CN212454325U - 井口钻井液单流阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种井口钻井液单流阀，主要由外壳体、一级锥阀、一级弹簧、二级锥阀、二级弹簧、防尘套、挡环组成，一级锥阀与外壳体内壁构成锥面密封副，二级锥阀与外壳体内壁构成锥面密封副。井口钻井液单流阀连接在井口钻杆的下部，钻井泵启动时，井口钻井液单流阀在高压钻井液的作用下开启，钻井液进入钻杆，当钻井泵关闭时，井口钻杆内钻井液压力降低，井口钻井液单流阀自动关闭，防止钻杆内剩余钻井液泄漏。井口钻井液单流阀较常规单流阀能够适用于多种不同密度的钻井液，并且两级密封也提高了防止钻杆内剩余钻井液泄漏的可靠性，延长了使用寿命，克服了常规单流阀的不足，并且还能保护井口钻杆接头，延长使用寿命。

Description

井口钻井液单流阀

技术领域

本实用新型涉及石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探领域，尤其是一种井口钻井液单流阀。

背景技术

井口连接钻杆或起钻拆卸钻杆是钻探过程中不可缺少的环节之一，钻井泵停止后，上部钻杆内存有大量剩余钻井液，当井口的两个钻杆分开时，这些钻井液就会从钻杆内喷溅到钻台上，不仅浪费钻井液，而且还会污染工作环境，危及施工人员安全。一方面，目前在用的常规井口单流阀主要采用单密封面结构，而钻井液中含有固相颗粒，在高速流动时极易冲蚀密封面，导致密封失效，钻井液泄漏，且现场使用时，也经常发生岩屑卡住密封面，致使单流阀无法关闭的情况，由此可见，常规井口单流阀存在使用寿命较短，结构单一，防漏效果不明显等不足；另一方面，井口上旋塞阀也具有封闭钻杆内剩余钻井液的功能，但需要人工手动关闭，在使用过程中经常出现人为原因忘记关闭的情况，并且上旋塞阀属于井控设备，加工精度要求严格，成本高，频繁操作容易磨损内部构件，导致密封性降低，影响井控安全，上旋塞阀不宜作为封闭钻井液的工具进行使用。

实用新型内容

本实用新型的一种井口钻井液单流阀，目的是克服现有技术的不足，实现了当钻井泵启动时两级密封依次打开，当钻井泵关闭时，两级自动关闭，防止钻杆内剩余钻井液泄漏。

为了解决以上技术问题，本实用新型是通过采用以下技术方案方式实现的：

井口钻井液单流阀，包括外壳体、锥阀、弹簧和挡环，其中：所述外壳体内壁突出设有锥形阀座；所述锥阀包括一级锥阀和二级锥阀，一级锥阀和二级锥阀自上而下依次套装，并构成轴向滑动密封配合，一级锥阀和二级锥阀的锥头部分分别与外壳体锥形阀座构成密封配合；所述弹簧包括一级弹簧和二级弹簧，一级弹簧沿轴向设置在一级锥阀的盲孔中，二级弹簧沿轴向设置在二级锥阀的盲孔中；所述挡环设置在外壳体的下端部，其上端面分别与一级弹簧和二级弹簧的下端构成支撑配合。

上述方案还包括防尘套，防尘套安装在挡环上端面，并与二级锥阀构成轴向滑动密封配合。

上述方案进一步包括：

所述挡环上对应防尘套外侧的位置设有通孔。

所述一级弹簧和二级弹簧的弹力不相同。所述一级弹簧的弹力小于二级弹簧的弹力。

在一级锥阀和二级锥阀的轴向滑动密封配合面设有密封件。在挡环与二级锥阀的轴向滑动密封配合面设有密封件。

本实用新型的井口钻井液单流阀连接在井口钻杆的下端，初始状态时，一级锥阀在一级弹簧的作用下与外壳体内壁构成一级密封，二级锥阀在二级弹簧的作用下与外壳体内壁构成二级密封，两级密封能够确保井口钻杆内的剩余钻井液被完全关闭，不能泄漏出来；当钻井泵启动时，井口钻杆内的钻井液压力升高，当压力高于一级弹簧的弹力时，一级锥阀向下移动，钻井液经过一级锥阀达到二级锥阀，当钻井液压力高于二级弹簧的弹力时，二级锥阀向下移动，此时两级锥阀完全打开，钻井液经过挡环上的通孔进入下部钻具组合；当地面钻井泵关闭时，井口钻杆内的钻井液压力降低，一级锥阀在一级弹簧恢复力作用下向上移动，直至与外壳体内壁紧密接触，二级锥阀在二级弹簧恢复力作用下向上移动，直至与外壳体内壁紧密接触，再次构成两级密封。

井口钻井液单流阀内部两级弹簧的弹力不相同，两级锥阀虽然是依次开启，即一级锥阀先开启，然后二级锥阀再开启，但两级锥阀不是依次关闭，这就确保了井口钻井液单流阀较常规单流阀能够适用于多种不同密度的钻井液，并且两级密封也提高了防止钻杆内剩余钻井液泄漏的可靠性，延长了使用寿命，克服了常规单流阀的不足。现场测试表明，井口钻井液单流阀能够完全满足井口操作施工的技术要求，能够迅速封闭井口钻杆内剩余钻井液，大幅改善了钻台面的施工环境，由于钻井液不会泄漏，井口施工人员在分开两个钻杆后能够快速执行下部操作（常规操作时，需等待钻杆内剩余钻井液完全流出，再进行下部操作），因此大幅提升了井口施工效率，数据统计分析，施工效率平均提高90.6%-156.7%，尤其是在深井、超深井钻进时，提速效果更加显著，达到了设计要求。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：具有两级密封，较常规单流阀能够适用于多种不同密度的钻井液；两级密封也提高了防止钻杆内剩余钻井液泄漏的可靠性，延长了使用寿命，克服了常规单流阀的不足，保护井口钻杆接头，延长钻杆使用寿命；有效防止井口钻杆内剩余钻井液的泄漏，确保钻台上施工人员安全；还具有结构设计简单、性能可靠、操作方便、成本低廉的特点，便于大范围推广使用。

附图说明

图1是依据本实用新型所提出的井口钻井液单流阀结构示意图。

图2是图1的井口钻井液单流阀A-A截面结构示意图。

图中：1.外壳体，2.一级锥阀，3.一级弹簧，4.二级锥阀，5.二级弹簧，6.防尘套，7.挡环。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。

实施例1

一种井口钻井液单流阀，包括外壳体1、锥阀、弹簧和挡环7，其中：所述外壳体1内壁突出设有锥形阀座；所述锥阀包括一级锥阀2和二级锥阀4，一级锥阀2和二级锥阀4自上而下依次套装，并构成轴向滑动密封配合，一级锥阀2和二级锥阀4的锥头部分分别与外壳体1锥形阀座构成密封配合；所述弹簧包括一级弹簧3和二级弹簧5，一级弹簧3沿轴向设置在一级锥阀2的盲孔中，二级弹簧5沿轴向设置在二级锥阀4的盲孔中；所述挡环7设置在外壳体1的下端部，其上端面分别与一级弹簧3和二级弹簧5的下端构成支撑配合。

实施例2

在实施例1的基础上还包括防尘套6，防尘套6安装在挡环7上端面，并与二级锥阀4构成轴向滑动密封配合。

所述挡环7上对应防尘套6外侧的位置设有通孔。

所述一级弹簧3的弹力小于二级弹簧5的弹力。

在一级锥阀2和二级锥阀4的轴向滑动密封配合面设有密封件。在挡环7与二级锥阀4的轴向滑动密封配合面设有密封件。

实施例3

参照说明书附图1和2，本实用新型的一种井口钻井液单流阀，主要由外壳体1、一级锥阀2、一级弹簧3、二级锥阀4、二级弹簧5、防尘套6、挡环7组成。一级弹簧3安装在一级锥阀2与挡环7之间，二级弹簧5安装在二级锥阀4与挡环7之间，二级锥阀4安装在一级锥阀2的外部，防尘套6安装在二级锥阀4与挡环7之间。外壳体1内壁突出，一级锥阀2与外壳体1内壁构成锥面密封副，二级锥阀4与外壳体1内壁构成锥面密封副。挡环7上对应防尘套6外侧的位置设有通孔。一级弹簧3的弹力小于二级弹簧5的弹力。

井口钻井液单流阀连接在井口钻杆的下端，初始状态时，一级锥阀2在一级弹簧3的作用下与外壳体1内壁构成一级密封，二级锥阀4在二级弹簧5的作用下与外壳体1内壁构成二级密封，两级密封能够确保井口钻杆内的剩余钻井液被完全关闭，不能泄漏出来。

当钻井泵启动时，井口钻杆内的钻井液压力升高，当压力高于一级弹簧3的弹力时，一级锥阀2向下移动，钻井液经过一级锥阀2达到二级锥阀4；当钻井液压力高于二级弹簧5的弹力时，二级锥阀4向下移动，此时两级锥阀完全打开，钻井液经过挡环7上的通孔进入下部钻具组合；当地面钻井泵关闭时，井口钻杆内的钻井液压力降低，一级锥阀2在一级弹簧3恢复力作用下向上移动，直至与外壳体1内壁紧密接触，二级锥阀4在二级弹簧5恢复力作用下向上移动，直至与外壳体内壁紧密接触，再次构成两级密封。

井口钻井液单流阀内部两级弹簧的弹力不相同，两级锥阀虽然是依次开启，即一级锥阀2先开启，然后二级锥阀4再开启，但两级锥阀不是依次关闭，这就确保了井口钻井液单流阀较常规单流阀能够适用于多种不同密度的钻井液，并且两级密封也提高了防止钻杆内剩余钻井液泄漏的可靠性，延长了使用寿命，克服了常规单流阀的不足。

Claims (7)

1.井口钻井液单流阀，包括外壳体（1）、锥阀、弹簧和挡环（7），其特征在于：所述外壳体（1）内壁突出设有锥形阀座；所述锥阀包括一级锥阀（2）和二级锥阀（4），一级锥阀（2）和二级锥阀（4）自上而下依次套装，并构成轴向滑动密封配合，一级锥阀（2）和二级锥阀（4）的锥头部分分别与外壳体（1）锥形阀座构成密封配合；所述弹簧包括一级弹簧（3）和二级弹簧（5），一级弹簧（3）沿轴向设置在一级锥阀（2）的盲孔中，二级弹簧（5）沿轴向设置在二级锥阀（4）的盲孔中；所述挡环（7）设置在外壳体（1）的下端部，其上端面分别与一级弹簧（3）和二级弹簧（5）的下端构成支撑配合。

2.根据权利要求1所述的井口钻井液单流阀，其特征在于：还包括防尘套（6），防尘套（6）安装在挡环（7）上端面，并与二级锥阀（4）构成轴向滑动密封配合。

3.根据权利要求2所述的井口钻井液单流阀，其特征在于：所述挡环（7）上对应防尘套（6）外侧的位置设有通孔。

4.根据权利要求1所述的井口钻井液单流阀，其特征在于：所述一级弹簧（3）和二级弹簧（5）的弹力不相同。

5.根据权利要求4所述的井口钻井液单流阀，其特征在于：所述一级弹簧（3）的弹力小于二级弹簧（5）的弹力。

6.根据权利要求1-4任一所述的井口钻井液单流阀，其特征在于：在一级锥阀（2）和二级锥阀（4）的轴向滑动密封配合面设有密封件。

7.根据权利要求2-4任一所述的井口钻井液单流阀，其特征在于：在挡环（7）与二级锥阀（4）的轴向滑动密封配合面设有密封件。

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