本發(fā)明涉及石油工業(yè)鉆井內(nèi)防噴工具——鉆具浮閥技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及石油鉆井用注油浮閥。
背景技術(shù)：
在石油、天然氣及其他鉆井和修井作業(yè)中，為防止在接單根或起下鉆時，環(huán)空里的泥漿返至鉆柱內(nèi)而噴灑到鉆臺上，同時為了防止底層流體在地底壓力的作用下進入鉆具發(fā)生溢流、井涌或井噴的情況發(fā)生，而在鉆柱底部連接一個鉆具浮閥。
常用的鉆具浮閥有箭式鉆具浮閥和板式鉆具浮閥，開泵時泥漿壓力推動箭式閥芯下移或閥板翻轉(zhuǎn)打開泥漿通道，停泵時在彈簧力及地層壓力的作用下箭式閥芯和閥板復位，關(guān)閉泥漿通道，
防止泥漿回流，阻止其進入鉆柱，起到內(nèi)防噴的目的。
目前使用較普便的鉆具浮閥大多結(jié)構(gòu)不合理，泥漿直接沖蝕密封面、彈簧沒有防護、工作中無潤滑，常常因為密封面沖蝕、彈簧受損、閥芯被卡等情況而導致浮閥失效，故障率高、可靠性低、使用壽命短、消耗嚴重、效率低下，存在著極大的安全隱患，使鉆井作業(yè)處于極大的風險之中，嚴重威脅相關(guān)人員與設施的安全，不能滿足日益惡劣的井下工況需求。這種情況嚴重制約著油田的生存與發(fā)展。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決以上存在的問題，本發(fā)明提供了一種石油鉆井用注油浮閥，注油浮閥殼體為一圓管形，兩端加工有螺紋，浮閥芯體與連接閥套間設有浮動油腔，其內(nèi)部注滿高溫潤滑油或高溫潤滑脂，在泥漿通道上設有沉砂槽和雙重密封副及一道密封副保護臺階，還設有限位臺和護管對復位彈簧進行保護，浮閥縮頸體由高硬度高耐磨性材料加工而成，結(jié)構(gòu)簡單、強度高、安全性能好、可靠性高、抗沖蝕性能強、使用壽命長，操作簡便，使用與維護成本低，本發(fā)明的目的是為石油鉆井提供一種石油鉆井用注油浮閥。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
石油鉆井用注油浮閥包括注油浮閥殼體、緩沖膠環(huán)、連接閥套、限位臺、復位彈簧、浮閥芯體、浮動油腔、注油通道、油堵、密封堵、泄流通道、固定座、擴散通道、主流通道、減速容腔、銷、沉砂槽、容膠槽、浮閥縮頸體、護筒，浮閥芯體為一圓管狀，其外圓面上加工有三道環(huán)形槽，其中上、下兩道環(huán)形槽內(nèi)裝有密封圈，中間環(huán)形槽與連接閥套的內(nèi)壁及上、下兩道密封圈、注油通道、油堵及其與浮閥芯體間的密封圈構(gòu)成浮動油腔，其內(nèi)部注滿高溫潤滑油或高溫潤滑脂，浮閥芯體外圓下部加工有一個臺階，臺階下面由復位彈簧支撐著，上部內(nèi)孔加工有兩個臺階，第一個臺階面與頂面之間加工有一道倒梯形環(huán)槽——沉砂槽，第二個臺階孔中部加工有一道環(huán)形槽，槽內(nèi)裝有密封圈，環(huán)形槽的上部和下部分別加工有一道環(huán)形淺槽——容膠槽，在臺階面及臺階孔處與浮閥縮頸體連接為一體，在容膠槽內(nèi)及與浮閥縮頸體的間隙內(nèi)充滿了高溫粘結(jié)劑，下部內(nèi)孔加工有一個臺階，臺階孔內(nèi)加工有螺紋，固定著護筒。
連接閥套為一圓管狀，其外圓面上加工有兩道或三道環(huán)形槽，槽內(nèi)裝有密封圈，外圓面下部加工成外l形，與緩沖膠環(huán)連接為一體，外圓面上部加工有沿圓周均布的u形缺口、v形缺口、長圓形孔或橢圓形孔——泄流通道，泄流通道的數(shù)量為二、三或四個，在每兩個泄流通道中部的外圓面上加工有一個圓孔，圓孔內(nèi)裝有銷，與固定座連接為一體，內(nèi)孔從上到下加工有三個臺階，第一個臺階位于泄流通道以下，且加工成圓錐面，第二個臺階就是限位臺，第三個臺階上支撐著復位彈簧。
固定座為一圓柱形，其下部外圓面上加工有兩個臺階，第一個臺階面為圓錐面，第二個臺階以下的外圓面上沿徑向加工有盲孔，與連接閥套外圓面上部加工的圓孔相對應，圓孔內(nèi)裝有銷，盲孔可以加工成直孔或加工有螺紋的臺階孔，其上部外圓面上與泄流通道對應的位置加工有相應數(shù)量的徑向開口——擴散通道，上表面上加工有圓柱或圓錐形盲孔，從該盲孔底部與擴散通道對應的位置加工有相應數(shù)量的臺階狀扇形孔，臺階面為扇形圓錐面，該盲孔和臺階狀扇形孔形成——主流通道，主流通道與擴散通道和泄流通道相通，固定座下表面上加工有一個臺階盲孔，臺階面以上的孔內(nèi)加工有螺紋，通過螺紋與密封堵連接為一體。
密封堵為一圓柱形，上部和下部各有一個臺階，上部臺階以上的圓柱面上加工有螺紋，通過螺紋與固定座連接為一體，下部臺階以下的外圓面為圓錐面，下底面上加工有兩個關(guān)于中心對稱的盲孔，密封堵的結(jié)構(gòu)有兩種,一：為整體式結(jié)構(gòu)，由聚四氟乙烯、聚醚醚酮或由聚四氟乙烯、二硫化鉬、銅粉等組成的復合材料加工而成；二：為組合式結(jié)構(gòu)，由加工了螺紋的金屬芯和聚四氟乙烯、聚醚醚酮、耐熱橡膠或由聚四氟乙烯、二硫化鉬、銅粉等組成的復合材料組合為一體，浮閥縮頸體為一圓管狀，內(nèi)孔上部和下部都加工有倒角，上部倒角角度與密封堵下部臺階以下的圓錐面角度相同，緊密貼合形成密封副，其材料為硬質(zhì)合金、陶瓷、高鉻合金或其他高硬度高耐磨性材料，密封堵下部臺階面與浮閥縮頸體上端面形成第二密封副，固定座下端面與浮閥芯體上部第一個臺階，對密封副進行保護。
在沉砂槽的底部加工有軸向孔與浮動油腔相通——注油通道，注油通道內(nèi)加工有螺紋，固定著油堵，油堵與浮閥芯體間裝有密封圈，注油通道的數(shù)量為一個或兩個，其位置與泄流通道、擴散通道及主流通道的徑向位置相對應，注油通道的結(jié)構(gòu)有兩種,一：在浮閥芯體外圓面上加工的中間環(huán)形槽靠上部位的底部加工有一道環(huán)形槽與加工在沉砂槽底部的軸向孔相通；二：在浮閥芯體外圓面上加工的中間環(huán)形槽靠上部位的底部加工有徑向孔與加工在沉砂槽底部的軸向孔相通。
泄流通道、擴散通道與主流通道三者之間數(shù)量相等，徑向位置相對應，擴散通道位于減速容腔的較上部位，泄流通道位于減速容腔的較下部位。
注油浮閥殼體為一圓管狀，兩端加工有螺紋，內(nèi)孔從上到下加工有一個環(huán)形槽——減速容腔和一個臺階，其他部件裝成一個組件裝于臺階上。
銷為一圓柱銷或內(nèi)六角圓柱頭螺釘，將連接閥套與固定座連接為一體，安裝時涂耐高溫厭氧膠。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點：該石油鉆井用注油浮閥設有浮動油腔，其內(nèi)部注滿高溫潤滑油或高溫潤滑脂，在泥漿通道上設有沉砂槽和雙重密封副及一道密封副保護臺階，還設有限位臺和護管對復位彈簧進行保護，浮閥縮頸體由硬質(zhì)合金、陶瓷、高鉻合金或其他高硬度高耐磨性材料加工而成，結(jié)構(gòu)簡單、強度高、安全性能好、可靠性高、抗沖蝕性能強、使用壽命長，操作簡便，使用與維護成本低，本發(fā)明的應用，大大降低了鉆井風險和生產(chǎn)成本。
說明書附圖
圖1：石油鉆井用注油浮閥示意圖1
附圖說明:1、注油浮閥殼體2、緩沖膠環(huán)3、連接閥套4、限位臺5、復位彈簧6、浮閥芯體7、浮動油腔8、注油通道9、油堵10、密封堵11、泄流通道12、固定座13、擴散通道14、主流通道15、減速容腔16、銷17、沉砂槽18、容膠槽19、浮閥縮頸體20、護筒。
具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合說明書附圖圖1對本發(fā)明做進一步的描述。
實施例1：
石油鉆井用注油浮閥包括注油浮閥殼體1、緩沖膠環(huán)2、連接閥套3、限位臺4、復位彈簧5、浮閥芯體6、浮動油腔7、注油通道8、油堵9、密封堵10、泄流通道11、固定座12、擴散通道13、主流通道14、減速容腔15、銷16、沉砂槽17、容膠槽18、浮閥縮頸體19、護筒20，浮閥芯體6為一圓管狀，其外圓面上加工有三道環(huán)形槽，其中上、下兩道環(huán)形槽內(nèi)裝有密封圈，中間環(huán)形槽與連接閥套3的內(nèi)壁及上、下兩道密封圈、注油通道8、油堵9及其與浮閥芯體6間的密封圈構(gòu)成浮動油腔7，其內(nèi)部注滿高溫潤滑油，浮閥芯體6外圓下部加工有一個臺階，臺階下面由復位彈簧5支撐著，上部內(nèi)孔加工有兩個臺階，第一個臺階面與頂面之間加工有一道倒梯形環(huán)槽——沉砂槽17，第二個臺階孔中部加工有一道環(huán)形槽，槽內(nèi)裝有密封圈，環(huán)形槽的上部和下部分別加工有一道環(huán)形淺槽——容膠槽18，在臺階面及臺階孔處與浮閥縮頸體19連接為一體，在容膠槽18內(nèi)及與浮閥縮頸體19的間隙內(nèi)充滿了高溫粘結(jié)劑，下部內(nèi)孔加工有一個臺階，臺階孔內(nèi)加工有螺紋，固定著護筒20。
連接閥套3為一圓管狀，其外圓面上加工有兩道環(huán)形槽，槽內(nèi)裝有密封圈，外圓面下部加工成外l形，與緩沖膠環(huán)2連接為一體，外圓面上部加工有沿圓周均布的長圓形孔——泄流通道11，泄流通道11的數(shù)量為三個，在每兩個泄流通道11中部的外圓面上加工有一個圓孔，圓孔內(nèi)裝有銷16，與固定座12連接為一體，內(nèi)孔從上到下加工有三個臺階，第一個臺階位于泄流通道11以下，且加工成圓錐面，第二個臺階就是限位臺4，第三個臺階上支撐著復位彈簧5。
固定座12為一圓柱形，其下部外圓面上加工有兩個臺階，第一個臺階面為圓錐面，第二個臺階以下的外圓面上沿徑向加工有盲孔，與連接閥套3外圓面上部加工的圓孔相對應，圓孔內(nèi)裝有銷16，盲孔為加工有螺紋的臺階孔，其上部外圓面上與泄流通道11對應的位置加工有相應數(shù)量的徑向開口——擴散通道13，上表面上加工有圓錐形盲孔，從該盲孔底部與擴散通道13對應的位置加工有相應數(shù)量的臺階狀扇形孔，臺階面為扇形圓錐面，該盲孔和臺階狀扇形孔形成——主流通道14，主流通道14與擴散通道13和泄流通道11相通，固定座12下表面上加工有一個臺階盲孔，臺階面以上的孔內(nèi)加工有螺紋，通過螺紋與密封堵10連接為一體。
密封堵10為一圓柱形，上部和下部各有一個臺階，上部臺階以上的圓柱面上加工有螺紋，通過螺紋與固定座12連接為一體，下部臺階以下的外圓面為圓錐面，下底面上加工有兩個關(guān)于中心對稱的盲孔，密封堵10為整體式結(jié)構(gòu)，由聚四氟乙烯加工而成，浮閥縮頸體19為一圓管狀，內(nèi)孔上部和下部都加工有倒角，上部倒角角度與密封堵10下部臺階以下的圓錐面角度相同，緊密貼合形成密封副，其材料為硬質(zhì)合金，密封堵10下部臺階面與浮閥縮頸體19上端面形成第二密封副，固定座12下端面與浮閥芯體6上部第一個臺階，對密封副進行保護。
在沉砂槽17的底部加工有軸向孔與浮動油腔7相通——注油通道8，注油通道8內(nèi)加工有螺紋，固定著油堵9，油堵9與浮閥芯體6間裝有密封圈，注油通道8的數(shù)量為兩個，其位置與泄流通道11、擴散通道13及主流通道14的徑向位置相對應，注油通道8是指在浮閥芯體6外圓面上加工的中間環(huán)形槽靠上部位的底部加工有一道環(huán)形槽與加工在沉砂槽17底部的軸向孔相通。
泄流通道11、擴散通道13與主流通道14三者之間數(shù)量相等，徑向位置相對應，擴散通道13位于減速容腔15的較上部位，泄流通道11位于減速容腔15的較下部位。
注油浮閥殼體1為一圓管狀，兩端加工有螺紋，內(nèi)孔從上到下加工有一個環(huán)形槽——減速容腔15和一個臺階，其他部件裝成一個組件裝于臺階上。
銷16為一內(nèi)六角圓柱頭螺釘，將連接閥套3與固定座12連接為一體，安裝時涂耐高溫厭氧膠。
實施例2：
與上面一種實例不同的是，連接閥套3外圓面上加工有三道環(huán)形槽，其外圓面上部加工有沿圓周均布的u形缺口——泄流通道11，泄流通道11的數(shù)量為二個。
浮動油腔7內(nèi)部注滿高溫潤滑脂。
固定座12下部外圓面上第二個臺階以下的外圓面上沿徑向加工的盲孔為直孔，其上表面上加工有圓柱形盲孔。
密封堵10為整體式結(jié)構(gòu)，由聚醚醚酮加工而成。
浮閥縮頸體19的材料為陶瓷。
注油通道8是指在浮閥芯體6外圓面上加工的中間環(huán)形槽靠上部位的底部加工有徑向孔與加工在沉砂槽17底部的軸向孔相通，注油通道8的數(shù)量為一個。
銷16為一圓柱銷。
實施例3：
與上面兩種實例不同的是，連接閥套3外圓面上部加工有沿圓周均布的橢圓形孔——泄流通道11，泄流通道11的數(shù)量為四個。
密封堵10為整體式結(jié)構(gòu)，由聚四氟乙烯、二硫化鉬、銅粉等組成的復合材料加工而成。
浮閥縮頸體19的材料為高鉻合金。
實施例4：
與上面三種實例不同的是，連接閥套3外圓面上部加工有沿圓周均布的v形缺口——泄流通道11。
密封堵10為組合式結(jié)構(gòu)，由加工了螺紋的金屬芯和聚四氟乙烯組合為一體。
實施例5：
與上面四種實例不同的是，密封堵10為組合式結(jié)構(gòu)，由加工了螺紋的金屬芯和聚醚醚酮組合為一體。
實施例6：
與上面五種實例不同的是，密封堵10為組合式結(jié)構(gòu)，由加工了螺紋的金屬芯和耐熱橡膠組合為一體。
實施例7：
與上面六種實例不同的是，密封堵10為組合式結(jié)構(gòu)，由加工了螺紋的金屬芯和由聚四氟乙烯、二硫化鉬、銅粉等組成的復合材料組合為一體。
石油鉆井用注油浮閥初始為關(guān)閉狀態(tài)，將其通過上下兩端螺紋接入鉆柱，泥漿通道連通完畢，可以進行正常的鉆井、起下鉆等作業(yè)。打開泥漿泵，泥漿從上部進入石油鉆井用注油浮閥的注油浮閥殼體1的上部內(nèi)孔，流入主流通道14，部分泥漿由擴散通道13流入減速容腔15，再由泄流通道11匯入主流通道14下部，泥漿壓力克服浮閥芯體6與連接閥套3間的摩擦力和復位彈簧5的預緊力，推動浮閥芯體6及與其固定為一體的浮閥縮頸體19，連同浮動油腔7內(nèi)的高溫潤滑油或高溫潤滑脂，壓縮復位彈簧5向下移動，浮閥縮頸體19與密封堵10脫離接觸，泥漿由主流通道14經(jīng)浮閥縮頸體19內(nèi)孔依次進入浮閥芯體6、護筒20、注油浮閥殼體1的內(nèi)孔，最后流入下部鉆具，循環(huán)泥漿在浮閥縮頸體19處因節(jié)流效應而產(chǎn)生一個壓差，該壓差保持復位彈簧5處于被壓縮狀態(tài)，浮閥縮頸體19與密封堵10處于脫離狀態(tài)，泥漿通道處于打開狀態(tài)，該壓差、復位彈簧5的壓縮量與浮閥縮頸體19距密封堵10的間隙隨泥漿泵排量的增加而增大，當浮閥縮頸體19距密封堵10的間隙增大到設定值時，限位臺4支撐住浮閥芯體6，復位彈簧5的壓縮量與浮閥縮頸體19距密封堵10的間隙不再隨泥漿泵排量的增加而增大，石油鉆井用注油浮閥處于穩(wěn)定的打開狀態(tài)，復位彈簧5被保護，泥漿順利通過。
泥漿泵關(guān)閉時，泥漿停止循環(huán)，泥漿在浮閥縮頸體19處的壓差消失，處于被壓縮狀態(tài)的復位彈簧5克服浮閥芯體6與連接閥套3間的摩擦力推動浮閥芯體6及與其固定為一體的浮閥縮頸體19，連同浮動油腔7內(nèi)的高溫潤滑油或高溫潤滑脂，向上移動，浮閥縮頸體19上部內(nèi)孔倒角與密封堵10下部臺階以下的圓錐面緊密貼合在一起，形成密封副，關(guān)閉泥漿通道，防止下部泥漿沿鉆柱內(nèi)孔回流,防止地層壓力向上傳遞，避免溢流、井涌、井噴等事故的發(fā)生，也防止了泥漿的浪費和環(huán)境污染。
通過對上述各實施例，有助于公眾對本發(fā)明的理解，本發(fā)明的保護范圍不局限于以上各實施例，任何對本發(fā)明各部件特征或整體結(jié)構(gòu)形式而非實質(zhì)內(nèi)容的變更都視為本發(fā)明的技術(shù)方案。