石油钻井用泥浆防溅阀的制作方法

本发明涉及石油工业钻井防喷溅工具——泥浆防溅阀技术领域，特别涉及石油钻井用泥浆防溅阀。

背景技术：

在石油、天然气及其他钻井和修井作业中，为防止在接单根时，方钻杆及其上部管柱内的泥浆喷洒到钻台上，污染环境，影响作业，造成浪费，增加安全隐患，而在方钻杆或方钻杆下旋塞阀下部安装防溅阀，目前使用的防溅阀大多结构复杂，工艺性差，阀芯结构不合理，泥浆流速快冲蚀严重，加工和使用成本高，硬对硬的密封结构在低压下密封性能不可靠，遇卡时阻力大影响正常钻井作业，故障率高、可靠性低、使用寿命短，威胁相关人员与设施的安全。

技术实现要素：

为了解决以上存在的问题，本发明提供了一种石油钻井用泥浆防溅阀，由壳体、固定螺钉、泥浆通道和由阀芯体、弹簧、阀座、强力弹簧、活塞、“介”字形立筋、“廿”字形流道、固定槽、“船”形减速槽、限位销、阀芯、支撑销、支撑座组成的整体阀芯组成，本发明的目的是为石油钻井提供一种石油钻井用泥浆防溅阀。

本发明是通过以下技术方案实现的。

石油钻井用泥浆防溅阀包括壳体、阀芯体、弹簧、阀座、强力弹簧、活塞、“介”字形立筋、“廿”字形流道、固定槽、“船”形减速槽、固定螺钉、限位销、阀芯、支撑销、支撑座、泥浆通道，除壳体、固定螺钉外的其他配件组成整体阀芯，其中壳体为圆管状，内孔第二个台阶上支撑着整体阀芯，阀芯体为下端开口的桶状，桶内从下向上依次加工有四个台阶，第一个台阶向上的桶壁上有两道环形槽，槽内有密封，贴合安装着阀座，桶底支撑着弹簧，外圆锥面台阶以下有三个“介”字形立筋和三个与桶内相通的“廿”字形流道，外圆下平面台阶下部的外圆面上有三个120°均布的孔，孔内紧装着前半部分插入支撑座外圆环形槽内的支撑销，支撑座的上端面支撑着强力弹簧，活塞外圆面上的环形长槽内充满润滑油，弹簧下端支撑在活塞上端面上的平底盲孔底部，停泵时，使固定在活塞底部的阀芯的下部外圆锥面紧密贴合在阀座内圆锥面上形成密封副，该密封副为软对硬密封副，关闭泥浆通道，开泵时，阀芯随活塞上升至阀芯体第三个台阶以上，打开泥浆通道，当活塞与阀体卡死时，泥浆推动阀座压缩强力弹簧下行，同时对阀芯进行部分冲蚀，限位销的前端位于活塞外圆面下台阶以下，弹簧的力值始终小于强力弹簧的预紧力。

壳体的内孔、三个“廿”字形流道、“船”形减速槽、阀芯、阀座内孔、支撑座内孔与阀芯体组成泥浆通道，阀芯由聚四氟乙烯、聚醚醚酮或由聚四氟乙烯、二硫化钼、铜粉等组成的复合材料加工而成或由加工了螺纹的金属芯和聚四氟乙烯、聚醚醚酮、耐热橡胶或由聚四氟乙烯、二硫化钼、铜粉等组成的复合材料组合为一体，阀座的材质为硬质合金、陶瓷、高铬合金或其他高硬度高耐磨性材料。

阀芯体外圆上端为圆锥面，外圆面上有一个锥面台阶，外圆面下部有一个下锥面台阶和一个下平面台阶，下锥面台阶下部的外圆面上有两道环形槽，槽内有密封，与壳体第二个台阶以上的内孔贴合密封，阀芯体第二个台阶向上的桶壁上有一道“船”形减速槽，其下槽边向外延伸连通“廿”字形流道，“廿”字形流道与“介”字形立筋交错分布，在“介”字形立筋上，在桶内第三个台阶以下，“船”形减速槽以上有三个120°均布的孔，孔内涂高温固持胶固定着限位销，“廿”字形流道与桶内的开口位于第三个台阶以下，第三个台阶加工成15～20°的圆锥面。

活塞外圆上部有一个台阶，该台阶与下台阶之间的外圆面上有两道环形槽，槽内有密封，与阀芯体第四个台阶以下的内孔形成滑动密封副，两道环形槽之间有一道环形长槽，阀芯外圆面上有两个台阶，第一个台阶以上加工有螺纹，涂厌氧胶旋入活塞底部平底盲孔中心的螺纹孔内，两个台阶及两个台阶间的外圆面与活塞间涂高温固持胶粘结为一体。

壳体两端加工有螺纹，内孔有两个台阶，第一个台阶加工成15～20°的圆锥面，外圆面上有一径向台阶孔，孔内加工有螺纹，涂厌氧胶固定着固定螺钉，固定螺钉右部的小圆柱插入“介”字形立筋外圆面上的盲孔——固定槽内，左部大圆柱面上有环形槽，槽内有密封，左端面上加工有内六方孔。

强力弹簧为一组对合组合的碟形弹簧或矩形截面圆柱螺旋组合弹簧,强力弹簧使阀座的上端面紧密贴合在阀芯体的第二个台阶上。

本发明具有以下优点：由壳体的内孔、三个“廿”字形流道、“船”形减速槽、阀芯、阀座内孔、支撑座内孔与阀芯体组成泥浆通道，活塞外圆面上的环形长槽内充满润滑油减少了活塞卡滞的风险，开泵时，泥浆从上部钻具进入壳体上部内孔，经三个“廿”字形流道进入“船”形减速槽，形成均匀稳定的泥浆流进入阀芯体桶内，使阀芯随活塞上升至“廿”字形流道与桶内开口以上的第三个台阶上部，有效地保护了阀芯的安全，避免了泥浆对阀芯体、阀芯和阀座的不均匀冲蚀损害，延长了阀的使用寿命，阀芯与阀座间形成软对硬密封副，增加了密封可靠性，增加了石油钻井用泥浆防溅阀的系统性能稳定性。由支撑销、支撑座、强力弹簧支撑阀座简化了加工及安装工艺，降低了产品成本。

说明书附图

图1：石油钻井用泥浆防溅阀示意

附图说明:1、壳体2、阀芯体2-1、“介”字形立筋2-2、“廿”字形流道2-3、固定槽2-4、“船”形减速槽3、弹簧4、固定螺钉5、限位销6、阀芯7、阀座8、支撑销9、支撑座10、强力弹簧11、活塞12、泥浆通道。

具体实施方式

现结合说明书附图图1对本发明做进一步的描述。

实施例1：

石油钻井用泥浆防溅阀包括壳体1、阀芯体2、弹簧3、阀座7、强力弹簧10、活塞11、“介”字形立筋2-1、“廿”字形流道2-2、固定槽2-3、“船”形减速槽2-4、固定螺钉4、限位销5、阀芯6、支撑销8、支撑座9、泥浆通道12，除壳体1、固定螺钉4外的其他配件组成整体阀芯，其中壳体1为圆管状，内孔第二个台阶上支撑着整体阀芯，阀芯体2为下端开口的桶状，桶内从下向上依次加工有四个台阶，第一个台阶向上的桶壁上有两道环形槽，槽内有密封，贴合安装着阀座7，桶底支撑着弹簧3，外圆锥面台阶以下有三个“介”字形立筋2-1和三个与桶内相通的“廿”字形流道2-2，外圆下平面台阶下部的外圆面上有三个120°均布的孔，孔内紧装着前半部分插入支撑座9外圆环形槽内的支撑销8，支撑座9的上端面支撑着强力弹簧10，活塞11外圆面上的环形长槽内充满润滑油，弹簧3下端支撑在活塞11上端面上的平底盲孔底部，停泵时，使固定在活塞11底部的阀芯6的下部外圆锥面紧密贴合在阀座7内圆锥面上形成密封副，该密封副为软对硬密封副，关闭泥浆通道12，开泵时，阀芯6随活塞11上升至阀芯体2第三个台阶以上，打开泥浆通道12，当活塞11与阀体2卡死时，泥浆推动阀座7压缩强力弹簧10下行，同时对阀芯6进行部分冲蚀，限位销5的前端位于活塞11外圆面下台阶以下，弹簧3的力值始终小于强力弹簧10的预紧力。

壳体1的内孔、三个“廿”字形流道2-2、“船”形减速槽2-4、阀芯6、阀座7内孔、支撑座9内孔与阀芯体2组成泥浆通道12，阀芯6为整体式结构，由聚四氟乙烯加工而成，阀座7的材质为硬质合金。

阀芯体2外圆上端为圆锥面，外圆面上有一个锥面台阶，外圆面下部有一个下锥面台阶和一个下平面台阶，下锥面台阶下部的外圆面上有两道环形槽，槽内有密封，与壳体1第二个台阶以上的内孔贴合密封，阀芯体2第二个台阶向上的桶壁上有一道“船”形减速槽2-4，其下槽边向外延伸连通“廿”字形流道2-2，“廿”字形流道2-2与“介”字形立筋2-1交错分布，在“介”字形立筋2-1上，在桶内第三个台阶以下，“船”形减速槽2-4以上有三个120°均布的孔，孔内涂高温固持胶固定着限位销5，“廿”字形流道2-2与桶内的开口位于第三个台阶以下，第三个台阶加工成15～20°的圆锥面。

活塞11外圆上部有一个台阶，该台阶与下台阶之间的外圆面上有两道环形槽，槽内有密封，与阀芯体2第四个台阶以下的内孔形成滑动密封副，两道环形槽之间有一道环形长槽，阀芯6外圆面上有两个台阶，第一个台阶以上加工有螺纹，涂厌氧胶旋入活塞11底部平底盲孔中心的螺纹孔内，两个台阶及两个台阶间的外圆面与活塞11间涂高温固持胶粘结为一体。

壳体1两端加工有螺纹，内孔有两个台阶，第一个台阶加工成15～20°的圆锥面，外圆面上有一径向台阶孔，孔内加工有螺纹，涂厌氧胶固定着固定螺钉4，固定螺钉4右部的小圆柱插入“介”字形立筋2-1外圆面上的盲孔——固定槽2-3内，左部大圆柱面上有环形槽，槽内有密封，左端面上加工有内六方孔。

强力弹簧10为一组对合组合的碟形弹簧,强力弹簧10使阀座7的上端面紧密贴合在阀芯体2的第二个台阶上。

实施例2：

与上面一种实例不同的是，强力弹簧10为一组矩形截面圆柱螺旋组合弹簧。

阀芯6为整体式结构，由聚醚醚酮加工而成。

阀座7的材料为陶瓷。

实施例3：

与上面两种实例不同的是，阀芯6为整体式结构，由聚四氟乙烯、二硫化钼、铜粉等组成的复合材料加工而成。

阀座7的材料为高铬合金。

实施例4：

与上面三种实例不同的是，阀芯6为组合式结构，由加工了螺纹的金属芯和聚四氟乙烯组合为一体。

实施例5：

与上面四种实例不同的是，阀芯6为组合式结构，由加工了螺纹的金属芯和聚醚醚酮组合为一体。

实施例6：

与上面五种实例不同的是，阀芯6为组合式结构，由加工了螺纹的金属芯和耐热橡胶组合为一体。

实施例7：

与上面六种实例不同的是，阀芯6为组合式结构，由加工了螺纹的金属芯和由聚四氟乙烯、二硫化钼、铜粉等组成的复合材料组合为一体。

将石油钻井用泥浆防溅阀接入钻柱，打开泥浆泵，泥浆从上部钻具进入壳体1上部内孔，经三个“廿”字形流道2-2进入“船”形减速槽2-4，形成均匀稳定的泥浆流进入阀芯体2桶内，推着活塞11外圆面上的下台阶克服弹簧3的预紧力并压缩弹簧3向上移动，使固定在活塞11上的阀芯6脱离阀座7向上移动至“廿”字形流道2-2与桶内开口以上的第三个台阶上部，阀芯6脱离阀座7后泥浆压力同时也作用在阀芯6上，加快了打开泥浆通道12的速度，泥浆顺利流入下部钻具。

关闭泥浆泵，泥浆对活塞的作用力减小，弹簧3推动活塞11下行，阀芯6也下行与阀座7接触密封，关闭泥浆通道12，可以放心地拆装钻具，不会产生泥浆喷溅。

当活塞11与阀体2卡在一起时，打开泥浆泵，阀芯6无法上行，随着泥浆压力的增大，泥浆推动阀座7压缩强力弹簧10下行，打开泥浆通道12，阀座7脱离阀芯6后泥浆压力同时也作用在阀芯6上，推动活塞11的力增大，使活塞11解卡，强力弹簧10使阀座7复位，防溅阀恢复正常工作状态。

当活塞11与阀体2卡死时，打开泥浆泵，阀芯6处于“廿”字形流道2-2与阀体2桶内开口位置，泥浆通道12狭窄，阻力大，对软对硬密封副中较软的阀芯6进行部分冲蚀，恢复泥浆畅通状态，不影响正常钻进，停泵时拆下防溅阀，更换整体阀芯，方便快捷。

通过对上述各实施例，有助于公众对本发明的理解，本发明的保护范围不局限于以上各实施例，任何对本发明各部件特征或整体结构形式而非实质内容的变更都视为本发明的技术方案。