專利名稱：球閥式內(nèi)外一體井下防噴器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于石油行業(yè)，在鉆井時用于發(fā)生井噴或井涌時關閉井眼，進而控制 井噴的球閥式內(nèi)外一體井下防噴器。
技術背景防噴器是石油鉆井過程中打開高壓油氣層，確保安全生產(chǎn)的重要設備。防噴器按 結構和工作原理分為閘板(全封、半封)、環(huán)形(萬能)防噴器。在鉆井過程中，防噴器的使 用大致可以分為以下兩種如果在鉆井過程中突然遇到高壓油氣層，可以用雙閘板或萬能 防噴器進行封井，防止井噴事故；而當鉆具全部取出后，可以采用萬能或者全封間板防噴器 進行封井。單間板和雙間板防噴器是一般鉆井中最常用的一種。為了確保鉆井安全，在深 井作業(yè)中常常把旋轉(zhuǎn)、萬能和雙間板防噴器組合在一起使用。間板防噴器可關井壓力高、安 全，但其中半封間板只能對應一種鉆桿尺寸，而萬能防噴器可快速關井，對有無鉆桿、鉆桿 尺寸等都可進行封井，但其由于是膠芯封井故只能短時間、暫時性封井，能承受壓力一般不 高，一般是為關閉閘板防噴器爭取時間，井噴事故還時有發(fā)生。因此，如何提高防噴器的可 靠性、機械化和自動化水平，解決防噴器的安全和提高鉆井效率問題，成為了國內(nèi)鉆井工程 領域迫切需要解決的問題之一
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供球閥式內(nèi)外一體井下防噴器，使用該防噴器，對提高 國產(chǎn)井控裝置的自動化程度、減輕工人勞動強度、增強井控操作的安全性、可靠性、提高工 作效率等將起到重要作用。為達到以上技術目的，本實用新型提供以下技術方案。本實用新型主要由殼體、中心管、控制裝置、機械傳動裝置、封隔體組成，并通過上 下接頭與鉆桿相連。其中殼體位于最外層，為控制裝置和機械傳動裝置組成一個密閉空間， 便于其安裝；中心管位于殼體的內(nèi)部，除為內(nèi)部鉆井液的正常流動提供通道以外，還為控 制裝置和機械傳動裝置等提供安裝位置，封隔體外嵌于機械傳動裝置之下的殼體向內(nèi)凹陷 處。控制裝置由傳感器、控制電路板、電機和電磁閥等組成，增壓通道和泄壓通道貫穿 殼體，上端與電磁閥相連，下端則與封隔體的內(nèi)環(huán)空連通，為封隔體的增壓和泄壓提供通 道。機械傳動裝置主要由球閥、蝸輪、蝸桿等組成，控制裝置的電機通過聯(lián)軸器驅(qū)動蝸 輪蝸桿帶動球閥旋轉(zhuǎn)，進而實現(xiàn)內(nèi)防噴。封隔體主要由封隔體上接頭、膠筒、加強筋、滑套、分瓣爪和鎖塊組成，封隔體上接 頭上端與殼體連接，下端與膠筒相連，加強筋位于膠筒內(nèi)部，有助于膠筒的收縮與膨脹，使 膠筒能夠很好的與套管內(nèi)壁相貼合，膠筒下端與滑套連接，且滑套下部設有分瓣爪和鎖塊。在使用本實用新型時，先將脈沖信號通過泥漿傳輸給地面控制系統(tǒng)，由地面控制系統(tǒng)傳遞信號給安裝在井下的本實用新型的傳感器進行解碼，通過內(nèi)部控制板驅(qū)動電機動 作，通過聯(lián)軸器帶動蝸桿進行傳動，對機械系統(tǒng)提供動力。本實用新型的內(nèi)防噴在座封時，通過蝸輪蝸桿傳動，帶動球閥旋轉(zhuǎn)，當球閥旋轉(zhuǎn) 90°時，截斷鉆井液內(nèi)部通路，實現(xiàn)鉆桿內(nèi)部防噴；解封時是通過電機反向旋轉(zhuǎn)，帶動蝸輪 蝸桿傳動，從而帶動球閥反向旋轉(zhuǎn)，當球閥反向旋轉(zhuǎn)90°時，內(nèi)部通道打開，實現(xiàn)內(nèi)防噴解 封。本實用新型的外防噴在座封時，通過電機給信號打開電磁閥，鉆井液通過增壓通 道進入膠筒內(nèi)，隨著壓力的增加，膠筒逐漸膨脹，直至與套管內(nèi)壁緊密貼合在一起，隨著膠 筒的向上移動，帶動滑套向上移動，當運動到一定位置時，分瓣爪就會扣住滑套，禁止其向 下移動，實現(xiàn)外防噴；解封時打開泄壓通道，通過上提管柱，鎖塊打開分瓣爪，滑套帶動膠筒 回彈，鉆井液排出外環(huán)空，實現(xiàn)解封。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有的有益效果是使用本實用新型，無論對于任何 一種鉆桿尺寸或者井底內(nèi)的任何一種井噴壓力，只要在井底發(fā)生井噴時都可以起到迅速關 井的作用，且封井時間的長短都是通過人來對其進行控制，為壓井爭取到了寶貴的時間；本 實用新型在井噴控制以后，可以通過控制系統(tǒng)對其進行解封，然后可以繼續(xù)進行鉆進，并且 在下次井噴發(fā)生時，還可以繼續(xù)使用；本實用新型的坐封和解封過程完全依靠電子控制來 完成，具有自動化水平高，便于操作等優(yōu)點，彌補了現(xiàn)用防噴器的不足。

圖1為本實用新型的整體結構示意圖。圖2為圖1的A-A剖視圖。圖3為控制裝置放大圖。圖4為機械傳動裝置放大圖。圖5為封隔體放大圖。圖中1-殼體、2-回流通道、3-控制電路板、4-傳感器、5-電磁閥、6-增壓通道、7-球閥、 8-閥座、9-回壓彈簧、10-中心管、11-加強筋、12-滑套、13-分瓣爪、14-鎖塊、15-膠筒、 16-封隔體上接頭、17-蝸輪、18-蝸桿、19-聯(lián)軸器、20-電機、21-電磁閥、22-回流通道、 23-泄壓通道。
具體實施方式
本實用新型(圖1)主要由殼體(1)、中心管(10)、控制裝置、機械傳動裝置和封隔 體組成，并通過上下接頭與鉆桿相連。其中殼體(1)位于最外層，中心管(10)位于殼體內(nèi)， 所述控制裝置、機械傳動裝置均位于殼體和中心管之間，而封隔體外嵌于機械傳動裝置之 下的殼體向內(nèi)凹陷處?？刂蒲b置(圖3)由傳感器(4)、控制電路板(3)、電機(20)和電磁閥(21,5)等組 成，電磁閥(21)與鉆井液回流通道(22、2)相連，增壓通道(6)和泄壓通道(23)貫穿殼體， 上端與電磁閥(5)相連，下端則與封隔體的內(nèi)環(huán)空連通，為封隔體的增壓和泄壓提供通道。 通過控制電磁閥(21、5)的開關，來控制鉆井液回流通道和增壓通道(6)、泄壓通道(23)的
4開關(圖2)。機械傳動裝置(圖4)主要由球閥(7)、閥座(8)、回壓彈簧(9)、蝸輪(17)、蝸桿 (18)等組成，控制裝置的電機(20)通過聯(lián)軸器(19)依次與蝸桿(18)、蝸輪(17)相連，蝸輪 與球閥相連，球閥的閥座位于殼體與中心管間，球閥位于中心管中，閥座下有回壓彈簧(9)。 通過控制裝置中的電機來驅(qū)動蝸輪蝸桿帶動球閥旋轉(zhuǎn)，進而實現(xiàn)內(nèi)防噴的作用。封隔體(圖5)由封隔體上接頭(16)、膠筒(15)、加強筋(11)、滑套(12)、分瓣爪 (13)和鎖塊(14)組成，封隔體上接頭上端與殼體連接，下端與膠筒相連，加強筋鑲嵌于膠 筒內(nèi)部，膠筒下端與滑套(12)連接，且滑套下部設有分瓣爪和鎖塊。本實用新型是通過控制系統(tǒng)帶動球閥的開啟，以及電磁閥的開關打開液壓通道來 控制膠筒的膨脹與收縮，實現(xiàn)防噴器的座封與解封。
具體實施方式
如下當?shù)孛姹O(jiān)測到有井涌井噴趨勢時，通過地面控制系統(tǒng)發(fā)出信號，井下防噴器內(nèi)的 傳感器(4)接受到信號以后，通過控制電路板(3)進行解碼，然后給電機(20)發(fā)出指令來 控制電機轉(zhuǎn)動，通過聯(lián)軸器(19)來驅(qū)動蝸桿(18)轉(zhuǎn)動，進而帶動蝸輪(17)旋轉(zhuǎn)，球閥(7) 也跟著旋轉(zhuǎn)，閥座(8)隨之向下移動，并在彈簧(9)的作用下與球閥始終保持一定的密封壓 力，當球閥(7)旋轉(zhuǎn)90°時，球閥(7)堵住鉆井液通道，實現(xiàn)鉆桿內(nèi)部防噴。緊接著控制裝 置打開電磁閥(5)，使鉆桿內(nèi)部的鉆井液通過增壓通道(6)進入膠筒(15)內(nèi)環(huán)空部分，隨 著鉆井液的持續(xù)打壓，膠筒(15)內(nèi)部的鉆井液壓力不斷增強，膠筒(15)不斷向外膨脹，滑 套(12)在膠筒(15)的帶動下膨脹也逐漸向上運動，當運動到一定程度時，分瓣爪(13)向 外回彈，就會與滑套(12)下部的臺階扣在一起時，禁止膠筒(15)向下運動，當膠筒(15)與 套管內(nèi)部緊緊貼合在一起時，再由控制裝置關閉電磁閥(5)，膠筒(15)內(nèi)的壓力不再變化， 膠筒(15)停止移動，堵住鉆井液外環(huán)空通道，實現(xiàn)鉆桿外部防噴。隨著鉆井液持續(xù)打壓，鉆柱內(nèi)壓力持續(xù)增強，這時通過控制裝置打開電磁閥(21)， 由于鉆桿內(nèi)部的鉆井液壓力高于鉆桿外環(huán)空的壓力，鉆井液就會通過回流通道(2、22)流 向外環(huán)空，實現(xiàn)了內(nèi)外防噴后的鉆井液的正常往復循環(huán)。當井上的測量裝置檢測到井底的井噴已經(jīng)得到控制時，就會傳遞信號給傳感器 (4)，再由傳感器(4)傳遞給井下控制裝置進行解碼，從而驅(qū)動電機(20)通過聯(lián)軸器(19) 帶動蝸桿(18)反轉(zhuǎn)，蝸輪(17)同時也跟著轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動球閥(7)也跟著旋轉(zhuǎn)，當球閥(7) 旋轉(zhuǎn)90°時，鉆桿內(nèi)部通道連通，實現(xiàn)鉆桿內(nèi)防噴解封。與此同時，關閉回流通道的電磁閥 (21)，從而鉆井液通過鉆桿內(nèi)通道向下流動；同時打開泄壓通道的電磁閥(5)，膠筒內(nèi)部的 鉆井液由于高于外部的泥漿壓力，就會通過泄壓通道(23)流向外環(huán)空，膠筒(15)也隨之收 縮。在膠筒(15)收縮過程中上提管柱，鎖塊(14)隨之也向上移動，這樣鎖塊將會強行讓分 瓣爪(13)從滑套(12)內(nèi)的臺階上脫離，膠筒(15)在加強筋(11)的作用下實現(xiàn)回彈。這 樣井底處的鉆井液就會由外環(huán)空向上流動，從而實現(xiàn)外防噴解封。
權利要求球閥式內(nèi)外一體井下防噴器，主要由殼體(1)、中心管(10)、控制裝置、機械傳動裝置、封隔體組成，通過上下接頭與鉆桿相連，所述殼體(1)位于最外層，中心管(10)位于殼體內(nèi)，所述控制裝置、機械傳動裝置位于殼體和中心管之間，封隔體則外嵌于機械傳動裝置之下的殼體向內(nèi)凹陷處，其特征在于，所述控制裝置主要由傳感器(4)、控制電路板(3)、電機(20)和電磁閥(21、5)組成，所述電磁閥(21)與鉆井液回流通道(22、2)相連，增壓通道(6)和泄壓通道(23)貫穿殼體，上端與電磁閥(5)相連，下端則與封隔體的內(nèi)環(huán)空連通；所述機械傳動裝置主要由球閥(7)、閥座(8)、蝸輪(17)、蝸桿(18)組成，控制裝置的電機(20)通過聯(lián)軸器(19)依次與蝸桿(18)、蝸輪(17)相連，蝸輪與球閥相連，球閥位于中心管中，其閥座位于殼體與中心管間；所述封隔體由封隔體上接頭(16)、膠筒(15)、加強筋(11)、滑套(12)、分瓣爪(13)和鎖塊(14)組成，所述封隔體上接頭上端與殼體連接，下端與膠筒相連，加強筋鑲嵌于膠筒的內(nèi)部，膠筒下端與滑套(12)連接，且滑套下部設有分瓣爪(13)和鎖塊(14)。
2.如權利要求1所述的防噴器，其特征在于，所述機械傳動裝置中，球閥的閥座位于殼 體與中心管間，閥座下有回壓彈簧(9)。
專利摘要球閥式內(nèi)外一體井下防噴器，主要由殼體、中心管、控制裝置、機械傳動裝置、封隔體組成，通過上下接頭與鉆桿相連，殼體位于外層，中心管位于殼體中，控制裝置有傳感器、控制電路板、電機和電磁閥，增壓通道和泄壓通道貫穿殼體，上端與電磁閥相連，下端與封隔體的內(nèi)環(huán)空連通；機械傳動裝置有球閥、蝸輪、蝸桿等，電機通過聯(lián)軸器驅(qū)動蝸輪蝸桿帶動球閥旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)內(nèi)防噴；封隔體由封隔體上接頭、膠筒、加強筋等組成，封隔體上接頭上端與殼體連接，下端與膠筒相連，加強筋鑲嵌于膠筒內(nèi)部，當膠筒膨脹時，有助于使膠筒與套管內(nèi)壁相貼合，實現(xiàn)外防噴。使用本實用新型，對提高國產(chǎn)井控裝置的自動化程度、減輕工人勞動強度、增強井控操作的安全性、可靠性、提高工作效率等將起到重要作用。
文檔編號E21B33/06GK201599007SQ20102003753
公開日2010年10月6日 申請日期2010年1月1日 優(yōu)先權日2010年1月1日
發(fā)明者付玉坤, 劉清友, 李紅偉, 杜利, 王國榮 申請人:西南石油大學