一种适用于粒子冲击钻井的防卡球阀密封结构的制作方法

1.本实用新型涉及油气钻井工程技术领域，具体是一种适用于粒子冲击钻井的防卡球阀密封结构。


背景技术：

2.粒子冲击钻井(pid)技术属于石油勘探行业一项新型前沿钻井技术，主要利用直径1～3mm的钢珠粒子对岩石进行高速、高频冲击，借助瞬间作用力快速破碎岩石，从而实现在坚硬、难钻地层中的高效钻进。由于粒子的加入，井口装置阀门常常出现卡死，粒子堆积、结块等问题。具体常体现在以下方面：在粒子钻井过程中，球阀中阀球关闭或开启结束前，阀球与阀座之间有高硬度粒子或其他杂质无法排除，造成密封失效甚至损坏阀球和阀座密封面的问题；阀门在关闭或开启过程中阀体与阀球之间形成通道进入大量粒子或杂质形成堆积、结块导致阀门失效的问题。如何提高粒子冲击钻井技术井口控制单元稳定性和寿命将是该技术发展的一大难题。


技术实现要素：

3.为克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种适用于粒子冲击钻井的防卡球阀密封结构，解决现有技术存在的粒子或杂质形成堆积、结块导致阀门失效等问题。
4.本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：
5.一种适用于粒子冲击钻井的防卡球阀密封结构，包括阀球、阀球套、相互连接的第一阀体、第二阀体，所述阀球设于所述第一阀体与所述第二阀体共同组成的内部空腔内，所述阀球套填充第一阀体、第二阀体与阀球之间的空隙。
6.由于所述阀球套填充第一阀体、第二阀体与阀球之间的空隙，第一阀体、第二阀体与阀球之间不能形成粒子或杂质通过的通道，从而避免了大量粒子或杂质穿过形成堆积、结块导致的阀门失效。
7.作为一种优选的技术方案，还包括与所述阀球连接的阀座、套设于所述阀座外的阀座套，所述阀球套填充第一阀体、第二阀体、阀座、阀座套、阀球共同形成的空隙。
8.所述阀球套填充第一阀体、第二阀体、阀座、阀座套、阀球共同形成的空隙，在粒子钻井过程中，球阀中阀球关闭或开启结束前，阀球与阀座之间便不会存在高硬度粒子或杂质无法排除，从而避免了由此造成密封失效甚至损坏阀球与阀座密封面。
9.作为一种优选的技术方案，所述阀座与所述阀座套之间设有密封件。
10.这样的设置，有利于防止混合液及杂质进入阀座套中。
11.作为一种优选的技术方案，还包括第一弹簧、刮板，所述刮板通过第一弹簧与所述阀球活动连接，所述第一弹簧处于非压缩状态时，所述刮板端面比阀球的端面更靠近阀座套。
12.这样的设置，使得在开启或关闭阀门时，刮板首先接触阀座套，将存在于阀座套与阀球间的粒子或高硬度杂质刮出，避免粒子或高硬度杂质卡死在阀球与阀座套之间造成密
封失效或损坏密封面。第一弹簧作为阀球与刮板活动连接的连接件，活动连接效果好。
13.作为一种优选的技术方案，所述阀座与所述阀座套之间连接有第二弹簧。
14.第二弹簧为阀座和阀座套提供预紧力；另外，由于所述阀座与所述阀座套之间设有密封件，用于防止混合液及杂质进入阀座套中造成第二弹簧失效。
15.作为一种优选的技术方案，所述阀座上连接有刮削结构，所述刮削结构包括环状的内刮削部、将内刮削部包围于内的环状的外刮削部，所述内刮削部与所述外刮削部之间具有空隙。
16.内刮削部与外刮削部形成一个中间镂空状的结构，内刮削部与外刮削部用于贴合阀座密封位置，既能保证阀座本身强度，同时由于减小了密封面积，从而减小了阀座开关扭矩。
17.作为一种优选的技术方案，所述阀球套外壁设有固定键，所述第一阀体与所述第二阀体内壁设有与固定键配合的键槽。
18.固定键、键槽配合作用，将阀球套与所述第一阀体、所述第二阀体分别连接，有利于阀球套的固定。
19.作为一种优选的技术方案，还包括插销、定位孔，所述定位孔设于阀球套端面、第一阀体和/或所述第二阀体上，所述插销与所述定位孔配合，所述第一阀体和/或所述第二阀体通过插销与所述阀球套连接。
20.所述插销与所述定位孔配合，进一步增强了对阀球套的固定，防止阀球转动过程中阀球套发生位置偏移。
21.作为一种优选的技术方案，所述阀球套内壁设有石墨块。
22.石墨块有利于减小阀球在转动中形成的摩擦，球套两端面设有弹簧用以补偿石墨块的损耗。
23.作为一种优选的技术方案，所述插销空心，还包括设于插销内部空腔内的第三弹簧。
24.第三弹簧用以补偿石墨块的损耗。
25.本实用新型相比于现有技术，具有以下有益效果：
26.(1)本实用新型由于所述阀球套填充第一阀体、第二阀体与阀球之间的空隙，第一阀体、第二阀体与阀球之间不能形成粒子或杂质通过的通道，从而避免了大量粒子或杂质穿过形成堆积、结块导致的阀门失效；
27.(2)本实用新型所述阀球套填充第一阀体、第二阀体、阀座、阀座套、阀球共同形成的空隙，在粒子钻井过程中，球阀中阀球关闭或开启结束前，阀球与阀座之间便不会存在高硬度粒子或杂质无法排除，从而避免了由此造成密封失效甚至损坏阀球与阀座密封面；
28.(3)本实用新型有利于防止混合液及杂质进入阀座套中；
29.(4)本实用新型使得在开启或关闭阀门时，刮板首先接触阀座套，将存在于阀座套与阀球间的粒子或高硬度杂质刮出，避免粒子或高硬度杂质卡死在阀球与阀座套之间造成密封失效或损坏密封面；第一弹簧作为阀球与刮板活动连接的连接件，活动连接效果好；
30.(5)本实用新型第二弹簧为阀座和阀座套提供预紧力；另外，由于所述阀座与所述阀座套之间设有密封件，用于防止混合液及杂质进入阀座套中造成第二弹簧失效；
31.(6)本实用新型既能保证阀座本身强度，同时由于减小了密封面积，从而减小了阀
座开关扭矩；
32.(7)本实用新型固定键、键槽配合作用，将阀球套与所述第一阀体、所述第二阀体分别连接，有利于阀球套的固定；
33.(8)本实用新型所述插销与所述定位孔配合，进一步增强了对阀球套的固定，防止阀球转动过程中阀球套发生位置偏移；
34.(9)本实用新型石墨块有利于减小阀球在转动中形成的摩擦，球套两端面设有弹簧用以补偿石墨块的损耗；
35.(10)本实用新型第三弹簧用以补偿石墨块的损耗。
附图说明
36.图1为本实用新型所述球阀的结构示意图；
37.图2为图1的一个纵剖视图；
38.图3为图2中s区域的局部放大图；
39.图4为本实用新型所述阀座、阀座套的连接结构示意图；
40.图5为图1沿a-a面的剖视图；
41.图6为图5的阀球转动时的结构示意图；
42.图7为图6中q区域的局部放大图之一(刮板工作前状态)；
43.图8为为图6中q区域的局部放大图之二(刮板工作时状态)；
44.图9为本实用新型所述的连接有刮削的阀座的结构示意图；
45.图10为图9的左视图；
46.图11为本实用新型所述键槽的位置示意图；
47.图12为本实用新型所述阀座套的结构示意图；
48.图13为本实用新型所述阀座套连接所述第三弹簧、所述第三弹簧的结构示意图；
49.图14为本实用新型实施例1中第二弹簧的分布图。
50.附图中标记及相应的零部件名称：1、第一阀体，2、下阀盖，3、第二阀体，4、上阀盖，5、阀球套，6、第一弹簧，7、刮板，8、阀座，9、阀座套，10、阀球，11、第一密封圈，12、第二密封圈，13、第三密封圈，14、第二弹簧，15、第三弹簧，16、石墨块，17、执行器，18、刮削结构， 21、固定键，22、键槽，23、定位孔，24插销，181、内刮削部，182、外刮削部。
具体实施方式
51.下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
52.实施例1
53.如图1至图14所示，一种适用于粒子冲击钻井的防卡球阀密封结构，包括阀球10、阀球套5、相互连接的第一阀体1、第二阀体3，所述阀球10 设于所述第一阀体1与所述第二阀体3共同组成的内部空腔内，所述阀球套5填充第一阀体1、第二阀体3与阀球10之间的空隙。
54.由于所述阀球套5填充第一阀体1、第二阀体3与阀球10之间的空隙，第一阀体1、第二阀体3与阀球10之间不能形成粒子或杂质通过的通道，从而避免了大量粒子或杂质穿过
形成堆积、结块导致的阀门失效。
55.值得说明的是，为了展示方便，图2、图3是在图1去除了执行器17 之后的剖视图。下阀盖2、上阀盖4的结构及作用未再做进一步详细的叙述。
56.作为一种优选的技术方案，还包括与所述阀球10连接的阀座8、套设于所述阀座8外的阀座套9，所述阀球套5填充第一阀体1、第二阀体3、阀座8、阀座套9、阀球10共同形成的空隙。
57.所述阀球套5填充第一阀体1、第二阀体3、阀座8、阀座套9、阀球 10共同形成的空隙，在粒子钻井过程中，球阀中阀球关闭或开启结束前，阀球10与阀座8之间便不会存在高硬度粒子或杂质无法排除，从而避免了由此造成密封失效甚至损坏阀球10与阀座8密封面。
58.作为一种优选的技术方案，所述阀座8与所述阀座套9之间设有密封件。
59.这样的设置，有利于防止混合液及杂质进入阀座套9中。优选的，密封件为密封圈，方便安装。更优选的，设置两层密封圈。具体地，在靠近阀球10的部分设置第一密封圈11，在相对于第一密封圈11远离阀球10的部分设置第二密封圈12，如此设置两层密封，更进一步提高了密封效果。作为优选，可在阀座套9与第二阀体3之间设置第三密封圈13，以填充阀座套9与第二阀体3之间的间隙。
60.作为一种优选的技术方案，还包括第一弹簧6、刮板7，所述刮板7通过第一弹簧6与所述阀球10活动连接，所述第一弹簧6处于非压缩状态时，所述刮板7端面比阀球10的端面更靠近阀座套9。
61.这样的设置，使得在开启或关闭阀门时，刮板7首先接触阀座套9，将存在于阀座套9与阀球10间的粒子或高硬度杂质刮出，避免粒子或高硬度杂质卡死在阀球与阀座套9之间造成密封失效或损坏密封面,从而具备了对粒子或杂质的“自清理”功能。第一弹簧6作为阀球10与刮板7活动连接的连接件，活动连接效果好。作为优选，第一弹簧6非压缩状态下刮板7 端面超出阀球10靠近阀座套9的端面0.5mm，这样的数值，适合大范围的粒子和杂质的直径，通用性较强。作为优选，刮板7采用尼龙材料，避免刮伤粒子。
62.作为一种优选的技术方案，所述阀座8与所述阀座套9之间连接有第二弹簧14。
63.第二弹簧14为阀座8和阀座套9提供预紧力，第二弹簧14可优选如图14分布，在图14中，阀座套9的上下左右方向均设有安装第二弹簧14 的孔，而且左右两侧安装第二弹簧14的孔数量较多，该分布有利于防止阀座8受力不均匀造成阀座8在阀座套9中发生憋死现象；另外，由于所述阀座8与所述阀座套9之间设有密封件，用于防止混合液及杂质进入阀座套9中造成第二弹簧14失效。
64.作为一种优选的技术方案，所述阀座8上连接有刮削结构18，所述刮削结构18包括环状的内刮削部181、将内刮削部181包围于内的环状的外刮削部182，所述内刮削部181与所述外刮削部182之间具有空隙。
65.内刮削部181与外刮削部182形成一个中间镂空状的结构，内刮削部 181与外刮削部182用于贴合阀座8密封位置，既能保证阀座8本身强度，同时由于减小了密封面积，从而减小了阀座8开关扭矩。
66.实施例2
67.如图1至图14所示，作为实施例1的进一步优化，本实施例包含了实施例1的全部技术特征，除此之外，本实施例还包括以下技术特征：
68.作为一种优选的技术方案，所述阀球套5外壁设有固定键21，所述第一阀体1与所述第二阀体3内壁设有与固定键21配合的键槽22。
69.固定键21、键槽22配合作用，将阀球套5与所述第一阀体1、所述第二阀体3分别连接，有利于阀球套5的固定。
70.作为一种优选的技术方案，还包括插销24、定位孔23，所述定位孔23 设于阀球套5端面、第一阀体1和/或所述第二阀体3上，所述插销24与所述定位孔23配合，所述第一阀体1和/或所述第二阀体3通过插销24与所述阀球套5连接。
71.所述插销24与所述定位孔23配合，进一步增强了对阀球套5的固定，防止阀球10转动过程中阀球套5发生位置偏移，阀球套5可优选两块类似于半圆球套的结构，方便安装和加工。
72.作为一种优选的技术方案，所述阀球套5内壁设有石墨块16。
73.石墨块16有利于减小阀球10在转动中形成的摩擦，球套两端面设有弹簧用以补偿石墨块的损耗。可优选，多块石墨块16均匀分布于阀球套5 内壁。
74.作为一种优选的技术方案，所述插销24空心，还包括设于插销24内部空腔内的第三弹簧15。
75.第三弹簧15用以补偿石墨块16的损耗。可优选，第三弹簧15设置于阀球套5两端面。
76.如上所述，可较好地实现本实用新型。
77.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。