防溅式钻井旋塞阀的制作方法

1.本发明涉及了石油、地质的钻井设备的技术领域，尤其是涉及了防溅式钻井旋塞阀。


背景技术：

2.在石油、天然气钻井过程中，旋塞阀是必不可少的内防喷工具，保证在出现井喷时能够及时关闭钻井通道，与井口防喷器相互结合，形成一道防喷的防护墙。
3.旋塞阀作为内防喷的工具之一，主要安装于井台上，位于方钻杆的上、下位置，或安装于顶驱内，当出现井喷或井涌等情况时，能够及时人为的手动操作以关闭钻柱通道，与井下内防喷工具和井口防喷器一起，组成一道安全防护屏帐，以保证钻井的安全。然而在现场的操作过程中，接单根时经常会采用开关下旋塞阀的办法来解决泥浆飞溅的问题，这样会导致下旋塞阀的使用频率很高，加大了阀芯密封面的磨损，在多次开关后会经常出现卡滞或密封不严的情况，甚至最终直接导致密封完全失去效果，这时如果再继续使用，它将不能起到防喷和保护的作用，同时也埋下了重大的安全引患。
4.而为了解决上述问题，本发明提供了一种防溅式钻井旋塞阀。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供了一种防溅式钻井旋塞阀，本旋塞阀可在接单根时自动关闭泥浆通道，而在正常钻井时能自动开启，不需要人为去进行开关旋塞球阀的操作，只需要将本旋塞阀始终保持在球阀处于打开位置即可实现，使得很旋塞阀使用起来更方便、简单。
6.盲孔：孔未全部打通，其中的一端是实心。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.防溅式钻井旋塞阀，包括阀体、阀芯总成与旋钮开关，所述阀体内为空心设置，且阀体的内壁上设置有两层台阶；所述阀芯总成设置于阀体内部；所述阀体两层台阶之间的侧壁上设置有通孔，且该所述通孔内设置有旋钮开关；
9.所述阀芯总成包括阀座、阀套、顶盖和球芯；所述阀座与阀套分别设置于两层台阶上，且阀套与其中一个台阶活动连接；所述球芯设置于阀座与阀套之间，且球芯与旋转开关相互连接；所述阀套远离球芯的一端通过螺纹与顶盖相互连接。
10.进一步的，所述阀座远离球芯的一端均匀分布设置有一圈小孔，一般设置有12
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14个，该圈小孔在阀座上形成盲孔，且两个所述小孔分别设置于对称的两端；该所述盲孔与阀体之间均设置有第一弹簧。
11.进一步的，所述阀套内远离球芯的一端设置有锥台，且锥台上连接有阀杆；所述阀杆远离球芯的一端设置有内孔，且该所述内孔与阀杆同心设置，在阀杆上形成盲孔；所述顶盖位于阀套的一端设置有与阀杆同轴的圆孔，该圆孔在顶盖上形成盲孔；在两所述盲孔内设置有第二弹簧。
12.进一步的，所述旋钮开关底部设置有凸块，且该所述凸块与球芯上设置的凹槽相
互配合；所述旋钮开关的外端面设置有凸起，且该所述凸起与通孔远离球芯的一端上设置凹口相互配合。
13.进一步的，所述阀芯总成安装并固定与阀体的内壁上。
14.进一步的，所述球芯与阀套、阀座之间设置为球形密封面。
15.进一步的，所述阀套通过螺纹与该所述台阶相互固定。
16.进一步的，所述阀套、阀座、旋钮开关及阀杆的圆周上均设置有环形凹槽，且该所述环形凹槽内分别设置有用于将所述阀套、阀座、旋钮开关及阀杆密封的第一密封元件、第二密封元件、第三密封元件和第四密封元件。
17.进一步的，所述阀杆与阀套上相互连接的锥台面以及阀套、球芯和阀座上的球形密封面上均喷涂wc合金层。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.本防溅式钻井旋塞阀，在发生井喷、井涌时，能像普通旋塞阀一样，可以通过手动扭转开关，强制转动以关闭球阀，进而关闭泥浆通道，防止下部的泥浆因为高压而喷出井道；同时，当球阀处于打开状态下，在停泵接单根时，它能自动关闭泥浆通道，防止方钻杆内泥浆泄出，飞溅到钻台，当再次开泵后，它又能自动打开泥浆通道，继续钻进，使得本旋塞阀更智能，能够更好的起到放喷与保护作用。
20.本发明的目的在于提供了一种防溅式钻井旋塞阀，本旋塞阀可在接单根时自动关闭泥浆通道，而在正常钻井时能自动开启，不需要人为去进行开关旋塞球阀的操作，只需要将本旋塞阀始终保持在球阀处于打开位置即可实现。
附图说明
21.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
22.图1是本发明最佳实施例中的结构示意图；
23.图2是本发明最佳实施例中的b向旋扭开关意图；
24.图3是本发明最佳实施例中的a向剖视图；
25.图4是本发明最佳实施例中的阀套与顶盖的装置图。
26.图中：1、阀体；2、阀座；3、球芯；4、旋钮开关；5、阀套；6、阀杆；7、顶盖；8、第一弹簧；9、第二弹簧；10、第一密封件；11、第二密封件；12、第三密封件；13、第四密封件；a1、第一流道；a2、第二流道；a3、第三流道；c1、凸起；c2、凹口。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.请参阅如下图，本发明提供以下技术方案：
29.如图1
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图4所示，一种防溅式钻井旋塞阀，包括阀体1、阀芯总成、旋扭开关4、密封元件等；阀芯总成包括阀套5、阀杆6、球芯3、阀座2、顶盖7、第一弹簧8和第二弹簧9，阀芯总
成安装在阀体1的台阶孔内并固定在阀体1内壁上。
30.阀芯总成包括阀套5、阀杆6、球芯3、阀座2、顶盖7、第一弹簧8和第二9。球芯3置于阀套5与阀座2的中间，且阀套5、阀座2与球芯3的连接处设置成球形面，使得球芯3与阀套5、阀座2两两球面接触，形成球形密封面；顶盖7安装于阀套5远离球芯3一端的孔口，用螺纹将顶盖7与阀套5固定。
31.阀套5远离球芯3一端的圆周上与阀体1之间形成第一流道a1，阀杆6与阀套5的连接处形成第二流道a2，阀座2的内部空腔形成第三流道a3，该第一流道a1通向第二流道a2，第二流道a2贯通至阀套5内孔，进而与阀套5内孔第三流道a3连接；阀套5内孔为一层台阶孔，位于远离球芯3的一端安装阀杆6，阀套5与阀杆6的连接处为一锥台面，能与阀杆6圆周面的锥台面相互贴合。阀杆6内孔安装有第二弹簧9，第二弹簧9是一个压缩弹簧，其中的一端抵于顶盖7的盲孔内，另一端与阀杆6上的盲孔贴合，在第二弹簧9的弹力作用下，使阀杆6始终与阀套5的锥台面相互贴合，形成一道密封面。
32.阀杆6圆周上设置有第四密封元件13，使阀套5、顶盖7和阀杆6所形成的弹簧腔为一封闭式油腔。
33.阀体1内孔为两层台阶孔，第一层台阶孔用于安装阀座2，第二层台阶孔处设置有内螺纹，用于固定阀套5。在两台阶中间的侧壁上设置有一通孔，该通孔用于安装旋扭开关4。
34.阀套5与阀座2圆周分别设置有第一密封元件10和第二密封元件11，与阀体2形成密封。阀座2远离球芯3的一端设置有开口朝向远离球芯3的小孔，用于安装第一弹簧8。第一弹簧8为一个压缩弹簧，在它的作用下，使阀座2与球芯3、球芯3与阀套5两两球面贴合紧密。
35.旋扭开关4安装于阀体1的通孔内，其圆周上设置有第三密封元件12，旋钮开关4的底部设置为“一”字凸块，与球芯3上设置的“一”字凹槽配合，使其能带动球芯3转动。另外，阀体1通孔的孔口处设置有凹口c2，旋扭开关4的外端面设置有凸起c1，该凹口c2与凸起c1相互配合，能限制旋扭开关转动幅度为90度，即转动两极限位置分别是“开”与“关”的位置。
36.阀杆6圆周的锥台面、阀套5台阶的锥台面以及阀套5位于球芯3一端的球面、球芯3外球面、和阀座2上与球芯3接触的球面均喷涂有wc合金层后，经过精磨、配研至成品，其表面硬度和性能明显增强，能有效防止密封面被磨损、刺漏、刺穿等情况出现以提供密封面的抗冲刷、抗腐蚀和耐磨性能。
37.根据上述的防溅式钻井旋塞阀结构，具体的工作原理如下：
38.在钻井过程中，当突然发生井喷或井涌时，转动旋扭开关4，带动球芯3转动，使球芯3的通孔轴线垂直于阀体1、阀座2、阀套5的内孔轴线，这时该通道被球芯3截断，通道关闭，下部井液无法上流，从而起到防喷的作用。
39.在正常钻井过程中，控制球芯3始终处于通道打开位置。高压泥浆从上端流入，经过阀套5的第一流道a1与第二流道a2，进入阀杆6的下端圆周的锥台面处，并作用在阀杆6的台阶面上，推动阀杆6克服弹簧9的弹力作用上行，阀杆6的下端密封锥面远离阀套5的内孔台阶密封锥面，从而通道打开，泥浆通过此处开启的流道进入阀套5的内孔第三流道a3，流入下部钻具。
40.接单根时，停泵后泥浆压力降至最低，此时阀杆6在第二弹簧9的作用下下行，其下端密封锥台面与阀套5的内孔台阶密封锥面贴合，泥浆通道堵死，从而本自动防溅式旋塞阀
上端(包括方钻杆、上旋塞阀、水龙头等)的泥浆被封堵在管柱内，不会倾泄出来，防止泥浆飞溅和钻台污染。特殊作业时，在停泵后上端压力卸去，此时有可能会出现下部钻具内压返向井口的现象，造成钻柱内泥浆突然向上涌出。在这样的情况下，下面压力亦可推动阀杆6上行，打开流道，使阀体1上下压力平衡至较低水平，此时阀杆6在第二弹簧9的作用下关闭，即也防止了下部压力返程带来的泥浆喷溅和污染。
41.本发明的目的在于提供了一种防溅式钻井旋塞阀，本旋塞阀可在接单根时自动关闭泥浆通道，而在正常钻井时能自动开启，不需要人为去进行开关旋塞球阀的操作，只需要将本旋塞阀始终保持在球阀处于打开位置即可实现。
42.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。