一種反向開啟的方鉆桿防濺閥的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種密封可靠的反向開啟的方鉆桿防濺閥，包括接頭本體，接頭本體內(nèi)設(shè)有外徑上小下大開口向下的中空閥體，閥體上段與接頭本體上段內(nèi)腔形成用于液體通過環(huán)空一，閥體下段外壁與接頭本體內(nèi)壁貼緊且密封配合，并通過閥芯支撐機構(gòu)連接在接頭本體的內(nèi)表面，閥體上口敞開的中空閥芯，閥芯上段外徑大于下段外徑并且通過一臺階面過渡，閥芯上段與閥體內(nèi)壁滑動密封配合，閥芯下段與閥體內(nèi)壁之間形成一與環(huán)空一通過通孔連通的環(huán)空二，閥體內(nèi)設(shè)有用于支撐閥芯的環(huán)形閥座，閥芯下端外周部設(shè)有外錐面，閥座上端內(nèi)周設(shè)有與外錐面密封配合的內(nèi)錐面，閥體的封閉端與閥芯的封閉端之間的空腔內(nèi)設(shè)有彈力小于環(huán)空二內(nèi)液體對閥芯向上的推力彈性支撐機構(gòu)。
【專利說明】一種反向開啟的方鉆桿防濺閥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鉆井工具領(lǐng)域，特別涉及一種用于連接鉆桿與方鉆桿的反向開啟的方鉆桿防濺閥。

【背景技術(shù)】
[0002]在石油鉆井作業(yè)過程中，當(dāng)方鉆桿和鉆桿卸扣后，上提方鉆桿時，方鉆桿及其上部水龍帶、立管等內(nèi)部的泥漿就會向外噴濺，這樣不僅造成泥漿的浪費，并且大量泥漿噴濺在鉆井平臺上，惡化工作場所，鉆臺面濕滑，影響工人施工作業(yè)，增加安全隱患，降低工作效率。使用方鉆桿防濺閥可以阻止鉆井液的噴濺，但現(xiàn)有的防濺閥，主要有閥芯正向開啟和反向開啟二種結(jié)構(gòu)形式，正向開啟的防濺閥，閥芯直接受鉆井液沖刷，存在著密封面易沖刷損壞、密封效果差、工作壽命短等問題。反向開啟的防濺閥，閥座通過結(jié)構(gòu)固定或安全剪切銷釘固定，閥芯開啟時向上運動，一旦發(fā)生故障，如閥芯被卡死等，則易產(chǎn)生憋泵等問題，另外閥芯頻繁開啟和關(guān)閉，閥座安全銷釘長期受交變載荷作用，易產(chǎn)生疲勞破壞而剪斷，致使防濺閥工作失效。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中方鉆桿防濺閥存在問題，提供一種密封性能好，使用壽命長，并且無閥座固定結(jié)構(gòu)和安全剪切銷釘，可避免憋泵和安全剪切銷釘疲勞剪斷等問題。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種反向開啟的方鉆桿防濺閥，包括中空的并且上下貫通的接頭本體，所述接頭本體上端設(shè)有內(nèi)螺紋，下端設(shè)有與鉆桿連接的外螺紋，所述接頭本體內(nèi)設(shè)有一上端封閉、開口向下的并且上段外徑小下段外徑大的中空閥體，所述閥體上段與接頭本體上段內(nèi)腔形成用于液體通過環(huán)空一，閥體下段外壁與接頭本體內(nèi)壁貼緊且密封配合，并通過閥芯支撐機構(gòu)連接在接頭本體的內(nèi)表面，所述閥體內(nèi)設(shè)有上口敞開下端封閉的中空的閥芯，所述閥芯上段外徑大于下段外徑并且通過一臺階面過渡，所述閥芯大外徑上段與閥體內(nèi)壁滑動密封配合，所述閥芯小外徑的下段與閥體內(nèi)壁之間形成一與環(huán)空一通過通孔連通的環(huán)空二，所述環(huán)空二內(nèi)充滿壓力液體時其液體壓力通過臺階面對閥芯產(chǎn)生向上推力，所述閥體內(nèi)設(shè)有用于支撐閥芯下端的環(huán)形閥座，所述閥芯下端周部設(shè)有徑向變小的外錐面，所述閥座上端內(nèi)周設(shè)有與外錐面密封配合的內(nèi)錐面，所述閥體的封閉端與閥芯的封閉端之間的空腔內(nèi)設(shè)有彈性壓縮機構(gòu)，所述彈性壓縮機構(gòu)的軸向彈力大于方鉆桿及其上部泥漿的靜液柱壓力產(chǎn)生的向上推力，小于鉆井泵開泵后液體循環(huán)時環(huán)空二內(nèi)液體對閥芯向上的推力。
[0005]本實用新型的反向開啟的方鉆桿防濺閥，上端通過接頭本體上端的內(nèi)螺紋連接方鉆桿至井口，下端通過接頭本體下端的內(nèi)螺紋與井下鉆桿連接，開啟鉆井泵后，鉆井液可通過接頭本體與閥體之間的環(huán)空一以及閥體上的通孔，流入閥體和閥芯之間的環(huán)空二內(nèi)，環(huán)空二內(nèi)的鉆井液壓力對閥芯大小直徑過渡的臺階面產(chǎn)生向上的推力作用，直至此推力克服彈性壓縮機構(gòu)一對閥芯的彈力，閥芯沿閥體的內(nèi)壁滑動，使閥芯與閥座之間配合的密封錐面開啟，從而鉆井液向下的通道打開使鉆井液由方鉆桿進(jìn)入鉆桿，進(jìn)行正常的鉆井液循環(huán)。當(dāng)需接鉆桿單根作業(yè)時，鉆井泵停機，閥芯在彈性壓縮機構(gòu)的彈力作用下復(fù)位，再次與閥座之間形成密封，鉆井液通道被關(guān)閉，以阻止方鉆桿內(nèi)部的鉆井液向外噴濺。本實用新型的反向開啟的防濺閥結(jié)構(gòu)，閥芯設(shè)置在閥體內(nèi)并通過彈性壓縮機構(gòu)連接，鉆井液通道開啟和關(guān)閉對閥芯的正面沖刷少，可以延長密封部件的使用壽命，保證密封性能。
[0006]為便于限位閥芯和閥體之間的相對位置，所述彈性壓縮機構(gòu)包括壓縮抵靠在閥體封閉端與閥芯封閉端之間空腔內(nèi)的壓縮彈簧，所述閥體封閉端下側(cè)螺紋連接一向下突出的階梯螺柱，所述階梯螺柱的下突出端螺紋連接有彈性卡爪，所述彈性卡爪下端伸入閥芯內(nèi)并且彈性卡裝有凸臺軸，所述凸臺軸下端與閥芯的封閉端固定連接。本結(jié)構(gòu)中，凸臺軸上端與彈性卡爪卡裝，下端與閥芯固定，彈性卡爪對凸臺軸的卡裝可以防止凸臺軸在壓縮彈簧的彈力作用下從彈性卡爪內(nèi)脫離，從而可以防止閥芯與閥體分開，并且閥芯向下運動時凸臺軸沿彈性卡爪有設(shè)定的滑行行程，從而可以限位閥芯相對閥體向下滑移的行程。
[0007]為防止閥芯卡死時產(chǎn)生憋泵，所述閥芯支撐機構(gòu)包括固定連接在接頭本體內(nèi)的環(huán)形支撐簧座，所述接頭本體與閥體貼緊密封段的下側(cè)設(shè)有內(nèi)徑變小的內(nèi)臺階，所述支撐簧座固定設(shè)置在內(nèi)臺階上，所述支撐簧座內(nèi)壁與閥體下部外壁通過螺紋連接，所述支撐簧座外壁與接頭本體內(nèi)壁密封配合，所述支撐簧座抵靠接頭本體內(nèi)臺階的端部設(shè)有徑向向內(nèi)凸的環(huán)形蓋體，所述環(huán)形蓋體與閥座下端之間設(shè)有支撐彈簧，所述支撐彈簧的彈力大于壓縮彈簧的彈力，并且支撐彈簧的壓縮行程大于凸臺軸沿彈性卡爪設(shè)定的向下的滑移行程。本結(jié)構(gòu)中，當(dāng)閥芯卡死，鉆井液無法向上推動閥芯運動開啟閥體與閥芯的密封錐面時，環(huán)空二內(nèi)的鉆井液壓力向下推動閥座，使閥座克服支撐彈簧的彈力向下移動從而開啟閥芯與閥體之間的密封錐面，使鉆井液通過。本實用新型的彈性支撐機構(gòu)，因支撐彈簧對閥座的彈力大于壓縮彈簧對閥心的彈力，可以保證閥芯未被卡死時鉆井液通道正常開啟，以及保證閥芯被卡死時鉆進(jìn)液通道的正常開啟，而不會產(chǎn)生憋泵問題。
[0008]為便于閥座與閥體的固定，與所述閥座上端對應(yīng)的閥體內(nèi)設(shè)有用于抵靠閥座上端外緣的內(nèi)臺階，所述閥座外壁設(shè)有兩道密封槽，所述密封槽內(nèi)設(shè)有與閥體內(nèi)壁配合的密封圈。
[0009]為保證環(huán)空一與環(huán)空二內(nèi)的鉆井液壓力平衡，連通所述環(huán)空一和環(huán)空二的通孔沿所述閥體壁的周向均勻設(shè)置兩至四個。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的反向開啟的方鉆桿防濺閥結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為圖1在D— D處剖面圖。
[0012]其中，I接頭本體；1A內(nèi)螺紋；1B外螺紋；2閥體；2A環(huán)空一 ；2B通孔；3螺梯螺柱；4彈性卡爪；5閥芯；5A臺階面；5B環(huán)空二 ；5C外錐面；6凸臺軸；7壓縮彈簧；8閥座；9支撐彈簧；10密封圈；11支撐簧座；IIA環(huán)形蓋體。

【具體實施方式】
[0013]如圖1和圖2所示為本實用新型的反向開啟的方鉆桿防濺閥，包括中空的并且上下貫通的接頭本體1，接頭本體I上端設(shè)有內(nèi)螺紋1A，下端設(shè)有與鉆桿連接的外螺紋1B，接頭本體I內(nèi)設(shè)有一上端封閉、開口向下的并且上段外徑小下段外徑大的中空閥體2，閥體2上段與接頭本體I上段內(nèi)腔形成用于液體通過環(huán)空一 2A，閥體2下段外壁與接頭本體I內(nèi)壁貼緊且密封配合，并通過閥芯支撐機構(gòu)連接在接頭本體I的內(nèi)表面，閥體2內(nèi)設(shè)有上口敞開下端封閉的中空的閥芯5，閥芯5上段外徑大于下段外徑并且通過一臺階面5A過渡，閥芯5大外徑上段與閥體2內(nèi)壁滑動密封配合，閥芯5小外徑的下段與閥體2內(nèi)壁之間形成一與環(huán)空一 2A通過通孔2B連通的環(huán)空二 5B，如圖2所示，連通環(huán)空一 2A和環(huán)空二 5B的通孔沿閥體壁的周向均勻設(shè)置兩至四個。本結(jié)構(gòu)中，當(dāng)環(huán)空二 5B內(nèi)充滿壓力液體時其液體壓力通過臺階面5A對閥芯5產(chǎn)生向上推力，閥體2內(nèi)設(shè)有用于支撐閥芯5下端的環(huán)形閥座8，閥芯5下端周部設(shè)有徑向變小的外錐面5C，閥座8上端內(nèi)周設(shè)有與外錐面5C密封配合的內(nèi)錐面，閥體2的封閉端與閥芯5的封閉端之間的空腔內(nèi)設(shè)有彈性壓縮機構(gòu)，彈性壓縮機構(gòu)的軸向彈力大于方鉆桿及其上部泥漿的靜液柱壓力產(chǎn)生的向上推力，小于鉆井泵開泵后液體循環(huán)時環(huán)空二 5B內(nèi)液體對閥芯的臺階面5A向上的推力，以便于正常鉆井時開啟閥芯5與閥座8之間的密封錐面，以及鉆井泵停泵后閥芯5與閥座8之間的密封。
[0014]為便于閥芯5和閥體2安裝固定，其中上述彈性壓縮機構(gòu)包括壓縮抵靠在閥體2封閉端與閥芯5封閉端之間空腔內(nèi)的壓縮彈簧7，閥體2封閉端下側(cè)螺紋連接一向下突出的階梯螺柱3，該階梯螺柱3的下突出端螺紋連接有彈性卡爪4，彈性卡爪4下端伸入閥芯5內(nèi)并且彈性卡裝有凸臺軸6,凸臺軸6下端與閥芯5的封閉端通過螺紋固定連接。本結(jié)構(gòu)中的凸臺軸6上端與彈性卡爪4卡裝,下端與閥芯5固定,彈性卡爪4對凸臺軸6的卡裝可以防止凸臺軸6在壓縮彈簧7的彈力作用下從彈性卡爪4內(nèi)脫離，從而可以防止閥芯5與閥體2分開，并且閥芯5向下運動時凸臺軸6沿彈性卡爪4有設(shè)定的滑行行程，從而可以限位閥芯5相對閥體2滑移的行程。
[0015]為防止閥芯5卡死時產(chǎn)生憋泵，閥芯支撐機構(gòu)包括固定連接在接頭本體I內(nèi)的環(huán)形支撐簧座11，接頭本體I與閥體2貼緊密封段的下側(cè)設(shè)有內(nèi)徑變小的內(nèi)臺階，支撐簧座11固定設(shè)置在內(nèi)臺階上，支撐簧座11內(nèi)壁與閥體2下部外壁通過螺紋連接，支撐簧座11外壁與接頭本體I內(nèi)壁密封配合，支撐簧座11抵靠接頭本體I內(nèi)臺階的端部設(shè)有徑向向內(nèi)凸的環(huán)形蓋體11A，環(huán)形蓋體IlA與閥座8下端之間設(shè)有支撐彈簧9，支撐彈簧9的彈力大于壓縮彈簧7的彈力，并且支撐彈簧9的壓縮行程大于凸臺軸6沿彈性卡爪4設(shè)定的向下的滑移行程。本結(jié)構(gòu)中，當(dāng)閥芯5卡死，鉆井液無法向上推動閥芯5運動開啟閥體2與閥芯5的密封錐面時，環(huán)空二 5B內(nèi)的鉆井液壓力進(jìn)一步升高并向下推動閥座8，使閥座8克服支撐彈簧9的彈力向下移動從而開啟閥芯5與閥體2之間的密封錐面，使鉆井液通過。本實用新型的彈性支撐機構(gòu)，因支撐彈簧9對閥座8的彈力大于壓縮彈簧7對閥心5的彈力，可以保證閥芯5未被卡死時鉆井液通道正常開啟，以保證閥芯5被卡死時鉆進(jìn)液通道的正常開啟，而不會產(chǎn)生憋泵問題。
[0016]為便于閥座8與閥體2的固定，與閥座8上端對應(yīng)的閥體2內(nèi)設(shè)有用于抵靠閥座8上端外緣的內(nèi)臺階，閥座8外壁設(shè)有兩道密封槽，密封槽內(nèi)設(shè)有與閥體2內(nèi)壁配合的密封圈。本結(jié)構(gòu)中，閥座8上端通過閥體2上設(shè)置的內(nèi)臺階限位固定，下端通過支撐彈簧9抵靠并有緩沖作用，省去了閥座固定結(jié)構(gòu)和剪切銷釘，避免閥座固定失效。
[0017]本實用新型的反向開啟的方鉆桿防濺閥，上端通過接頭本體I上端的內(nèi)螺紋IA連接方鉆桿至井口，下端通過接頭本體I下端的內(nèi)螺紋IB與井下鉆桿連接，開啟鉆井泵后，鉆井液可通過接頭本體I與閥體2之間的環(huán)空一 2A以及閥體2上的通孔2B，流入閥體2和閥芯5之間的環(huán)空二 5B內(nèi)，環(huán)空二 5B內(nèi)的鉆進(jìn)井液壓力對閥芯5大小直徑過濾的臺階面5A產(chǎn)生向上的推力作用，直至此推力克服壓縮彈簧7閥芯5的彈力，閥芯7沿閥體2的內(nèi)壁滑動，使閥芯5與閥座8之間配合的密封錐面開啟，從而鉆井液向下的通道打開使鉆井液由方鉆桿進(jìn)入鉆桿，進(jìn)行正常的鉆井液循環(huán)；當(dāng)需接鉆桿單根作業(yè)時，鉆井泵停機，閥芯5在壓縮彈簧7彈力作用下復(fù)位，再次與閥座8之間形成密封，鉆井液通道被關(guān)閉，以阻止方鉆桿內(nèi)部的鉆井液向外噴濺；當(dāng)閥芯5卡死，鉆井液無法向上推動閥芯5運動開啟閥體2與閥芯5的密封錐面時，環(huán)空二 5B內(nèi)的鉆井液壓力進(jìn)一步升高并向下推動閥座8，使閥座8克服支撐彈簧9的彈力向下移動從而開啟閥芯5與閥體2之間的密封錐面，使鉆井液通過。
[0018]因此本實用新型的反向開啟的方鉆桿防濺閥，利用反向開啟的閥芯可減少鉆井液對閥芯的正面沖刷，延長了密封部件的使用壽命，保證了密封性能。閥座通過彈力支撐機構(gòu)支撐具有緩沖性能，并在閥芯卡死的情況下，能打開鉆井液通道，避免產(chǎn)生憋泵或閥座安全銷釘易疲勞而剪斷的問題，本實用新型可減少泥漿浪費，改善鉆井工作環(huán)境，減少安全隱患。
【權(quán)利要求】
1.一種反向開啟的方鉆桿防濺閥，包括中空的并且上下貫通的接頭本體，所述接頭本體上端設(shè)有內(nèi)螺紋，下端設(shè)有與鉆桿連接的外螺紋，其特征在于，所述接頭本體內(nèi)設(shè)有一上端封閉、下端敞開的并且上段外徑小下段外徑大的中空閥體，所述閥體上段與接頭本體上段內(nèi)腔形成用于液體通過的環(huán)空一，閥體下段外壁與接頭本體內(nèi)壁貼緊且密封配合，并通過閥芯支撐機構(gòu)連接在接頭本體的內(nèi)表面，所述閥體內(nèi)設(shè)有上口敞開下端封閉的中空的閥芯，所述閥芯上段外徑大于下段外徑并且通過一臺階面過渡，所述閥芯大外徑上段與閥體內(nèi)壁滑動密封配合，所述閥芯小外徑的下段與閥體內(nèi)壁之間形成一與環(huán)空一通過通孔連通的環(huán)空二，所述環(huán)空二內(nèi)充滿壓力液體時其液體壓力通過臺階面對閥芯產(chǎn)生向上推力，所述閥體內(nèi)設(shè)有用于支撐閥芯下端的環(huán)形閥座，所述閥芯下端周部設(shè)有徑向變小的外錐面，所述閥座上端內(nèi)周設(shè)有與外錐面密封配合的內(nèi)錐面，所述閥體的封閉端與閥芯的封閉端之間的空腔內(nèi)設(shè)有彈性壓縮機構(gòu)，所述彈性壓縮機構(gòu)的軸向彈力大于方鉆桿及其上部泥漿的靜液柱壓力產(chǎn)生的向上推力，小于鉆井泵開泵后液體循環(huán)時環(huán)空二內(nèi)液體對閥芯向上的推力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反向開啟的方鉆桿防濺閥，其特征在于，所述彈性壓縮機構(gòu)包括壓縮抵靠在閥體封閉端與閥芯封閉端之間空腔內(nèi)的壓縮彈簧，所述閥體封閉端下側(cè)螺紋連接一向下突出的階梯螺柱，所述階梯螺柱的下突出端螺紋連接有彈性卡爪，所述彈性卡爪下端伸入閥芯內(nèi)并且彈性卡裝有凸臺軸，所述凸臺軸下端與閥芯的封閉端固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反向開啟的方鉆桿防濺閥，其特征在于，所述閥芯支撐機構(gòu)包括固定連接在接頭本體內(nèi)的環(huán)形支撐簧座，所述接頭本體與閥體貼緊密封段的下側(cè)設(shè)有內(nèi)徑變小的內(nèi)臺階，所述支撐簧座固定設(shè)置在內(nèi)臺階上，所述支撐簧座內(nèi)壁與閥體下部外壁通過螺紋連接，所述支撐簧座外壁與接頭本體內(nèi)壁密封配合，所述支撐簧座抵靠接頭本體內(nèi)臺階的端部設(shè)有徑向向內(nèi)凸的環(huán)形蓋體，所述環(huán)形蓋體與閥座下端之間設(shè)有支撐彈簧，所述支撐彈簧的彈力大于壓縮彈簧的彈力，并且支撐彈簧的壓縮行程大于凸臺軸沿彈性卡爪設(shè)定的向下的滑移行程。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反向開啟的方鉆桿防濺閥，其特征在于，與所述閥座上端對應(yīng)的閥體內(nèi)設(shè)有用于抵靠閥座上端外緣的內(nèi)臺階，所述閥座外壁設(shè)有兩道密封槽，所述密封槽內(nèi)設(shè)有與閥體內(nèi)壁配合的密封圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反向開啟的方鉆桿防濺閥，其特征在于，連通所述環(huán)空一和環(huán)空二的通孔沿所述閥體壁的周向均勻設(shè)置兩至四個。
【文檔編號】E21B34/08GK204002702SQ201420402233
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】唐東岳, 高大軍 申請人:揚州誠創(chuàng)石油機械有限公司