專利名稱：一種石油天然氣鉆井防噴器中應(yīng)用的抗硫剪切閘板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種石油天然氣鉆井防噴器中應(yīng)用的抗硫剪切閘板。
背景技術(shù)：
鉆井防噴器是一種石油天然氣勘探、開采鉆井過程中采用的安全設(shè)備，其主要作 用是防止地層流體進(jìn)入井眼涌出地面。地層流體一旦失去控制，就可能發(fā)生井涌或井噴失 控。井噴失控會使井下情況復(fù)雜化，無法進(jìn)行正常鉆井作業(yè)甚至損壞鉆井設(shè)備，破壞石油資 源，污染自然環(huán)境并危及鉆井人員和油氣井的安全。要有效地控制井噴，必須使用防噴器； 當(dāng)需要時防噴器可封閉井口迅速控制井筒頂部，保證鉆井人員和鉆井設(shè)備的安全。隨著石 油、天然氣勘探開發(fā)形勢的發(fā)展，閘板防噴器已成為鉆井使用的井控設(shè)備中必不可少的一 種。鉆井防噴器基本原理是利用兩塊可相向運(yùn)動的閘板向中心抱住鉆桿，與防噴器本 體形成密封，防止地層流體噴出。特殊情況下采用剪切間板，向中心運(yùn)動直接剪斷鉆桿后形 成密封。剪切閘板需要剪斷的鉆桿材料按機(jī)械性能不同分為E-75、X-95、G_105、S-135幾 個不同級別，E-75屈服強(qiáng)度為517 724MPa抗拉強(qiáng)度大于689MPa，而S-135屈服強(qiáng)度為 93廣1138MPa抗拉強(qiáng)度大于lOOOMPa。這就要求剪切閘板的刀口要有足夠高的硬度和強(qiáng)度。因此要實現(xiàn)剪切閘板的功能，即剪斷鉆桿后形成密封，就要求剪切閘板刀口有足 夠的強(qiáng)度和硬度，保證能剪斷各鋼級的鉆桿。刀口具有一定的韌性，保證刀口使用壽命較 長。閘板結(jié)構(gòu)要能滿足剪斷鉆桿后形成較好的密封。國產(chǎn)剪切閘板主要采取兩種結(jié)構(gòu)形式一是淬硬刀口，另一是裝配刀口。淬硬刀口 形式剪切間板整體采用滲碳鋼制造，間板刀口外形加工出之后采用表面滲碳硬化獲得。裝 配式刀口形式采用高強(qiáng)度材料加工成刀片，例如淬火態(tài)的冷作模具鋼(4Cr5MoSiV)，采用等 溫淬火處理使刀口達(dá)到較高硬度，再將刀片裝配到采用低合金鋼制作的閘板上。剪切閘板 從刀片形狀又可分為雙V形刀、單V形刀、單V形刀加直刀等等。兩種結(jié)構(gòu)形式的剪切閘板存在以下缺點(diǎn)，如(1)淬硬刀口的滲碳淬硬層較薄，硬度相對不高，剪切能力不強(qiáng)。(2)淬硬刀口的滲碳層存在較高的淬火應(yīng)力，易在剪切后產(chǎn)生裂紋，剪切壽命不 強(qiáng)。(3)裝配刀口制造繁瑣，成本高。(4 )裝配刀口采用的高強(qiáng)度材料硬度HRC50，在硫化氫或二氧化碳等酸性環(huán)境下， 易發(fā)生低應(yīng)力脆裂。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種剪切閘板結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)剪切閘板堆焊成型，克服淬 硬刀口和裝配刀口的缺點(diǎn)，剪切能力強(qiáng)，剪切壽命長，生產(chǎn)更便捷，并能在含硫化氫或二氧3化碳等酸性環(huán)境下使用。為了達(dá)到上述目的，本實用新型提供了一種石油天然氣鉆井防噴器中應(yīng)用的抗硫 剪切閘板，包含剪切下閘板體及剪切上閘板體，其中，所述的剪切下閘板體包含堆焊鈷基合 金的下刀口，其設(shè)置在剪切下閘板體的中部；所述的剪切下閘板體的上表面設(shè)置剪切下閘 板體頂密封槽，該頂密封槽用于放置下刀口膠芯，從而構(gòu)成剪切下閘板體頂密封；所述的剪切上閘板體包含堆焊鈷基合金的上刀口，其設(shè)置在剪切上閘板體的中 部；所述的剪切上間板體的上表面設(shè)置剪切上間板體頂密封槽，該頂密封槽用于放置上刀 口膠芯，從而構(gòu)成剪切上閘板體頂密封。上述的石油天然氣鉆井防噴器中應(yīng)用的抗硫剪切閘板，其中，所述的下刀口呈V 型，而所述的上刀口呈直線型。上述的石油天然氣鉆井防噴器中應(yīng)用的抗硫剪切閘板，其中，在所述上刀口的后 方還設(shè)置有前密封槽，該前密封槽用于放置前密封膠芯，以構(gòu)成前密封。上述的石油天然氣鉆井防噴器中應(yīng)用的抗硫剪切閘板，其中，所述的剪切下閘板 體頂密封槽與上間板體頂密封槽完全對稱，呈半圓形，且二者的接觸面完全吻合。本實用新型的優(yōu)點(diǎn)是( 1)該結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，經(jīng)濟(jì)性較好。(2)剪切上閘板體及剪切下閘板體的刀口部位均堆焊了鈷基硬質(zhì)合金，具有較高 的硬度、強(qiáng)度、韌性，剪切能力較強(qiáng)，剪切壽命較長，且在硫化氫或二氧化碳等酸性環(huán)境下不 易被破壞。(3) V型刀口與平行刀口的結(jié)合，剪斷鉆桿過程中，鉆桿剪切截面在三個部位同時 有剪切力作用，能快速剪斷閘板，同時使斷后的兩段鉆桿快速分開。(4)剪斷鉆桿后，兩段鉆桿分離，剪切下閘板體與剪切下閘板體并和，前密封膠芯 在上刀口的保護(hù)下，與下閘板形成前密封。剪切下閘板體與剪切下閘板體的頂密封膠芯與 防噴器殼體密封面形成頂密封。上下間板體的頂密封膠芯的前端面接觸、擠壓，與頂密封、 前密封形成密封一起實現(xiàn)完全封閉井口。
圖IA是本實用新型的一種石油天然氣鉆井防噴器中應(yīng)用的抗硫剪切閘板的結(jié)構(gòu) 示意圖。圖IB是圖IA的A-A向的剖視圖。圖2A是本實用新型的一種石油天然氣鉆井防噴器中應(yīng)用的抗硫剪切閘板的剪切 下閘板體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2B是圖2A的A-A向的剖視圖。圖3A是本實用新型的一種石油天然氣鉆井防噴器中應(yīng)用的抗硫剪切閘板的剪切 上閘板體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖:3B是圖3A的A-A向的剖視圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型的具體實施方式
。4[0030]如圖IA及IB所示，本實用新型的抗硫剪切閘板包含剪切上閘板體10及剪切下閘 板體20。圖2A是本實用新型的抗硫剪切閘板的剪切下閘板體的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2B是圖2A 的A-A向剖視圖。所述的剪切下閘板體10包含設(shè)置在其中部的下刀口 11，該下刀口 11呈 V型，且在刀口部位堆焊鈷基合金，加工出鋒利的刀口 ；所述的剪切下閘板體10的上表面設(shè) 置剪切下閘板體頂密封槽12，該頂密封槽12內(nèi)可放置頂密封橡膠件，即下刀口膠芯13，從 而構(gòu)成剪切下閘板體頂密封，如圖IB所示。圖3A是本實用新型的抗硫剪切閘板的剪切上閘板體的結(jié)構(gòu)示意圖，圖:3B是圖3A 的A-A向剖視圖。所述的剪切上閘板體20包含設(shè)置在其中部的上刀口 21，該上刀口 21呈直 線型，且在刀口部位堆焊鈷基合金，加工出鋒利的刀口 ；所述的剪切上閘板體20的上表面 設(shè)置剪切上間板體頂密封槽22，該頂密封槽22內(nèi)可放置頂密封橡膠件，即上刀口膠芯23， 從而構(gòu)成剪切上間板體頂密封；在所述上刀口 21的后方還設(shè)置有前密封槽M，該前密封槽 24內(nèi)可放置前密封橡膠件，即前密封膠芯25，以構(gòu)成前密封，如圖IB所示。所述的剪切下閘板體頂密封槽12與上閘板體頂密封槽22完全對稱，呈半圓形，且 二者的接觸面，即下刀口膠芯前端面231與上刀口膠芯前端面131完全吻合，以達(dá)到更好的 密封效果。剪切過程中在鉆桿的剪切截面上，剪切上閘板體和剪切下閘板體的刀口與鉆桿 在三個部位同時有剪切力作用，能快速剪斷鉆桿，并同時使斷后的兩段鉆桿快速分開。當(dāng)剪切鉆桿時，兩段鉆桿分離，剪切下閘板體與剪切下閘板體并和，在剪切上閘板 體的上刀口的保護(hù)下，所述的前密封膠芯與剪切下閘板體形成前密封；剪切下閘板體與剪 切下間板體的頂密封膠芯與防噴器殼體密封面形成頂密封。頂密封膠芯的前端面接觸、擠 壓，與頂密封、前密封形成密封一起實現(xiàn)完全封閉井口。盡管本實用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上 述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本實用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于 本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附 的權(quán)利要求來限定。權(quán)利要求1.一種石油天然氣鉆井防噴器中應(yīng)用的抗硫剪切閘板，包含剪切下閘板體及剪切上閘 板體，其特征在于所述的剪切下閘板體(10)包含堆焊鈷基合金的下刀口(11)，其設(shè)置在剪切下閘板 體(10)的中部；所述的剪切下閘板體(10)的上表面設(shè)置剪切下閘板體頂密封槽(12)，該頂 密封槽(12)用于放置下刀口膠芯(13)，從而構(gòu)成剪切下閘板體頂密封；所述的剪切上閘板體(20)包含堆焊鈷基合金的上刀口(21)，其設(shè)置在剪切上閘板 體(20)的中部；所述的剪切上閘板體(20)的上表面設(shè)置剪切上閘板體頂密封槽(22)，該頂 密封槽(22)用于放置上刀口膠芯(23)，從而構(gòu)成剪切上閘板體頂密封。
2.如權(quán)利要求1所述的石油天然氣鉆井防噴器中應(yīng)用的抗硫剪切閘板，其特征在于， 所述的下刀口(11)呈V型，而所述的上刀口(21)呈直線型。
3.如權(quán)利要求1所述的石油天然氣鉆井防噴器中應(yīng)用的抗硫剪切閘板，其特征在于， 在所述上刀口( 21)的后方還設(shè)置有前密封槽(24 )，該前密封槽(24)用于放置前密封膠芯 (25)，以構(gòu)成前密封。
4.如權(quán)利要求1所述的石油天然氣鉆井防噴器中應(yīng)用的抗硫剪切閘板，其特征在于， 所述的剪切下間板體頂密封槽(12)與上間板體頂密封槽(22)完全對稱，呈半圓形，且二者 的接觸面完全吻合。
專利摘要本實用新型涉及一種石油天然氣鉆井防噴器中應(yīng)用的抗硫剪切閘板，包含剪切下閘板體及剪切上閘板體，所述的剪切下閘板體包含堆焊鈷基合金的下刀口，其設(shè)置在剪切下閘板體的中部；所述的剪切下閘板體的上表面設(shè)置剪切下閘板體頂密封槽，該頂密封槽用于放置下刀口膠芯，從而構(gòu)成剪切下閘板體頂密封；所述的剪切上閘板體包含堆焊鈷基合金的上刀口，其設(shè)置在剪切上閘板體的中部；所述的剪切上閘板體的上表面設(shè)置剪切上閘板體頂密封槽，該頂密封槽用于放置上刀口膠芯，從而構(gòu)成剪切上閘板體頂密封。本實用新型提供的抗硫剪切閘板剪切能力強(qiáng)，剪切壽命長，生產(chǎn)更便捷，并能在含硫化氫或二氧化碳等酸性環(huán)境下使用，且能在剪斷鉆桿后形成較好的密封效果。
文檔編號E21B33/06GK201826806SQ20102058961
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者姚胥源, 朱克兵 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司, 上海神開石油設(shè)備有限公司