钻井泥浆防溅接头的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种钻井泥浆防溅接头，属于钻采设备及配件技术领域；所述钻井泥浆防溅接头包括本体，其一端为方钻杆连接端，另一端为钻杆连接端，本体的内腔固定设置有密封芯件，密封芯件外径小于本体内径而形成用于泥浆通过的环腔，本体的内腔还设置有可双向移动的位于密封芯件与钻杆连接端间所在段的密封座环，密封座环通过弹性件装配，并通过弹性件的弹性力配合于本体内腔、密封芯件之间而形成密封；本发明的钻井泥浆防溅接头构思巧妙、结构合理可靠，通过弹性件提供弹性力而将密封座环置于密封芯件和本体间实现接头的密封和开启，能够有效的解决现目前的接单根钻杆过程中导致的泥浆泄露的问题，改善了工作环境，同时也减少了不必要的泥浆浪费。
【专利说明】
钻井泥浆防溅接头
技术领域
[0001]本发明涉及一种钻井工具，尤其是一种钻井泥浆防溅接头，属于钻采设备及配件技术领域。
【背景技术】
[0002]在开采石油和天然气的钻井过程中，当钻进一定的尺寸时，需将方钻杆与钻杆分离并接上单根钻杆，但由于此时方钻杆内充满钻井泥浆，在卸开方钻杆的瞬间，方钻杆内的泥浆将会喷流而出，流到钻井平台上，进而造成泥浆的浪费，并恶化工况，给操作人员带来极大的不便。
[0003]现在钻井工程中对此情况部分井队采取置之不理的方法，而还有部分井队采用安装旋塞阀来解决该种问题。但安装旋塞阀存在成本过高、误操作、操作复杂等问题。目前也有解决此问题的接头，但均存在成本较高，结构形式单一，使用寿命较短，接上时不能完全防止泥浆泄漏等诸多缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题，提供一种钻井泥浆防溅接头，通过该接头的使用，能够有效的防止在方钻杆与钻杆分离时方钻杆内泥浆泄露的问题。
[0005]本发明采用的技术方案如下:
一种钻井泥浆防溅接头，包括管状的本体，本体的一端为方钻杆连接端，另一端为钻杆连接端，本体的内腔固定设置有密封芯件，所述密封芯件外径小于本体内径而形成用于泥浆通过的环腔，本体的内腔还设置有可双向移动的密封座环，所述密封座环位于密封芯件与钻杆连接端间所在段，且密封座环通过弹性件装配于本体内，并通过弹性件的弹性力配合于本体内腔、密封芯件之间而形成密封，实现接头的关闭，当密封座环受来自于方钻杆连接端方向的泥浆压力时移动而与密封芯件分离，实现接头的开启。
[0006]进一步的，所述密封芯件包括朝向方钻杆连接端的迎流端和朝向钻杆连接端的背流端，所述迎流端和背流端均为流线型结构，所述密封座环与背流端配合进行密封。
[0007]进一步的，所述密封芯件包括朝向方钻杆连接端的迎流端和朝向钻杆连接端的背流端，所述迎流端和背流端间固定装配而形成整体结构，背流端的密封座环配合位置设置有第一合金环，所述密封座环与背流端的第一合金环配合进行密封。
[0008]进一步的，所述第一合金环压合装配于迎流端和背流端之间。
[0009]进一步的，所述密封芯件通过本体内腔周向布置的翼板固定。
[0010]进一步的，所述本体的内腔开设有一条环形槽，整个环形槽周向装配至少两块固定环，翼板的外径端通过相邻固定环卡嵌装配于本体的内腔，密封芯件开设有用于翼板安装的槽体，翼板的内径端通过密封芯件上的槽体与密封芯件卡嵌安装。
[0011]进一步的，所述密封座环的朝向方钻杆连接端的端部内径面为一锥形面，密封座环通过该锥形面与密封芯件配合密封。
[0012]进一步的，所述密封座环的朝向方钻杆连接端的端部设置有第二合金环。
[0013]进一步的，所述密封座环通过套设于其上的压缩弹簧装配于本体内，密封座环与本体间形成用于装配压缩弹簧的空间，且该空间通过密封件与本体的内腔间进行封隔。
[0014]进一步的，所述压缩弹簧装配空间所在本体位置的壁上开设有气孔。
[0015]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:
1、所述钻井泥浆防溅接头构思巧妙、结构合理可靠，通过弹性件提供弹性力而将密封座环置于密封芯件和本体间实现接头的密封，当密封座环受流体压力时与密封芯件分离而实现接头的打开，合理的结构设计使得其运转可靠，能够有效的解决现目前的接单根钻杆过程中导致的泥浆泄露的问题，使得泥浆不会泄漏到钻台之上，工况得到了有效的改善，钻井操作工人的工作环境相比之前有很大提升，同时也减少了不必要的泥浆浪费；
2、相比于之前使用的旋塞阀，本泥浆防溅接头具有操作简便的优势，该接头整个密封和打开过程无需人工干预而自动实现，不会有误操作导致憋栗的情况发生，也不会每次使用还需进行阀门操作，省时省力，且该结构相比于旋塞阀成本也更低；
3、通过流线型密封芯件的设计，解决传统阀门抗泥浆冲蚀性差的问题，有效避免泥浆以90°直角对中心部分造成严重冲蚀，流线型设计可将泥浆的直角冲击变为斜角导流，大大减小了泥浆对内芯的冲蚀；
4、无法避免冲蚀的其他部位，如第一合金环和第二合金环位置，采用了耐磨性更好的合金，来提高接头的抗冲蚀能力，而采用合金环的设计，也避免了整个接头采用昂贵的合金材料，使得该接头的生产成本得到控制；
5、该接头，特别是接头内的密封芯件的装配结构设计，使得装配过程简单，且可维护性能好；
6、本发明的接头与同功能其他工具相比，具有密封性好、使用寿命长、操作简便、成本较低的优点。
【附图说明】
[0016]本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
图1是本发明钻井泥浆防溅接头的关闭状态下结构示意图，
图2是本发明钻井泥浆防溅接头的开启状态下结构示意图；
图3是本发明钻井泥浆防溅接头的密封芯件的安装截面结构示意图。
[0017]图中标记:1-本体、2-方钻杆连接端、3-钻杆连接端、4-密封芯件、41-迎流端、42-背流端、43-第一合金环、44-过渡环、45-翼板、46-固定环、5-密封座环、51 -第二合金环、52-密封件、53-压缩弹簧、54-气孔、6-环腔。
【具体实施方式】
[0018]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0019]本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。实施例
[0020]本发明的钻井泥浆防溅接头，其结构如图1所示，包括管状的本体I，本体I的一端为方钻杆连接端2，另一端为钻杆连接端3，本体I的内腔固定设置有密封芯件4，密封芯件4外径小于本体I内径而形成用于泥浆通过的环腔6，本体I的内腔还设置有可双向移动的密封座环5，所述密封座环5位于密封芯件4与钻杆连接端3间所在段，且密封座环5通过弹性件装配于本体I内，并通过弹性件的弹性力配合于本体I内腔、密封芯件4之间而形成密封，实现接头的关闭，当密封座环5受来自于方钻杆连接端2方向的泥浆压力时移动而与密封芯件4分离，实现接头的开启。
[0021]在本实施方式中，本体I的内腔用于安装密封芯件4和密封座环5，并且环腔用于通过泥浆，利用弹性件提供的弹性力实现密封座环5对密封芯件4和本体I间环腔的密封，当密封座环5受到泥浆流体压力时移动，而实现环腔的打开，使得泥浆通过密封芯件4和密封座环5，实现接头的开启，当需要添加单根时泥浆栗关闭而方钻杆连接端2不再具有流体压力，密封座环5受弹性力而实现移动对密封芯件4和本体I间的环腔6进行密封。该钻井泥浆防溅接头的上述原理及结构设计使得运转可靠，能够有效的解决现目前的接单根过程中导致的泥浆泄露的问题。本实施方式中密封芯件4的结构不做具体限定，可以为多边柱形、圆柱形、圆形、椭圆形或流线型等结构。本实施方式中弹性件可以采用压缩弹性件或者拉伸弹性件等，仅需提供密封座环5向密封芯件4方向的弹性回复力即可。
[0022]在具体设计中，环腔6所具有的面积与密封座环5的内环面积相同，这样的设计旨在减小流体流速的变化，防止截流形成高速流体对装置造成过度冲刷。
[0023]基于上述整体设计，在另一【具体实施方式】中对密封芯件4进行进一步设计，密封芯件4包括朝向方钻杆连接端的迎流端41和朝向钻杆连接端的背流端42，所述迎流端41和背流端42均为流线型结构，密封座环5与背流端42配合进行密封。流线型密封芯件4的设计，解决传统阀门设计泥浆冲蚀破坏性强的问题，有效避免泥浆以90°直角对中心部分造成严重冲蚀，流线型设计可将泥浆的直角冲击变为斜角导流，大大减小了泥浆对内芯的冲蚀，同时流线型设计大大的降低了泥浆输送过程的阻力。密封芯件4可以为一个单元件的整体结构，也可以为采用多个单元件装配而成的整体结构。
[0024]在流线型密封芯件4的另一【具体实施方式】中，密封芯件4包括朝向方钻杆连接端的迎流端41和朝向钻杆连接端的背流端42，迎流端41和背流端42间固定装配而形成整体结构，背流端42的密封座环配合位置设置有第一合金环43，密封座环5通过背流端42上的第一合金环43配合进行密封。该设计的主要目的是在密封芯件4中采用第一合金环43与密封座环5间配合进行密封，第一合金环43是采用抗冲蚀性材质制成以保证密封芯件4的抗冲蚀能力，以提高密封结构的可靠性。迎流端41和背流端42具体的是通过螺纹连接成整体，以便于第一合金环43的安装，第一合金环43作为背流端42的一部分，与背流端42的其余部分组成整个流线型结构的背流端42。
[0025]基于该【具体实施方式】下，第一合金环43是压合装配于迎流端41和背流端42之间的。这是因为在迎流端41对泥浆进行斜角导流以后，在背流端42的该大径位置具有最大的冲击力，第一合金环43位于背流端42大径位置处能够保证抗冲蚀效果。
[0026]或者再另一具有第一合金环43装配方式中，第一合金环43和背流端42之间还通过一过渡环44进行装配，具体的，第一合金环43和过渡环44依次压合在迎流端41和背流端42之间，并通过迎流端41、背流端42间的螺纹连接进行固定，第一合金环43、过渡环44成为流线型背流端42的一个组成部分。
[0027]基于上述各实施方式的设计，在另一【具体实施方式】中，还对密封芯件的固定方式做进一步的详细说明。如图2所示，密封芯件4是通过本体内腔周向布置的翼板45固定的。密封芯件4与翼板45的固定可通过焊接、螺纹连接或装配方式实现，而翼板45与本体I内腔的连接也可以通过焊接、螺纹连接或装配方式实现。
[0028]基于该密封芯件4的固定方式，在另一【具体实施方式】中还具体描述一种装配的固定方式，如图2所示和图3所示，本体I的内腔开设有一条环形槽，整个环形槽周向装配至少两块固定环46(本实施例中为3块)，翼板45(共三块)的外径端通过相邻固定环46卡嵌装配于本体I的内腔，密封芯件4开设有用于翼板45安装的槽体，具体的该安装槽体是开设在密封芯件4的迎流端41上，翼板45的内径端通过密封芯件4上的槽体与密封芯件4卡嵌安装。这样的卡嵌装配的结构，一方面保证了该结构的装配的便利性，也避免了焊接或螺纹连接可能造成的失效，另一方面也保证了该接头内部的可维护性能。特别是配合密封芯件4的迎流端41和背流端42的螺纹连接方式，通过该装配结构，可极大的提高房防溅接头的装配效率，并使得维护变得容易。
[0029]在另一【具体实施方式】中，密封座环5的朝向方钻杆连接端的端部内径面为一锥形面，密封座环5通过该锥形面与密封芯件4配合密封。密封座环5的锥形面设计能够保证其内环面与密封芯件4间进行更好的密封，也实现了流体的导流以避免冲蚀。
[0030]密封座环5的具体设计中，密封座环5的朝向方钻杆连接端的端部设置有第二合金环51，如图1和图2所示。因为该密封座环5的端面是不可避免的冲蚀面，第二合金环51采用抗冲蚀材质制成，以提高密封座环5的可靠性。具体的第二合金环51采用热装配方式装配于密封座环5端部。第二合金环51的内径面作为密封座环5锥形面的一部分而构成整个锥形面。
[0031]该防溅接头关闭时结构如图1所示，打开后结构如图2所示。
[0032]当接头打开时，在泥浆流动方向第一合金环43、第二合金环51位于相接或相对的位置，使得在密封座环5和背流端42所形成的泥浆通道的两侧具有良好的抗冲击能力。
[0033]在本实施例的具体设计中，当该接头打开后，密封座环5和背流端42所形成的腔体的面积，与密封芯件4与本体I间环腔6的面积一致，也与密封座环5的管道面积一致，该设计目的是减小流体流速的变化，防止截流形成高速流体对装置造成过度冲刷。
[0034]在上述实施方式基础上，另一【具体实施方式】中还对密封座环5和本体I的装配方式做进一步说明。如图1和图2所示，密封座环5具有用于套设弹簧的段，压缩弹簧53套设在密封座环5上并通过密封座环上的台阶限位，密封座环5装配于本体I内，密封座环5两端部的内径与本体I内径一致，密封座环5与本体I间形成用于装配压缩弹簧53的空间，且该空间通过压缩弹簧53上方和下方两处位置的密封件52与本体I的内腔间进行封隔。在本体I内具有2个台阶，一个台阶用于压缩弹簧53的安装，另一个台阶用于密封座环5行程的限位，如图1和图2所示。
[0035]基于密封座环5的装配方式，压缩弹簧53装配空间所在本体I位置的壁上开设有气孔54，如图1和图2所示，以保证在密封座环5往复运动过程中压缩弹簧53所在腔体的气流的畅通。
[0036]本发明的钻井泥浆防溅接头构思巧妙、结构合理可靠，通过弹性件提供弹性力而将密封座环置于密封芯件和本体间实现接头的密封，当密封座环受流体压力时与密封芯件分离而实现接头的打开，合理的结构设计使得其运转可靠，能够有效的解决现目前的接单根钻杆过程中导致的泥浆泄露的问题，使得泥浆不会泄漏到钻台之上，工况得到了有效的改善，钻井操作工人的工作环境相比之前有很大提升，同时也减少了不必要的泥浆浪费。在实际的实验中，设计的本体外径为165mm，接头打开压力为1.78mpa，在现场实验中该接头表现出良好的密封能力和可靠性，且具有操作简单的优点，具有良好的使用效果。
[0037]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【主权项】
1.一种钻井泥浆防溅接头，其特征在于:包括管状的本体(I)，本体(I)的一端为方钻杆连接端(2 )，另一端为钻杆连接端(3 )，本体(I)的内腔固定设置有密封芯件(4)，所述密封芯件(4)外径小于本体(I)内径而形成用于泥浆通过的环腔(6)，本体(I)的内腔还设置有可双向移动的密封座环(5 )，所述密封座环(5 )位于密封芯件(4)与钻杆连接端(3 )间所在段，且密封座环(5)通过弹性件装配于本体(I)内，并通过弹性件的弹性力配合于本体(I)内腔、密封芯件(4)之间而形成密封，实现接头的关闭，当密封座环(5)受来自于方钻杆连接端(2)方向的泥浆压力时移动而与密封芯件(4)分离，实现接头的开启。2.如权利要求1所述的钻井泥浆防溅接头，其特征在于:所述密封芯件(4)包括朝向方钻杆连接端的迎流端(41)和朝向钻杆连接端的背流端(42)，所述迎流端(41)和背流端(42)均为流线型结构，所述密封座环(5)与背流端(42)配合进行密封。3.如权利要求1所述的钻井泥浆防溅接头，其特征在于:所述密封芯件(4)包括朝向方钻杆连接端的迎流端(41)和朝向钻杆连接端的背流端(42)，所述迎流端(41)和背流端(42)间固定装配而形成整体结构，背流端(42)的密封座环配合位置设置有第一合金环(43)，所述密封座环(5)与背流端(42)的第一合金环(43)配合进行密封。4.如权利要求3所述的钻井泥浆防溅接头，其特征在于:所述第一合金环(43)压合装配于迎流端(41)和背流端(42 )之间。5.如权利要求1所述的钻井泥浆防溅接头，其特征在于:所述密封芯件(4)通过本体内腔周向布置的翼板(45)固定。6.如权利要求5所述的钻井泥浆防溅接头，其特征在于:所述本体(I)的内腔开设有一条环形槽，整个环形槽周向装配至少两块固定环(46)，翼板(45)的外径端通过相邻固定环(46)卡嵌装配于本体(I)的内腔，密封芯件(4)开设有用于翼板(45)安装的槽体，翼板(45)的内径端通过密封芯件上的槽体与密封芯件(4)卡嵌安装。7.如权利要求1所述的钻井泥浆防溅接头，其特征在于:所述密封座环(5)的朝向方钻杆连接端的端部内径面为一锥形面，密封座环(5)通过该锥形面与密封芯件(4)配合密封。8.如权利要求1所述的钻井泥浆防溅接头，其特征在于:所述密封座环(5)的朝向方钻杆连接端的端部设置有第二合金环(51)。9.如权利要求1所述的钻井泥浆防溅接头，其特征在于:所述密封座环(5)通过套设于其上的压缩弹簧(53)装配于本体(I)内，密封座环(5)与本体(I)间形成用于装配压缩弹簧(53)的空间，且该空间通过密封件(52)与本体的内腔间进行封隔。10.如权利要求9所述的钻井泥浆防溅接头，其特征在于:所述压缩弹簧(53)装配空间所在本体(I)位置的壁上开设有气孔(54)。
【文档编号】E21B21/10GK106014277SQ201610605457
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月29日
【发明人】何伟, 易建国, 卿显君, 岳洋涛, 秦超
【申请人】四川省威尔敦化工有限公司