本技術(shù)涉及石油井控，具體的說涉及一種安全快速解鎖的鉆具止回閥用頂開裝置。

背景技術(shù)：

1、在油田鉆井作業(yè)中，井噴事故時有發(fā)生，井噴發(fā)生后應立即采取應急措施，進行搶噴控制，否則一旦失控不但會造成鉆井設(shè)備的損壞、油氣井的報廢等財產(chǎn)損失，甚至可能造成人員的傷亡。鉆具止回閥是石油、天然氣鉆井過程中，鉆柱內(nèi)防噴器之一，其作用是在鉆井過程中，鉆柱內(nèi)有井涌或井噴壓力時，鉆具止回閥在壓力作用下能自動關(guān)閉內(nèi)腔通道，阻止井內(nèi)壓力向上噴出，防止井噴事故。通常在井噴剛開始發(fā)生時就需要在盡可能短的時間內(nèi)安裝好鉆具止回閥，并快速關(guān)閉止回閥控制井噴，防止失控。

2、目前，井噴普遍的處理方法是由石油工人手動安裝止回閥，具體的處理過程為人工抬起止回閥與鉆桿對準，旋轉(zhuǎn)止回閥使其與鉆桿上的螺紋連接，在人工安裝好止回閥后再使用鐵鉆工進行緊扣，緊扣完成后人工旋轉(zhuǎn)頂開裝置的頂桿以關(guān)閉止回閥。在止回閥未關(guān)閉前，止回閥內(nèi)還在不斷的噴出地底的氣體和液體，噴出的流體中通常攜帶有硬質(zhì)的固體顆粒物，由于噴出的流體流速都較大，因此這些硬質(zhì)顆粒物在流體的攜帶作用下，通常具有較大的沖擊力，所以人工將手伸到止回閥上部去松開頂桿來關(guān)閉止回閥，十分危險，并且操作速度也較慢，在此過程中，井內(nèi)的高壓流體也噴射了很長時間，而時間越長造成事故的嚴重性越大。

3、公開號為cn204357384u的實用新型專利公開了箭形鉆具止回閥用搶接工具，壓桿是光桿結(jié)構(gòu)，控制裝置釋放壓桿后，壓桿會立即上升復位，不僅免去了了人工關(guān)閉止回閥的操作，并且大大提升了止回閥關(guān)閉速度。但是在搶接時井內(nèi)噴出的可能有可燃氣體，因此當壓桿上升復位速度過快時，閥芯與閥座閉合時產(chǎn)生的撞擊可能會產(chǎn)生火花，意外引燃氣體，造成極大危害；進一步地，控制桿鎖定壓桿后，上頂力全部由控制桿承受，當上頂力過大時，可能會造成控制桿剪彎變形，導致其無法從壓桿的凹槽中退出而出現(xiàn)壓桿無法上升復位，止回閥無法關(guān)閉的情況，甚至還可能發(fā)生壓桿直接被液體頂力沖切剪斷，而止回閥并未穩(wěn)固連接造成意外提前關(guān)閉的情況，從而引起較大安全事故。

4、又例如公開號為cn206112180u的實用新型專利也存在同樣的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題和不足，本實用新型提出了一種用于井口搶險作業(yè)的鉆具止回閥用頂開裝置，頂桿與頂開體為螺紋連接，其能承受極大的上頂力，保證了止回閥不意外關(guān)閉，并且該螺紋連接為非自鎖螺紋，當鎖定桿解除對其鎖定后，在支撐復位彈簧的作用下頂桿具有自動上升的功能，能夠自動上升復位實現(xiàn)止回閥的關(guān)閉，并且在非自鎖螺紋的作用下也控制了頂桿的上升速度。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型的技術(shù)方案具體如下：

3、一種安全快速解鎖的鉆具止回閥用頂開裝置，所述頂開裝置螺接在鉆具止回閥的上端，主要用于開啟和關(guān)閉鉆具止回閥的閥芯。具體地，所述頂開裝置包括頂開體、設(shè)置在頂開體內(nèi)的頂桿和設(shè)置在頂開體內(nèi)并用于鎖緊和釋放所述頂桿的鎖定結(jié)構(gòu)，頂開體為一個內(nèi)部中空的筒體結(jié)構(gòu)，其兩端都是敞口的，頂部設(shè)置有橫梁，所述頂桿的上部支撐設(shè)置在頂開體的頂部橫梁上，下部軸向穿過橫梁延伸至頂開體的內(nèi)腔中，并與安裝在頂開體下方的鉆具止回閥配合，下部作用在鉆具止回閥的閥芯上，將閥芯向下頂開，使止回閥內(nèi)部的流體通道與頂開體的內(nèi)部空腔連通；所述頂桿的外壁設(shè)置有外螺紋段，所述外螺紋段為非自鎖梯形外螺紋，并且頂桿的外壁沿軸線方向設(shè)置有豎直的、用于供鎖定結(jié)構(gòu)的端部卡入的鎖定鍵槽，該鎖定鍵槽環(huán)沿頂桿的周向均勻間隔設(shè)置有多條，且鎖定鍵槽至少設(shè)置在頂桿的外螺紋段部分，鎖定鍵槽將頂桿外壁的外螺紋段分割為多段非連續(xù)的螺紋結(jié)構(gòu)，所述頂開體的內(nèi)腔中設(shè)置有與頂桿的外螺紋段配合的內(nèi)螺紋穿孔，所述內(nèi)螺紋穿孔可以設(shè)置在頂開體的橫梁的下表面上；進一步地，所述頂開體上沿徑向設(shè)置有鎖定孔，鎖定孔與頂開體的內(nèi)腔連通，所述鎖定結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述鎖定孔中且可在鎖定孔內(nèi)沿頂開體的徑向移動。所述頂桿包括鎖定狀態(tài)和自由狀態(tài)這兩種狀態(tài)，在外力作用下可在這兩種狀態(tài)之間切換，具體的，在外力作用下，所述鎖定結(jié)構(gòu)的端部突出于所述鎖定孔并卡入頂桿上設(shè)置的鎖定鍵槽中以鎖定所述頂桿，阻止頂桿旋轉(zhuǎn)，進而限制頂桿沿頂開體的軸線方向運動，此時頂桿處于鎖定狀態(tài)；在外力作用下，鎖定結(jié)構(gòu)的端部從鎖定鍵槽中退出并縮回至鎖定孔內(nèi)，頂桿可以旋轉(zhuǎn)從而實現(xiàn)沿頂開體軸線方向的運動，此時頂桿處于自由狀態(tài)。

4、進一步地，所述鎖定結(jié)構(gòu)的尾部設(shè)置有位于頂開體徑向外側(cè)與其配合的操作部，所述操作部能夠在外力作用下，作用在鎖定結(jié)構(gòu)的尾部，驅(qū)動鎖定桿在鎖定孔內(nèi)沿頂開體的徑向運動，以實現(xiàn)頂桿在鎖定狀態(tài)和自由狀態(tài)這兩種狀態(tài)之間的切換。

5、進一步地，所述鎖定結(jié)構(gòu)包括能夠在鎖定孔內(nèi)沿頂開體的徑向運動的鎖定桿和套接在鎖定桿上的第一壓簧，第一壓簧的一端與鎖定孔內(nèi)壁上設(shè)置的內(nèi)壁臺階配合，另一端與鎖定桿的外壁上形成的外臺階面配合。在外力作用下，操作部作用于鎖定桿的尾部，克服第一壓簧的彈性力驅(qū)動鎖定桿沿頂開體的徑向運動，鎖定桿的端部突出于鎖定孔并卡入頂桿的鎖定鍵槽中以鎖定所述頂桿，鎖定桿阻止頂桿旋轉(zhuǎn)，進而限制頂桿沿頂開體的軸線方向運動；在外力作用下，第一壓簧帶動鎖定桿后移復位，鎖定桿的端部從鎖定鍵槽中退出并縮回至鎖定孔內(nèi)，頂桿可以旋轉(zhuǎn)從而實現(xiàn)沿頂開體軸線方向的運動，此時頂桿處于自由狀態(tài)。

6、進一步地，在本發(fā)明中，所述操作部包括通過鉸接軸與頂開體轉(zhuǎn)動連接的頭部，鉸接軸安裝在頂開體上，操作部能夠繞所述鉸接軸轉(zhuǎn)動，因此操作部具有水平狀態(tài)和豎直狀態(tài)，且可在兩種狀態(tài)之間任意切換。具體的，在外力作用下，當所述操作部繞鉸接軸轉(zhuǎn)動至豎直位置時（操作部處于豎直狀態(tài)），在操作部轉(zhuǎn)動至豎直的過程中，其頭部作用在鎖定桿的尾部，克服第一壓簧的彈性力并推動鎖定桿在鎖定孔內(nèi)運動，鎖定桿的運動方向為朝向頂開體的內(nèi)腔運動，鎖定桿被向前推出，最終鎖定桿的端部突出于所述鎖定孔并卡入頂桿的鎖定鍵槽中以鎖定所述頂桿，達到阻止頂桿旋轉(zhuǎn)來限制頂桿在頂開體軸線方向運動的效果，頂桿此時處于鎖定狀態(tài)；在外力作用下，當所述操作部繞鉸接軸轉(zhuǎn)動至水平位置時（操作部處于水平狀態(tài)），在操作部轉(zhuǎn)動至水平的過程中，所述鎖定桿的端部在第一壓簧的作用下從鎖定鍵槽中退出，且端部完全縮回到鎖定孔內(nèi)，鎖定桿解除對頂桿的鎖定，頂桿被釋放，而使得所述頂桿能夠旋轉(zhuǎn)，進而可以在頂開體的軸線方向自由活動，頂桿此時處于自由狀態(tài)。

7、進一步地，所述操作部的頭部設(shè)置有鎖止面和解鎖面，鎖止面上形成有鎖止凹槽，解鎖面上設(shè)置有解鎖凹槽，鎖止面和解鎖面與旋轉(zhuǎn)中心的距離不一樣，鎖止面與旋轉(zhuǎn)中心的距離較大，解鎖面與旋轉(zhuǎn)中心的距離較小，最終鎖止凹槽和解鎖凹槽與旋轉(zhuǎn)中心的距離也不一樣，即鎖止凹槽距離旋轉(zhuǎn)中心較遠，解鎖凹槽距離旋轉(zhuǎn)中心較近，總的說來，鎖止凹槽與旋轉(zhuǎn)中心的距離大于解鎖凹槽與旋轉(zhuǎn)中心的距離。所述鎖定桿的尾部形成有與所述鎖止凹槽和解鎖凹槽對應的凸起。在外力作用下，在操作部繞鉸接軸（旋推力球軸承轉(zhuǎn)中心）轉(zhuǎn)動至豎直的過程中，頭部的鎖止面不斷擠壓鎖定桿尾部的凸起，而迫使所述鎖定桿在鎖定孔內(nèi)朝著頂開體的內(nèi)腔運動，當鎖止面上的鎖止凹槽與凸起相對時，所述凸起進入所述鎖止凹槽中，并且鎖定桿的端部突出于所述鎖定孔并卡入頂桿的鎖定鍵槽中，最終鎖定所述頂桿，限制其在頂開體的軸線方向的運動；在外力作用下，當操作部繞鉸接軸轉(zhuǎn)動至水平的過程中，所述凸起從鎖止凹槽中退出，鎖止面逐漸遠離凸起，解鎖面開始與凸起接觸，由于解鎖面與旋轉(zhuǎn)中心的距離較小，因此不會擠壓鎖定桿尾部的凸起，鎖定桿在第一壓簧的作用下后退復位，當解鎖面上的解鎖凹槽與凸起相對時，所述凸起進入所述解鎖凹槽中，并且鎖定桿的端部在第一壓簧的作用下從鎖定鍵槽中退出并完全退回至鎖定孔內(nèi)，鎖定桿解除對頂桿的鎖定，所述頂桿能夠在頂開體的軸線方向自由活動。

8、進一步地，在本實用新型中，所述頂開體上還設(shè)置有彈簧倉，支撐復位彈簧設(shè)置在所述彈簧倉中，彈簧倉內(nèi)還容納有推力球軸承，所述彈簧倉固定在所述頂開體的橫梁上表面上，彈簧倉的頂部設(shè)置有穿孔，頂桿的下部軸向穿過所述彈簧倉的穿孔；所述支撐復位彈簧套接在所述頂桿上，一端與頂開體的橫梁上表面配合，另一端與頂桿的外壁配合；所述推力球軸承的下環(huán)支承設(shè)置在所述頂開體的橫梁上表面，并且推力球軸承的外圈與彈簧倉的內(nèi)壁緊密接觸，頂桿的下部軸向穿過所述推力球軸承的軸承孔，所述支撐復位彈簧的一端抵接在推力球軸承的上環(huán)上。

9、進一步地，在本實用新型中，為了方便安裝以及限制所述頂桿在軸線方向的運動，所述頂桿上還套接設(shè)置有套筒，套筒的上部與頂桿固定連接，下部軸向穿過所述彈簧倉的穿孔延伸至彈簧倉內(nèi)，所述套筒位于彈簧倉內(nèi)的那一端設(shè)置有支撐臺階，支撐臺階的直徑大于所述彈簧倉的穿孔的直徑，所述支撐復位彈簧的另一端抵接在所述支撐臺階上。

10、本實用新型的有益效果：

11、1、本實用新型的頂桿與頂開體為螺紋連接，其能承受極大的上頂力，保證了止回閥不意外關(guān)閉，并且該螺紋連接為非自鎖螺紋，當鎖定桿解除對其鎖定后，在支撐復位彈簧的作用下，頂桿具有自動上升的功能，能夠自動上升復位實現(xiàn)止回閥的關(guān)閉，避免了人工松開頂桿來關(guān)閉止回閥而造成的安全事故，保障了現(xiàn)場作業(yè)人員的人身安全；同時非自鎖螺紋也控制了頂桿的上升速度，避免頂桿上升速度過快出現(xiàn)意外引燃氣體的事故。

12、2、本實用新型中，頂桿所受的上頂力由與頂桿外螺紋配合的頂開體內(nèi)螺紋承受，鎖定桿僅限制了頂桿因非自鎖螺紋而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動趨勢，因此鎖定桿受力極小，同時鎖定桿在鎖定頂桿后鎖定鍵槽對鎖定桿沒有豎向約束，因此鎖定桿在豎直方向具有自由度，不會承受豎直方向的外力，因此不會出現(xiàn)鎖定桿剪彎變形的情況，保證了止回閥正常頂開與關(guān)閉功能。

13、3、本實用新型中，頂桿的解鎖結(jié)構(gòu)設(shè)置在頂開體的徑向外側(cè)，因此在頂開體的側(cè)面操作操作部就能夠?qū)崿F(xiàn)頂桿的解鎖復位，進而關(guān)閉止回閥的閥芯。由于無需在頂開裝置的上方復位頂桿以關(guān)閉止回閥，所以還降低了作業(yè)風險。

14、4、本實用新型中，當頂桿將止回閥中的閥芯頂開后，頂開裝置的操作部豎直設(shè)置在頂開體的外側(cè)，與頂開體的軸線平行。因此，當工人抬起止回閥與鉆桿對準并旋轉(zhuǎn)止回閥使其與鉆桿上的螺紋連接后，操作部不會對鐵鉆工的使用造成阻礙，可順利實現(xiàn)止回閥與鉆桿的可靠連接。

15、5、本實用新型的頂桿設(shè)置有支撐復位彈簧，能夠安全快速的取消頂桿對止回閥閥芯的頂力，保證的閥芯能可靠的關(guān)閉。