專利名稱：抗高溫高壓及耐腐蝕的井下浮閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油與天然氣鉆井工程領(lǐng)域，特別涉及一種抗高溫高壓及耐腐蝕的井下浮閥。
背景技術(shù)：
在油氣勘探開發(fā)鉆井過程中，當(dāng)?shù)貙訅毫Υ笥阢@井液液柱壓力時(shí)，地層流體有可能進(jìn)入鉆柱內(nèi)，導(dǎo)致以下幾類問題及事故的發(fā)生①、鉆疏松的砂粒巖且過程中由于巖石很細(xì)碎，在井眼的環(huán)空會(huì)有很多的細(xì)砂，在下鉆、接單根時(shí)泥漿會(huì)倒流，大量砂粒從鉆頭水眼進(jìn)入鉆具內(nèi)，開泵就可能造成堵死水眼；②、鉆井中使用MWD和井下動(dòng)力鉆具時(shí)，其本身工具流道就小，在下入過程中，井壁上的巖屑和砂子會(huì)大量的進(jìn)入工具內(nèi)堵死水眼和流道，此時(shí)再開泵會(huì)損壞精密的MWD儀器，也可能形成砂堵鱉泵；③、在起下鉆過程中，如果井涌和井噴，由于大量的砂子進(jìn)入鉆具內(nèi)堵死水眼，無法開泵壓井，導(dǎo)致鉆井風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。 為了避免上述事故的發(fā)生，鉆井工作者采取的措施是在井底鉆具安裝鉆具止回閥，鉆具止回閥結(jié)構(gòu)形式很多，就密封元件而言，有碟形、浮球形、箭形等密封結(jié)構(gòu)。使用方法也各有異，有的連接在鉆柱中；有的則在需要時(shí)，投入鉆具水眼中而起封堵井壓的作用。這些工具在鉆井領(lǐng)域的使用，在一定程度上避免了上述問題的發(fā)生。隨著科技的發(fā)展，科研人員又研制出了使用效果更為理想的井下內(nèi)防噴工具-鉆具浮閥；鉆具浮閥屬于止回閥的一種結(jié)構(gòu)型式，也被稱為浮式止回閥、回壓凡爾，是安裝于近鉆頭端的鉆柱內(nèi)防噴工具，由浮閥芯組件和浮閥殼體組成，通過浮閥殼體與鉆柱連接。也可將浮閥芯組件安裝在鉆鋌的浮閥槽內(nèi)， 或安裝在鉆具穩(wěn)定器的浮閥槽內(nèi)。在正常鉆井時(shí)，鉆井液沖開密封箭進(jìn)行循環(huán)。一旦鉆井液停止循環(huán)或井下發(fā)生井涌或井噴時(shí)，密封箭在彈簧的作用下能自動(dòng)、快速關(guān)閉從而達(dá)到防止井噴的目的。由于其優(yōu)越的性能，很快成為了鉆井現(xiàn)場(chǎng)必不可少的井下工具之一。然而，隨著淺地層油氣資源的枯竭及深地層資源開發(fā)的深入，井下內(nèi)防噴工具-鉆具浮閥又面臨了新的問題，即深部地層井底溫度高，井底壓力高，個(gè)別地層內(nèi)還含有硫化氫，復(fù)雜的井下條件影響了鉆具浮閥部分零部件的使用性能，導(dǎo)致常規(guī)浮閥無法正常工作，甚至?xí)斐删率鹿实陌l(fā)生。另外目前鉆具浮閥的穩(wěn)定性并不是很高，有效工作時(shí)間亦難于確定。由于深部油氣資源的開發(fā)所鉆的井較深，一旦出現(xiàn)井下工具失效或者井下事故，處理所需要的時(shí)間亦較長(zhǎng)，增加了鉆井作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)性，影響了油氣資源開發(fā)的進(jìn)度。因此，亟需研制一種能夠適應(yīng)深部地層鉆井環(huán)境、工作時(shí)間長(zhǎng)、耐腐蝕和沖蝕、安全性高的新型井下浮閥，以滿足深部地層油氣資源開發(fā)過程中井下內(nèi)防噴以及保障井下儀器的正常工作的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種抗高溫高壓及耐腐蝕的井下浮閥，可以在工作溫度不小于180°C，抗壓不小于150Mpa的工況下，工具工作壽命達(dá)到100小時(shí)以上，從而滿足深部地層油氣資源開發(fā)過程中井下內(nèi)防噴以及保障井下儀器正常工作的要求。本發(fā)明的技術(shù)方案主要是由閥體、閥芯壓套、密封總成、閥芯、彈簧、閥座、彈簧絲堵和絲堵定位環(huán)組成，所述的閥芯壓套、密封總成、閥座裝配于閥體內(nèi)部；所述的彈簧絲堵、絲堵定位環(huán)安裝于閥座上；復(fù)位彈簧位于閥芯與彈簧絲堵之間；閥芯上軸安裝于閥芯壓套之中，錐面與密封總成接觸配合，下軸安裝于閥座內(nèi)腔之內(nèi)，底面與復(fù)位彈簧接觸。上述的閥芯壓套外側(cè)為梯形螺紋結(jié)構(gòu)，中間設(shè)有半環(huán)形流道及中心孔，安裝于閥體的頂端，用于定位密封總成、使閥芯居中，同時(shí)提供鉆井液過流通道。上述的密封總成被閥芯壓套壓緊定于閥體內(nèi)，與閥芯配合，
上述的閥座的外端有三個(gè)1/3環(huán)狀鉆井液過流通道，內(nèi)部上側(cè)具有臺(tái)階面，與閥芯的下臺(tái)階面共同作用以防止引起閥芯受力過大而壓壞復(fù)位彈簧。上述的閥芯由上軸、下軸和錐形面組成，上軸安裝于閥芯壓套中心孔內(nèi)、下軸安裝于閥座內(nèi)，用于實(shí)現(xiàn)閥芯的居中定位，錐形面與密封總成配合達(dá)到防止鉆井液回流。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果如下
(1)采用的密封總成為組合式密封，部件損壞后易于更換，密封件材料可耐高溫高壓及耐硫化氫等腐蝕性介質(zhì)腐蝕；
(2)復(fù)位彈簧不再裸漏于高速流動(dòng)的鉆井液之中，并且通過閥座內(nèi)側(cè)臺(tái)階面閥芯下臺(tái)階面配合實(shí)現(xiàn)了閥芯的限位，防止了復(fù)位彈簧的過壓損壞的發(fā)生，有效增加了易損件-彈簧的工作壽命；
(3)優(yōu)選出的浮閥內(nèi)部零部件采用316L不銹鋼制成，使得浮閥可以在具有高溫高壓強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)中長(zhǎng)期工作；
(4)設(shè)計(jì)出的抗高溫高壓及耐腐蝕的井下浮閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，使用過程不會(huì)為鉆井作業(yè)帶來其他方面的風(fēng)險(xiǎn)。


附圖1是本發(fā)明的剖視圖；附圖2是本發(fā)明的A-A剖視圖；附圖3是本發(fā)明的B-B剖視圖；附圖4是本發(fā)明的C-C剖視上圖中閥體1、閥芯壓套2、密封總成3、閥芯4、復(fù)位彈簧5、閥座6、彈簧絲堵7、絲堵定位環(huán)8。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖1-4，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述
本發(fā)明由閥體1、閥芯壓套2、密封總成3、閥芯4、彈簧5、閥座6、彈簧絲堵7、絲堵定位環(huán)8組成，所述的閥芯壓套2、密封總成3、閥座6裝配于閥體1內(nèi)部；所述的彈簧絲堵7、絲堵定位環(huán)8安裝于閥座6上；復(fù)位彈簧5位于閥芯4與彈簧絲堵7之間；閥芯4上軸安裝于閥芯壓套2之中，錐面與密封總成3接觸配合，下軸安裝于閥座6內(nèi)腔之內(nèi)，底面與復(fù)位彈簧5接觸。閥體1是整個(gè)浮閥的母體，其他配件皆安裝于閥體1之內(nèi)；閥體1上下均有國(guó)標(biāo)連接螺紋，用于實(shí)現(xiàn)與鉆鋌、鉆頭等鉆具的連接；閥芯壓套2外側(cè)為梯形螺紋結(jié)構(gòu)，中間有環(huán)狀流道及中心孔，安裝于閥體1頂端、用于定位密封總成3、居中閥芯4，同時(shí)提供鉆井液過流通道；密封總成3被閥芯壓套2壓緊定于閥體1內(nèi)，與閥芯4配合，可有效防止井底液體的回流；閥座6安裝于閥體1內(nèi)，其外端有三個(gè)1/3環(huán)狀鉆井液過流通道，可實(shí)現(xiàn)浮閥開啟時(shí)鉆井液正常循環(huán)，底端安裝彈簧絲堵7、絲堵定位環(huán)8，用于為復(fù)位彈簧5提供支撐，內(nèi)部上側(cè)具有臺(tái)階面，與閥芯4下臺(tái)階面共同作用以防止引起閥芯4受力過大而壓壞復(fù)位彈簧5 ；復(fù)位彈簧5安裝于彈簧絲堵7及閥芯4之間，為地面停泵后閥芯4復(fù)位提供彈力，同時(shí)位于閥座6內(nèi)腔之中，可有效防止復(fù)位彈簧5被鉆井液沖蝕；閥芯4由上軸、下軸、及錐形面組成，上軸安裝于閥芯壓套2中心孔內(nèi)、下軸安裝于閥座6內(nèi)，用于實(shí)現(xiàn)閥芯4的居中定位，錐形面與密封總成3配合達(dá)到防止鉆井液回流的效果。上述的浮閥，除閥體1及密封總成3外，均由316L不銹鋼制造，該材料可有效防止閥體被硫化氫等化學(xué)品腐蝕破壞；密封總成3由金屬密封支架及密封圈組成，金屬密封支架材料為316L不銹鋼、密封圈為氟橡膠密封圈，氟橡膠密封圈可抗高溫高壓及耐腐蝕。基本原理在于當(dāng)?shù)孛孢M(jìn)行開泵循環(huán)時(shí)，鉆井液的動(dòng)力迫使閥芯4下行，復(fù)位彈簧5受壓，閥芯4的錐面與密封總成3分離，形成鉆井液過流通道，此時(shí)鉆井液通過閥芯壓套2的流道、閥芯4錐面與密封總成3之間的環(huán)形空間、閥芯4與閥體1的環(huán)形空間及閥座6外端的鉆井液過流通道正常循環(huán)；當(dāng)?shù)孛嫱１脮r(shí)、鉆井液不再有動(dòng)力，復(fù)位彈簧5提供彈力使得閥芯4上行，閥芯4的錐面與密封總成3嚴(yán)密接觸，鉆井液過流通道封閉，從而實(shí)現(xiàn)防止鉆井液的回流的目的。
權(quán)利要求
1.一種抗高溫高壓及耐腐蝕的井下浮閥，其特征是主要由閥體(1)、閥芯壓套(2)、密封總成(3 )、閥芯(4)、彈簧(5 )、閥座(6 )、彈簧絲堵(7 )和絲堵定位環(huán)(8 )組成，所述的閥芯壓套(2)、密封總成(3)、閥座(6)裝配于閥體(1)內(nèi)部；所述的彈簧絲堵(7)、絲堵定位環(huán) (8)安裝于閥座(6)上；復(fù)位彈簧(5)位于閥芯(4)與彈簧絲堵(7)之間；閥芯(4)上軸安裝于閥芯壓套(2)之中，錐面與密封總成(3)接觸配合，下軸安裝于閥座(6)內(nèi)腔之內(nèi)，底面與復(fù)位彈簧(5)接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫高壓及耐腐蝕的井下浮閥，其特征是所述的閥芯壓套(2)外側(cè)為梯形螺紋結(jié)構(gòu)，中間設(shè)有半環(huán)形流道及中心孔，安裝于閥體(1)的頂端，用于定位密封總成(3)、使閥芯(4)居中，同時(shí)提供鉆井液過流通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫高壓及耐腐蝕的井下浮閥，其特征是所述的密封總成(3)被閥芯壓套(2)壓緊定于閥體(1)內(nèi)，與閥芯(4)配合密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫高壓及耐腐蝕的井下浮閥，其特征是所述的閥座(6) 的外端有三個(gè)1/3環(huán)狀鉆井液過流通道，內(nèi)部上側(cè)具有臺(tái)階面，與閥芯(4)的下臺(tái)階面共同作用以防止引起閥芯(4)受力過大而壓壞復(fù)位彈簧(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫高壓及耐腐蝕的井下浮閥，其特征是所述的閥芯(4) 由上軸、下軸和錐形面組成，上軸安裝于閥芯壓套(2)中心孔內(nèi)、下軸安裝于閥座(6)內(nèi)，用于實(shí)現(xiàn)閥芯(4)的居中定位，錐形面與密封總成(3)配合達(dá)到防止鉆井液回流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗高溫高壓及耐腐蝕的井下浮閥。本發(fā)明的技術(shù)方案主要是由閥體、閥芯壓套、密封總成、閥芯、彈簧、閥座、彈簧絲堵和絲堵定位環(huán)組成，所述的閥芯壓套、密封總成、閥座裝配于閥體內(nèi)部；所述的彈簧絲堵、絲堵定位環(huán)安裝于閥座上；復(fù)位彈簧位于閥芯與彈簧絲堵之間；閥芯上軸安裝于閥芯壓套之中，錐面與密封總成接觸配合，下軸安裝于閥座內(nèi)腔之內(nèi)，底面與復(fù)位彈簧接觸。本發(fā)明的有益效果是可以在工作溫度不小于180℃，抗壓不小于150Mpa的工況下，工具工作壽命達(dá)到100小時(shí)以上，從而滿足深部地層油氣資源開發(fā)過程中井下內(nèi)防噴以及保障井下儀器正常工作的要求。
文檔編號(hào)E21B34/08GK102561995SQ201210013948
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者劉永旺, 史玉才, 廖華林, 張洪寧, 玄令超, 管志川, 許玉強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)