防止胶塞旋转和脱出装置的制作方法

本实用新型涉及胶塞破碎工具技术领域，是一种防止胶塞旋转和脱出装置。

背景技术：

当技术套管固井结束后，二次钻进胶塞很容易跟随钻头一起旋转，严重的降低破碎效率，市场多见胶塞上新增加六棱凸锥形，与之配套的浮箍增加相对应的凹锥形槽，胶塞碰压后与之配合起固定作用，但是此种增加机械加工难度，模具的加工，随井内压力或钻头的转动扭矩大小诸多因素的影响也经常出现固定不牢固打转情况，针对上述的问题，随后改进了在浮箍上增加防旋转块四棱带尖棱锥形设计，该设计已授予专利权（申请号为201520945815.7，名称为防胶塞旋转浮箍的中国专利文献）有效的解决二钻胶塞转动，但后期市场上应用，发现了防旋转块强度不够，容易掰断、崩尖,掰断和崩尖后，胶塞不易嵌入和固定不稳的问题，也影响了破碎的效率。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种防止胶塞旋转和脱出装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决申请号为201520945815.7，名称为防胶塞旋转浮箍的工具在使用过程中，其防旋转块的锥头容易掰断、崩尖的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种防止胶塞旋转和脱出装置，包括本体和固定套，固定套固定在本体的下部内侧，在固定套上部固定有至少两个与轴线平行的防旋转块，在防旋转块上部设置有能防止嵌入后的胶塞脱出的防崩尖锥头，防崩尖锥头位于固定套的上方，在固定套的内侧固定有只能使流体向下流动的单向流装置。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述防崩尖锥头的前侧面自下而上设置有由内凹圆弧面向前倾斜面过渡的前渐变面，前倾斜面呈前下后上的倾斜状，在防崩尖锥头的后侧面设置有与前渐变面镜像对称的后渐变面；在防崩尖锥头左侧面自下而上设置有由内凹圆弧面向左倾斜面过渡的左渐变面，在防崩尖锥头右侧面设置有与左渐变面镜像对称的右渐变面；前渐变面的宽度大于左渐变面的宽度，防崩尖锥头的顶端呈“一”字直线型。

上述左渐变面的内凹圆弧面与防旋转块外圆周面的夹角为5度至7度，左渐变面左倾斜面的倾斜角为36度，前渐变面、后渐变面、左渐变面和右渐变面的高度均相同，且前渐变面的高度与防旋转块的高度比例为25至30:80至90；或/和，防旋转块的材料为硬质铝合金。

上述单向流装置包括阀座和阀芯，阀座固定在固定套的内侧，在阀座上安装有能向下移动的阀芯，阀芯的上部外侧与固定套的内侧顶紧在一起；阀座包括阀体，阀体固定在固定套的内侧，在阀体的下部内侧有限位导流台，在限位导流台的内侧沿圆周间隔固定有至少两个的连接块，在每一个连接块的上部内侧均有相互对应的限位环台，在限位环台上固定有限位环，在限位环外侧的相邻的连接块之间形成流道；阀芯包括蘑菇头和阀杆，蘑菇头的外侧与固定套的上部内侧顶紧在一起，在蘑菇头的下部设置有安装槽，阀杆的上部固定安装在安装槽内，阀杆的中部套装在限位环内，在蘑菇头与限位环之间的阀杆外侧套装有压缩弹簧。

上述与蘑菇头对应的固定套内侧固定有限位套，限位套的下部内侧与阀体的上部外侧固定在一起，在限位套的中部内侧固定限位块，在限位块的内侧有至少一个的上凹槽，在限位块的底端有至少一个的下凹槽，在限位块的台阶面固定有密封橡胶块，蘑菇头的外侧与密封橡胶块顶紧在一起，在密封橡胶块上设有与上凹槽和下凹槽分别对应的密封块，密封块分别固定安装在上凹槽和下凹槽内。

上述固定套为水泥制的固定套；与固定套外侧对应的本体内侧设置有至少一个的限位槽，在固定套外侧固定有与限位槽对应的卡块，卡块固定在限位槽内；本体的上部有内螺纹或外螺纹，在本体的下端有内螺纹或外螺纹；防旋转块的数量为五个。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，其在固井结束后第二次钻进时，由于胶塞被防旋转块固定于固定套上，因此，胶塞不会跟随钻头的旋转而旋转，同时，在正常的钻塞钻压下，所述防崩尖锥头不会出现崩尖、掰断，也就能够防止发生胶塞在碰压过程中从防旋转块上脱出的情况，能够快速钻掉胶塞和固定套，钻头钻胶塞及本体时，不憋不跳，快速平稳，胶塞防转效果明显，提高钻胶塞的破碎效率，节省时间和经济成本。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例的主视半剖视结构示意图。

附图2为防旋转块的主视放大结构示意图。

附图3为防旋转块的立体放大结构示意图。

附图4为阀座的主视半剖视放大结构示意图。

附图5为阀座的俯视放大结构示意图。

附图中的编码分别为：1为本体，2为固定套，3为防旋转块，4为防崩尖锥头，5为前渐变面，6为左渐变面，7为阀体，8为限位导流台，9为连接块，10为限位环台，11为流道，12为蘑菇头，13为阀杆，14为压缩弹簧，15为限位套，16为密封橡胶块，17为密封块，18为卡块，19为限位环，ɑ为左渐变面的内凹圆弧面与防旋转块外圆周面的夹角，β为左渐变面左倾斜面的倾斜角。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

如附图1至5所示，该防止胶塞旋转和脱出装置包括本体1和固定套2，固定套2固定在本体1的下部内侧，在固定套2上部固定有至少两个与轴线平行的防旋转块3，在防旋转块3上部设置有能防止嵌入后的胶塞脱出的防崩尖锥头4，防崩尖锥头4位于固定套2的上方，在固定套2的内侧固定有只能使流体向下流动的单向流装置。

本体1连接于套管串之间，在固井时，向套管内灌水泥浆，水泥浆进入单向流装置上方的本体1内后，单向流装置受到水泥浆向下的作用力，促使单向流装置内部通道打开，此时，水泥浆可以通过这个通道进入本实用新型下方进行固井作业，当停止灌水泥浆后，单向流装置受到的向下作用力消失，通道关闭，固井结束后，下入胶塞，将胶塞与固定套2顶面进行碰压时，防崩尖锥头4嵌入胶塞中，第二次钻进（采用钻具钻掉胶塞和固定套2）时，由于胶塞被防旋转块3固定于固定套2上，因此，胶塞不会跟随钻头的旋转而旋转，同时，在正常的钻塞钻压下，所述防崩尖锥头4不会出现崩尖、掰断，也就能够防止发生胶塞在碰压过程中从防旋转块3上脱出的情况，能够快速钻掉胶塞和固定套2，钻头钻胶塞及本体1时，不憋不跳，快速平稳，胶塞防转效果明显，提高钻胶塞的破碎效率，节省时间和经济成本。

可根据实际需要，对上述防止胶塞旋转和脱出装置作进一步优化或/和改进：

如附图1至3所示，在防崩尖锥头4的前侧面自下而上设置有由内凹圆弧面向前倾斜面过渡的前渐变面5，前倾斜面呈前下后上的倾斜状，在防崩尖锥头4的后侧面设置有与前渐变面5镜像对称的后渐变面；在防崩尖锥头4左侧面自下而上设置有由内凹圆弧面向左倾斜面过渡的左渐变面6，在防崩尖锥头4右侧面设置有与左渐变面6镜像对称的右渐变面；前渐变面5的宽度大于左渐变面6的宽度，防崩尖锥头4的顶端呈“一”字直线型。

所述防崩尖锥头4前渐变面5、后渐变面、左渐变面6和右渐变面以及“一”字直线型顶端的设置，便于防崩尖锥头4嵌入胶塞，在正常的钻塞钻压4t至6t下，在胶塞嵌入过程中，可以使胶塞受到尽可能小的阻力，使胶塞嵌入更加平滑，并保证防崩尖锥头4的强度要求，所述防崩尖锥头4不会出现崩尖。

如附图2所示，左渐变面6的内凹圆弧面与防旋转块3外圆周面的夹角ɑ为5度至7度，左渐变面6左倾斜面的倾斜角β为36度，前渐变面5、后渐变面、左渐变面6和右渐变面的高度均相同，且前渐变面5的高度与防旋转块3（包括防崩尖锥头4）的高度比例为25至30:80至90；或/和，防旋转块3的材料为硬质铝合金。

所述角度和高度的设置，在胶塞嵌入过程中，可以使胶塞受到最小的阻力，使胶塞嵌入更加平滑。

硬质铝合金材料的防旋转块3（包括防崩尖锥头4）可以增加防旋转块3嵌入胶塞的强度扭矩和刚度，后期实现pdc钻头可钻，并对pdc钻头的复合片没有伤害。

以防旋转块3（包括防崩尖锥头4）的高度为80mm至90mm为例，位于固定套2上方的防旋转块3高度达到40mm，前渐变面5高度为25mm至30mm，防旋转块3的外径为25mm至30mm。

如附图1至5所示，单向流装置包括阀座和阀芯，阀座固定在固定套2的内侧，在阀座上安装有能向下移动的阀芯，阀芯的上部外侧与固定套2的内侧顶紧在一起；阀座包括阀体7，阀体7固定在固定套2的内侧，在阀体7的下部内侧有限位导流台8，在限位导流台8的内侧沿圆周间隔固定有至少两个的连接块9，在每一个连接块9的上部内侧均有相互对应的限位环台10，在限位环台10上固定有限位环19，在限位环19外侧的相邻的连接块9之间形成流道11；阀芯包括蘑菇头12和阀杆13，蘑菇头12的外侧与固定套2的上部内侧顶紧在一起，在蘑菇头12的下部有安装槽，阀杆13的上部固定安装在安装槽内，阀杆13的中部套装在限位环19内，在蘑菇头12与限位环19之间的阀杆13外侧套装有压缩弹簧14。

固井时，向套管内灌水泥浆，水泥浆首先进入蘑菇头12上方的本实用新型内，蘑菇头12受到水泥浆向下的作用力，蘑菇头12在向下的作用力下压缩压缩弹簧14，蘑菇头12下行，阀杆13跟随蘑菇头12下行，蘑菇头12下行后，使本实用新型内的上部与流道11相通并形成通道，水泥浆通过通道进入本实用新型下方，当结束灌水泥浆后，蘑菇头12受到向下的作用力减小，使蘑菇头12在压缩弹簧14的作用下复位，关闭通道。阀芯与阀座的设置便于灌水泥浆，提高了固井效率。

如附图1、2所示，与蘑菇头12对应的固定套2内侧固定有限位套15，限位套15的下部内侧与阀体7的上部外侧固定在一起，在限位套15的中部内侧固定限位块，在限位块的内侧有至少一个的上凹槽，在限位块的底端有至少一个的下凹槽，在限位块的台阶面固定有密封橡胶块16，蘑菇头12的外侧与密封橡胶块16顶紧在一起，在密封橡胶块16上设有与上凹槽和下凹槽分别对应的密封块17，密封块17分别固定安装在上凹槽和下凹槽内。

密封橡胶块16的设置能够提高蘑菇头12与接触面（密封橡胶块16）的密封性能，同时能够减少限位套15对蘑菇头12的摩擦力，减少蘑菇头12与限位套15之间的相互损伤，延长了本实用新型的使用寿命。

如附图1、2所示，固定套2为水泥制的固定套；与固定套2外侧对应的本体1内侧设置有至少一个的限位槽，在固定套2外侧固定有与限位槽对应的卡块18，卡块18固定在限位槽内；本体1的上部有内螺纹或外螺纹，在本体1的下端有内螺纹或外螺纹；防旋转块3的数量为五个。

限位槽和卡块18的设置能够提高本体11对固定套22的固定作用。防旋转块3的数量设置，是为了保证在钻胶塞中，使胶塞嵌入更加稳固。随着钻压、钻头扭矩、井下环境等不同，防旋转块3根据实际情况作出相应合理的调整。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本实用新型最佳实施例的使用过程：首先，本体1连接于套管串之间，在固井时，向套管内灌水泥浆，水泥浆进入阀芯上方的本实用新型内后，阀芯受到水泥浆向下的作用力，促使阀芯向下移动，阀芯向下移动后，在阀芯与阀座之间形成通道，此时，水泥浆可以通过这个通道进入本实用新型下方进行固井作业，当停止灌水泥浆后，阀芯复位，固井结束后，下入胶塞，将胶塞与固定套2的顶面进行碰压时，防崩尖锥头4嵌入胶塞中，第二次钻进（采用钻具钻掉胶塞和固定套2）时，由于胶塞被防旋转块3固定于固定套2上，因此，胶塞不会跟随钻头的旋转而旋转，同时，在正常的钻塞钻压下，所述防崩尖锥头4不会出现崩尖，也就能够防止发生胶塞在碰压过程中从防旋转块3上脱出的情况，能够快速钻掉胶塞和固定套2。