CN101718181B - 提升阀式井下内外一体式防喷器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及提升阀式井下内外一体式防喷器，主要由壳体、传动总成、滑套、弹簧、封隔体及通道部分组成，所述壳体内有传动总成、滑套、弹簧，封隔体外嵌于下壳体向内凹陷处，通道部分位于壳体上，所述传动总成有传感器、电路板、电机、联轴器、丝杆、提升阀，传动总成下端是滑套，滑套与弹簧相连；封隔体有胶筒、胶筒支架、分瓣爪、活塞，胶筒支架上端与壳体台阶接触，下端联接分瓣爪，分瓣爪下端有解封锁套，胶筒支架外部有胶筒，胶筒下端连接活塞；所述通道部分是位于壳体刚体上的过流孔道，包括进液口、循环口和泄压口。该防喷器可在井下钻柱内外环空实现一体式封隔，有效防止井喷、井涌等异常状况发生时对工作人员及设备带来的危害。

Description

提升阀式井下内外一体式防喷器

技术领域

本发明属于石油钻采作业中的一种井下工具，主要是涉及在井喷、井涌等异常状况发生时能在井下进行钻柱内通道及钻柱环空全关闭的防喷器。

背景技术

在钻井过程中，目前通用的防喷装置包括钻柱内防喷阀及钻柱外防喷***。钻柱外环空防喷***主要指井口防喷器组，通常包括单闸板防喷器、双闸板防喷器、环形防喷器及万能防喷器等。内防喷工具主要是指装在钻具管串上的防喷专用工具，包括方钻杆上、下旋塞阀，钻杆回压阀，新型钻杆回压阀、投入式止回阀和钻井液自动防喷阀等，内防喷工具都是通过封闭钻具的中心通孔，来实现钻柱内防喷。并与井口防喷器组配套使用，实现钻柱内外的防喷。钻井时出现溢流等异常情况时，由于这两类工具是分开使用的，这就使得工作效率低下，自动化程度低，增加了防喷过程中工人的操作强度，也增大了操作上人为误操作的风险。再则井口防喷器组工作时通常其胶心封井只是短时间、暂时性封井，一般是为关闭闸板防喷器争取时间，而井下内外一体防喷器更是能够提前进行关井作业，为地面争取更多的反应时间。本发明集内外防喷功能于一体，解决了前述不足。

发明内容

本发明的目的在于提供提升阀式井下内外一体式防喷器，该防喷器可在井下钻柱内外环空实现一体式封隔，克服了现有技术的缺陷，有效防止井喷、井涌等异常状况发生时对工作人员及设备带来的危害。

为了达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

在泥浆循环的情况下，由地面控制***通过钻杆内循环的泥浆发送泥浆脉冲信号来实现控制。井下工具的传感器在接受到信号解码后，首先推动提升阀进行钻杆内通道的关闭，同时通过泥浆憋压使封隔体膨胀，使钻柱环空封闭，从而达到钻杆内外同时封隔的效果。此时再给井下工具发送信号，打开钻杆上的循环口，进行泥浆循环。解封的时候先打开钻杆的内通道，再解钻杆环空。

提升阀式井下内外一体式防喷器，主要由壳体、传动总成、滑套、弹簧、封隔体及通道部分组成，其特征在于，所述上壳体内有传动总成，滑套、弹簧安装于下壳体内，封隔体外嵌于下壳体向内凹陷的台阶处，通道部分是指位于下壳体刚体上的过流孔道。

所述传动总成有传感器、电池、电路板、电机、联轴器、丝杆、提升阀等，所述传感器与电池连接、电池接电路板，解码器与控制电路都集成在电路板上，电路板连有电机，电机输出端通过联轴器接丝杆，丝杆通过传动螺母与提升阀联接，传动螺母在丝杆的旋转作用下做轴向运动，最终推动提升阀做轴向运动。

传动总成的下端是安装于下壳体内的滑套和弹簧，滑套与弹簧相连。

封隔体外嵌于下壳体向内凹陷的台阶处，主要由胶筒、胶筒支架、分瓣爪、活塞组成，胶筒支架套于下壳体上，胶筒支架的上端面与下壳体的台阶接触，胶筒支架下端联接分瓣爪，分瓣爪下端有解封锁套，解锁滑套直接套于下壳体外表面上；胶筒支架通过连接滑套与下壳体相连，所述连接滑套与下壳体螺纹连接，与胶筒支架之间可做相对滑动，该滑套的作用是为了在胶筒膨胀的过程中，防止胶筒支架与壳体之间出现缝隙导致泄压；胶筒支架外部有胶筒，胶筒下端连接活塞。

工作时，提升阀的下部锥形面直接接触滑套上部锥形面。

所述通道部分是指实现把钻杆内的泥浆通过憋压膨胀胶筒，并在膨胀胶筒后实现泥浆循环以及解封时泄压的整个过程的相关流道，即位于壳体的刚体上的相关液体的过流孔道，通道部分有进液口、循环口、泄压口，其中进液口与泄压口均与胶筒与胶筒支架间的腔室相连通。循环口及泄压口安装电磁阀控制开、关，电磁阀则由地面控制***控制。

进液口、循环口、泄压口三个孔处于同一水平面，均布于一圆周面内。

本发明通过上下接头与钻杆连接。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明工作时示意图；

图3是封隔体的结构示意图；

图4是通道部分的液孔分布剖视图；

图5是连接滑套相关部分的结构示意图。

图中，1、传感器，2、电池，3、电路板，4、电机，5、联轴器，6、丝杆，7、传动螺母，8、提升阀，9、滑套，10、弹簧，11、进液口，12、胶筒，13、胶筒支架，14、连接滑套，15、活塞，16、分瓣爪，17、下壳体，18、循环口，19、解封锁套，20、泄压口，21、上壳体。

具体实施方式

参见图1。本发明主要由上、下壳体21、17、传动总成、滑套9、弹簧10、封隔体及通道部分组成，其特征在于，所述壳体内有传动总成、滑套、弹簧，封隔体外嵌于下壳体向内凹陷的台阶处，通道部分是位于壳体刚体上的相关液体的过流孔道。

所述传动总成有传感器1、电池2、电路板3、电机4、联轴器5、丝杆6、提升阀8等，所述传感器与电路板连接，解码器与控制电路都集成在电路板上，电路板连有电机，电机输出端通过联轴器接丝杆，丝杆通过传动螺母7与提升阀联接，传动螺母在丝杆的旋转作用下做轴向运动，最终推动提升阀做轴向运动。传动总成的下端是滑套，滑套9与弹簧10相连。

参见图3，封隔体有胶筒12、胶筒支架13、分瓣爪16、活塞15等，弹簧的环外部是胶筒支架，胶筒支架上端与壳体台阶接触，胶筒支架的内表面与壳体外环面接触，下端联接分瓣爪，分瓣爪下端有解封锁套19，锁套直接套于壳体外表面；胶筒支架通过连接滑套14与下壳体相连，胶筒支架与连接滑套间的接触面采用动密封，可以相对滑动(见图5)；胶筒支架外部有胶筒，胶筒断面与胶筒支架的台阶固连，胶筒下端连接活塞，活塞与胶筒支架之间的接触面采用动密封。

参见图4，所述通道部分包括进液口11、循环口18、泄压口20，其中进液口与泄压口均与胶筒与胶筒支架间的腔室相连通。

本发明座封时，关闭钻柱内通道--封隔钻柱环空；解封时，打开钻杆内通道--解封钻柱环空。具体实施过程如下：

1.在有井喷井涌征兆的时候，通过地面控制***传递压力脉冲码给传感器1，传感器通过电路板3在解码器解码后电机4旋转，带动丝杆6旋转，传动螺母7将在丝杆的作用下推动提升阀做轴向运动。

2.座封时(见图2)，提升阀8向下移动接触滑套9，滑套9在提升阀向下推动的作用下向下滑动并压缩弹簧10。当滑套向下滑行至露出进液口11，由于进液口与胶筒12与胶筒支架13间的空腔连通，所以钻井液从进液口进入胶筒12与胶筒支架13之间的空腔。此时由于提升阀8已经堵住了钻杆的内通道，所以胶筒12将由于憋压而膨胀。胶筒末端的活塞15将随胶筒膨胀而向上运动后与分瓣爪16相扣而锁死(见图3)，其中分瓣爪16与胶筒支架13末端通过螺纹连接。

弹簧10的下端与壳体的台阶固定，上端固连于滑套9下端，弹簧10的作用主要是在正常钻进的时候，能保持滑套9处于挡住进液口的作用，避免在正常钻进的时候钻井液进入胶筒12与胶筒支架13之间的腔室内。

胶筒支架13与下壳体17连接处有连接滑套14，胶筒支架与连接滑套14采用动密封(见图5)，可以相对滑动。

3.座封完成后，通过地面控制***打开循环口18，钻井液将实现循环。

4.待地面处理措施准备完善后通过地面控制***再给传感器1另一组信号，则电路板3将控制电机4进行反转，传动螺母7将与提升阀8一起向上运动，直至钻柱内通道完全打开。在进行上提提升阀8的同时依次快速进行上提钻柱，通过地面控制***打开泄压口20，关闭循环口，则焊接于壳体17上的解封锁套19将迫使分瓣爪16与胶筒活塞15分离，弹簧推动滑套9复位，泥浆不再从循环口进行循环，胶筒与胶筒支架之间腔室的钻井液将从泄压口进入环空，从而实现解封。

Claims (2)

1.提升阀式井下内外一体式防喷器，主要由上、下壳体（21、17）、传动总成、滑套（9）、弹簧（10）、封隔体及通道部分组成，其特征在于，所述上、下壳体组成的壳体内有传动总成、滑套、弹簧，封隔体外嵌于下壳体向内凹陷的台阶处，通道部分位于下壳体上，所述传动总成有传感器（1）、电池（2）、电路板（3）、电机（4）、联轴器（5）、丝杆（6）、传动螺母（7）、提升阀（8），所述传感器与电池、电路板连接，电路板连有电机，电机通过联轴器接丝杆，丝杆通过传动螺母（7）与提升阀连接；传动总成的下端是安装于下壳体内的滑套和弹簧，滑套（9）与弹簧（10）相连；封隔体有胶筒（12）、胶筒支架（13）、分瓣爪（16）、解封锁套（19）、活塞（15），胶筒支架上端与下壳体台阶接触，下端联接分瓣爪，分瓣爪下端有解封锁套（19），胶筒支架外部有胶筒，胶筒下端连接活塞；所述通道部分是位于下壳体钢体上的过流孔道，包括进液口（11）、循环口（18）、泄压口（20），其中进液口与泄压口均与胶筒与胶筒支架间的腔室相连通。

2.如权利要求1所述的防喷器，其特征在于，所述进液口、循环口、泄压口三个孔处于同一水平面，均布于一圆周面内。

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