CN217813360U - 一种由弹簧组提供支撑的钻具浮阀阀芯 - Google Patents

Abstract

一种由弹簧组提供支撑的钻具浮阀阀芯，包括阀套、阀杆、支撑套、导引套和弹簧，阀套由密封座、支撑座和连接杆构成，密封座内侧设置有内凹圆锥面，阀杆前端具有锥形帽体，锥形帽体前端面为与内凹圆锥面配合密封的外凸圆锥面，尾端设置有导向杆，支撑套安装在导向杆上端，导引套设置在阀套下部，中心开设有与导向杆对应配合的导向孔，导向杆配合插入到导向孔中，弹簧组合构成弹簧组支撑在支撑套与导引套之间，利用弹簧组控制支撑并推动阀杆运动，当单只弹簧损坏或者失效时，弹簧组中的其他弹簧能够起到补偿作用，保持或者维持钻具浮阀基本功能，提高安全防护性能，同时还可在井口及时更换弹簧，保证安全防护的连续性和稳定性，提高应用安全可靠性。

Description

一种由弹簧组提供支撑的钻具浮阀阀芯

技术领域

本实用新型涉及一种钻具浮阀阀芯，具体涉及一种由弹簧组提供支撑的钻具浮阀阀芯。

背景技术

钻具止回阀是石油和天然气钻井生产领域中预防地层高压流体及钻井液从钻具内喷出的一种专用随钻井下装置，主要包括箭形止回阀、球形止回阀、投入止回阀和钻具浮阀等类型，其中：钻具浮阀是连接于钻头随钻下井工作的止回阀，通常为单向阀，控制泥浆只能自上而下流动反向则自动关闭，防止泥浆从钻杆水眼内喷涌至井口形成井喷，在随钻工作过程中，需要利用弹簧的往复变形积蓄或者释放弹性动能来推动阀杆相对与其对应配合的引导套运动，控制止回阀的开启与关闭。在现行生产中，钻具浮阀采用的都是单体弹簧控制支撑并推动阀杆运动，在与泥浆井液压力的相互作用过程中实现钻具浮阀功能，在钻具浮阀重复使用的情况下，由于弹簧高频次的往复压缩变形与松弛回复有可能会因金属疲劳而造成瞬时的弹簧损坏或者弹性失效，现有技术中这种单体弹簧支撑结构的钻具浮阀由于不存在任何的辅助保护或者补偿手段，一旦在井下应用过程中发生这种损坏或者失效现象，都将会直接使钻具浮阀丧失功能，造成较为严重的油田生产事故和较大的生产经济损失。因此，有必要对现有单体弹簧结构的钻具浮阀进行改进和完善，通过增加弹簧瞬时失效的补偿防护功能，提高钻具浮阀的安全防护性能，为生产应用提供可靠保障，这已成为当前亟待解决的一个现实课题。

实用新型内容

本实用新型的目的是，提供一种由弹簧组提供支撑的钻具浮阀阀芯，用于制备油田生产用钻具浮阀，提高钻具浮阀的安全防护性能。

一种由弹簧组提供支撑的钻具浮阀阀芯，包括：阀套、阀杆、支撑套、导引套和弹簧，所述阀套整体呈圆筒外廓形状，上端具有密封座，所述密封座内侧设置有内凹圆锥面，外侧安装有橡胶密封环，分别构成内外两侧的配合密封结构，下端具有支撑座，用以将所述阀套支撑固定在钻具浮阀的阀体接头之中，所述密封座和所述支撑座之间利用连接杆相互一体连接，所述连接杆之间的开放空间为井下泥浆液流的流动通道，所述阀杆整体呈箭形形状，前端具有锥形帽体，所述锥形帽体的前端面为外凸圆锥面，所述外凸圆锥面与所述密封座上的内凹圆锥面构成对应配合的密封结构，尾端沿中心轴线设置有导向杆，所述支撑套固定安装在所述导向杆的上端，下端面上设置有弹簧上定位机构，所述导引套设置安装在所述阀套的下部，中心开设有与所述导向杆对应配合的导向孔，所述导向杆配合插入到所述导向孔中，受所述导向孔限位引导，使所述阀杆保持轴向直线运动，同时在所述导引套的上端面上还设置有弹簧下定位机构，所述弹簧下定位机构分别与所述支撑套上设置的弹簧上定位机构位置相互对应，各所述弹簧的两端分别对应定位在所述弹簧上定位机构和所述弹簧下定位机构上，组合构成弹簧组支撑在所述支撑套与所述导引套之间，可以所述导引套为支点向所述阀杆施加弹性作用力。

所述一种由弹簧组提供支撑的钻具浮阀阀芯，优选所述弹簧上定位机构和所述弹簧下定位机构均为弹簧定位槽，所述弹簧定位槽分别在所述支撑套和所述导引套上沿圆周均匀布设对应设置，设置数量分别为3～8个，各所述弹簧的上下两端分别镶置在相互对应的所述弹簧定位槽中。

所述一种由弹簧组提供支撑的钻具浮阀阀芯，优选在所述导向杆上设置有环面朝向下方的径缩台肩，所述径缩台肩的外径大于所述导向孔的孔径，使得所述导引套上端面作用于所述径缩台肩，限定所述阀杆相对所述导引套的下行行程，进而限定所述弹簧的最大压缩变形量，防止所述弹簧工作过程中产生过量变形，对所述弹簧的使用寿命造成不利影响。

所述一种由弹簧组提供支撑的钻具浮阀阀芯，优选在所述锥形帽体的后端面上设置有密封橡胶片，所述密封橡胶片的边缘突出于所述锥形帽体的圆周圆周边沿并设置有外展环，当所述锥形帽体上的外凸圆锥面与所述密封座上的内凹圆锥密封面形成接触密封时，所述唇形外展环可抵顶在所述密封座的内侧面上构成次级密封，进一步增强所述锥形帽体与所述密封座之间的密封效果。

本实用新型的有益效果是，提供一种钻具浮阀阀芯，改进传统单体弹簧的浮阀阀芯结构，利用多只弹簧组成弹簧组控制支撑并推动阀杆运动，克服了现有技术中单体弹簧损坏或者失效可能直接导致钻具浮阀丧失功能的弊端，当单只弹簧损坏或者失效时，弹簧组中的其他弹簧能够补偿损坏或者失效弹簧的作用，保持或者维持钻具浮阀的基本功能，保证钻具浮阀不会瞬时丧失功能，避免造成油田生产事故，提高钻具浮阀的安全防护性能；同时，在每次完成井下作业后都可以在井口对产生损伤或者损坏的单只弹簧进行及时更换，保证钻具浮阀安全防护的连续性和稳定性，提高钻具浮阀应用的安全可靠性。

附图说明

图1为由弹簧组提供支撑的钻具浮阀阀芯主视图。

图2为图1中A-A线剖视图。

图3为图2中B-B线剖视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及其附图，对本实用新型请求保护的技术方案做进一步描述。

一种由弹簧组提供支撑的钻具浮阀阀芯，如图1至图3所示，由阀套、阀杆2、支撑套3、导引套4、弹簧组、密封橡胶片6和橡胶密封环7所构成，所述阀套上端具有密封座1，所述密封座1内侧设置有内凹圆锥面，外侧安装有所述橡胶密封环7，下端具有支撑座8，所述密封座1和所述支撑座8之间利用2条径向对称设置的连接杆9相互一体连接，所述阀杆2整体呈箭形形状，前端具有锥形帽体，所述锥形帽体的前端面为外凸圆锥面，所述外凸圆锥面与所述密封座1上的内凹圆锥面构成对应配合的密封结构，尾端沿中心轴线设置有导向杆，在所述导向杆的杆体上设置有环面朝向下方的径缩台肩10，所述支撑套3固定安装在所述导向杆的上端，所述导引套4设置安装在所述阀套的下部，中心开设有与所述导向杆对应配合的导向孔，在所述支撑套3的下端面和所述导引套4的上端面上分别开设6个位置相互对应的弹簧定位槽11，所述弹簧定位槽11分别在所述支撑套3和所述导引套4上沿圆周均匀布设，所述弹簧组由6只弹簧5所组成，6只所述弹簧5的上下两端分别镶置在所述支撑套3和所述导引套4上相互对应开设的所述弹簧定位槽11中，所述密封橡胶片6设置在所述锥形帽体的后端面上，由所述支撑套3挤压固定，所述密封橡胶片6的边缘突出于所述锥形帽体的圆周圆周边沿并设置有外展环，所述唇形外展环可与所述密封座1构成次级密封。

使用时，将所述一种由弹簧组提供支撑的钻具浮阀阀芯固定安装在阀体接头当中，制备用于油田生产的一种由弹簧组提供支撑的钻具浮阀，阀套上安装的橡胶密封环7与所述阀体接头形成密封配合，初始状态下，在弹簧组弹性力的作用下，阀杆2受导向孔的限位引导相对导引套4向上直线运动，使所述阀杆2上锥形帽体前端的外凸圆锥面抵顶在所述阀套的密封座1上，与所述密封座1上的内凹圆锥面构成密封配合，浮阀液流通道关闭，此时，密封橡胶片6的唇形外展环贴敷在所述密封座1的内侧面上构成次级密封，进一步增强密封效果；将初始状态结构的所述浮阀连接在钻具钻杆上随钻送入井下，下送过程中受泥浆液流作用，所述浮阀保持常闭状态，当达到预定位置并启动井口泵压进行泥浆循环时，泥浆液流压力作用于所述锥形帽体并克服弹簧组的弹性力推动所述阀杆2向下运动，此时，所述阀杆2导向杆上设置的径缩台肩10与所述导引套4相互作用，限定了所述阀杆2的最大下行行程，防止组成所述弹簧组的各个弹簧5产生过量变形，所述锥形帽体上的外凸圆锥面与所述密封座1上的内凹圆锥面之间的密封打开，井下所述泥浆液流经由连接杆9之间的开放空间导通流动，而撤除井口泵压中止泥浆循环后，所述弹簧组将会再次支撑所述阀杆2向上运动，与所述密封座1配合密封，关闭浮阀液流通道；在所述浮阀的工作过程中，各只所述弹簧5始终处于往复压缩变形与松弛回复的变化状态，如果这种高频次往复弹性变形因金属疲劳而造成弹簧组中某只弹簧5的损坏或者失效，弹簧组中的其他所述弹簧5还能保持或者维持钻具浮阀的基本功能，保证钻具浮阀不会因瞬时丧失功能而造成油田生产事故，待井下生产作业完成后抬升井口地面后更换失效的所述弹簧5，然后继续投入下一次井下生产作业，提高了钻具浮阀的安全防护性能和钻具浮阀应用的安全可靠性。

Claims (4)

1.一种由弹簧组提供支撑的钻具浮阀阀芯，其特征在于，包括：阀套、阀杆（2）、支撑套（3）、导引套（4）和弹簧（5），所述阀套整体呈圆筒外廓形状，上端具有密封座（1），所述密封座（1）内侧设置有内凹圆锥面，外侧安装有橡胶密封环（7），分别构成内外两侧的配合密封结构，下端具有支撑座（8），所述密封座（1）和所述支撑座（8）之间利用连接杆（9）相互一体连接，所述连接杆（9）之间的开放空间为井下泥浆液流的流动通道，所述阀杆（2）整体呈箭形形状，前端具有锥形帽体，所述锥形帽体的前端面为外凸圆锥面，所述外凸圆锥面与所述密封座（1）上的内凹圆锥面构成对应配合的密封结构，尾端沿中心轴线设置有导向杆，所述支撑套（3）固定安装在所述导向杆的上端，下端面上设置有弹簧上定位机构，所述导引套（4）设置安装在所述阀套的下部，中心开设有与所述导向杆对应配合的导向孔，同时在所述导引套（4）的上端面上还设置有弹簧下定位机构，所述弹簧下定位机构分别与所述支撑套（3）上设置的弹簧上定位机构位置相互对应，各所述弹簧（5）的两端分别对应定位在所述弹簧上定位机构和所述弹簧下定位机构上，组合构成弹簧组支撑在所述支撑套（3）与所述导引套（4）之间。

2.如权利要求1所述一种由弹簧组提供支撑的钻具浮阀阀芯，其特征在于：所述弹簧上定位机构和所述弹簧下定位机构均为弹簧定位槽（11），所述弹簧定位槽（11）分别在所述支撑套（3）和所述导引套（4）上沿圆周均匀布设对应设置，设置数量分别为3～8个，各所述弹簧（5）的上下两端分别镶置在相互对应的所述弹簧定位槽（11）中。

3.如权利要求1或者2所述一种由弹簧组提供支撑的钻具浮阀阀芯，其特征在于：在所述导向杆上设置有环面朝向下方的径缩台肩（10），所述径缩台肩（10）的外径大于所述导向孔的孔径。

4.如权利要求3所述一种由弹簧组提供支撑的钻具浮阀阀芯，其特征在于：在所述锥形帽体的后端面上设置有密封橡胶片（6），所述密封橡胶片（6）的边缘突出于所述锥形帽体的圆周圆周边沿并设置有外展环。

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