CN213331022U - 防喷装置及钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种防喷装置及钻具，涉及石油开采技术领域，该防喷装置包括阀体和阀芯，阀体具有安装孔以及分别与安装孔连通的第一开口和第二开口；沿安装孔的延伸方向，安装孔内表面包括间隔设置的承载面和第一密封面；阀芯滑设在所述安装孔内，并位于承载面与第一密封面之间，且阀芯具有可与第一密封面密封的第二密封面。当防喷装置内压力小于钻井的井底的压力时时，阀芯向第一密封面移动，直至第二密封面与第一密封面贴合，实现关闭安装孔的目的。与阀体外部套设弹簧的技术方案相比，可以避免防喷装置长时间的使用之后形成弹簧失效的现象，提高防喷装置的密封性的同时，也防止钻井内的液体进入钻具内发生井喷。

Description

防喷装置及钻具

技术领域

本实用新型涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种防喷装置及钻具。

背景技术

在石油开采的过程，钻井内的液体易进入钻具内，造成钻具内发生井喷，因此，需要在钻具内安装防喷装置，以防止钻井内的液体进入钻具中。

相关技术中，防喷装置通常包括安装在钻具内的箭型止回阀，箭型止回阀包括本体以及安装在本体内的阀座和锥形阀芯，其中，本体具有安装孔，阀座安装在安装孔内，且阀座具有安装孔，锥形阀芯靠近阀座的一端能够插入安装孔或者脱离安装孔，实现箭型止回阀的关闭或者打开，另外，锥形阀芯上还套设有弹簧。当钻井发生溢流时，在弹簧的拉力和钻井内的压力的作用下，锥形阀芯靠近阀座的一端插入安装孔内，并依靠锥形阀芯的外表面与安装孔的内表面之间紧密贴合，实现箭型止回阀关闭，从而达到封闭钻具内通道的目的。

但是，当箭型止回阀使用一段时间后，弹簧容易失效，进而造成防喷装置的失效。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型实施例提供一种防喷装置及钻具，以解决相关技术中，弹簧失效易造成防喷装置失效的技术问题，提高了防喷装置密封性。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

本实用新型实施例的第一方面提供一种防喷装置，其包括：阀体和阀芯，所述阀体具有安装孔以及分别与所述安装孔连通的第一开口和第二开口；沿所述安装孔的延伸方向，所述安装孔内表面包括间隔设置的承载面和第一密封面；所述阀芯滑设在所述安装孔内，并位于所述承载面与所述第一密封面之间，且所述阀芯具有可与所述第一密封面密封的第二密封面。

如上所述的防喷装置，其中，所述阀体包括上阀体以及与所述上阀体可拆卸连接的下阀体；所述上阀体内设有第一安装孔，且所述上阀体靠近所述下阀体的底面向所述第一安装孔凹陷，形成容纳槽；所述容纳槽的侧壁构成所述第一密封面；所述下阀体内设有第二安装孔，所述第二安装孔包括与所述第一安装孔连通的圆柱形的第一通孔、圆锥形的第二通孔以及圆柱形第三通孔，所述第一通孔、所述第二通孔以及所述第三通孔依次连接，且所述第二通孔直径从靠近所述第一通孔一端向背离所述第一通孔的一端逐渐减小；所述第二通孔的内表面构成所述承载面，所述第一安装孔与所述第二安装孔构成所述安装孔。

如上所述的防喷装置，其中，所述阀芯包括圆柱形的阀杆以及半球形的阀帽；沿阀杆的轴向，所述阀杆具有第一端面和第二端面，所述第一端面与所述承载面连接，所述第二端面与所述阀帽连接，且所述阀帽的外表面构成所述第二密封面。

如上所述的防喷装置，其中，所述阀杆上设有至少一个导向凸起，所述下阀体的内表面上设有与所述导向凸起一一对应的导向凹槽，所述导向凸起滑设在所述导向凹槽内。

如上所述的防喷装置，其中，所述阀芯设有流通通道，所述流通通道的一端与所述第一安装孔连通，所述流通通道的另一端与所述第二安装孔连通。

如上所述的防喷装置，其中，所述阀芯的外圆周面向所述阀杆的轴向凹陷，形成流通通道。

如上所述的防喷装置，其中，所述阀杆的第一端面向第二端面凹陷，形成缓冲凹槽。

如上所述的防喷装置，其中，所述阀芯设有测压通道，所述测压通道沿所述阀体的轴向贯穿所述阀体，且所述测压通道靠近所述第二开口的一端设有第一单向阀；所述测压通道用于将钻井内部分液体传输至井外的测压装置处，通过测压装置测试钻井内的压力。

如上所述的防喷装置，其中，所述测压通道包括多个分支通道，多个所述分支通道沿所述测压通道的圆周方向间隔分布，且每个所述分支通道的轴线与所述测压通道轴线之间具有预设夹角；每个所述分支通道靠近所述第二开口的一端设有第二单向阀。

本实用新型实施例的第二方面提供一种钻具，其包括钻具本体和如上所述的防喷装置。

本实用新型实施例所提供的防喷装置及钻具中，通过在安装孔内表面上间隔设置承载面和第一密封面，阀芯滑设在安装孔内，且阀芯具有第二密封面，当防喷装置内压力小于钻井的井底的压力时，阀芯向第一密封面移动，直至第二密封面与第一密封面贴合，实现关闭安装孔的目的。与阀体外部套设弹簧的技术方案相比，可以避免防喷装置长时间的使用之后形成弹簧失效的现象，提高防喷装置的密封性的同时，也防止钻井内的液体进入钻具内发生井喷。

除了上面所描述的本实用新型实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本实用新型实施例提供的防喷装置及钻具所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的防喷装置的结构示意图；

图2为图1中A-A方向的剖视图；

图3为图1中B区域的放大示意图；

图4为本实用新型实施例提供的防喷装置的俯视图；

图5为本实用新型实施例提供的阀芯的立体图；

图6为本实用新型实施例提供的阀芯的主视图；

图7为本实用新型实施例提供的阀芯的俯视图。

附图标记：

100：阀体；

110：上阀体；

120：下阀体；

200：阀芯；

210：第二密封面；

220：阀杆；

221：导向凸起；

222：缓冲凹槽；

223：测压通道；

224：分支通道；

225：第一单向阀；

226：第二单向阀；

230：阀帽；

300：安装孔；

310：第一安装孔；

320：第二安装孔；

321：第一通孔；

322：第二通孔；

323：第三通孔；

330：承载面；

340：第一密封面。

具体实施方式

在相关技术中，由于锥形阀芯上套设有弹簧，当锥形阀芯在安装孔内移动时，弹簧在压缩状态与伸长状态之间不断转化，致使箭型止回阀使用一段时间后，弹簧容易发生失效，造成锥形阀芯不能及时的密封安装孔，钻井内的液体会进入钻具内，造成钻具内发生井喷。

为此，本实用新型实施例提供一种防喷装置及钻具，仅依靠防喷装置与钻井的井底压力差，带动阀芯在安装孔内移动，实现关闭安装孔的目的。如此可以避免防喷装置长时间的使用之后形成弹簧失效的现象，提高防喷装置的密封性的同时，也防止钻井内的液体进入钻具内发生井喷。

为了使本实用新型实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供的钻具，其可以应用在井下石油的开采，钻具可以包括钻具本体和防喷装置，钻具本体是位于井底与水龙头之间的一系列钻井工具组合的总称，例如，钻具本体包括钻头、钻铤、钻杆以及稳定器，稳定器可以防止井斜，有利于钻头的平稳工作，其中，稳定器可以设在钻头与钻铤之间，或者是钻铤与钻杆之间。

在石油开采的过程，钻井内的液体易进入钻具本体内，造成钻具内发生井喷，因此，需要在钻具内安装防喷装置，以防止钻井内的液体进入钻具中。

而防喷装置的设置位置可以有多种选择，例如，防喷装置可以设置在钻头、钻铤、钻杆以及稳定器中任意两两之间，至于防喷装置的设置位置，本实施例在此不做限定，只要能够实现防喷装置的功能即可。

为了便于防喷装置的描述，以下以防喷装置设在钻头与钻铤之间为例，对防喷装置进行详细地阐述。

如图1所示，本实用新型实施例提供的防喷装置，包括阀体100和阀芯200；阀体100用于为阀芯200的安装提供空间，阀体100具有安装孔300，阀芯200可以安装在安装孔300内。其中，阀体100可以中空的圆柱体。

阀体100可以通过螺纹连接方式连接在钻头与钻铤之间。以图1的方位为例，阀体100的下部可以与钻头连接，阀体100的上部可以与钻铤连接，其中，阀体100的下部具有外螺纹，相应地，钻头上设有与外螺纹配合使用的内螺纹。另外，与阀体100的上部相对应的安装孔300的内表面可以形成内螺纹，相应地，钻铤上设有与内螺纹配合使用的外螺纹。本实用新型实施例通过螺纹连接的方式，实现阀体100与钻头和钻铤之间的连接，便于阀体100的安装，提高了工作效率。但是，阀体100与钻头和钻铤之间的连接方式，并不仅限于上述方式，比如，阀体100的上部可以形成有外螺纹，阀体100的下部对应的安装孔300内可以形成内螺纹。又比如，阀体100的上部和下部同时设有内螺纹或者外螺纹，只要能够实现阀体100与钻头和钻铤之间的连接即可。

阀体100包括第一开口和第二开口，可以理解的，第一开口可以为安装孔的一端，即图1中下端，第二开口可以为安装孔的另一端，即图1中上端。第一开口与钻头连通，第二开口与钻铤连通，以便于将钻井的钻井液通过钻杆、钻铤、第二开口、安装孔以及第一开口，从钻头的喷嘴喷出，然后再经过油套环空排到地面的处理设备中。

如图2所示，沿安装孔300的延伸方向，安装孔300内表面包括间隔设置的承载面330和第一密封面340；阀芯200滑设在安装孔300内，并位于承载面330与第一密封面340之间，且阀芯200具有可与第一密封面340密封的第二密封面210。可以理解的，安装孔的延伸方向可以为阀体的轴线方向，也就是说，图2中箭头方向。

承载面330用于支撑阀芯200，防止阀芯200沿着安装孔300脱落至阀体100的外部，例如，当安装孔300为圆柱形孔时，安装孔300的内表面可以形成向安装孔300轴线方向延伸的第一凸起，且第一凸起背离安装孔300的内表面的一端与安装孔的轴线之间具有一定的距离，这样便于钻井液的流通，其中，第一凸起背离第一开口的端面形成承载面330。

而，第一密封面340用于与阀芯200的第二密封面210密封连接，以实现阀体100与阀芯200之间的密封连接。示例性地，安装孔300的内表面可以形成向安装孔300轴线方向延伸的第二凸起，第二凸起背离安装孔300的内表面的一端与安装孔的轴线之间具有一定的距离，这样便于钻井液的流通，其中，第二凸起背离第二开口的端面形成第一密封面340，相应地，阀芯200的上端面构成与第一密封面340贴合的第二密封面210。

相关技术中，通常在阀体上设置橡胶保护层，这样阀体与阀芯之间并非为全部的金属接触，致使阀体与阀芯之间密封性不高。因此，本实用新型实施例提供的阀体100和阀芯200的材质均为金属材质，相应地，第一密封面340与第二密封面210之间的接触为金属接触，可以增加第一密封面340与第二密封面210之间的摩擦力，提高阀体100与阀芯200之间的密封性。

当钻井正常采油时，钻井底部的压力小于防喷装置内的压力，阀芯200在重力的作用下，沿着安装孔300的延伸方向朝向第一开口移动，并使阀芯200靠近第一开口的端面抵接在承载面330上，此时，钻井液通过钻杆、钻铤、第一开口、安装孔以及第二开口，从钻头的喷嘴喷出，对钻井的井底产生强大的冲击力，从而提高钻井的速度。

当钻井发生溢流时，钻井的井底的压力大于地面的压力，阀芯200在钻井井底的压力的作用下，沿着安装孔300的延伸方向朝向第二开口移动，并使第一密封面340和第二密封面210贴合，实现阀芯200与阀体100之间的密封连接，这样可以避免钻井内液体或者钻井液快速地向上喷出，防止发生井喷。

本实用新型实施例提供的防喷装置中，仅是依靠防喷装置与钻井的井底之间的压力差，实现阀芯200与阀体100之间密封连接，可以避免在阀体外部套设弹簧，进而防止出现弹簧失效的现象，提高防喷装置的密封性的同时，也避免钻井内的液体或者钻井液进入钻具内发生井喷。此外，第一密封面与第二密封面之间为面密封，可以提高阀体100与阀芯200之间的密封强度。

继续参考图2，作为阀体100的一种可选地实施方式，阀体100包括上阀体110以及与上阀体110可拆卸连接的下阀体120；其中，上阀体110可以通过螺纹连接的方式与下阀体120连接，也就说，上阀体110的外表面可以形成外螺纹，下阀体120的内表面上形成内螺纹，通过外螺纹与内螺纹的配合使用，实现上阀体110与下阀体120之间的连接。

上阀体110内设有第一安装孔310，且上阀体110靠近下阀体120的底面向第一安装孔310凹陷，形成容纳槽；容纳槽的侧壁构成第一密封面210。为了增大第一密封面与第二密封面的接触面积，容纳槽可以为半球形。

下阀体120内设有第二安装孔320，第二安装孔320包括与第一安装孔310连通的圆柱形的第一通孔321、圆锥形的第二通孔322以及圆柱形第三通孔323，第一通孔321、第二通孔322以及第三通孔323依次连接，且第二通孔322直径从靠近第一通孔321一端向背离第一通孔321的一端逐渐减小；也就是说，第二安装孔320为阶梯孔。第二通孔322的内表面构成承载面330，第一安装孔310与第二安装孔320构成安装孔300。

如图5所示，作为阀芯200的一种可选地实施方式，阀芯200包括圆柱形的阀杆220以及半球形的阀帽230。

沿阀杆220的轴向，阀杆220具有第一端面和第二端面，第一端面与承载面330连接，第二端面与阀帽230连接，且阀帽230的外表面构成第二密封面210。其中，阀杆220与阀帽230之间可以为一体件，能够保证阀芯200的结构强度。另外，阀杆220与阀帽230之间还可以为可拆卸连接，比如螺接或者卡接，这样在阀杆220或者阀帽230损坏时，可以随时更换阀杆220或者阀帽230，增加了阀芯200的维修和更换的便利性。

如图6所示，阀杆220上设有至少一个导向凸起221，下阀体120的内表面上设有与导向凸起221一一对应的导向凹槽(图中未示出)，导向凸起221滑设在导向凹槽内。本实用新型实施例通过导向凸起221和导向凹槽的设置，可以使导向凸起221沿着导向凹槽移动，便于阀芯200的安装，此外，导向凸起221与导向凹槽之间形成卡合连接，可以提高阀体100与阀芯200之间的连接强度。

当导向凸起221为多个时，多个导向凸起221可沿着阀杆220的圆周方向间隔分布。

为了实现钻具的正常作业，阀芯200设有流通通道(图中未示出)，流通通道的一端与第一安装孔连通，流通通道的另一端与第二安装孔连通。流通通道的形式可以有多种选择，比如：流通通道为沿阀杆220的轴向贯穿阀芯200的通孔。又比如：阀芯的外圆周面向阀杆的轴向凹陷，形成流通通道。

继续参考图5，阀杆220的第一端面向第二端面凹陷，形成缓冲凹槽222，缓冲凹槽222的设置可以缓冲有钻井内液体对阀杆220的冲击力，降低对阀杆220的损伤。其中，缓冲凹槽222的形状为半球形。

阀芯200设有测压通道223，测压通道223沿阀体100的轴向贯穿阀体100，且测压通道223靠近第二开口的一端设有第一单向阀225。测压通道223用于将钻井内部分液体传输至井外的测压装置处，通过测压装置测试钻井内的压力。可以理解地，测压装置可以为立压表。

当第一密封面340与第二密封面210贴合时，钻井处于关闭状态，作业人员无法得到钻井内的压力变化，进而无法正常作业，本实用新型实施例通过在阀体200上设置测压通道223，少量的液体可以通过测压通道233和第一单向阀225进入地面上的测压装置，测压装置可以读取液体的压力，进而获知钻井内的压力。此外，测压通道223可以为通孔，且测压通道的孔径较小，在保证及时获取钻井内的压力的同时，也不会造成井喷，增加了开采过程的安全性。

而相关技术中，阀芯200上并没有设置测压通道，如果需要测试钻井内的压力，需要打开钻井泵，通过钻井泵采出的液体测试钻井内的压力。但是，上述的方式测试钻井内的压力时，对地面的采油设备造成反向高压，增加安全风险。

本实用新型实施例通过测压通道的设置，在不开钻井泵的情况下，依然可以检测钻井内的压力，提高了安全性。

参考图3、图4和图7，测压通道223还可以包括多个分支通道224，多个分支通道224沿测压通道223的圆周方向间隔分布，且每个分支通道224的轴线与测压通道223轴线之间具有预设夹角，也就是说，每个分支通道224靠近测压管道223的一端与测压管道223连通，每个分支通道224背离测压管道223的另一端向远离测压管道223的方向延伸，多个分支管道224以测压通道223的轴线为中心，呈放射线的形式分布。每个分支通道224靠近第二开口的一端设有第二单向阀226。

本实用新型实施例通过多个分支管道224的设置，地面上测压装置，可以同时检测多个数据，通过求取多个数据的平均值，获取钻井内压力值，可以提高该压力值的准确性。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种防喷装置，其特征在于，包括阀体和阀芯；

所述阀体具有安装孔以及分别与所述安装孔连通的第一开口和第二开口；沿所述安装孔的延伸方向，所述安装孔内表面包括间隔设置的承载面和第一密封面；

所述阀芯滑设在所述安装孔内，并位于所述承载面与所述第一密封面之间，且所述阀芯具有可与所述第一密封面密封的第二密封面。

2.根据权利要求1所述的防喷装置，其特征在于，所述阀体包括上阀体以及与所述上阀体可拆卸连接的下阀体；

所述上阀体内设有第一安装孔，且所述上阀体靠近所述下阀体的底面向所述第一安装孔凹陷，形成容纳槽；所述容纳槽的侧壁构成所述第一密封面；

所述下阀体内设有第二安装孔，所述第二安装孔包括与所述第一安装孔连通的圆柱形的第一通孔、圆锥形的第二通孔以及圆柱形第三通孔，所述第一通孔、所述第二通孔以及所述第三通孔依次连接，且所述第二通孔直径从靠近所述第一通孔一端向背离所述第一通孔的一端逐渐减小；

所述第二通孔的内表面构成所述承载面，所述第一安装孔与所述第二安装孔构成所述安装孔。

3.根据权利要求2所述的防喷装置，其特征在于，所述阀芯包括圆柱形的阀杆以及半球形的阀帽；

沿阀杆的轴向，所述阀杆具有第一端面和第二端面，所述第一端面与所述承载面连接，所述第二端面与所述阀帽连接，且所述阀帽的外表面构成所述第二密封面。

4.根据权利要求3所述的防喷装置，其特征在于，所述阀杆上设有至少一个导向凸起，所述下阀体的内表面上设有与所述导向凸起一一对应的导向凹槽，所述导向凸起滑设在所述导向凹槽内。

5.根据权利要求3或4所述的防喷装置，其特征在于，所述阀芯设有流通通道，所述流通通道的一端与所述第一安装孔连通，所述流通通道的另一端与所述第二安装孔连通。

6.根据权利要求5所述的防喷装置，其特征在于，所述阀芯的外圆周面向所述阀杆的轴向凹陷，形成流通通道。

7.根据权利要求3或4所述的防喷装置，其特征在于，所述阀杆的第一端面向第二端面凹陷，形成缓冲凹槽。

8.根据权利要求1-4任一项所述的防喷装置，其特征在于，所述阀芯设有测压通道，所述测压通道沿所述阀体的轴向贯穿所述阀体，且所述测压通道靠近所述第二开口的一端设有第一单向阀；

所述测压通道用于将钻井内部分液体传输至井外的测压装置处，通过测压装置测试钻井内的压力。

9.根据权利要求8所述的防喷装置，其特征在于，所述测压通道包括多个分支通道，多个所述分支通道沿所述测压通道的圆周方向间隔分布，且每个所述分支通道的轴线与所述测压通道轴线之间具有预设夹角；

每个所述分支通道靠近所述第二开口的一端设有第二单向阀。

10.一种钻具，其特征在于，包括钻具本体和如权利要求1-9任一项所述的防喷装置；

所述防喷装置与所述钻具本体连接。

Images