CN202249946U

CN202249946U - 智能浮阀

Info

Publication number: CN202249946U
Application number: CN2011203053873U
Authority: CN
Inventors: 卫国
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-08-12

Abstract

本实用新型智能浮阀涉及到一种石油、煤层气、地热和水利钻井管柱中所常用的浮阀装置。智能浮阀由限位栓、锥形孔橡胶板、弹簧、圆球、阀体、上阀座、环形固定板和外壳组成，其特征在于外壳内的环形固定板下的上阀座下有阀体，阀体内有圆球、弹簧，弹簧两端连着圆球、阀体，阀体下面连有限位栓，在限位栓之间有锥形孔橡胶板。圆球与上阀座之间有空隙。此阀完全采用了常用浮阀的尺寸规范和全部构件，仅仅将压紧弹簧变成了拉力弹簧，添加了限位栓和锥形孔橡胶板，实现了工况选择功能，达到了按需要开关、按流量的大小进行控制。从而，使浮阀除了具有防止井喷的基本功能外，还具有自动灌泥浆、过滤泥浆、避免泥浆外溢、减小活塞作用和水击破坏的功能。

Description

智能浮阀

技术领域

本实用新型涉及到一种石油、煤层气、地热和水利钻井管柱中所常用的浮阀装置。

背景技术

在石油、煤层气、地热和水力钻井的施工过程中，为了防止管柱内的井喷，或固井时水泥浆回流等问题，经常在管柱中加接单向流动的阀门装置，这一装置称为浮阀。目前，钻井现场广泛使用的浮阀装置有两种基本结构：一种是圆球式，它是用密度接近于1g/cm³的材料制成，因为泥浆的密度在大多数情况大于1g/cm³，由于浮力的作用，只要浮阀浸入到泥浆中，圆球就上浮、堵住流道；另一种是弹簧圆球式，圆球被压力弹簧向上顶起，堵住上部的流道。这两种结构都是单向流动形式，泥浆只可以流出，而不可以流入。在充满液体的井筒中下入几千米的空管子会造成管柱和井下其它装置受压破坏，在使用以上两种常规浮阀时，每下入10-15根管柱就要停下来往管柱内灌泥浆，就浪费了很多施工时间。

为了解决这一问题，人们改进、发明了各种“自动灌泥浆装置”，其中大部分是增压(投球或加大循环排量)剪断销钉或打开卡爪式。投球、连接循环***、循环、剪断销钉等都需要一段时间，如果确实有井喷的可能，延误这一小段时间也是很致命的问题。

另一份专利提出了让管柱相对于浮阀扭转一定的角度来打开通液孔、实现自动灌入泥浆的功能，在很多时候，带有很多扶正器套管柱不允许旋转，其应用受到了限制。

还有一种“可钻式套管自动灌泥浆浮鞋”的其结构很简单，与常规的弹簧圆球式浮阀的唯一区别在于：它用卡瓦将圆球处于常开状态，正常循环后，卡瓦就失去作用，圆球下滑而关闭。这一种浮阀与其它增压剪断销钉或打开卡爪式一样，在遇到井喷(泥浆急速向上流动)时不能立即关闭。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种同时具有防止井喷和自动灌泥浆、过滤泥浆、避免泥浆外溢、减小活塞作用和水击破坏的功能的智能浮阀。本实用新型所述的智能浮阀由限位栓、锥形孔橡胶板、弹簧、圆球、阀体、上阀座、环形固定板和外壳组成，外壳内的环形固定板下的上阀座下有阀体，阀体内有圆球、弹簧，弹簧两端连着圆球、阀体，阀体下面连有限位栓，在限位栓之间有锥形孔橡胶板。圆球与上阀座之间有空隙。圆球的密度与所处的泥浆相同或略高，它坐在拉力弹簧上、并连接在一起，拉力弹簧的张力根据圆球的体积而定型。正常情况下，圆球与上阀座之间有1-99mm的间隙，管外的泥浆就可以流入管内，实现自动灌泥浆功能。如果井筒中的泥浆流入管内的速度过快，也就是说，有井喷的迹象，这时高速泥浆流冲击着圆球，使之与上阀座接触、形成了可靠的密封，实现了制止泥浆从管内涌出(井喷)的功能。由于圆球与上阀座留的间隙较小，故运动的动能较小，加上拉力弹簧的缓冲作用，使圆球与上阀座之间的撞击力大大减轻，圆球损坏的可能性降低。

装置下部橡胶板的锥形孔随着压差增加而扩大的，也就是说，管柱下放到一定深度后，锥形孔才能打开，让泥浆注入管柱内，管柱下放速度越快，锥形孔打开得越大，流入到管内的泥浆越多，从而减小了管柱的活塞作用。在管柱静止或管柱内、外的压差降低到一定的程度时，孔眼将自动关闭，流入管内的液流将停止，从而保持了管内的液面低于管外，保证了工作环境的清洁。另外这一锥形孔的直径较小，有过滤作用，防止较大的固相颗粒进入阀体内，造成堵塞。

本实用新型应用了浮力和液体流动冲击力的基础理论，利用了现有浮阀的全部构件，在原设计外观和尺寸不变的条件下进行了改进，增加了工况选择功能，从而实现了按要求开关，同时也能在流量的大小上进行控制，从而使浮阀除了具有防止井喷的基本功能外，还具有自动灌泥浆、过滤泥浆、避免泥浆外溢、减小活塞作用和水击破坏的功能。

附图说明

本实用新型的具体结构由图例和实施案例组成。

附图1是智能浮阀结构示意图。

图例：1、限位栓，2、锥形孔橡胶板，3、拉力弹簧，4、圆球，5、阀体，

6、上阀座，7、环形固定板，8、外壳。

具体实施方式

如图所示，当管柱正常的速度(低于4米/秒)下入井筒中，圆球4坐在拉力弹簧3上，弹簧的下部连在阀体5上并受其向下的拉力，圆球4与上阀座6保持一定的空隙允许管柱外的泥浆流入，在这种情况下，锥形孔橡胶板2随着向管内流动的泥浆沿着限位栓1上行，盖住了流道，当管柱下入一定的深度后，管内、外的压差增大，管外泥浆可以通过锥形孔橡胶板2上的孔眼流入管内，实现了自动灌浆功能。在管柱静止或其它原因使作用于锥形孔橡胶板2上的压差降低到一定的程度(一般为0.2MPa左右)时，孔眼将自动关闭，流入管内的液流将停止，从而保持了管内的液面低于管外，保证泥浆不会溢到钻台面；实际上，这个孔是随压差增加而扩大的，也就是说，管柱下放的越快、流入到管内的泥浆越多，减小了管柱作用于井筒活塞作用。当泥浆快速(大于4米/秒)地流入管内时，圆球4受到冲击，与上阀座6接触，关闭流道，防止了泥浆回流。另外，锥形孔橡胶板2上孔的直径较小，有过滤作用，防止较大的固相颗粒进入阀体内，造成堵塞。最后一种情况，当泥浆向下流动时，圆球4和锥形孔橡胶板2都被泥浆液流推到了低位，流道敞开，可以正常地循环泥浆或固井作业。环形固定板7是以丝扣与外壳8连接的，将其卸松后，可以取出上阀座6，根据井内的泥浆密度安装适当密度的圆球4。

Claims

1.智能浮阀由限位栓、锥形孔橡胶板、弹簧、圆球、阀体、上阀座、环形固定板和外壳组成，其特征在于：外壳内的环形固定板下的上阀座下有阀体，阀体内有圆球、弹簧，弹簧两端连着圆球、阀体，阀体下面连有限位栓，在限位栓之间有锥形孔橡胶板。

2.根据权利要求1所述的智能浮阀，其特征在于：圆球与上阀座之间有空隙。