专利名称：一种石油、天然气钻井用环形防喷器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油、天然气钻井用环形防喷器，用于石油、天然气钻井工程中，为石油、天然气钻井控制设备，属于石油、天然气钻井安全必备装置。
背景技术：
环形防喷器，又称万能防喷器，在石油、天然气钻井过程中地层流体一旦失去控制就可能发生井涌或井喷失控，井喷失控会使井下情况复杂化，无法进行正常钻井作业，甚至毁坏钻井设备，破坏油气资源，污染自然环境，危及钻井人员和油气井的安全。要有效地控制井喷必须使用防喷器，需要时可封闭井口，迅速控制井筒顶部流体，以保证钻井操作人员和设备的安全。目前使用的环形防喷器存在的缺点有1.顶盖和壳体采用螺栓直接连接，拆卸和安装时需要较大力矩才能松开和上紧这些螺栓，费时费力，这些螺栓难免受力不均匀，且螺孔对壳体的强度影响较大；2.环形防喷器的胶芯采用锥形结构，这种结构助封能力差，活塞行程长，外形尺寸较高；当石油、天然气钻井过程中地层流体工作压力较高时，这种结构很难满足承载要求。
发明内容
本实用新型的目的是发明一种防喷效果好，并可快速拆装，外形高度小，且使用方便的石油、天然气钻井用环形防喷器。
为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种石油、天然气钻井用环形防喷器，包括顶盖、胶芯、挡泥环、密封圈、活塞、壳体，活塞置于壳体的底部，活塞的上端设有胶芯，胶芯和壳体的上端设有顶盖，在顶盖的下圈设有挡泥环，挡泥环通过密封圈与活塞的上端外壁连接，其特征在于，顶盖与壳体之间上端一圈由多个压紧圈和楔形块连接。
所述的楔形块与压紧圈的接触面为斜面。
所述的胶芯为球形，胶芯内有支承筋，所述的顶盖内壁为与胶芯球形相匹配的球面。
本实用新型采用多个压紧圈和楔形块使顶盖和壳体的上端连接在一起，充分利用楔形块的斜面和压紧圈上斜面形成较大倍数锁紧力，所以拆装方便，且楔形块受力均匀、强度大。
本实用新型采用球形胶芯，与球形胶芯相匹配的内壁为半球面顶盖，在油缸的推动下，胶芯沿球面向中心挤压，起密封井口作用，并充分利用井压的助封作用，密封效果更好。
活塞与壳体配合面装有耐磨环，可隔离金属之间的相对磨损；活塞的三个动密封部位采用双唇嵌O形条组合密封圈。
本实用新型的优点是(1)顶盖与壳体之间通过楔形块和压紧圈相固定，使顶盖锁定在壳体上，通过压紧圈上螺钉可拆开和锁定楔形块，可以方便省力地实现顶盖的拆装；(2)胶芯与顶盖接触面为半球面，胶芯内有支承筋，在油缸作用下推动胶芯沿球面向上向井口运动，胶芯内支承筋靠拢，将橡胶挤向井口中心，并在井压助封下，形成可靠的密封，也能使钻杆接头容易进入胶芯，提高了胶芯的使用寿命；(3)活塞与壳体之间的耐磨环，避免了金属间相互摩擦且摩擦系数小，配合精度高，扶正效果好，磨损后可更换，维修成本低；(4)活塞的三个动密封部位采用双唇嵌O形条组合密封圈，其变形范围大，低压和高压密封均可靠，避免了液压油泄漏，使用寿命长；(5)外形高度小，且使用方便。
图1为一种石油、天然气钻井用环形防喷器结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例如图1所示，为一种石油、天然气钻井用环形防喷器结构示意图，所述的一种石油、天然气钻井用环形防喷器由顶盖1、压紧圈2、12块楔形块3、胶芯4、挡泥环5、密封圈6、活塞7、壳体8、耐磨环9组成。
壳体8是一个阶梯形的圆筒体，其下端具有法兰及连接螺栓孔，其中部有驱动油缸高压液体的下进出油口(开)10和上进出油口(关)11，上部装有吊耳，供安装和运输用，内部装有顶盖1、压紧圈2、楔形块3、球形胶芯4、挡泥环5、密封件6、活塞7、耐磨环9，活塞7径向断面呈“Z”字形，安装在壳体8的底部，有利于井压的助封，其外径装有二道耐磨环9和二道正反向的唇型密封圈6，壳体8内部中间装有二道正反向的唇型密封圈6和一道耐磨环9，活塞7的上端设有胶芯4，所述的胶芯4材料为橡胶，制成球形，胶芯内有支承筋13，胶芯4和壳体8的上端设有顶盖1，所述的顶盖1内壁为与胶芯4球形相匹配的球面，在顶盖1的下圈安装挡泥环5，挡泥环5与壳体8内壁连接处装有一道密封圈，挡泥环5与活塞7的上端外壁连接处装有二道正反向唇型密封圈6，在顶盖1与壳体8之间均匀装有12块楔形块3和压紧圈2，所述的楔形块3与压紧圈2的接触面为斜面，拆卸螺钉14用于取出压紧圈2，观察孔15用于泄漏来自楔形块3之间的液体，可观察判断油缸是否泄漏。
当液压油通过下进出油口10进入油缸下A腔推动活塞7向上运动时，球形胶芯4在活塞7上端平面和顶盖球面的作用下，迫使胶芯沿球面向上，向井口中心运动，胶芯内的支承筋13相互靠拢，将其间的橡胶挤向井口中心，从而形成初始密封；另一方面当井内有压力时，作用在活塞7内腔上部环形面积上的井内压力进一步向上推动活塞7，促使胶芯封闭更加紧密，从而形成可靠的密封。环形胶芯从自由状态到密封状态，各横断直径的缩小是不相等的，上部缩小的数值大，下部缩小的数值小，因此，胶芯顶部挤出橡胶多，底部最少，形成倒置漏斗状，这种橡胶的流向不仅密封性强，而且在现场使用中使钻杆接头容易进入胶芯，提高胶芯寿命，当液压油通过上进出油口11进入油缸B腔推动活塞向下运动，胶芯4靠自身的弹性张开，并向下回落，实现打开胶芯的过程。
权利要求1.一种石油、天然气钻井用环形防喷器，包括顶盖(1)、胶芯(4)、挡泥环(5)、密封圈(6)、活塞(7)、壳体(8)，活塞(7)置于壳体(8)的底部，活塞(7)的上端设有胶芯(4)，胶芯(4)和壳体(8)的上端设有顶盖(1)，在顶盖(1)的下圈设有挡泥环(5)，挡泥环(5)通过密封圈(6)与活塞(7)的上端外壁连接，其特征在于，顶盖(1)与壳体(8)上端之间由多个压紧圈(2)和楔形块(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种石油、天然气钻井用环形防喷器，其特征在于，所述的楔形块(3)与压紧圈(2)的接触面为斜面。
3.根据权利要求1所述的一种石油、天然气钻井用环形防喷器，其特征在于，所述的胶芯(4)为球形，胶芯内有支承筋(13)。
4.根据权利要求1所述的一种石油、天然气钻井用环形防喷器，其特征在于，所述的顶盖(1)内壁为与胶芯(4)球形相匹配的球面。
5.根据权利要求1所述的一种石油、天然气钻井用环形防喷器，其特征在于，所述的密封圈(6)为双唇嵌O形条组合密封圈。
6.根据权利要求1所述的一种石油、天然气钻井用环形防喷器，其特征在于，所述的活塞(7)径向断面呈“Z”形。
7.根据权利要求1所述的一种石油、天然气钻井用环形防喷器，其特征在于，所述的壳体(8)为一个阶梯形的圆筒体，其下端设有法兰及连接螺栓孔，其中部设有驱动油缸高压液体的下进出油口(10)、上进出油口(11)和观察孔(15)。
8.根据权利要求1或6或7所述的一种石油、天然气钻井用环形防喷器，其特征在于，所述的活塞(7)与壳体(8)之间设有耐磨环(9)。
专利摘要本实用新型涉及一种石油、天然气钻井用环形防喷器，包括顶盖、胶芯、挡泥环、密封圈、活塞、壳体，活塞置于壳体的底部，活塞的上端设有胶芯，胶芯和壳体的上端设有顶盖，在顶盖的下圈设有挡泥环，挡泥环通过密封圈与活塞的上端外壁连接，其特征在于，顶盖与壳体之间上端一圈由多个压紧圈和楔形块连接；所述的胶芯为球形，胶芯内有支承筋，所述的顶盖内壁为与胶芯球形相匹配的球面。本实用新型的优点是防喷效果好，并可快速拆装，外形高度小，且使用方便。
文档编号E21B33/06GK2773304SQ20052004053
公开日2006年4月19日 申请日期2005年3月30日 优先权日2005年3月30日
发明者姚胥源, 施俊宝, 章连鑫 申请人:上海神开石油化工设备有限公司