[发明专利]一种天然气防喷导流器

说明书

技术领域

本发明涉及气田设备领域，具体涉及一种天然气防喷导流器。

背景技术

当钻进遇异常高压油气地层时，高压油气地层的油气流在压力作用下上窜并带动泥浆一起汇至井口，油气流的上窜引起钻井故障，轻者导致井口溢流或井涌，重者会造成井控失控，通常情况下，容易引起井喷事故，并且高压油气层的压井作业不易进行，扰乱钻井生产作业的正常进行。

发明内容

本发明目的在于提供一种天然气防喷导流器，以解决上述缺陷。

本发明通过下述技术方案实现：

一种天然气防喷导流器，包括筒体、底板、球体以及上球座，在所述筒体内部开有进液孔，所述底板固定在进液孔的下部，上球座固定在进液孔上部且其内部与进液孔连通，在底板中部设置有中心柱，弹簧套设在中心柱上，在底板上开有多个小孔，弹簧的顶端设置有限位板，且限位板底部与中心柱顶端留有间隙，所述中心柱上端设置有弹性的锥体，限位板底面嵌有正对锥体的橡胶块，下球座固定在限位板上，所述上球座与下球座之间形成一个球形的防喷腔体，球体转动设置在所述防喷腔体内，且在所述球体中部开有与进液孔连通的通孔；还包括调节机构，所述调节机构包括贯穿筒体侧壁的套筒和连接轴，所述连接轴转动设置在套筒内，所述连接轴一端与球体上部连接，连接轴另一端沿筒体径向向外延伸。针对现有技术中，当钻进遇异常高压油气地层时，高压油气地层的油气流在压力作用下上窜并带动泥浆一起汇至井口，油气流的上窜引起钻井故障，轻者导致井口溢流或井涌，重者会造成井控失控，通常情况下，容易引起井喷事故，发明人通过在井口设置防喷装置，通过调节机构对进液孔的连通截面大小的调节，使得上窜的油气被阻挡，即阻碍油气流继续上窜，防止油气流上窜引起的井口溢流或是井涌事故的扩大化，避免了井控失调的发生，降低井喷的发生概率，以降低钻井过程中高压油气对钻进进度的影响。

具体操作如下，当遇到异常高压油气地层时，通过转动连接轴在筒体外部的延伸部分，使得球体发生一定角度的转动，而此时球体中部的通孔与进液孔相互隔绝，即上球座与球体之间将筒体内部的流通道阻断，上窜的油气流被阻挡在球体下方，此时向进液孔上端注入钻井液，球体上部受到钻井液的冲击后，开始下移，球体与上球座之间会出现间隙，钻井液则由该间隙处流入进液孔的下段，最后通过底板上的多个小孔进入到井内以进行循环压井作业，进而保证钻井生产作业的正常进行。而在球体下移时，使得下球座带动限位板顺势向中心柱靠拢，此时弹簧被压缩，由于钻井液在注入进液孔时的冲量不能过高，以避免在注入的瞬间上球座以球体之间产生的间隙过大而导致油气上窜喷出，由此可知，与注入钻井液流量相匹配的弹簧的弹性系数相对较小，即在使用时极易受到损伤而致使球体对进液孔的密封失效，本发明在限位板底部嵌入橡胶块，同时在中心柱的顶端设置具有弹性的锥体，在限位板下移时，锥体首先与橡胶块接触，通过橡胶块与锥体之间的接触产生形变，以辅助弹簧对球体、下球座以及限位板所受到的冲击作用力，进而大大降低弹簧的受载强度，使得钻井液的注入进度与球体阻挡井下油气上窜的效率之间实现平衡，在最大程度上提高对筒体内部的各部件的保护力度。

还包括挡环以及由左环体、右环体封闭成环构成的限位块，挡环卡接在限位块的中部，所述上球座上端面设置有阶梯状的接触面，所述限位块下端面以及挡环下端面分别与所述接触面连接。上窜的油气直接作用到球体外壁上，使得球体受到一个垂直向上的作用应力，同样的球体会对上球座形成一定冲击，并且一旦球体发生沿筒体轴线方向上的跳动，与球体连接的连接轴会扭曲而发生应力受损，因此在进液孔上部设置限位块以及挡环，可对上球座进行二级加固，避免上球座在筒体内出现松动而延长球体向上运动而产生的位移，保证球体在异常高压的油气井中保持稳定的工作状态。

在所述底板上设置有与进液孔内壁连接的扶正套，所述扶正套上端端部向上延伸至球体的中部。在球体受到油气流的不断冲击而进行的转动时，利用扶正套对球体外壁的限制，以维持球体绕其与连接轴的连接点做规则的圆周运动，防止球体发生径向跳动，保证球体以及上球座的稳定性。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明通过橡胶块与锥体之间的接触产生形变，以辅助弹簧对球体、下球座以及限位板所受到的冲击作用力，进而大大降低弹簧的受载强度，使得钻井液的注入进度与球体阻挡井下油气上窜的效率之间实现平衡，在最大程度上提高对筒体内部的各部件的保护力度。

附图说明