專利名稱：一種石油天然氣鉆井用旋塞閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于石油及天然氣鉆井工具，是一種連接在鉆柱組合中，防止發(fā)生井涌或者井噴的內(nèi)防噴工具，具體地說，是一種石油天然氣鉆井用旋塞閥。
背景技術(shù)：
在石油天然氣鉆井作業(yè)中，井噴，是人們?cè)谌魏毋@機(jī)上都不愿看到的事故，因?yàn)樗＜爸@井隊(duì)員的生命，能損壞鉆機(jī)，并且污染環(huán)境。通常流體(流體或氣體)帶著很大的力量從井中噴出，尤其是當(dāng)流體是氣體時(shí)，往往會(huì)成為煙火咆哮的場(chǎng)面。造成事故的流體來自于地下巖石，它的壓力異常高，高于正常值。
一般情況下，泥槳阻止巖層流體進(jìn)入井眼和噴出，但是一定條件下，流體有時(shí)進(jìn)入井眼，造成事故。流體上升到表面，造成井涌，即巖層流體和一些鉆井泥槳失控地從井中噴出。
防噴器工具與其它設(shè)備和技術(shù)結(jié)合用來關(guān)閉井眼，以使工作人員在井噴形成之前控制井涌和井噴。鉆機(jī)上防噴器工具分為鉆柱內(nèi)防噴器、井口環(huán)形防噴器和閘板防噴器等類型。本實(shí)用新型是一種鉆柱內(nèi)防噴器即旋塞閥。
當(dāng)鉆井遇高壓地層時(shí)，鉆柱內(nèi)壓力會(huì)高于循環(huán)壓力，如果不能及時(shí)關(guān)閉鉆柱內(nèi)部通道，會(huì)導(dǎo)致井涌甚至井噴的發(fā)生。因此，在鉆柱的上端安裝有旋塞閥(或稱方鉆桿閥)。
現(xiàn)有的旋塞閥為球閥結(jié)構(gòu)，由于鉆井工況的限制，一般采用金屬密封，其密封壓力一般不超過35MPa，不能滿足鉆井技術(shù)的要求。隨著鉆井技術(shù)的進(jìn)步，目前井口防噴器的密封能力已經(jīng)達(dá)到70MPa甚至105MPa，而鉆桿內(nèi)防噴器(旋塞閥)的密封能力僅為35MPa，已不能與井口防噴器匹配。
技術(shù)內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)節(jié)方便，密封能力能與井口防噴器匹配使用的適合于高壓密封的石油天然氣鉆井用旋塞閥。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的包括閥體1、彈簧2、下閥體3、閥芯4、閥桿5、閥套6、上閥體7、O形密封圈8，閥體1內(nèi)分別裝有上閥體7、下閥體3，閥芯4置于上閥體7、下閥體3內(nèi)，在閥體1上裝有閥套6，閥套6與閥芯4之間有閥桿5。
本實(shí)用新型還采用如下技術(shù)方案在下閥體3與閥芯4的接觸密封面處有面積差。
對(duì)于75mm通徑的旋塞閥，面積差應(yīng)當(dāng)控制在4224mm2～4375mm2。
閥體1與下閥體3之間設(shè)有彈簧2。
閥體1與下閥體3、上閥體7之間有密封圈8。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于保留了常用的球閥設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)高壓密封，采用了壓力助封機(jī)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)低壓密封，采用了彈簧預(yù)緊機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)節(jié)方便，密封能力能與井口防噴器匹配使用，尤其適合于高壓密封。


圖1為壓力助封原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為彈簧預(yù)緊原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施如圖2所示，彈簧2提供使下閥座3壓緊閥芯4所需的初始預(yù)緊力，使旋塞閥的金屬密封面在低壓時(shí)能夠有效密封，并且當(dāng)旋塞閥要求從下方進(jìn)行密封時(shí)，彈簧2能夠提供不受旋塞閥壓差影響的密封力。
如圖1所示，在下閥體3與閥芯4密封面處，為密封面設(shè)計(jì)了一個(gè)面積差，在高壓下該面積差所承受的液壓力，恰好使金屬密封面能夠承受高壓而不發(fā)生漏失，起到了助封的作用。被密封的流體的壓力產(chǎn)生了球體和閥座之間的密封力，這種密封力起到了壓力助作用封。
上閥體3、下閥體7和閥芯4的表面處理，使其能夠承受高壓和腐蝕性介質(zhì)、表面進(jìn)行特殊處理后并具有減摩功效。
如圖1所示，在低壓狀態(tài)下，有一定預(yù)緊力的彈簧2，把密封環(huán)推向閥芯4，使他們保持接觸并有一定的接觸力。此時(shí)如果有低壓液體通過旋塞閥，由于閥芯4與密封環(huán)緊密接觸并有一定預(yù)緊力，液體不會(huì)漏失。當(dāng)液體壓力逐漸升高，預(yù)緊力不足以密封液體時(shí)，液體有泄漏的趨勢(shì)。隨著壓力的升高，在密封環(huán)兩端的面積差上產(chǎn)生的軸向力隨之增加，這個(gè)軸向力使密封環(huán)和閥芯4進(jìn)一步緊密結(jié)合，從而保證了在高壓下對(duì)液體的密封。
密封環(huán)兩側(cè)的面積差大小對(duì)密封的可靠性十分關(guān)鍵，面積差小不能保證密封，面積差大會(huì)使球形閥芯旋轉(zhuǎn)困難。對(duì)于75mm通徑的旋塞閥，面積差應(yīng)當(dāng)控制在4224mm2～4375mm2。
權(quán)利要求1.一種石油天然氣鉆井用旋塞閥，包括閥體(1)、彈簧(2)、下閥體(3)、閥芯(4)、閥桿(5)、閥套(6)、上閥體(7)、密封圈(8)，其特征在于閥體(1)內(nèi)分別裝有上閥體(7)、下閥體(3)，閥芯(4)置于上閥體(7)、下閥體(3)內(nèi)，在閥體(1)上裝有閥套(6)，閥套(6)與閥芯(4)之間有閥桿(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油天然氣鉆井用旋塞閥，其特征在于在下閥體(3)與閥芯(4)的接觸密封面處有面積差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種石油天然氣鉆井用旋塞閥，其特征在于對(duì)于75mm通徑的旋塞閥，面積差應(yīng)當(dāng)控制在4224mm2～4375mm2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油天然氣鉆井用旋塞閥，其特征在于閥體(1)與下閥體(3)之間設(shè)有彈簧(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油天然氣鉆井用旋塞閥，其特征在于閥體(1)與下閥體(3)、上閥體(7)之間有密封圈(8)。
專利摘要一種用于石油及天然氣鉆井工具，即連接在鉆柱組合中，防止發(fā)生井涌或者井噴的石油天然氣鉆井用旋塞閥，包括彈簧2、下閥體3、閥芯4、上閥體7等，閥體1內(nèi)分別裝有上閥體7、下閥體3，閥芯4置于上閥體7、下閥體3內(nèi)，在閥體1上裝有閥套6，閥套6與閥芯4之間有閥桿5，保留了常用的球閥設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)高壓密封，采用了壓力助封機(jī)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)低壓密封，采用了彈簧預(yù)緊機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)節(jié)方便，密封能力能與井口防噴器匹配使用，尤其適合于高壓密封。
文檔編號(hào)E21B34/00GK2682195SQ20042000553
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月3日
發(fā)明者劉廣華, 鄒連陽, 盧麗敏 申請(qǐng)人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 北京石油機(jī)械廠