一种外置多活塞式海洋钻井隔水管灌注阀的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种外置多活塞式海洋钻井隔水管灌注阀，包括主管体，该主管体的内部通道与隔水管串内部相通，在主管体的筒壁上沿圆周均匀开有多个流通窗口，每一个流通窗口都外接有一个滑移装置；每一个滑移装置的结构是，包括一个与主管体外壁密封连接的腔体，该腔体上下端面分别设置有上通孔和下通孔，该腔体中设置有主活塞，主活塞杆体圆周上套装有压缩弹簧，压缩弹簧上端顶在腔体内壁上，压缩弹簧下端顶接在主活塞活塞头上表面；初始状态时，主活塞活塞头与腔体下通孔完全压紧。本实用新型的装置，提高了操作的可靠性，克服了轴向尺寸过大而带来的密封设计问题，简化了结构，大大减少了成本。
【专利说明】一种外置多活塞式海洋钻井隔水管灌注阀
【技术领域】
[0001]本实用新型属于海洋石油钻井【技术领域】，涉及一种外置多活塞式海洋钻井隔水管灌注阀。
【背景技术】
[0002]隔水管灌注阀是海洋钻井装备中重要设备之一，系海洋隔水管系统配套的关键设备，在海洋深水钻井的过程中，钻井工程师必须考虑隔水管在深海钻井抵抗坍塌的能力。当内部钻井液压力降到低于海水压力时可能发生坍塌比如钻井中遇到真空区的情况，在这种情况下，泥浆从隔水管中流出，进到井漏层；同时当隔水管紧急分离时钻井液可能会快速流失，导致隔水管内部压力下降，如果不能及时补充压力，则隔水管在外压海水的作用下就可能被挤毁。隔水管灌注阀的主要作用是能够迅速补充损失的压力，平衡内外压差，从而对整个隔水管系统起到保护作用。
[0003]现有的隔水管灌注阀主要采用整体滑套式结构，滑套在隔水管内部安装，为整体式结构，整体结构复杂笨重，当检测到内部压力损失，导致内外压差上升为某一设定值时，该滑移装置启动，内外流通通道打开，海水进入平衡压力。该装置的不足是，只有一个滑移装置，安全可靠性不高，当滑移装置出现故障，该灌注阀就会失效。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种外置多活塞式海洋钻井隔水管灌注阀，解决了现有技术中存在的整体式结构，其结构复杂笨重、安全可靠性不高的问题。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是，一种外置多活塞式海洋钻井隔水管灌注阀，包括主管体，该主管体的内部通道与隔水管串内部相通，在主管体的筒壁上沿圆周均匀开有多个流通窗口，每一个流通窗口都外接有一个滑移装置；
[0006]每一个滑移装置的结构是，包括一个与主管体外壁密封连接的腔体，该腔体上下端面分别设置有上通孔和下通孔，该腔体中设置有主活塞，主活塞杆体圆周上套装有压缩弹簧，压缩弹簧上端顶在腔体内壁上，压缩弹簧下端顶接在主活塞活塞头上表面；
[0007]初始状态时，主活塞活塞头与腔体下通孔完全压紧。
[0008]本实用新型的外置多活塞式海洋钻井隔水管灌注阀，其特点还在于:
[0009]与主活塞杆体接触的腔体上通孔内壁安装有上密封圈，主活塞的活塞头外圆周设置有下密封圈。
[0010]在每个滑移装置的上下位置分别设置有一个辅助液缸，上方辅助液缸的辅助活塞杆端头朝下设置；下方辅助液缸的辅助活塞杆端头朝上设置，分别与轴向的主活塞同心对应。
[0011]每个辅助液缸的缸体底端固定在辅助液缸连接板上，缸体中部固定在支撑板中，辅助液缸连接板和支撑板与主管体的外圆周固定连接。
[0012]本实用新型的有益效果是，采用四个独立的外置滑移装置，当隔水管内外压差发生变化时候，外置式滑移装置均可以打开，使海水进入以平衡压力。优点在于即使有某个滑移装置失效，其他灌注阀仍可以完成规定动作，提高了操作的可靠性。外置式结构还有另外一个优点，克服了轴向尺寸过大而带来的密封设计问题，简化了结构，大大减少了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型装置在关闭状态的结构示意图；
[0014]图2是本实用新型装置在打开状态的结构示意图；
[0015]图3为图1沿A-A截面的剖视图。
[0016]图中，1.主管体、2.辅助液缸连接板、3.辅助液缸支撑板、4.辅助液缸、5.辅助活塞杆、6.主活塞、7.上密封圈、8.压缩弹簧、9.下密封圈、10.螺栓、11.流通窗口。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0018]参照图1、图2、图3，本实用新型装置的结构是，包括主管体1，该主管体1的内部通道与隔水管串内部相通，在主管体1的筒壁上沿圆周均匀开有多个流通窗口 11(实施例为4个流通窗口 11)，每一个流通窗口 11都外接有一个滑移装置；
[0019]每一个滑移装置的结构是，包括一个与主管体1外壁密封连接的腔体，该腔体上下端面分别设置有上通孔和下通孔，该腔体中设置有主活塞6，主活塞6杆体圆周上套装有压缩弹簧8，压缩弹簧8上端顶在腔体内壁上，压缩弹簧8下端顶接在主活塞6活塞头上表面，与主活塞6杆体接触的腔体上通孔内壁安装有上密封圈7，主活塞6的活塞头外圆周设置有下密封圈9，用于密封主活塞6与腔体内壁，封闭内外流体的流动；初始状态时主活塞6依靠压缩弹簧8的张力处于最下位置，主活塞6活塞头与腔体下通孔完全压紧，使得主活塞6活塞头将腔体下通孔完全堵死；
[0020]在每个滑移装置的上下位置分别设置有一个辅助液缸4 (实施例总共四个滑移装置，总共对应设置有八个辅助液缸4)，每个辅助液缸4的缸体底端通过螺栓10固定在辅助液缸连接板2上，缸体中部固定在支撑板3中，辅助液缸连接板2和支撑板3与主管体1的外圆周固定连接，上方四组辅助液缸4的辅助活塞杆5端头朝下设置；下方四组辅助液缸4的辅助活塞杆5端头朝上设置，分别与轴向的主活塞6同心对应；同时上方的辅助活塞杆5还可对主活塞6向上的行程进行限位，避免主活塞6向上移动时压缩弹簧8压缩过度被破坏。
[0021]本实用新型的灌注阀设置在隔水管短节端头上，与隔水管接头首尾相连接，组成从浮式钻井船到水下防喷器之间的隔水管串，工作原理是:
[0022]如图1，当隔水管内部压力平衡的时候，主活塞6分别通过上密封圈7和下密封圈9与腔体密封接触，此时主活塞6的活塞头将腔体下通孔完全堵死，滑移装置堵住流通窗口11对外的流通通道，内外流体不能流动。
[0023]如图2，当隔水管内部泥浆漏失，压力降低的时候，内外压差达到压缩弹簧8某一设定值时各个主活塞6活塞头下端面受到海水压力，四个主活塞6克服压缩弹簧8的张力开始向上运动，主活塞6活塞头离开腔体下通孔，流通通道打开贯通，海水通过四个流通窗口 11进入隔水管内部，以便平衡内外压差。当内外压力重新达到平衡状态，主活塞6在压缩弹簧8回复力的作用下，向下运动直到主活塞6活塞头将腔体下通孔完全堵死，流通窗口
11与海水通道关闭，恢复如图1所示结构状态。
[0024]辅助液缸4的主要作用是起到辅助应急作用，能够远程控制各个辅助液缸4，当隔水管内部泥浆漏失或者紧急脱离的时候，某一个或几个主活塞6运动失效的时候，即不能向上运动打开腔体下通孔的时候，该故障主活塞6所在位置下方的辅助液缸4在液压的作用下，辅助活塞杆5向上运动，推动主活塞6向上运动；反之，当隔水管内外流体压力平衡的时候，某一个或几个主活塞6不能向下运动堵住腔体下通孔时，该故障主活塞6上方的辅助液缸4的辅助活塞杆5向下运动，迫使主活塞6正常复位。
[0025]该滑移装置的结构设计保证内外流体作用面积相等，因此可对内外流体的压力进行判别，当外部海水压力大于内部流体压力到某一设定值时，主活塞6向上运动打开流体贯通通道，海水进入灌注阀补偿压力，当压力平衡时主活塞6可在压缩弹簧8的回复力作用下复位。
[0026]采用四个滑移驱动装置及外置式结构，内部主活塞6外端面均与海水接触，内端面与内部流体接触，可以直接打开内外流体通道，灌注海水，在压力达到平衡时压缩弹簧8可使主活塞6复位，断开内外流体通道。为了进一步增加操作的可靠性，此外该灌注阀装置还设置有四个辅助液缸4可以进行远程控制，可使因发生故障未完成移动的滑移装置移动，进一步保证了操作的安全可靠性。
【权利要求】
1.一种外置多活塞式海洋钻井隔水管灌注阀，其特点在于:包括主管体(I)，该主管体(I)的内部通道与隔水管串内部相通，在主管体(I)的筒壁上沿圆周均匀开有多个流通窗口(11)，每一个流通窗口(11)都外接有一个滑移装置； 每一个滑移装置的结构是，包括一个与主管体(I)外壁密封连接的腔体，该腔体上下端面分别设置有上通孔和下通孔，该腔体中设置有主活塞￠)，主活塞(6)杆体圆周上套装有压缩弹簧(8)，压缩弹簧(8)上端顶在腔体内壁上，压缩弹簧(8)下端顶接在主活塞(6)活塞头上表面； 初始状态时，主活塞(6)活塞头与腔体下通孔完全压紧。
2.根据权利要求1所述的外置多活塞式海洋钻井隔水管灌注阀，其特点在于:与主活塞(6)杆体接触的腔体上通孔内壁安装有上密封圈(7)，主活塞(6)的活塞头外圆周设置有下密封圈(9)。
3.根据权利要求1所述的外置多活塞式海洋钻井隔水管灌注阀，其特点在于:在每个滑移装置的上下位置分别设置有一个辅助液缸(4)，上方辅助液缸(4)的辅助活塞杆(5)端头朝下设置；下方辅助液缸(4)的辅助活塞杆(5)端头朝上设置，分别与轴向的主活塞(6)同心对应。
4.根据权利要求3所述的外置多活塞式海洋钻井隔水管灌注阀，其特点在于:每个辅助液缸(4)的缸体底端固定在辅助液缸连接板(2)上，缸体中部固定在支撑板(3)中，辅助液缸连接板(2)和支撑板(3)与主管体(I)的外圆周固定连接。
【文档编号】E21B21/10GK204060588SQ201420478798
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】李爱利, 肖锐, 左其川, 陈才虎, 曾乔 申请人:宝鸡石油机械有限责任公司