CN219139016U - 一种气举反循环气液混合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的气举反循环气液混合器，包括设置在钻杆法兰内的气道、设置在气道的竖直气道内的单向阀，竖直气道上端部贯穿钻杆法兰端面与气管连通，气道的水平气道与竖直气道垂直贯通，水平气道朝向钻杆法兰轴心线的端部与钻杆法兰内腔连通，单向阀包括圆筒状嵌设在竖直气道内的阀体、连接在阀体底部的封盖、阀芯、弹簧，阀体外壁开设有正对水平气道的贯穿孔，阀体内壁设有不低于贯穿孔上沿的倒锥形过渡面，阀芯可上下移动地设置在阀体内并位于倒锥形过渡面的下方，阀芯上端部设有与倒锥形过渡面相匹配的正锥形配合面，弹簧具有驱使阀芯向上移动的趋势，该气举反循环气液混合器既能够实现气液混合，又能够避免浆液反流，不影响气管使用寿命。

Description

一种气举反循环气液混合器

技术领域

本实用新型涉及钻探技术领域，具体涉及一种气举反循环气液混合器。

背景技术

气举反循环又称压气反循环，是将压缩空气通过气管注入气液混合器，将气体混入钻杆内的排浆通道，在气液混合器上部的排浆通道内形成低密度的气液混合流体，与钻杆外的高密度泥浆形成压力差，利用压力差作用，使钻杆内的气液双相流体携带岩屑沿钻杆上行至地表的一种相反方向循环方式的钻探技术，具有排岩屑能力强、不易堵塞、设备磨损小、钻头寿命长、钻进效率高等优点，在大直径、大深度的竖井建设中应用广泛。

现有的气液混合器大多与气管直接连通，在供气设备出现故障，使气管失压时，排浆通道内的浆液容易沿气液混合器反向进入气管，即使后续通过气压将其打出，仍然会有一部分残留在气管内壁或密封件处，很难清除干净，再加上这些浆液具有很强的碱性，容易腐蚀气管内壁及密封件，导致漏气，缩短了气管的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种能够防止浆液反向进入气管、不影响气管使用寿命的气举反循环气液混合器。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是，气举反循环气液混合器，包括：

设置在钻杆法兰内的气道，所述气道包括平行于钻杆法兰轴心线的竖直气道和与所述竖直气道垂直贯通的水平气道，所述竖直气道的上端部贯穿所述钻杆法兰的端面与气管连通，所述水平气道朝向所述钻杆法兰轴心线的端部与所述钻杆法兰的内腔连通；

设置在所述竖直气道内的单向阀，所述单向阀包括圆筒状的阀体、连接在所述阀体底部的封盖、阀芯、弹簧，所述阀体嵌设在所述竖直气道内，所述阀体的外壁开设有正对所述水平气道的贯穿孔，使所述气管与所述钻杆法兰内腔连通，所述阀体的内径上大下小，所述阀体的内壁设有不低于所述贯穿孔上沿的倒锥形过渡面，所述阀芯可上下移动地设置在所述阀体内并位于所述倒锥形过渡面的下方，所述阀芯的上端部设有与所述倒锥形过渡面相匹配的正锥形配合面，所述弹簧设置在所述封盖与所述阀芯之间，所述弹簧具有驱使所述阀芯向上移动的趋势。

优选地，所述阀体与所述钻杆法兰焊接连接，使所述阀体与所述竖直气道相对固定，或者，所述阀体的外径大于所述竖直气道的直径0.03-0.08mm，使所述阀体与所述竖直气道通过过盈配合相对固定。

优选地，所述贯穿孔的孔径小于等于所述水平气道的直径。

进一步优选地，所述阀体的外壁还设有与所述贯穿孔相连通的竖直槽，所述竖直槽位于所述贯穿孔的下方。

优选地，所述阀芯呈倒扣碗状，所述阀芯内部的空腔用于容纳所述弹簧的上端部，所述阀芯向下延伸的裙边围绕在所述弹簧的外侧，形成第一环形围挡。

优选地，所述封盖包括圆形盖板、连接在所述盖板上表面的第二环形围挡，以及连接在所述盖板下表面的凸台，所述盖板的直径与所述阀体的外径相等，所述第二环形围挡与所述盖板同轴设置，所述第二环形围挡伸入所述阀体并与所述阀体螺纹连接，所述第二环形围挡与所述盖板上表面围成的空腔用于容纳所述弹簧的下端部，所述凸台的截面呈正六边形。

进一步优选地，所述单向阀还包括环形密封垫，所述环形密封垫挤紧在所述盖板的上表面与所述阀体的下端面之间。

优选地，所述气道还包括设置在所述钻杆法兰的内壁的环形气道，所述环形气道与所述水平气道相连通。

进一步优选地，所述环形气道内嵌设有导气环，所述导气环呈具有开口的筒状，所述导气环上开设有多个与所述环形气道相连通的导气孔，多个所述导气孔沿所述导气环的轴心线均匀分布。

优选地，所述水平气道远离所述钻杆法兰轴心线的端部贯穿所述钻杆法兰的外壁，形成外开口，所述气举反循环气液混合器还包括用于封堵所述外开口的堵头。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1.通过将气道设置在钻杆法兰内，使气道包括平行于钻杆法兰轴心线的竖直气道和与竖直气道垂直贯通的水平气道，使竖直气道的上端部贯穿钻杆法兰的端面与气管连通，使水平气道朝向钻杆法兰轴心线的端部与钻杆法兰的内腔连通，使得气管内的压缩空气能够经竖直气道和水平气道进入钻杆法兰内腔，实现与钻杆内浆液的混合，利用钻杆法兰作为气液混合器基座的方式，既简化了结构设计，又方便了与钻杆的连接，特别适用于单壁且外置气管的钻杆。

2.通过在竖直气道内设置单向阀，使单向阀包括圆筒状的阀体、连接在阀体底部的封盖、阀芯、弹簧，使阀体嵌设在竖直气道内，在阀体外壁开设正对水平气道的贯穿孔，使气管与钻杆法兰内腔连通，使阀体直径上大下小，在阀体内壁设置不低于贯穿孔上沿的倒锥形过渡面，使阀芯可上下移动地设置在阀体内并位于倒锥形过渡面的下方，在阀芯上端部设置与倒锥形过渡面相匹配的正锥形配合面，将弹簧设置在封盖与阀芯之间，使其具有驱使阀芯向上移动的趋势；在气管内的气体压力大于弹簧弹力及钻杆法兰内腔中的泥浆压力之和时，能够向下顶开阀芯，使正锥形配合面与倒锥形过渡面相脱离，使气管通过竖直气道、阀体内腔、贯穿孔、水平气道与钻杆法兰内腔连通，使气管内的气体能够进入钻杆法兰内腔与浆液进行混合，实现气液混合；在气管内的气体压力小于弹簧弹力及钻杆法兰内腔中的泥浆压力之和时，阀芯在弹簧作用下向上移动，直至正锥形配合面与倒锥形过渡面相贴合并抵紧，断开气管与钻杆法兰内腔的连通，使钻杆法兰内腔的浆液不能反向流入气管，不影响气管的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例的剖视示意图。

图2是图1中A处的局部放大示意图。

图3是图1中单向阀的立体放大示意图，为便于观察，调整了视图角度。

其中：11.竖直气道；12.水平气道；121.外开口；13.环形气道；131.导气环；132.导气孔；20.单向阀；21.阀体；211.贯穿孔；212.倒锥形过渡面；213.竖直槽；22.封盖；221.盖板；222.第二环形围挡；223.凸台；23.阀芯；231.正锥形配合面；232.第一环形围挡；24.弹簧；25.环形密封垫；30.钻杆法兰；40.气管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1至3所示，本实用新型提供的气举反循环气液混合器，包括气道和单向阀20，气道设置在钻杆法兰30内，气道包括平行于钻杆法兰30轴心线的竖直气道11和与竖直气道11垂直贯通的水平气道12，竖直气道11的上端部贯穿钻杆法兰30的端面与气管40连通，水平气道12朝向钻杆法兰30轴心线的端部与钻杆法兰30的内腔连通；单向阀20设置在竖直气道11内，单向阀20包括圆筒状的阀体21、连接在阀体21底部的封盖22、阀芯23、弹簧24，阀体21嵌设在竖直气道11内，阀体21的外壁开设有正对水平气道12的贯穿孔211，使气管40与钻杆法兰30内腔连通，阀体21的内径上大下小，阀体21的内壁设有不低于贯穿孔211上沿的倒锥形过渡面212，阀芯23可上下移动地设置在阀体21内并位于倒锥形过渡面212的下方，阀芯23的上端部设有与倒锥形过渡面212相匹配的正锥形配合面231，弹簧24设置在封盖22与阀芯23之间，弹簧24具有驱使阀芯23向上移动的趋势。

这样设置的好处在于：

1.能够利用钻杆法兰作为气液混合器的基座，简化结构设计，并方便与钻杆的连接，特别适用于单壁且外置气管的钻杆。

2.在气管内的气体压力大于弹簧弹力及钻杆法兰内腔中的泥浆压力之和时，能够向下顶开阀芯，使正锥形配合面与倒锥形过渡面相脱离，使气管通过竖直气道、阀体内腔、贯穿孔、水平气道与钻杆法兰内腔连通，使气管内的气体能够进入钻杆法兰内腔与浆液进行混合，实现气液混合；在气管内的气体压力小于弹簧弹力及钻杆法兰内腔中的泥浆压力之和时，阀芯在弹簧作用下向上移动，直至正锥形配合面与倒锥形过渡面相贴合并抵紧，断开气管与钻杆法兰内腔的连通，使钻杆法兰内腔的浆液不能反向流入气管，不影响气管的使用寿命。

在本实施例中，阀体21的一部分外壁与钻杆法兰30的一部分外壁焊接连接，使阀体21与竖直气道11位置保持相对固定，在另一实施例中，阀体21的外径大于竖直气道11的直径0.03-0.08mm，能够通过嵌入使阀体21与竖直气道11形成过盈配合，并通过过盈配合使阀体21与竖直气道11的位置保持相对固定。

为方便在焊接前将贯穿孔211调整至对准水平气道12的位置，在本实施例中，贯穿孔211的孔径小于水平气道12的直径，具体地，贯穿孔211的孔径为水平气道12直径的75％至95％，同时，阀体21的外壁还设有与贯穿孔211相连通的竖直槽213，竖直槽213位于贯穿孔211的下方，在调整贯穿孔211的位置时，只需从钻杆法兰30内壁将调节拨杆沿水平气道12插入竖直槽213，再转动调节拨杆即可。

为避免阀芯23摆动，在本实施例中，阀芯23呈倒扣碗状，阀芯23内部的空腔用于容纳弹簧24的上端部，阀芯23向下延伸的裙边围绕在弹簧24的外侧，形成第一环形围挡232，同时，封盖22包括圆形盖板221、连接在盖板221上表面的第二环形围挡222，盖板221的直径与阀体21的外径相等，第二环形围挡222与盖板221同轴设置，第二环形222围挡伸入阀体21并与阀体21螺纹连接(方便拆卸清淤)，第二环形围挡222与盖板221上表面围成的空腔用于容纳弹簧24的下端部，为方便拧动封盖22，进一步地，封盖22还包括连接在盖板221下表面并向下延伸的凸台223，凸台223的截面呈正六边形。

为进一步提升单向阀20的密封效果，在本实施例中，单向阀20还包括环形密封垫25，环形密封垫25挤紧在盖板221的上表面与阀体21的下端面之间。

在本实施例中，气道还包括设置在钻杆法兰30内壁的环形气道13，环形气道13与水平气道12相连通，环形气道13内嵌设有导气环131，为方便嵌入，导气环131呈具有开口的筒状，导气环131上开设有多个与环形气道13相连通的导气孔132，多个导气孔132沿导气环131的轴心线均匀分布，使环形气道13内的气体能够均匀溢出，提升气液混合效果。

在本实施例中，水平气道12远离钻杆法兰30轴心线的端部贯穿钻杆法兰30的外壁，形成外开口121，为提升气密性，在另一实施例中，该气举反循环气液混合器还包括用于封堵外开口121的堵头。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气举反循环气液混合器，其特征在于，包括：

设置在钻杆法兰内的气道，所述气道包括平行于钻杆法兰轴心线的竖直气道和与所述竖直气道垂直贯通的水平气道，所述竖直气道的上端部贯穿所述钻杆法兰的端面与气管连通，所述水平气道朝向所述钻杆法兰轴心线的端部与所述钻杆法兰的内腔连通；

设置在所述竖直气道内的单向阀，所述单向阀包括圆筒状的阀体、连接在所述阀体底部的封盖、阀芯、弹簧，所述阀体嵌设在所述竖直气道内，所述阀体的外壁开设有正对所述水平气道的贯穿孔，使所述气管与所述钻杆法兰内腔连通，所述阀体的内径上大下小，所述阀体的内壁设有不低于所述贯穿孔上沿的倒锥形过渡面，所述阀芯可上下移动地设置在所述阀体内并位于所述倒锥形过渡面的下方，所述阀芯的上端部设有与所述倒锥形过渡面相匹配的正锥形配合面，所述弹簧设置在所述封盖与所述阀芯之间，所述弹簧具有驱使所述阀芯向上移动的趋势。

2.根据权利要求1所述的气举反循环气液混合器，其特征在于：所述阀体与所述钻杆法兰焊接连接，使所述阀体与所述竖直气道相对固定，或者，所述阀体的外径大于所述竖直气道的直径0.03-0.08mm，使所述阀体与所述竖直气道通过过盈配合相对固定。

3.根据权利要求1所述的气举反循环气液混合器，其特征在于：所述贯穿孔的孔径小于等于所述水平气道的直径。

4.根据权利要求3所述的气举反循环气液混合器，其特征在于：所述阀体的外壁还设有与所述贯穿孔相连通的竖直槽，所述竖直槽位于所述贯穿孔的下方。

5.根据权利要求1所述的气举反循环气液混合器，其特征在于：所述阀芯呈倒扣碗状，所述阀芯内部的空腔用于容纳所述弹簧的上端部，所述阀芯向下延伸的裙边围绕在所述弹簧的外侧，形成第一环形围挡。

6.根据权利要求1所述的气举反循环气液混合器，其特征在于：所述封盖包括圆形盖板、连接在所述盖板上表面的第二环形围挡，以及连接在所述盖板下表面的凸台，所述盖板的直径与所述阀体的外径相等，所述第二环形围挡与所述盖板同轴设置，所述第二环形围挡伸入所述阀体并与所述阀体螺纹连接，所述第二环形围挡与所述盖板上表面围成的空腔用于容纳所述弹簧的下端部，所述凸台的截面呈正六边形。

7.根据权利要求6所述的气举反循环气液混合器，其特征在于：所述单向阀还包括环形密封垫，所述环形密封垫挤紧在所述盖板的上表面与所述阀体的下端面之间。

8.根据权利要求1所述的气举反循环气液混合器，其特征在于：所述气道还包括设置在所述钻杆法兰的内壁的环形气道，所述环形气道与所述水平气道相连通。

9.根据权利要求8所述的气举反循环气液混合器，其特征在于：所述环形气道内嵌设有导气环，所述导气环呈具有开口的筒状，所述导气环上开设有多个与所述环形气道相连通的导气孔，多个所述导气孔沿所述导气环的轴心线均匀分布。

10.根据权利要求1所述的气举反循环气液混合器，其特征在于：所述水平气道远离所述钻杆法兰轴心线的端部贯穿所述钻杆法兰的外壁，形成外开口，所述气举反循环气液混合器还包括用于封堵所述外开口的堵头。

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