專利名稱：一種鉆井自控凡爾接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種石油地質(zhì)勘探鉆井用凡爾裝置，鉆進過程中它可直接接在方鉆桿下，停鉆井泵卸方鉆桿后用來阻止方鉆桿與水龍帶中留有的鉆井液的自然流出。
石油鉆井過程中，每次鉆完一單根都要停掉鉆井泵卸下方鉆桿接單根，此時留在方鉆桿及水龍帶等內(nèi)的鉆井液在方鉆桿卸下后就會自然流出，使得鉆臺面工作環(huán)境變差，大大影響石油工人的工作，不利于安全生產(chǎn)，并造成鉆井液的非正常損耗。目前國內(nèi)主要采用兩種方法為了阻止鉆井液在方鉆桿卸下后的自然流出一種叫方鉆桿下旋塞，它接在方鉆桿下端，需要人工通過手動扳手來轉(zhuǎn)動旋塞中的球型閥芯而達到旋塞的開啟和關(guān)閉，易發(fā)生蹩泵等不安全現(xiàn)象；另一種是采用彈簧由下向上壓迫擋板(或閥芯)堵塞鉆井液流道(如方鉆桿防漏接頭，設(shè)計人張春陽，專利號94205186.6)，此方法對彈簧性能要求特別高，壓力損耗大，工具壽命短，閥芯易被雜物卡住不起作用，另外由于此類裝置實際上是一個單流閥，它在鉆頭水眼被堵后無法放回流，從而使得鉆具內(nèi)蹩有高壓，此時卸開方鉆桿是非常危險的，而且由于現(xiàn)場使用效果不太理想而未能推廣應(yīng)用。
本實用新型的目的在于提供一種安全可靠、自動控制接于方鉆桿下的凡爾接頭，達到停泵卸方鉆桿后自動關(guān)閉、有效阻止方鉆桿與水龍帶中留有的鉆井液的自然流出，開泵后自動打開，從而減少鉆井液的非正常性損耗和改善鉆井工作環(huán)境之目的。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的；本實用新型由凡爾總成、接頭體兩部分組成，凡爾總成坐于接頭體之內(nèi)，其中凡爾總成主要由閥芯、閥體、閥座、閥芯下壓機構(gòu)組成，閥體與閥座之間通過絲扣連接置于接頭體內(nèi)，閥體與接頭體之間的環(huán)空作為鉆井液流道，閥體下端開有多個孔眼，閥芯安裝在閥體內(nèi)，具有一定的上下活動行程，閥芯之上裝有一下壓機構(gòu)，用于鉆井泵停歇后驅(qū)使閥芯下行。接頭體是將原有的配合接頭經(jīng)鏜孔而得，扣型不變，仍可兼作配合接頭。
本實用新型的工作原理如下在鉆井泵停歇時，閥芯之上的下壓機構(gòu)就會克服作用于閥芯之上的方鉆桿及水龍帶內(nèi)的鉆井液靜液柱壓力，驅(qū)使閥芯下行至下死點坐于閥座之上，閥芯與閥座之間通過端面密封，從而關(guān)閉止流閥，切斷了鉆井液下行的通道，當方鉆桿卸下后方鉆桿與水龍帶中的鉆井液就不會再自然流出，而當方鉆桿接上后開泵，由于泵壓力遠大于閥芯之上的下壓機構(gòu)作用于閥芯之上的力，因而此時閥芯就能在泵壓力的作用下克服受壓氣體與彈簧兩者共同對它的作用而上行，其上行至一定程度后，受到閥體內(nèi)限位臺肩的限制停止上行(此為閥芯的上死點)，止流閥處于全開狀態(tài)，鉆井液由方鉆桿經(jīng)閥體和接頭體兩者之間的環(huán)空經(jīng)閥體下端的孔眼流入閥體下端，依次經(jīng)閥座水眼、接頭體水眼以及下面的保護接頭水眼而繼續(xù)下行。保證了鉆井過程中鉆井液的正常循環(huán)。
本實用新型具有以下優(yōu)點1)止流閥的關(guān)閉和開啟可自動控制，不需用人去操作，提高了安全系數(shù)；2)密封性能好，這是影響停泵后裝置的密封效果一個很重要因素，是作用于閥芯使其關(guān)閉的力與作用于閥芯的方鉆桿及水龍帶內(nèi)的鉆井液靜液柱壓力兩者之間差值的大小，對于背景技術(shù)中所述的采用由下向上壓迫擋板(或閥芯)堵塞鉆井液流道方法的結(jié)構(gòu)來講，由于鉆井液靜液柱壓強一定，而水眼因考慮到鉆進時壓力損耗不可能過小，因此要增加兩者之間的差值，只能采取增大作用于閥芯使其關(guān)閉的力的方法，這樣加大了對機構(gòu)性能的要求，而對于本實用新型，由于采用下壓閥芯的方法，在作用于閥芯使其關(guān)閉的力一定的情況下，就可以通過減小閥芯下部受力面積來減小作用于閥芯之上的方鉆桿及水龍帶內(nèi)的鉆井液靜液柱壓力，從而增大兩者之間的差值來增強密封性能，另外減小閥芯下部受力面積又可以增大閥芯與閥座的接觸面積，也起到增強密封性能的效果，并且這樣做不會引起鉆進時壓力損耗的增大；3)因有限位臺肩的存在，閥芯被頂?shù)揭欢ǔ潭群蟛辉倮^續(xù)上行，避免閥芯之上的下壓機構(gòu)因受壓過甚造成損壞；4)閥芯在鉆進時處于上死點，不在迎著鉆井液流動的方向上，減少了鉆井液對閥芯密封端面的沖蝕，增加了閥芯的使用壽命；5)使用端面密封，增強了密封性能；6)閥體上開孔在鉆井過程中可以起到濾網(wǎng)的作用，擋住一些雜物，避免鉆頭水眼受堵而不能鉆進被迫起鉆。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述


圖1為采用氣室和彈簧共同作用結(jié)構(gòu)作下壓結(jié)構(gòu)的本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為采用氣囊和彈簧共同作用結(jié)構(gòu)作下壓結(jié)構(gòu)的本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖3為單一采用氣囊結(jié)構(gòu)作下壓結(jié)構(gòu)的本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為采用彈簧結(jié)構(gòu)作下壓結(jié)構(gòu)的本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為閥體結(jié)構(gòu)剖示圖。
圖中1-接頭體、2-護帽、3-氣門、4-氣室壓蓋、4a-壓蓋、5-閥體、6-彈簧、7-“O”形密封圈、8-閥芯、9-閥座、10-“O”形密封圈、11-氣囊。
本實用新型要實現(xiàn)停泵卸方鉆桿后阻止留在方鉆桿和水龍頭帶中的鉆井液自然流出，關(guān)鍵在于停泵后能保證閥芯下行到下死點與閥座形成端面密封，如附圖所示，本實用新型有多個實施例，附
圖1所示的是采用氣室和彈簧共同作用下壓結(jié)構(gòu)的本實用新型一例、附圖2所示的是采用氣囊與彈簧共同作用下壓結(jié)構(gòu)的本實用新型一例、附圖3所示的是采用氣囊結(jié)構(gòu)下壓結(jié)構(gòu)的本實用新型一例、附圖4所示的是采用彈簧下壓結(jié)構(gòu)的本實用新型一例。本實用新型各部件的尺寸可根據(jù)鉆壓、排量和方鉆桿規(guī)格作出調(diào)整。
為了便于對本實用新型結(jié)構(gòu)和優(yōu)點有更多的了解，
以下結(jié)合附圖對本實用新型一個較佳的實施例進行詳細說明，請參看附
圖1和附圖5，附
圖1為采用氣室和彈簧共同作用結(jié)構(gòu)作下壓結(jié)構(gòu)的本實用新型的結(jié)構(gòu)剖示圖，附圖5為所用閥體結(jié)構(gòu)剖示圖本實用新型這一較佳的實施例包括接頭體1和凡爾總成兩大組成部分，凡爾總成坐于接頭體內(nèi)，其中凡爾總成又包括閥體5，閥體5下端開有孔眼，其中部內(nèi)壁有一限位臺肩，閥體5上部與接頭體1形成的環(huán)空是鉆井液下行的通道，閥體5下端與接頭體1為緊配合，且閥體5之上還有一密封槽，并安裝有“O”型密封圈10；閥座9通過絲扣連接安裝在閥體5下端，閥座的上端面不超出閥體5下端孔眼的下緣，閥座9中有喇叭口流道閥芯8置于閥體5之中，其上部與閥體5配合并安有“O”型密封圈7，在閥體5之內(nèi)有一定上下活動行程，下部形狀與閥座9的喇叭口形狀相吻合，下行可與閥座9形成端面密封，上行可與閥體5上的限位臺肩形成端面密封；下壓機構(gòu)包括回復(fù)彈簧6和由閥芯8、閥體5與氣室壓蓋4共同組成的一個封閉氣室，彈簧6在閥體5之中，下端壓在閥芯8之上，上端頂在氣室壓蓋4之下，氣室壓蓋4通過絲扣安裝在閥體內(nèi)，氣室壓蓋4上有一氣門3，通過氣門3可向氣室內(nèi)充入一定壓力的壓縮氣體，為保護氣門3，設(shè)計有一護帽2，它通過絲扣安裝在閥體5的上端；在鉆井過程中，當鉆井泵停歇時，彈簧6和氣室內(nèi)壓縮氣體的共同作用克服作用于閥芯8的方鉆桿及水龍帶內(nèi)的鉆井液靜液柱壓力而迫使閥芯8下行至下死點與閥座9形成端面密封，切斷方鉆桿及水龍帶內(nèi)的鉆井液下行的通道，達到方鉆桿卸開后阻止方鉆桿及水龍帶內(nèi)的鉆井液自然流出之目的，當方鉆桿接上再開泵，由于泵壓力遠大于彈簧6和氣室內(nèi)壓縮氣體的共同作用于閥芯8之上的力，因而此時閥芯8就能在泵壓力的作用下克服彈簧6和氣室內(nèi)壓縮氣體的共同對它的作用而上行，其上行到閥體5內(nèi)限位臺肩的限制則停止上行(此為閥芯8的上死點)，方鉆桿內(nèi)的鉆井液經(jīng)閥體5與接頭體1之間的環(huán)空流向閥體5下端所開孔眼，再依次經(jīng)閥座9的喇叭口流道、接頭體1下部的水眼，實現(xiàn)鉆進中鉆井液的正常循環(huán)。整個開啟和關(guān)閉過程自動控制，安全可靠。
權(quán)利要求1.一種鉆井自控凡爾接頭，由接頭體和凡爾總成構(gòu)成，凡爾總成坐于接頭體內(nèi)，其特征在于凡爾總成中，閥體與閥座之間通過絲扣連接于接頭體內(nèi)，閥體(5)上部與接頭體(1)之間形成鉆井液下行通道的環(huán)空，閥體(5)下端與接頭體(1)為緊配合，閥體(5)之上還設(shè)有密封槽，并裝有“O”型密封圈(10)；閥體(5)下端設(shè)有孔眼，其中部內(nèi)壁有限位臺肩；閥座(9)通過絲扣與閥體(5)一端相連，閥座(9)的上端面不超出閥體(5)下端孔眼的下緣，閥座(9)中設(shè)有喇叭口流道；閥芯(8)上方設(shè)有下壓機構(gòu)，閥芯(8)設(shè)在閥體(5)內(nèi)，其上部與閥體(5)配合，并設(shè)有“O”型密封圈(7)，下部形狀與閥座(9)的喇叭口形狀相吻合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井自控凡爾接頭，其特征在于下壓機構(gòu)包括回復(fù)彈簧(6)和由閥芯(8)、閥體(5)與氣室壓蓋(4)共同組成的封閉氣室，彈簧(6)在閥體(5)之中，下端壓在閥芯(8)之上，上端頂在氣室壓蓋(4)之下，氣室壓蓋(4)通過絲扣安裝在閥體內(nèi)，氣室壓蓋4上設(shè)有氣門(3)，護帽(2)通過絲扣安裝在閥體(5)的上端。
專利摘要本實用新型涉及一種鉆井自控凡爾接頭,由接頭體和凡爾總成構(gòu)成,凡爾總成坐于接頭體內(nèi),凡爾總成主要由閥芯、閥體、閥座及閥芯下壓機構(gòu)組成,閥體與閥座之間通過絲扣連接置于接頭體內(nèi),閥體與接頭之間的環(huán)空作為鉆井液流道,閥體下端設(shè)有孔眼,閥芯安裝于閥體內(nèi),閥芯上裝有下壓機構(gòu)。本實用新型可達到停泵卸方鉆桿后自動關(guān)閉,有效阻止方鉆桿與水龍帶中留有的鉆井液的自然流出,開泵后自動打開,從而減少鉆井液的非正常損耗。
文檔編號E21B17/02GK2371333SQ99200838
公開日2000年3月29日 申請日期1999年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月27日
發(fā)明者施智玲 申請人:江蘇石油勘探局石油工程技術(shù)研究院