向套台肩9-1相抵；弹性卡子10相对所述导向套9上移，其上端与压帽12下端相抵止动；弹性卡子11相对于所述导向套11下移，主弹簧11被压缩，弹性卡子下端内锥面10-5与导向套外锥面9-2贴合。 

球座接头7为中间粗两段细的中空结构，其外部套有3道O型密封圈8，其上端与导向套9螺纹连接；下端与锥形头4螺纹连接。球座接头7外圆处有3道O形密封圈8与就位接头1实现密封。采用O形密封圈结构便于阀芯投入。 

锥形头4下端开口小于上端开口，锥形头4空腔内由下至上依次装有钢球弹簧5、钢球6，来自上方的压力能将钢球6推开使内孔畅通，来自下方的压力在钢球弹簧5对钢球6的预压力下使钢球6将内孔封堵。所述锥形头4侧壁设有4个长胶囊型通孔4-1（图3），当泥浆从上端向下循环的时候，泥浆将钢球6向下推，钢球6和球座接头7脱开，出来的泥浆从这4个通孔流出，保证能正常循环。 

如图6所示，回收组件包括：打捞器主体13、打捞器上接头14、捞筒加重杆15和钢丝绳帽16；打捞器主体13上方连接有打捞器上接头14（螺纹连接），打捞器上接头14上方连接有捞筒加重杆15（螺纹连接），捞筒加重杆15上方连接有钢丝绳帽16（螺纹连接）。  

打捞器主体13为空腔圆柱形结构，空腔内壁上设有内孔台肩13-1，该内孔台肩13-1可与弹性卡子10上的打捞台肩10-3卡合。打捞器上接头14分为上下两部分，上部为实心结构，该实心部外壁形成倾斜向下45度的环形台肩结构，在此台肩平面上设有两个对称的倾斜向下的通孔14-1，通孔方向与台肩平面垂直，可以防止在回收组件下沉过程中的淤泥等的阻力；两个通孔14-1的下端连接有圆锥形空腔，圆锥形空腔下端为圆柱空腔，圆柱空腔下部为梯形截面空腔，该空腔下端口直径略小于打捞器主体13空腔截面直径，打捞器主体13与捞器上接头14连通。

捞筒加重杆15为实心结构，可选用钢材；钢丝绳帽16上有钢丝孔可以使钢丝穿过吊起回收组件。 

   工作原理：

止动环2连接在就位接头1的下端。插入阀芯3时，阀芯3通过弹性卡子10的弹性变形（径向收缩）嵌入到就位接头1的内孔中，当阀芯3进入到就位接头1内孔中遇到止动环2后即停止下行。发生井喷时，钢球6与球座接头7内孔贴合能对来自下方的液体压力进行封堵，球座接头7外圆处的3道密封圈与就位接头1配合能对来自下方的液体压力进行封堵。来自下方的压力推动阀芯3上行，最终压缩弹簧，使导向套9外锥面9-2与弹性卡子10内锥面10-5贴合，且弹性卡子10的嵌入台肩10-2贴靠在就位接头台肩1-1上，此时完成对来自井下压力的封堵（图2）。而在消除下部压力作用后，在主弹簧作用下，导向套9相对于弹性卡子10下移，弹性卡子10内锥面10-5与导向套外锥面9-2脱开，为阀芯3取出做准备（图7）。需要注意的时，在最初插入阀芯3时，除了阀芯3自身重力还有来自上方的作用力，使阀芯3一直向下，克服O型密封圈8的阻力，阀芯3底部的台肩与止动环2底部台肩贴合，此时弹性卡子10上的嵌入台肩10-2与就位接头台肩1-1未完全贴合，他们之间有1~2mm的空隙（图1），井喷时二者才完全贴合（图2）；而井喷过后，来自下方的压力消除，阀芯3向下运动，而弹性卡子10瞬间受不到向下的力，反而受到主弹簧11弹开后向上的力，所以弹性卡子10上的嵌入台肩10-2仍然与就位接头台肩1-1贴合，而阀芯3受自身重力作用向下运动同时也受到O型密封圈的阻力，最终到达的位置是其底部台肩与止动环2的台肩之间尚有1~2mm的空隙（图7）。

在回收阀芯3的过程中，回收组件具有一定的自重，投入后靠其自重使打捞器主体13的内孔台肩13-1进入到弹性卡子10的打捞台肩10-3处，由于打捞器主体13的内孔台肩13-1直径小于弹性卡子10的打捞台肩10-3直径，故在投入回收组件后，打捞器主体13推动弹性卡子10下行，而主弹簧11阻止弹性卡子10下行使得弹性卡子10下端的内锥面10-5不能与导向套9的外锥面9-2贴合，这就产生了足够的空间使弹性卡子10能够变形向中心收拢，从而使得弹性卡子10的嵌入台肩10-2从就位接头台肩1-1处脱开，此时上提回收组件就可将阀芯3收回（图8）。 

Claims (10)

1.投入止回阀， 包括就位接头（1）和阀芯（3），所述阀芯（3）位于所述就位接头（1）中，其特征在于：

所述阀芯（3）上设有弹性卡子（10），所述弹性卡子（10）外壁自下而上分别设有第一卡合部和第二卡合部；所述就位接头（1）内壁设有第一卡合配合部，与所述第一卡合部卡接；所述投入止回阀还包括一个回收组件，所述回收组件上设有第二卡合配合部，回收时，所述第二卡合部与第二卡合配合部卡接，所述弹性卡子（10）发生弹性变形，使所述第一卡合部与第一卡合配合部脱开。

2.根据权利要求1所述的投入止回阀，其特征在于：

所述弹性卡子（10）为伞状结构，其外壁开设有自上而下方向的开口（10-1），所述弹性卡子（10）具有开口的外壁自下而上设有嵌入台肩（10-2）作为所述第一卡合部，设有打捞台肩（10-3）作为所述第二卡合部；所述就位接头（1）内壁设有就位接头台肩（1-1）作为第一卡合配合部；所述回收组件包括打捞器主体（13），所述打捞器主体（13）为中空结构，下端开口，空腔内壁上设有内孔台肩（13-1）作为第二卡合配合部。

3.根据权利要求1所述的投入止回阀，其特征在于：

所述阀芯（3）包括导向套（9），所述导向套（9）位于所述阀芯（3）上端位置，所述导向套（9）外壁设有导向套台肩（9-1），所述导向套台肩（9-1）上方连接外圆柱面，下方接外锥面（9-2）；所述导向套（9）顶端穿过所述弹性卡子（10）的顶部并设有压帽（12）；

所述弹性卡子（10）内壁设有压簧台肩（10-4），所述弹性卡子（10）下端口内壁设有内锥面（10-5）；

所述导向套（9）外部套有主弹簧（11），所述主弹簧（11）外部套有所述弹性卡子（10），所述主弹簧（11）上端与所述压簧台肩（10-4）相抵，下端与所述导向套台肩（9-1）相抵；

所述弹性卡子（10）相对于所述导向套（9）上移，其上端与所述压帽（12）下端相抵止动；所述弹性卡子（10）相对于所述导向套（9）下移，所述主弹簧（11）被压缩，所述弹性卡子下端内锥面（10-5）与所述导向套外锥面（9-2）贴合。

4.根据权利要求3所述的投入止回阀，其特征在于：

所述阀芯（3）还包括球座接头（7），所述球座接头（7）上端与所述导向套（9）下端连接，所述球座接头（7）外部套有O型密封圈（8）。

5.根据权利要求4所述的投入止回阀，其特征在于：

所述O型密封圈（8）为3道。

6.根据权利要求4所述的投入止回阀，其特征在于：

所述阀芯（3）还包括锥形头（4），所述锥形头（4）上端与所述球座接头（7）下端连接； 所述锥形头（4）下端开口小于上端开口，所述锥形头（4）空腔内由下至上依次装有钢球弹簧（5）、钢球（6）；当受到下方压力时，所述钢球（6）与所述球座接头（7）内孔密封；所述锥形头（4）侧壁设有通孔。

7.根据权利要求1~6中任意一项所述的投入止回阀，其特征在于：所述弹性卡子（10）内壁设有多个台肩。

8.根据权利要求1~6中任意一项所述的投入止回阀，其特征在于：

所述回收组件包括：打捞器主体（13）、打捞器上接头（14）、捞筒加重杆（15）和钢丝绳帽（16）；所述打捞器主体（13）上方连接有打捞器上接头（14），所述打捞器上接头（14）上方连接有捞筒加重杆（15），所述捞筒加重杆（15）上方连接有钢丝绳帽（16）；所述打捞器上接头（14）上部为实心部，下部为空心部，其空心部与所述打捞器主体（13）相连通。

9.根据权利要求8所述的投入止回阀，其特征在于：所述打捞器上接头（14）实心部外壁设有台肩结构，台肩平面上设有向下的通孔（14-1），该通孔（14-1）方向与所述台肩平面垂直；所述通孔（14-1）的下端与所述空心部相通。

10.根据权利要求1~6中任意一项所述的投入止回阀，其特征在于：所述投入止回阀还包括止动环（2），所述止动环（2）位于所述就位接头（1）底部，与所述就位接头（1）螺纹连接。