[发明专利]一种反向开启的方钻杆防溅阀

说明书

技术领域

本发明涉及钻井工具领域，特别涉及一种用于连接钻杆与方钻杆的反向开启的方钻杆防溅阀。

背景技术

在石油钻井作业过程中，当方钻杆和钻杆卸扣后，上提方钻杆时，方钻杆及其上部水龙带、立管等内部的泥浆就会向外喷溅，这样不仅造成泥浆的浪费，并且大量泥浆喷溅在钻井平台上，恶化工作场所，钻台面湿滑，影响工人施工作业，增加安全隐患，降低工作效率。使用方钻杆防溅阀可以阻止钻井液的喷溅，但现有的防溅阀，主要有阀芯正向开启和反向开启二种结构形式，正向开启的防溅阀，阀芯直接受钻井液冲刷，存在着密封面易冲刷损坏、密封效果差、工作寿命短等问题。反向开启的防溅阀，阀座通过结构固定或安全剪切销钉固定，阀芯开启时向上运动，一旦发生故障，如阀芯被卡死等，则易产生憋泵等问题，另外阀芯频繁开启和关闭，阀座安全销钉长期受交变载荷作用，易产生疲劳破坏而剪断，致使防溅阀工作失效。

发明内容

本发明针对现有技术中方钻杆防溅阀存在问题，提供一种密封性能好，使用寿命长，并且无阀座固定结构和安全剪切销钉，可避免憋泵和安全剪切销钉疲劳剪断等问题。

本发明的目的是这样实现的，一种反向开启的方钻杆防溅阀，包括中空的并且上下贯通的接头本体，所述接头本体上端设有内螺纹，下端设有与钻杆连接的外螺纹，所述接头本体内设有一上端封闭、开口向下的并且上段外径小下段外径大的中空阀体，所述阀体上段与接头本体上段内腔形成用于液体通过环空一，阀体下段外壁与接头本体内壁贴紧且密封配合，并通过阀芯支撑机构连接在接头本体的内表面，所述阀体内设有上口敞开下端封闭的中空的阀芯，所述阀芯上段外径大于下段外径并且通过一台阶面过渡，所述阀芯大外径上段与阀体内壁滑动密封配合，所述阀芯小外径的下段与阀体内壁之间形成一与环空一通过通孔连通的环空二，所述环空二内充满压力液体时其液体压力通过台阶面对阀芯产生向上推力，所述阀体内设有用于支撑阀芯下端的环形阀座，所述阀芯下端周部设有径向变小的外锥面，所述阀座上端内周设有与外锥面密封配合的内锥面，所述阀体的封闭端与阀芯的封闭端之间的空腔内设有弹性压缩机构，所述弹性压缩机构的轴向弹力大于方钻杆及其上部泥浆的静液柱压力产生的向上推力，小于钻井泵开泵后液体循环时环空二内液体对阀芯向上的推力。

本发明的反向开启的方钻杆防溅阀，上端通过接头本体上端的内螺纹连接方钻杆至井口，下端通过接头本体下端的内螺纹与井下钻杆连接，开启钻井泵后，钻井液可通过接头本体与阀体之间的环空一以及阀体上的通孔，流入阀体和阀芯之间的环空二内，环空二内的钻井液压力对阀芯大小直径过渡的台阶面产生向上的推力作用，直至此推力克服弹性压缩机构一对阀芯的弹力，阀芯沿阀体的内壁滑动，使阀芯与阀座之间配合的密封锥面开启，从而钻井液向下的通道打开使钻井液由方钻杆进入钻杆，进行正常的钻井液循环。当需接钻杆单根作业时，钻井泵停机，阀芯在弹性压缩机构的弹力作用下复位，再次与阀座之间形成密封，钻井液通道被关闭，以阻止方钻杆内部的钻井液向外喷溅。本发明的反向开启的防溅阀结构，阀芯设置在阀体内并通过弹性压缩机构连接，钻井液通道开启和关闭对阀芯的正面冲刷少，可以延长密封部件的使用寿命，保证密封性能。

为便于限位阀芯和阀体之间的相对位置，所述弹性压缩机构包括压缩抵靠在阀体封闭端与阀芯封闭端之间空腔内的压缩弹簧，所述阀体封闭端下侧螺纹连接一向下突出的阶梯螺柱，所述阶梯螺柱的下突出端螺纹连接有弹性卡爪，所述弹性卡爪下端伸入阀芯内并且弹性卡装有凸台轴，所述凸台轴下端与阀芯的封闭端固定连接。本结构中，凸台轴上端与弹性卡爪卡装，下端与阀芯固定，弹性卡爪对凸台轴的卡装可以防止凸台轴在压缩弹簧的弹力作用下从弹性卡爪内脱离，从而可以防止阀芯与阀体分开，并且阀芯向下运动时凸台轴沿弹性卡爪有设定的滑行行程，从而可以限位阀芯相对阀体向下滑移的行程。