[实用新型]全能浮阀

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油、煤层气、地热钻井管柱中所常用的浮阀装置。

背景技术

在石油、煤层气、地热钻井的施工过程中，为了防止管柱内井喷，在管柱中需要使用了浮阀装置。目前，钻井现场广泛使用钻井浮阀装置有两种基本结构，一种是浮球式，它是用密度接近于1g/cm³的材料制成，而钻井液(俗称泥浆)的密度在大多数情况大于1g/cm³，因此，由于浮力的作用，只要浮阀浸入到泥浆中，浮球就上浮、堵住上部的流道；另一种是弹簧半球式，半球被弹簧向上顶起，堵住上部的流道。这两种结构都是单向流动形式，即，泥浆只可以流出，而不可以流入，以便防止了井喷的发生。但是，太深的掏空会造成管柱和井下其它装置的受压破坏，因此，在使用以上两种常规浮阀时，每下入10-15根管柱后要停下来往管柱内灌泥浆，这样，就浪费了很多施工时间。

为了解决这一问题，人们改进、发明了各种“自动灌泥浆装置”，其中大部分是增压(投球或加大循环排量)剪断销钉或打开卡爪式。然而，投球、连接循环系统、循环、剪断销钉需要一段时间，加大排量循环也需要连接循环系统的时间，如果井下确实有井喷的现象，延误这一小段时间也是很危险的。

另一种专利设计是让管柱相对于浮阀扭转来打开能通液孔、实现自动灌入泥浆的功能。但是，在很多时候，带有很多扶正器套管柱不允许旋转，所以，其应用受到了限制。

还有一种“可钻式套管自动灌泥浆浮鞋”其结构很简单，与常规的弹簧半球式浮阀的唯一区别在于它用卡瓦将浮球处于常开状态，正常循环后，卡瓦就失去作用、浮球就处于关闭状态。这种浮阀与其它增压剪断销钉或打开卡爪式一样，有井控安全隐患。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种在原有浮阀外壳尺寸不变的前提下采用新的结构使它除防井喷外还具有自动灌泥浆、防止憋裂地层结构和限流的功能的全能浮阀。

本实用新型是这样实现的：它由浮球、带孔托盘、限位栓、锥形孔橡胶板、阀体、上阀座、环形固定板和外壳组成。其特征在于外壳内的环形固定 板下的上阀座下有阀体，阀体内有浮球、带孔托盘，阀体下部连有限位栓，在限位栓之间有锥形孔橡胶板，带孔托盘孔的直径小于浮球直径，数量在4个以上，限位栓数量在3个以上，锥形孔橡胶板锥顶一侧朝向阀体底部。浮球的密度比所处的泥浆大，所以，在正常情况下浮球坐在带孔托盘上。由于管柱的运动和泥浆的流动，锥形孔橡胶板沿限位栓上下运动起开关作用，而锥形孔橡胶板上的锥形孔可起到限流作用，对于阻止泥浆外溢到钻台、锥形孔橡胶板是必不可少的部件。

本实用新型充分地考虑到钻井作业的各种工况，应用了浮力和液体流动冲击力的基础理论，利用了现有浮阀的全部构件，在原设计外观和尺寸不变的条件下进行了改进，使浮阀除了可以防止井喷的基本功能外，它还实现了自动灌泥浆，减小下放管柱过程中的活塞作用，并且，不会造成管柱内的泥浆外溢到钻台面。本新型浮阀功能齐全、简单、可靠，对于缩短下管柱时间、防止憋漏地层和保持安全、清洁的工作环境是一种最理想的装置。

附图说明

本实用新型的具体结构由图例和实施案例组成。

附图1是全能式浮阀结构示意图。

图例：1、浮球，2、带孔托盘，3、锥形孔橡胶板，4、限位栓，5、阀体，6、上阀座，7、环形固定板，8、外壳。

具体实施方式

如图所示，外壳8内的环形固定板7下的上阀座6下有阀体5，阀体5内有浮球1、带孔托盘2，阀体5下部连有限位栓4，在限位栓4之间有锥形孔橡胶板3。正常的情况下，当管柱以小于2米/秒常速度下入井筒中，阀体5内密度为1.5g/cm3的浮球1坐在带孔托盘2(5个孔)上，锥形孔橡胶板3(厚2cm)随着向管内流动的泥浆沿着限位栓4(4根)轨道上行，盖住了流道，管外泥浆是否可以继续流入管内或停止，取决于管外和管内的压差是否能压开橡胶板上的锥形孔，实现了自动灌浆功能。锥形孔橡胶板3上的孔在一定的压力下才能打开，保持了管内的液面低于管外，可以保证泥浆不会溢到钻台面。同时，这个孔是随压差增加而扩大的，也就是说，更多的泥浆流入到管内，减小了活塞作用。当泥浆急速(＞4米/秒)地流入管内时，浮球1被冲到上阀座6，上阀座6上部被卡在外壳8内的环形固定板7固定，关闭了泥浆上行流道，防止了泥浆回流或井喷。当泥浆向下流动时，浮球1和锥形孔橡胶板3都被泥浆推到了低位，打开流道、进行正常循环。