一种叶轮驱动的旋合式内防喷工具制造技术

本发明专利技术涉及一种叶轮驱动的旋合式内防喷工具，用于油气田钻探作业钻柱内防喷系统中，它主要包括阀体总成、上接头、开槽套、橡胶套筒和下接头。所述阀体总成主要由滑动套筒、上调节套、上阀座、扇形阀芯、中间阀板、下阀座、轴承、下调节套组成。所述上阀座上端和下阀座下端均有周向均匀排列的叶片，钻井介质通过叶片时，提供使上阀座、下阀座旋转的动力；上阀座、下阀座通过推力球轴承和上调节套、下调节套进行轴向限位；上阀座下端面和下阀座上端面上均匀分布有6条渐开线形状的凹槽；扇形阀芯可在滑块和凹槽的限位下，在上阀座下端面和下阀座上端面之间平移。本发明专利技术能有效防止钻柱内井喷，结构简单合理，流道畅通，运行平稳。

【技术实现步骤摘要】
一种叶轮驱动的旋合式内防喷工具
本专利技术涉及一种叶轮驱动的旋合式内防喷工具，主要用于油气田钻探作业钻柱内防喷系统中，属于石油天然气钻井井控装备领域。
技术介绍
由于地层情况复杂多变，钻井过程中，突然遇到地层高压流体的现象时有发生，如果没有可靠的防喷系统就有可能发生井喷、井涌。目前常用的钻柱内防喷工具主要有:方钻杆上旋塞阀、下旋塞阀、投入式止回阀、翻板浮阀、箭形止回阀等，在实际应用中，它们各自有优缺点:旋塞阀开关迅速，但存在旋转失效的问题，而且需要人工进行操作；投入式止回阀密封性能良好，但在使用时需要人工卸开方钻杆的接头螺纹，将止回阀总成投入到钻杆的水眼，对井喷反应不够及时；翻板浮阀流道畅通，但复位弹簧容易失效，一旦失效就不能再次打开阀门；箭形止回阀关闭时密封效果好，对井喷反应迅速，但流道不够畅通容易造成堵塞。总结以上优缺点，专利技术一种流道畅通，运行平稳可靠，发生井喷时处理效率高，能自动开、关的内防喷工具，具有很强的实际使用意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种叶轮驱动的旋合式内防喷工具，能及时对井喷、井涌进行全自动处理，工具流道畅通，运行平稳可靠。本专利技术采用的技术方案是:本专利技术涉及一种叶轮驱动的旋合式内防喷工具，主要包括阀体总成、上接头、开槽套、橡胶套筒、下接头。所述阀体总成主要由滑动套筒、上调节套、上阀座、扇形阀芯、中间阀板、下阀座、推力球轴承、下调节套组成。所述上阀座上端和下阀座下端均有周向均匀排列的叶片，钻井介质通过叶片时，提供使上阀座、下阀座旋转的动力；上阀座、下阀座通过推力球轴承和上调节套、下调节套进行轴向限位，上调节套、下调节套和滑动套筒通过螺纹连接；上阀座下端面和下阀座上端面上均匀分布有6条渐开线形状的凹槽；所述扇形阀芯的两面都有圆柱形滑块，并与上阀座、下阀座的渐开线凹槽相配合，扇形阀芯可在滑块和凹槽的限位下，在上阀座下端面和下阀座上端面之间平移，扇形阀芯的连接块和中间阀板的滑槽配合后，将中间阀板焊接在滑动套筒上，从而进行定位，扇形阀芯可沿滑槽做径向平移；滑动套筒外圆柱面周向上均布有3个轴线方向的键槽，并与开槽套通过键进行周向固定；阀体总成可在开槽套内圆柱面上键槽的限制下进行轴向滑动；开槽套和上接头通过螺纹连接，在上接头下端和开槽套中间台阶面之间装有橡胶套筒；所述下接头和开槽套通过螺纹连接，并采用O型密封圈密封，形成环空流道。所述上阀座叶片能使上阀座在钻井介质正循环时沿逆时针方向旋转，上阀座下端面的渐开线形状凹槽方向为顺时针(从上阀座下端看)；所述下阀座叶片能使下阀座在发生井喷或井涌时沿逆时针方向旋转，下阀座上端面的渐开线形状凹槽方向为逆时针(从下阀座上端看)。所述扇形阀芯共有6个,圆心角为60° ,当扇形顶点重合,并且相邻两扇形各有一条边重合时，可组合成圆盘，从而关闭中间流道；扇形阀芯由上阀芯、连接块、下阀芯、圆柱形滑块组成。扇形阀芯可在上下阀座凹槽和中间阀板的滑槽的限制下进行径向平移，从而完成内防嗔工具的打开、关闭功能。所述中间阀板的滑槽方向为径向，共有6条，沿周向均匀分布。所述开槽套轴线方向上开有两排斜孔，每排斜孔设置为3个，沿开槽套周向均布，斜孔的轴线方向与径向成一定夹角，并和环空流道相连，形成通道；开槽套内圆柱面上的键槽设置为3个，与斜孔周向错开60°。滑动套筒在键的限制下沿开槽套键槽进行轴向平移时，进行打开、封闭斜孔的动作，从而完成打开、堵塞环空流道的功能。正常钻井时，环空流道关闭，中间流道打开，阀体总成呈打开状态，钻井介质顺利通过内防喷工具，钻井正常进行。当发生井喷或井涌时，阀体总成上移，环空流道打开，钻井介质通过下阀座叶片时，带动下阀座旋转驱使阀体总成关闭中间流道，然后阀体总成继续上移，关闭环空流道，完成防止井喷、井涌的功能。压井时，阀体总成下移，环空流道打开，钻井介质通过上阀座叶片时，带动上阀座旋转驱使阀体总成打开中间流道，然后阀体总成继续下移，再次关闭环空流道，阀体总成重新回到正常钻井时的位置，开始进行正常钻井。本专利技术与现有技术相比的优点在于:1.根据流过内防喷工具的钻井介质的方向，能自动调节内防喷工具的开、关，反应迅速，动作可靠；2.正常钻井时，流道畅通，不存在堵塞现象；3.发生井喷或井涌时，适时自动关闭钻柱内通道，截断上行流体，无需人工干预4.将流体轴向运动通过特殊装置转化成阀芯的径向运动及阀体总成的直线运动，工具运行更平稳，使用寿命更长。【附图说明】图1为本专利技术一种叶轮驱动的旋合式内防喷工具在正常钻井情况下的工作结构及位置示意图；图2为本专利技术在井喷、井涌时的工作结构及位置示意图；图3为本专利技术阀体总成结构示意图；图4为图3的A-A截面剖视图；图5为图3的B-B截面剖视图；图6为本专利技术上阀座下端面渐开线形状凹槽和扇形阀芯圆柱形滑块的配合结构示意图；图7为本专利技术下阀座上端面渐开线形状凹槽和扇形阀芯圆柱形滑块的配合结构示意图；图8为本专利技术扇形阀芯在工具打开时的结构、位置示意图；图9为图8的C-C截面剖视图；图10为本专利技术扇形阀芯在内防喷工具关闭时的结构、位置示意图；图11本专利技术中间阀板结构示意图；图12为本专利技术开槽套结构示意图；图13为本专利技术滑动套筒结构示意图。图中:1.上接头，2.开槽套，3.上阀座叶片，4.橡胶套筒，5.斜孔，6.环空流道，7.上阀座，8.上调节套，9.滑动套筒，10.推力球轴承，11.推力球轴承，12.扇形阀芯，13.斜孔，14.推力球轴承，15.中间阀板，16.推力球轴承17.下调节套，18.下阀座，19.下阀座叶片，20.中间流道，21.下接头，22.键，23.键槽，24.键槽，25.滑槽，26.凹槽，27.凹槽，28.圆柱形滑块，29.上阀芯，30.连接块，31.下阀芯，32.圆柱形滑块。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术【具体实施方式】作进一步说明:如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13所示，本专利技术一种叶轮驱动的旋合式内防喷工具，主要包括阀体总成、上接头1、开槽套2、橡胶套筒4、下接头21。所述阀体总成主要由滑动套筒9、上调节套8、上阀座7、扇形阀芯12、中间阀板15、下阀座18、推力球轴承(10、11、14、16)、下调节套17组成，所述上阀座7上端和下阀座18下端均有周向均匀排列的叶片(3、19)，钻井介质通过叶片时，提供使上阀座7、下阀座18旋转的动力；上阀座7、下阀座18通过推力球轴承(10、11、14、16)和上调节套8、下调节套17进行轴向限位，上调节套8、下调节套17和滑动套筒9通过螺纹连接；上阀座7下端面和下阀座18上端面上均匀分布有6条渐开线形状的凹槽(26、27);所述扇形阀芯12的两面都有圆柱形滑块(28、32)，并与上阀座7、下阀座18的渐开线凹槽(26、27)相配合；扇形阀芯12可在滑块(28、32)和凹槽(26、27)的限位下，在上阀座7下端面和下阀座18上端面之间平移，扇形阀芯12的连接块30和中间阀板15的滑槽25配合后，将中间阀板15焊接在滑动套筒9上，从而进行定位，扇形阀芯12可沿滑槽25做径向平移；滑动套筒9外圆柱面周向上均布有3个轴线方向的键槽23，并与开槽套2通过键22进行周向固定；阀体总成可在开槽套2内圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叶轮驱动的旋合式内防喷工具，主要包括阀体总成、上接头（1）、开槽套（2）、橡胶套筒（4）、下接头（21），其特征在于：所述阀体总成主要由滑动套筒（9）、上调节套（8）、上阀座（7）、扇形阀芯（12）、中间阀板（15）、下阀座（18）、推力球轴承（10、11、14、16）、下调节套（17）组成，所述上阀座（7）上端和下阀座（18）下端均有周向均匀排列的叶片（3、19），钻井介质通过叶片时，提供使上阀座（7）、下阀座（18）旋转的动力；上阀座（7）、下阀座（18）通过推力球轴承（10、11、14、16）和上调节套（8）、下调节套（17）进行轴向限位；上调节套（8）、下调节套（17）和滑动套筒（9）通过螺纹连接；上阀座（7）下端面和下阀座（18）上端面上均匀分布有6条渐开线形状的凹槽（26、27）；所述扇形阀芯（12）的两面都有圆柱形滑块（28、32），并与上阀座（7）、下阀座（18）的渐开线凹槽（26、27）相配合，扇形阀芯（12）可在滑块（28、32）和凹槽（26、27）的限位下，在上阀座（7）下端面和下阀座（18）上端面之间平移，扇形阀芯（12）的连接块（30）和中间阀板（15）的滑槽（25）配合后，将中间阀板（15）焊接在滑动套筒（9）上，从而进行定位，扇形阀芯（12）可沿滑槽（25）做径向平移；滑动套筒（9）外圆柱面周向上均布有3个轴线方向的键槽（23），并与开槽套（2）通过键（22）进行周向固定；阀体总成可在开槽套（2）内圆柱面上键槽（24）的限制下进行轴向滑动；开槽套（2）和上接头（1）通过螺纹连接，在上接头（1）下端和开槽套（2）中间台阶面之间装有橡胶套筒（4）；所述下接头（21）和开槽套（2）通过螺纹连接，并采用O型密封圈密封，形成环空流道（6）。...

【技术特征摘要】
1.一种叶轮驱动的旋合式内防喷工具，主要包括阀体总成、上接头(I)、开槽套(2)、橡胶套筒(4)、下接头(21)，其特征在于:所述阀体总成主要由滑动套筒(9)、上调节套(8)、上阀座(7)、扇形阀芯(12)、中间阀板(15)、下阀座(18)、推力球轴承(10、11、14、16)、下调节套(17 )组成，所述上阀座(7 )上端和下阀座(18 )下端均有周向均匀排列的叶片(3、19 )，钻井介质通过叶片时，提供使上阀座(7)、下阀座(18)旋转的动力；上阀座(7)、下阀座(18)通过推力球轴承(10、11、14、16)和上调节套(8)、下调节套(17)进行轴向限位；上调节套(8)、下调节套(17)和滑动套筒(9)通过螺纹连接；上阀座(7)下端面和下阀座(18)上端面上均匀分布有6条渐开线形状的凹槽(26、27);所述扇形阀芯(12)的两面都有圆柱形滑块(28、32)，并与上阀座(7)、下阀座(18)的渐开线凹槽(26、27)相配合，扇形阀芯(12)可在滑块(28、32)和凹槽(26、27)的限位下，在上阀座(7)下端面和下阀座(18)上端面之间平移，扇形阀芯(12)的连接块(30)和中间阀板(15)的滑槽(25)配合后，将中间阀板(15)焊接在滑动套筒(9)上，从而进行定位，扇形阀芯(12)可沿滑槽(25)做径向平移；滑动套筒(9)外圆柱面周向上均布有3个轴线方向的键槽(23)，并与开槽套(2)通过键(22)进行周向固定；阀体...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓东，李一岚，张也，朱晓凤，杨文武，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51