CN204175246U - 一种钻杆旋塞阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻杆旋塞阀，包括阀体、旋转阀芯、阀座和操作键，所述阀体具有轴向通道，所述旋转阀芯和阀座位于所述通道中，所述旋转阀芯通过所述阀座支承，所述阀体的侧壁有一个圆形操作键孔，所述操作键位于所述操作键孔中，所述操作键与所述旋转阀芯之间为扭转连接，所述操作键的主体形状呈圆柱体，所述圆柱体靠近所述旋转阀芯的一端沿着径向向外延伸形成凸缘，所述凸缘的顶面与所述阀体的内壁之间设置有减摩装置。所述操作键与所述旋转阀芯之间通过十字滑块扭转连接。所述上阀座和下阀座的密封表面呈与所述球体阀芯密封表面相匹配的内球面。该钻杆旋塞阀可在高压下很容易地打开和关闭。

Description

一种钻杆旋塞阀

技术领域

本实用新型涉及一种钻井工具的防喷装置，尤其涉及一种钻杆旋塞阀。

背景技术

钻杆旋塞阀是一种钻具内防喷的装置，在钻井过程中，钻杆旋塞阀平时处于开启状态，受到高压流体的冲刷、腐蚀磨损，而当发生溢流井涌等特殊情况时需要关闭阀门。

现有技术的钻杆旋塞阀如图1和图2所示，包括空心的阀体1，所述阀体1的侧壁有一个圆形操作键孔，所述阀体1内有一个球体阀芯2，所述球体阀芯2通过阀座3支承，所述球体阀芯2与操作键4通过键条和键槽相连，所述操作键4的主体形状呈圆柱体，所述圆柱体靠近球体阀芯的一端沿着径向向外延伸形成凸轮形定位卡头，所述圆柱体远离球体阀芯的一端从阀体1内插入圆形操作键孔中，所述凸轮形定位卡头直接被夹持在球体阀芯2和阀体1内壁之间，在所述阀体1内壁上设置有挡圈槽，挡圈槽内对应所述圆形操作键孔同心地设置有开口环形定位卡圈，用于对凸轮形定位卡头定位约束，使操作键4在90度范围内转动。

由于操作键90°的定位结构由操作键和镶嵌在阀体中的挡圈构成，挡圈槽的轴向位置、挡圈的宽度、操作键孔的位置以及操作键90°端面加工的准确性直接决定旋塞阀90°开关定位的准确性。由于挡圈槽的加工和操作键孔的加工涉及二次装卡，虽然二者的加工基准相同但增加了装卡误差和测量的误差，由于是由多个零部件构成，因此零件加工的累积误差也比较大，往往造成钻杆旋塞阀开过位或者关闭不严的问题。如果开过位或者关闭不严，球体阀芯和阀座的密封面则在高速泥浆的冲蚀下被破坏，缩短产品的使用寿命，增加成本，最重要的是在井控安全方面增加了风险，严重威胁生命财产安全。

由于操作键、操作键孔的加工误差以及球体阀芯的安装误差很难保征操作键与球体阀芯同轴转动，导致开关阀门憋劲，虽然，球体阀芯与操作键通过键条和键槽相连可以在一定程度上缓解开关阀门憋劲的问题，但无法从根本上解决该问题，开关阀门仍然不顺畅。

由于钻杆旋塞阀的球体阀芯与阀座之间的密封是金属与金属之间的密封，球体阀芯与阀座的材质选用碳钢、不锈钢等，但是该类材质的旋塞阀在使用中容易出现：1、球体阀芯及阀座磨蚀过快或塑性变形导致密封不严，造成密封失效。2、球体阀芯和阀座在高压下因粘着磨损和“冷焊”效应导致“咬死”，阀门打不开，造成旋转失效。

由于受原材料性能的限制，为了提高阀座在高压下的强度，因此，阀座密封面处采用锥面结构，虽然强度有了保障，但是阀座的弹性变形能力不足，不利于高压下密封。

由于钻杆旋塞阀采用的是球形浮动式结构，下阀座由弹簧提供一定的预紧力，在轴向上有0.5mm的浮动距离，上阀座则固定在下分瓣挡圈和上分瓣挡圈之间，安装后，上阀座与两个分瓣挡圈之间应有0.05mm的间隙。但是，实际上由于零部件加工误差的存在，所述间隙基本都大于技术要求，因此而导致弹簧预紧力偏小，造成旋塞阀低压密封效果不好；组装后球体阀芯回转中心与操作键的回转中心误差远大于0.02mm，最终也将导致开关阻力增加。另外，由于操作键和球之间配合的键与键槽加工误差的存在使球在径向上无法调整位置，导致球体阀芯与阀座在轴向上不同轴致使密封面不能完全接触造成密封失效。

由于钻杆旋塞阀设计结构基本上由阀体、阀座和球体阀芯构成；球体阀芯转动是通过在阀座上滑动实现的，摩擦副为阀座和球体阀芯的接触圆，摩擦形式为没有润滑的线接触摩擦。主要缺点是：由于憋压时钻井液压力会将球体阀芯挤向下阀座的一边，而且在循环钻井的过程中会有较多杂质不断地积累在摩擦副的间隙中。

由于上述原因，旋塞阀关闭时的密封性能和开关便利性是长期存在的大难题，目前使用的钻杆旋塞阀无法在憋压5MPa以上的情况下打开，还经常出现卡死，转动不灵等问题。在钻井过程中钻杆旋塞阀关闭后，在压差作用时，经常出现打不开的问题，要么操作键内六方打圆，要么扳手扭断，严重时影响到井控安全，这些是长期困扰油田生产的主要问题。一旦因为钻杆旋塞阀开关困难不能及时关井造成井喷，将产生威胁生命财产安全、破坏地下油气资源、造成环境污染、对社会造成不良影响等危害。

随着国内外钻井技术的不断提高，超深井、高压井不断出现，工况条件异常的复杂恶劣，为了规避恶劣工况条件下的井控风险,确保井控安全，因此，对钻杆旋塞阀的承压能力和可靠性提出了更高的要求。为此，要求旋塞阀能够在高压差下容易开关。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种钻杆旋塞阀，该钻杆旋塞阀在高压下较容易打开和关闭。

为了解决上述技术问题，本实用新型的钻杆旋塞阀，包括阀体、旋转阀芯、阀座和操作键，所述阀体具有轴向通道，所述旋转阀芯和阀座位于所述通道中，所述旋转阀芯通过所述阀座支承，所述阀体的侧壁有一个圆形操作键孔，所述操作键位于所述操作键孔中，所述操作键与所述旋转阀芯之间为扭转连接，所述操作键的主体形状呈圆柱体，所述圆柱体靠近所述旋转阀芯的一端沿着径向向外延伸形成凸缘，所述凸缘的顶面与所述阀体的内壁之间设置有减摩装置。 

所述阀体的内壁位于所述操作键孔的边缘向内壁里面凹入，所述凹入部分的圆环形底面和圆柱形侧面与所述操作键主体的侧面和所述凸缘的顶面形成容纳所述减摩装置的环形空间；所述减摩装置为活动地套置在所述操作键主体上的圆环形减摩垫，所述圆环形减摩垫位于所述环形空间中，或者，所述减摩装置为环绕地分布在所述操作键主体侧面的钢珠，所述钢珠位于所述环形空间中。

所述凸缘的形状呈凸轮形，所述凸轮形的凸缘为定位卡头，开关阀门时定位卡头旋转90度形成扫描面，所述阀体的内壁以此扫描面在内壁上的投影形状向内壁里面凹入形成90度定位凹入区，所述90度定位凹入区是在所述阀体上通过多轴加工中心直接加工形成的，所述凸缘位于该90度定位凹入区内。

所述操作键与所述旋转阀芯之间通过十字滑块扭转连接。

所述十字滑块为圆形板，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键条，所述圆形板的底面沿径向设置有下键条，所述上键条垂直于所述下键条，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键槽，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键槽和所述上键条键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键槽，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键槽和所述下键条键连接；或者，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键槽，所述圆形板的底面沿径向设置有下键槽，所述上键槽垂直于所述下键槽，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键条，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键条和所述上键槽键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键条，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键条和所述下键槽键连接；或者，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键槽，所述圆形板的底面沿径向设置有下键条，所述上键槽垂直于所述下键条，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键条，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键条和所述上键槽键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键槽，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键槽和所述下键条键连接；或者，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键条，所述圆形板的底面沿径向设置有下键槽，所述上键条垂直于所述下键槽，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键槽，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键槽和所述上键条键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键条，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键条和所述下键槽键连接。

所述旋转阀芯为球体阀芯，所述阀座包括设置在所述阀体内上部的上阀座和设置在所述阀体内下部的下阀座，所述球体阀芯、上阀座和下阀座的密封表面喷涂有碳化钨硬质层。

所述上阀座和下阀座的密封表面呈与所述球体阀芯密封表面相匹配的内球面。

所述上阀座的上面设置有上调整垫，所述下阀座的下面设置有下调整垫。

所述上调整垫和所述下调整垫分别由铝青铜制作而成。

所述阀体的侧壁上对应所述球体阀芯、上阀座和下阀座围成的空间设置有润滑孔，所述润滑孔内设置有润滑装置。

本实用新型的钻杆旋塞阀与现有技术相比具有以下有益效果。

1、本技术方案由于采用了所述凸缘的顶面与所述阀体的内壁之间设置有减摩装置的技术手段，所以，该钻杆旋塞阀可在高压下较容易地打开和关闭。 

2、本技术方案由于采用了所述阀体的内壁位于所述操作键孔的边缘向内壁里面凹入，所述凹入部分的圆环形底面和圆柱形侧面与所述操作键主体的侧面和所述凸缘的顶面形成容纳所述减摩装置的环形空间；所述减摩装置为活动地套置在所述操作键主体上的圆环形减摩垫，所述圆环形减摩垫位于所述环形空间中，或者，所述减摩装置为环绕地分布在所述操作键主体侧面的钢珠，所述钢珠位于所述环形空间中的技术手段，所以，该钻杆旋塞阀可稳定地打开和关闭。

3、本技术方案由于采用了所述凸缘的形状呈凸轮形，所述凸轮形的凸缘为定位卡头，开关阀门时定位卡头旋转90度形成扫描面，所述阀体的内壁以此扫描面在内壁上的投影形状向内壁里面凹入形成90度定位凹入区，所述90度定位凹入区是在所述阀体上通过多轴加工中心直接加工形成的，所述凸缘位于该90度定位凹入区内的技术手段，减少了结构中零件的数量，降低了零件加工的累积误差，同时操作键孔的加工避免了因二次装卡和测量误差而产生的影响。采用凸轮的设计形式，虽然加工复杂难度大，但可以利用先进的设备——多轴加工中心来完成，能够精确的实现90°定位位置的加工，保证开关的准确性，所以，该钻杆旋塞阀可精确地打开和关闭。

4、本技术方案由于采用了所述操作键与所述旋转阀芯之间通过十字滑块扭转连接的技术手段，所以，从根本上解决了开关阀门憋劲的问题，开关阀门十分顺畅。同时，使旋转阀芯在密封时能够与阀座完全保证密封面的全面接触，提高密封的可靠性，保证井控安全。

5、本技术方案由于采用了所述十字滑块为圆形板，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键条，所述圆形板的底面沿径向设置有下键条，所述上键条垂直于所述下键条，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键槽，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键槽和所述上键条键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键槽，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键槽和所述下键条键连接；或者，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键槽，所述圆形板的底面沿径向设置有下键槽，所述上键槽垂直于所述下键槽，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键条，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键条和所述上键槽键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键条，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键条和所述下键槽键连接；或者，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键槽，所述圆形板的底面沿径向设置有下键条，所述上键槽垂直于所述下键条，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键条，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键条和所述上键槽键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键槽，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键槽和所述下键条键连接；或者，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键条，所述圆形板的底面沿径向设置有下键槽，所述上键条垂直于所述下键槽，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键槽，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键槽和所述上键条键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键条，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键条和所述下键槽键连接的技术手段，所以，可根据客户的需求制作出多种钻杆旋塞阀。

6、本技术方案由于采用了所述旋转阀芯为球体阀芯，所述阀座包括设置在所述阀体内上部的上阀座和设置在所述阀体内下部的下阀座，所述球体阀芯、上阀座和下阀座的密封表面喷涂有碳化钨硬质层的技术手段，所以，球体阀芯、上阀座和下阀座的硬度高，耐磨损性好，能有效地延长旋塞阀的服役寿命；球体阀芯、上阀座和下阀座的强度高，完全可以满足球阀的使用要求，且有足够大的安全系数；球体阀芯、上阀座和下阀座的耐腐蚀性好，几乎不被碱性溶液腐蚀，在酸性溶液中表现出优异的抗腐蚀性能，腐蚀速率远低于目前常用的材料；碳化钨合金稳定性高，合金弹性模量大，刚性好，高压下，球体阀芯压入阀座不易发生塑性变形，不发生扩散“冷焊”，从而能有效解决目前经常发生的球体“咬死”而无法开关的问题。

7、本技术方案由于采用了所述上阀座和下阀座的密封表面呈与所述球体阀芯密封表面相匹配的内球面的技术手段，所以，球体阀芯与上阀座和下阀座配套使用时，在高压下，球体阀芯压入阀座，阀座能够产生轻微弹性变形，从而可以形成有效的密封带。压力卸除后，上阀座和下阀座恢复弹性变形。

8、本技术方案由于采用了所述上阀座的上面设置有上调整垫，所述下阀座的下面设置有下调整垫的技术手段，所以，可保证轴向间隙在技术要求范围内，确保球体阀芯的回转中心与操作键的回转中心同轴度不大于0.02mm，降低开关阻力。

9、本技术方案由于采用了所述上调整垫和所述下调整垫分别由铝青铜制作而成的技术手段，所以，有利于上调整垫和所述下调整垫的安装和调整。

10、本技术方案由于采用了所述阀体的侧壁上对应所述球体阀芯、上阀座和下阀座围成的空间设置有润滑孔，所述润滑孔内设置有润滑装置的技术手段，所以，可使球体阀座、上阀座和下阀座形成的空腔内充满润滑脂，改善摩擦配合面的工作环境，降低摩擦阻力。

本实用新型由于采用了上述各种技术手段，使其开关扭矩大大降低，所以，能够承受更高的工作压力，使用更加安全可靠，适应目前超深井、高压井的应用。通过实验可知，额定工作压力为70 MPa时,在35 MPa压差下能够人工开启、关闭钻杆旋塞阀,和普通旋塞阀相比不易卡死,关闭可靠 ,有效解决了普通旋塞阀在高压差情况下不易打开的缺点,提高了作业安全性，保证生命财产的安全。本实用新型具有密封有保证，降低了上阀座、下阀座与球体阀芯的磨损率，具有密封效果好，使用寿命长的优点，符合《石油与天然气钻井井控技术规定》的要求。在井控方面，一旦一次控制未能准确实施，出现溢流后，可以使用该旋塞阀及时进行关井，实施二次控制，避免井控失控——井喷的出现。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的钻杆旋塞阀作进一步的详细描述。

图1为现有技术中钻杆旋塞阀的结构示意图。

图2为图1中操作键右下部的局部结构放大示意图。

图3为本实施方式中钻杆旋塞阀的结构示意图。

图4为图3中操作键处的局部结构放大示意图。

图5为图3中操作键的主视结构放大示意图。

图6为图3中操作键的俯视结构放大示意图。

图7为图3中操作键的仰视结构放大示意图。

图8为图3中阀体内位于操作键孔处的局部结构放大示意图。

图9为图8中A-A线剖视结构放大示意图。

图10为图3中十字滑块的主视结构放大示意图。

图11为图3中十字滑块的左视结构放大示意图。

图12为图3中十字滑块的俯视结构放大示意图。

具体实施方式

如图3至图4所示，本实施方式提供的一种钻杆旋塞阀，包括阀体1、旋转阀芯2、阀座3和操作键4，所述阀体1具有轴向通道，所述旋转阀芯2和阀座3位于所述通道中，所述旋转阀芯2通过所述阀座3支承，所述阀体1的侧壁有一个圆形操作键孔，所述操作键4位于所述操作键孔中，所述操作键4与所述旋转阀芯2之间为扭转连接，所述操作键4的主体形状呈圆柱体，所述圆柱体靠近所述旋转阀芯2的一端沿着径向向外延伸形成凸缘，所述凸缘的顶面与所述阀体1的内壁之间设置有减摩装置5。 

本实施方式由于采用了所述凸缘的顶面与所述阀体的内壁之间设置有减摩装置的技术手段，所以，该钻杆旋塞阀可在高压下较容易地打开和关闭。 

作为本实施方式的一种改进，如图3至图4所示，所述阀体1的内壁位于所述操作键孔的边缘1-2向内壁里面凹入，凹入部分具有圆环形底面和圆柱形侧面，所述凹入部分的圆环形底面和圆柱形侧面与所述操作键4主体的侧面和所述凸缘的顶面形成容纳所述减摩装置5的环形空间；所述减摩装置5为活动地套置在所述操作键4主体上的圆环形减摩垫，所述圆环形减摩垫位于所述环形空间中。作为一种优选，所述圆环形减摩垫用铝青铜制作而成。当然，也可以是如图1所示，所述减摩装置为环绕地分布在所述操作键主体侧面的钢珠，所述钢珠位于所述环形空间中。显然，所述钢珠也可以通过环形花篮进行约束。

本实施方式由于采用了所述阀体的内壁位于所述操作键孔的边缘向内壁里面凹入，所述凹入部分的圆环形底面和圆柱形侧面与所述操作键主体的侧面和所述凸缘的顶面形成容纳所述减摩装置的环形空间；所述减摩装置为活动地套置在所述操作键主体上的圆环形减摩垫，所述圆环形减摩垫位于所述环形空间中，或者，所述减摩装置为环绕地分布在所述操作键主体侧面的钢珠，所述钢珠位于所述环形空间中的技术手段，所以，该钻杆旋塞阀可稳定地打开和关闭。

作为本实施方式进一步的改进，如图3至图7所示，所述操作键4的凸缘形状呈凸轮形，所述凸轮形的凸缘为定位卡头，开关阀门时定位卡头旋转90度形成扫描面，所述阀体1的内壁以此扫描面在内壁上的投影1-3形状向内壁里面凹入形成90度定位凹入区，所述90度定位凹入区是在所述阀体1上通过多轴加工中心直接加工形成的，所述凸缘位于该90度定位凹入区内。

本实施方式由于采用了所述凸缘的形状呈凸轮形，所述凸轮形的凸缘为定位卡头，开关阀门时定位卡头旋转90度形成扫描面，所述阀体的内壁以此扫描面在内壁上的投影形状向内壁里面凹入形成90度定位凹入区，所述90度定位凹入区是在所述阀体上通过多轴加工中心直接加工形成的，所述凸缘位于该90度定位凹入区内的技术手段，减少了结构中零件的数量，降低了零件加工的累积误差，同时操作键孔的加工避免了因二次装卡和测量误差而产生的影响。采用凸轮的设计形式，虽然加工复杂难度大，但可以利用先进的设备——多轴加工中心来完成，能够精确的实现90°定位位置的加工，保证开关的准确性，所以，该钻杆旋塞阀可精确地打开和关闭。

作为本实施方式再进一步的改进，如图3所示，所述操作键4与所述旋转阀芯2之间通过十字滑块6扭转连接。

本实施方式由于采用了所述操作键与所述旋转阀芯之间通过十字滑块扭转连接的技术手段，所以，从根本上解决了开关阀门憋劲的问题，开关阀门十分顺畅。同时，使旋转阀芯在密封时能够与阀座完全保证密封面的全面接触，提高密封的可靠性，保证井控安全。

作为本实施方式还进一步的改进，如图3、图10至图12所示，所述十字滑块6为圆形板，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键条6-1，所述圆形板的底面沿径向设置有下键条6-2，所述上键条6-1垂直于所述下键条6-2，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键槽，所述操作键4与所述十字滑块6通过所述上键槽和所述上键条6-1键连接，所述旋转阀芯2的顶面沿径向设置有下键槽，所述旋转阀芯2与所述十字滑块6通过所述下键槽和所述下键条6-2键连接。当然，也可以是所述圆形板的顶面沿径向设置有上键槽，所述圆形板的底面沿径向设置有下键槽，所述上键槽垂直于所述下键槽，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键条，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键条和所述上键槽键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键条，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键条和所述下键槽键连接。还可以是所述圆形板的顶面沿径向设置有上键槽，所述圆形板的底面沿径向设置有下键条，所述上键槽垂直于所述下键条，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键条，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键条和所述上键槽键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键槽，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键槽和所述下键条键连接。又可以是所述圆形板的顶面沿径向设置有上键条，所述圆形板的底面沿径向设置有下键槽，所述上键条垂直于所述下键槽，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键槽，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键槽和所述上键条键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键条，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键条和所述下键槽键连接。

本实施方式由于采用了所述十字滑块为圆形板，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键条，所述圆形板的底面沿径向设置有下键条，所述上键条垂直于所述下键条，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键槽，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键槽和所述上键条键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键槽，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键槽和所述下键条键连接；或者，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键槽，所述圆形板的底面沿径向设置有下键槽，所述上键槽垂直于所述下键槽，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键条，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键条和所述上键槽键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键条，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键条和所述下键槽键连接；或者，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键槽，所述圆形板的底面沿径向设置有下键条，所述上键槽垂直于所述下键条，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键条，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键条和所述上键槽键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键槽，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键槽和所述下键条键连接；或者，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键条，所述圆形板的底面沿径向设置有下键槽，所述上键条垂直于所述下键槽，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键槽，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键槽和所述上键条键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键条，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键条和所述下键槽键连接的技术手段，所以，可根据客户的需求制作出多种钻杆旋塞阀。

作为本实施方式又进一步的改进，如图3所示，所述旋转阀芯2为球体阀芯2。当然，所述旋转阀芯2还可以是圆柱体阀芯或圆锥体阀芯。所述阀座3包括设置在所述阀体1内上部的上阀座3-2和设置在所述阀体1内下部的下阀座3-1，所述球体阀芯2、上阀座3-2和下阀座3-1的密封表面喷涂有碳化钨硬质层。

本实施方式由于采用了所述旋转阀芯为球体阀芯，所述阀座包括设置在所述阀体内上部的上阀座和设置在所述阀体内下部的下阀座，所述球体阀芯、上阀座和下阀座的密封表面喷涂有碳化钨硬质层的技术手段，所以，球体阀芯、上阀座和下阀座的硬度高，耐磨损性好，能有效地延长旋塞阀的服役寿命；球体阀芯、上阀座和下阀座的强度高，完全可以满足球阀的使用要求，且有足够大的安全系数；球体阀芯、上阀座和下阀座的耐腐蚀性好，几乎不被碱性溶液腐蚀，在酸性溶液中表现出优异的抗腐蚀性能，腐蚀速率远低于目前常用的材料；碳化钨合金稳定性高，合金弹性模量大，刚性好，高压下，球体阀芯压入阀座不易发生塑性变形，不发生扩散“冷焊”，从而能有效解决目前经常发生的球体“咬死”而无法开关的问题。

作为本实施方式更进一步的改进，如图3所示，所述上阀座3-2和下阀座3-1的密封表面呈与所述球体阀芯2密封表面相匹配的内球面。

本实施方式由于采用了所述上阀座和下阀座的密封表面呈与所述球体阀芯密封表面相匹配的内球面的技术手段，所以，球体阀芯与上阀座和下阀座配套使用时，在高压下，球体阀芯压入阀座，阀座能够产生轻微弹性变形，从而可以形成有效的密封带。压力卸除后，上阀座和下阀座恢复弹性变形。

作为本实施方式再更进一步的改进，如图3所示，所述上阀座3-2的上面设置有上调整垫3-9，所述下阀座3-1的下面设置有下调整垫3-8，所述上调整垫3-9和下调整垫3-8为圆环形板。

本实施方式由于采用了所述上阀座的上面设置有上调整垫，所述下阀座的下面设置有下调整垫的技术手段，所以，可保证轴向间隙在技术要求范围内，确保球体阀芯的回转中心与操作键的回转中心同轴度不大于0.02mm，降低开关阻力。

作为本实施方式还更进一步的改进，如图3所示，所述上调整垫3-9和所述下调整垫3-8分别由铝青铜制作而成。

本实施方式由于采用了所述上调整垫和所述下调整垫分别由铝青铜制作而成的技术手段，所以，有利于上调整垫和所述下调整垫的安装和调整。

作为本实施方式又更进一步的改进，如图3所示，所述阀体1的侧壁上对应所述球体阀芯2、上阀座和下阀座围成的空间设置有润滑孔，所述润滑孔内设置有润滑装置7，所述润滑装置7是油杯，所述油杯为现有技术。

本实施方式由于采用了所述阀体的侧壁上对应所述球体阀芯、上阀座和下阀座围成的空间设置有润滑孔，所述润滑孔内设置有润滑装置的技术手段，所以，可使球体阀座、上阀座和下阀座形成的空腔内充满润滑脂，改善摩擦配合面的工作环境，降低摩擦阻力。

从图3至图12中可以看出，所述阀体1的主体形状呈圆柱体，所述阀体1的下端为圆锥体，圆锥体上设置有螺纹，所述阀体1的下端有圆锥形孔，所述圆锥形孔的孔壁设置有螺纹，所述阀体1轴向通道的上部为双台肩轴向通道，所述阀体1轴向通道上部的侧壁沿轴向分布有两个环形档圈凹槽。所述下调整垫3-8、下阀座3-1、球体阀芯2、上阀座3-2、上调整垫3-9依次设置在所述轴向通道中。所述下调整垫3-8设置在所述阀体1轴向通道的下台肩上。所述下阀座3-1的侧面设置有密封环槽，所述下阀座3- 1通过密封圈3-3与所述阀体1密封连接，所述下阀座3-1有一个台肩，所下阀座3-1的台肩与所述阀体1轴向通道的上台肩相对，所述所下阀座3-1的台肩与所述阀体1轴向通道的上台肩之间设置有波形弹簧3-4，所述上阀座3-2和上调整垫3-9通过下分瓣挡圈3-5和上分瓣挡圈3-6与所述阀体1固定连接。所述下分瓣挡圈3-5和上分瓣挡圈3-6均是由多个弧形档块形成的一个圆环形挡圈。所述下分瓣挡圈3-5卡在所述阀体1的下环形档圈凹槽内，所述上分瓣挡圈3-6卡在所述阀体1的上环形档圈凹槽内。所述上阀座3-2的侧面设置有密封环槽，所述上阀座3-2通过密封圈3-7与所述阀体1密封连接，所述上阀座3-2有一个台肩，所述上阀座3-2插入所述下分瓣挡圈3-5内撑住下分瓣挡圈3-5，所述上阀座3-2的台肩卡在所述下分瓣挡圈3-5上。所述上分瓣挡圈3-6内设置有支撑环3-10，所述上分瓣挡圈3-6内侧壁靠近上端设置有环形凹槽，所述环形凹槽内设置有开口档圈3-11。所述操作键4的顶面设置有六边形孔，当然也可以是所述操作键4的顶面设置有四边形孔，所述操作键4的侧面设置有密封环槽，所述操作键4与所述阀体1通过密封圈4-1密封连接。

本实用新型由于采用了上述各种技术手段，使其开关扭矩大大降低，所以，能够承受更高的工作压力，使用更加安全可靠，适应目前超深井、高压井的应用。通过实验可知，额定工作压力为70 MPa时,在35 MPa压差下能够人工开启、关闭钻杆旋塞阀,和普通旋塞阀相比不易卡死,关闭可靠 ,有效解决了普通旋塞阀在高压差情况下不易打开的缺点,提高了作业安全性，保证生命财产的安全。本实用新型具有密封有保证，降低了上阀座、下阀座与球体阀芯的磨损率，具有密封效果好，使用寿命长的优点，符合《石油与天然气钻井井控技术规定》的要求。在井控方面，一旦一次控制未能准确实施，出现溢流后，可以使用该旋塞阀及时进行关井，实施二次控制，避免井控失控——井喷的出现。

Claims (10)

1.一种钻杆旋塞阀，包括阀体、旋转阀芯、阀座和操作键，所述阀体具有轴向通道，所述旋转阀芯和阀座位于所述通道中，所述旋转阀芯通过所述阀座支承，所述阀体的侧壁有一个圆形操作键孔，所述操作键位于所述操作键孔中，所述操作键与所述旋转阀芯之间为扭转连接，所述操作键的主体形状呈圆柱体，所述圆柱体靠近所述旋转阀芯的一端沿着径向向外延伸形成凸缘，其特征在于：所述凸缘的顶面与所述阀体的内壁之间设置有减摩装置。 

2.根据权利要求1所述的钻杆旋塞阀，其特征在于：所述阀体的内壁位于所述操作键孔的边缘向内壁里面凹入，所述凹入部分的圆环形底面和圆柱形侧面与所述操作键主体的侧面和所述凸缘的顶面形成容纳所述减摩装置的环形空间；所述减摩装置为活动地套置在所述操作键主体上的圆环形减摩垫，所述圆环形减摩垫位于所述环形空间中，或者，所述减摩装置为环绕地分布在所述操作键主体侧面的钢珠，所述钢珠位于所述环形空间中。

3.根据权利要求1所述的钻杆旋塞阀，其特征在于：所述凸缘的形状呈凸轮形，所述凸轮形的凸缘为定位卡头，开关阀门时定位卡头旋转90度形成扫描面，所述阀体的内壁以此扫描面在内壁上的投影形状向内壁里面凹入形成90度定位凹入区，所述90度定位凹入区是在所述阀体上通过多轴加工中心直接加工形成的，所述凸缘位于该90度定位凹入区内。

4.根据权利要求1所述的钻杆旋塞阀，其特征在于：所述操作键与所述旋转阀芯之间通过十字滑块扭转连接。

5.根据权利要求4所述的钻杆旋塞阀，其特征在于：所述十字滑块为圆形板，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键条，所述圆形板的底面沿径向设置有下键条，所述上键条垂直于所述下键条，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键槽，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键槽和所述上键条键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键槽，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键槽和所述下键条键连接；或者，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键槽，所述圆形板的底面沿径向设置有下键槽，所述上键槽垂直于所述下键槽，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键条，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键条和所述上键槽键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键条，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键条和所述下键槽键连接；或者，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键槽，所述圆形板的底面沿径向设置有下键条，所述上键槽垂直于所述下键条，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键条，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键条和所述上键槽键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键槽，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键槽和所述下键条键连接；或者，所述圆形板的顶面沿径向设置有上键条，所述圆形板的底面沿径向设置有下键槽，所述上键条垂直于所述下键槽，相应地，所述凸缘的底面沿径向设置有上键槽，所述操作键与所述十字滑块通过所述上键槽和所述上键条键连接，所述旋转阀芯的顶面沿径向设置有下键条，所述旋转阀芯与所述十字滑块通过所述下键条和所述下键槽键连接。

6.根据权利要求1所述的钻杆旋塞阀，其特征在于：所述旋转阀芯为球体阀芯，所述阀座包括设置在所述阀体内上部的上阀座和设置在所述阀体内下部的下阀座，所述球体阀芯、上阀座和下阀座的密封表面喷涂有碳化钨硬质层。

7.根据权利要求6所述的钻杆旋塞阀，其特征在于：所述上阀座和下阀座的密封表面呈与所述球体阀芯密封表面相匹配的内球面。

8.根据权利要求6所述的钻杆旋塞阀，其特征在于：所述上阀座的上面设置有上调整垫，所述下阀座的下面设置有下调整垫。

9.根据权利要求8所述的钻杆旋塞阀，其特征在于：所述上调整垫和所述下调整垫分别由铝青铜制作而成。

10.根据权利要求6所述的钻杆旋塞阀，其特征在于：所述阀体的侧壁上对应所述球体阀芯、上阀座和下阀座围成的空间设置有润滑孔，所述润滑孔内设置有润滑装置。