CN206693964U - 常开式钻具浮阀 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种常开式钻具浮阀，其中，包括：一本体内设有一阀座，一滑套滑动设置在所述阀座内，所述阀座内壁具有两相对的凹陷，一阀板可转动的安装在一所述凹陷的侧壁上。本实用新型种常开式钻具浮阀较之于现有技术，有效解决了现有技术中浮阀阀芯使用寿命短的问题，通过在阀座内滑动设置滑套，并且将阀板设置在阀座内的凹陷里，正常使用时阀座与滑套形成容置阀板的密封空腔，阀板与流经滑套的混合物不接触，而在出现逆流滑套反向滑动时，滑套滑动，滑套覆盖凹陷的部分离开，凹陷内的阀板旋转覆盖滑套的开口，从而达到防逆流的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种阀，尤其涉及一种常开式钻具浮阀。
背景技术
当前，在石油、天然气钻井或固井工程中，由于地质情况复杂，常常会出现井下压力失衡的情况，一旦井底压力高于钻井压力后，井底的泥浆或气体等会迅速向井口涌出，即所谓的井喷或井涌现象，这是很严重的钻井安全事故。严重危害钻井人员人生安全和财产安全。钻具浮阀随钻具组合一起下放到井底，根据井底压力来实现钻柱内部流道(水眼孔)的自动关闭工具，能有效的控制因井底压力失衡导致的此类井喷、井涌事故。
目前用到的钻具浮阀结构大致相同，上、下为标准API接头螺纹，为了便于现场使用，外形尺寸已实现标准化，不同的是内置防喷浮阀芯，浮阀芯结构能够得到广泛应用的仅仅有两种。一种是箭型结构，即锥面与锥面密封，尾部靠压缩弹簧自动复位的单向阀结构；另一种是平板式结构，即平板与环形密封面配合平面密封。此两种结构在泥浆正常循环时其密封面都与泥浆直接接触，且流经的泥浆在密封面处行程节流，流速高于正常水眼孔。加上泥浆设计的原因，普遍都具有腐蚀性、高粘度等性质，导致浮阀密封面迅速被冲蚀、破坏。从而使钻具浮阀密封失效。
如图所示，图1是现有技术中平板式浮阀的结构示意图，平板式浮阀工作原理：采用平面密封结构，阀体和阀板32通过销连接并装有扭力弹簧，正常情况下，扭力弹簧迫使阀板32和阀体贴合(即阀关闭状态)。工作原理：当泥浆正常循环时，从阀座上部流入，泵压推动阀板32向下克服扭簧扭力使阀板张开，形成泥浆流道；反之，当井底遇高压后泥浆回流，此时扭簧迅速推动阀板32复位与阀座密封面配合，井底压力越高，阀板32和阀座密封面配合越紧，从而达到内防喷目的。
如图所示，图2是现有技术中箭型浮阀的结构示意图，箭型浮阀工作原理：在正常循环时，泥浆从密封锥面34上部流入，依赖泵压克服弹簧力，迫使密封配合锥面脱开，形成泥浆流道建立循环通道。反之，当井底遇高压后迫使泥浆回流时，压缩弹簧迅速回弹使锥形密封面配合。井底压力越高，锥形密封面配合越紧。
两种结构的浮阀共同点是靠弹簧复位，虽然阀芯结构不同，但均工作原理相同。其特点是：结构简单，成本低，也能够快速反应井底压力升高的情况。但是，现场钻井用泥浆的特性千变万化，多为各种化学剂的添加剂，有些粘度高的泥浆。在正常循环是对阀体密封面行程严重的冲蚀现象，崭新的浮阀下井仅仅几个小时就会被冲蚀导致密封失效，其使用寿命极短。往往无法达到预防事故的目的。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种抗泥浆冲蚀的常开式钻具浮阀。
实用新型内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种常开式钻具浮阀，其中，包括：一本体内设有一阀座，一滑套滑动设置在所述阀座内，所述阀座内壁具有两相对的凹陷，一阀板可转动的安装在一所述凹陷的侧壁上。
优选的，所述阀板通过一扭簧可转动的安装在所述凹陷的侧壁上。
优选的，所述凹陷内固定有一铰链销，所述扭簧通过所述铰链销固定在所述凹陷内。
优选的，所述本体内具有一流道，所述阀座安装在所述流道内。
优选的，多个环状外密封圈嵌入所述阀座外壁并与所述流道紧贴密封。
优选的，所述阀座一端部的内壁具有一环状限位凸起，所述滑套包括一第一管部、第二管部，所述第一管部的外壁与所述环状限位凸起间隙配合；所述第二管部与所述阀座内壁间隙配合。
优选的，多个滑套密封圈嵌入所述第二管部外壁并与所述阀座内壁紧贴密封。
优选的，所述环状凸起面向所述第一管部的表面嵌入有内密封环；所述内密封环与所述第一管部紧贴密封。
优选的，所述流道内设有一环形槽，所述环形槽靠近所述阀座的另一端部；所述环形槽内设有一滑套限位挡板。
优选的，所述滑套密封圈有两根，两所述滑套密封圈与所述阀座内壁之间形成两环形密封面，两所述环形密封面之间存在截面积差。
本实用新型种常开式钻具浮阀较之于现有技术，有效解决了现有技术中浮阀阀芯使用寿命短的问题，通过在阀座内滑动设置滑套，并且将阀板设置在阀座内的凹陷里，正常使用时阀座与滑套形成容置阀板的密封空腔，阀板与流经滑套的混合物不接触，而在出现逆流滑套反向滑动时，滑套滑动，滑套覆盖凹陷的部分离开，凹陷内的阀板旋转覆盖滑套的开口，从而达到防逆流的效果。
以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
图1是现有技术中平板式浮阀的结构示意图；
图2是现有技术中箭型浮阀的结构示意图；
图3是本实用新型的阀板打开状态的结构示意图；
图4是本实用新型的阀门关闭状态的结构示意图。
具体实施方式
如图所示，图3是本实用新型的阀板打开状态的结构示意图，图4是本实用新型的阀门关闭状态的结构示意图，一种常开式钻具浮阀，其中，包括：一本体1内设有一阀座3，一滑套2滑动设置在阀座3内，阀座3内壁具有两相对的凹陷，一阀板6可转动的安装在一凹陷的侧壁上，打开情况下，滑套2覆盖凹陷，凹陷与阀座3形成一密闭的空腔，阀板6在空腔内不会接触流体，而当滑套2受压差推动向上(图3示左向)滑动一定位置后，滑套2不再覆盖凹陷，阀板6的一端部可转动的安装在凹陷的侧壁上，阀板6的另一端部旋转至另一凹陷中与凹陷的侧壁相抵，从而阀板6覆盖滑套2的开口，并与阀座3形成密封。
进一步的，本体1的两端部为标准型接头螺纹，用以连接上、下钻具。
进一步的，阀板6通过一扭簧4可转动的安装在凹陷的侧壁上。
进一步的，凹陷内固定有一铰链销5，扭簧4通过铰链销5固定在凹陷内；通过扭簧4使得在滑套2不再覆盖凹陷时阀板6可以快速弹出覆盖滑套2的开口。扭簧4装在铰链销5上，与阀座3和阀板6进行扭力配合。
进一步的，本体1内具有一流道，阀座3安装在流道内。具体的，流道内具有限位台，阀座3的一端部与限位台相抵。
进一步的，多个环状外密封圈嵌入阀座3外壁并与流道紧贴密封。
进一步的，阀座3一端部的内壁具有一环状限位凸起，滑套2包括一第一管部、第二管部，第一管部的外壁与环状限位凸起间隙配合；第二管部与阀座3内壁间隙配合，第一管部的外径小于第二管部的外径，通过第一管部与第二管部的连接结构形成一台阶式的滑套2结构。
进一步的，多个滑套密封环嵌入第二管部外壁并与阀座3内壁紧贴密封。
进一步的，环状凸起面向第一管部的表面嵌入有内密封环；内密封环与第一管部紧贴密封。
进一步的，流道内设有一环形槽，环形槽靠近阀座3的另一端部；环形槽内设有一滑套限位挡板7，通过滑套限位挡板7对滑套2进行轴向限位。
进一步的，滑套密封环有两根，两滑套密封环与阀座3内壁之间形成两环形密封面，两环形密封面之间存在截面积差。
在本实用新型的具体实施过程中：工具接入钻具前，先将阀芯调到打开状态，如图1所示，泥浆正常循环从左到右(实际使用过程中可以是上到下)流经滑套2时不与阀板6接触，从而保护阀板6密封面不被泥浆冲蚀。当井底高压泥浆出现回流情况时，也就是反向流动的时候，同理滑套2前在截面积差得作用下产生压力差，压力差迫使滑套2在阀体内沿轴线方向迅速滑动至限位台阶处，如图2中示出的位置，阀板6在扭簧4和井底泥浆压力作用下迅速关闭，并与阀体另一凹陷的侧壁及底面密封面形成密封配合，封堵井底涌上来的高压泥浆，达到钻柱内防喷、防涌目的。
本实用新型结构合理、简单、易控制、可靠性高，减少了内防喷工具的使用数量，且有效降低钻井生产的工具成本。本实用新型非工作状态时不会影响泥浆的正常循环也能保护阀芯不被损坏。具有广泛的实用性和经济效益，工作状态下更能体现密封效果和可靠性；达到通过滑套2来隔离循环泥浆，提高阀芯密封面使用寿命从而使密封效果更佳稳定可靠的目的。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种常开式钻具浮阀，其特征在于，包括：一本体内设有一阀座，一滑套滑动设置在所述阀座内，所述阀座内壁具有两相对的凹陷，一阀板可转动的安装在一所述凹陷的侧壁上。
2.如权利要求1所述的常开式钻具浮阀，其特征在于，所述阀板通过一扭簧可转动的安装在所述凹陷的侧壁上。
3.如权利要求2所述的常开式钻具浮阀，其特征在于，所述凹陷内固定有一铰链销，所述扭簧通过所述铰链销固定在所述凹陷内。
4.如权利要求1所述的常开式钻具浮阀，其特征在于，所述本体内具有一流道，所述阀座安装在所述流道内。
5.如权利要求4所述的常开式钻具浮阀，其特征在于，多个环状外密封圈嵌入所述阀座外壁并与所述流道紧贴密封。
6.如权利要求1所述的常开式钻具浮阀，其特征在于，所述阀座一端部的内壁具有一环状限位凸起，所述滑套包括一第一管部、第二管部，所述第一管部的外壁与所述环状限位凸起间隙配合；所述第二管部与所述阀座内壁间隙配合。
7.如权利要求6所述的常开式钻具浮阀，其特征在于，多个滑套密封圈嵌入所述第二管部外壁并与所述阀座内壁紧贴密封。
8.如权利要求6所述的常开式钻具浮阀，其特征在于，所述环状凸起面向所述第一管部的表面嵌入有内密封环；所述内密封环与所述第一管部紧贴密封。
9.如权利要求4所述的常开式钻具浮阀，其特征在于，所述流道内设有一环形槽，所述环形槽靠近所述阀座的另一端部；所述环形槽内设有一滑套限位挡板。
10.如权利要求7所述的常开式钻具浮阀，其特征在于，所述滑套密封圈有两根，两所述滑套密封圈与所述阀座内壁之间形成两环形密封面，两所述环形密封面之间存在截面积差。
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|---|---|---|---|---|
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| CN110924884A (zh) * | 2020-02-20 | 2020-03-27 | 东营市创元石油机械制造有限公司 | 带自动保护的钻具浮阀 |
| CN114109307A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-01 | 西南石油大学 | 一种耐冲蚀的常开式内防喷阀 |
| CN117211720A (zh) * | 2023-09-22 | 2023-12-12 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种适用于钻井过程进行抢险的内防喷器及方法 |
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