钻具止回阀的结构原理及性能特点

2020-04-28 真空技术网整理 阀门手册

一、钻具止回阀的概述和用途

  钻具(ju)(ju)(ju)止(zhi)回(hui)(hui)阀是钻井过程中(zhong)的(de)(de)一种(zhong)重(zhong)要内(nei)防(fang)(fang)喷工具(ju)(ju)(ju)。按结构形式(shi)分,钻具(ju)(ju)(ju)止(zhi)回(hui)(hui)阀有蝶形、球形、箭形、投入(ru)式(shi)等。使用中(zhong)安装在(zai)钻具(ju)(ju)(ju)的(de)(de)预(yu)定(ding)部位,只允(yun)许钻柱内(nei)的(de)(de)流体自上而下(xia)流动(dong),而不(bu)允(yun)许其向上流动(dong),从(cong)而达到防(fang)(fang)止(zhi)钻具(ju)(ju)(ju)内(nei)喷的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。它们的(de)(de)使用方法(fa)也不(bu)相同,有的(de)(de)被连接(jie)在(zai)钻柱中(zhong),有的(de)(de)在(zai)需(xu)(xu)要时才连接(jie)在(zai)钻柱上,有的(de)(de)在(zai)需(xu)(xu)要时才投入(ru)钻具(ju)(ju)(ju)水眼内(nei),起(qi)封堵钻柱内(nei)压力(li)的(de)(de)作用。根(gen)据现(xian)场使用经(jing)验(yan),在(zai)正(zheng)常钻井过程中(zhong)通常并不(bu)装设(she)钻具(ju)(ju)(ju)止(zhi)回(hui)(hui)阀(特(te)殊要求除外(wai))。

  因为把钻(zuan)(zuan)(zuan)具止回(hui)阀(投入(ru)式除(chu)外)长期连接在(zai)钻(zuan)(zuan)(zuan)柱上(shang)进行(xing)钻(zuan)(zuan)(zuan)井(jing)(jing)作(zuo)业,其(qi)(qi)零(ling)部件(jian)(尤其(qi)(qi)是密封(feng)件(jian))会因钻(zuan)(zuan)(zuan)井(jing)(jing)液(ye)的冲刷、腐(fu)蚀而损坏,当发生溢(yi)流、井(jing)(jing)喷时(shi)就不能起到应(ying)(ying)有的作(zuo)用(yong)。一般情况是将钻(zuan)(zuan)(zuan)具止回(hui)阀放在(zai)钻(zuan)(zuan)(zuan)台上(shang)备用(yong),需(xu)要时(shi)再(zai)连接到钻(zuan)(zuan)(zuan)柱上(shang)。但是,在(zai)含硫化氢井(jing)(jing)钻(zuan)(zuan)(zuan)井(jing)(jing)过程中,应(ying)(ying)在(zai)钻(zuan)(zuan)(zuan)具中加装回(hui)压阀等内防喷工具。

  钻井(jing)现场大(da)量(liang)使用箭形止回阀,内部结(jie)构受钻井(jing)液冲蚀作用小、表面(mian)硬度较高,密封垫(dian)采用耐冲蚀、抗腐蚀的尼(ni)龙(long)材(cai)料,其整(zheng)体性能好。

  投入式止回(hui)阀由止回(hui)阀组(zu)件和一个联(lian)顶接(jie)头(tou)(tou)组(zu)成。联(lian)顶接(jie)头(tou)(tou)预(yu)先装在靠近(jin)钻(zuan)铤的(de)(de)(de)钻(zuan)柱上,当(dang)发(fa)生(sheng)溢流或井喷和进行不压井起下(xia)钻(zuan)作业时(shi),投入钻(zuan)具水眼的(de)(de)(de)止回(hui)阀组(zu)件,将自动锁紧(jin)在联(lian)顶接(jie)头(tou)(tou)处(chu),起到止回(hui)阀的(de)(de)(de)作用。止回(hui)阀组(zu)件除有(you)橡胶密封圈(quan)以增强(qiang)其密封能(neng)力(li)外,还有(you)强(qiang)有(you)力(li)的(de)(de)(de)锁紧(jin)细(xi)齿,使其可靠牢固(gu)地锁在联(lian)顶接(jie)头(tou)(tou)处(chu)。钻(zuan)具止回(hui)阀的(de)(de)(de)结构类型及代号见表1。

表1 止回阀的(de)结构类(lei)型及代号

止回阀的结构类型及代号

二、钻具止回阀的产品介绍

  1、箭形止回阀与钻杆接头连接。按(an)结构分为组合(he)式和整体式两(liang)种,分别如图1和图2所示(shi)。

组合式箭形止回阀

图(tu)1 组合(he)式箭形(xing)止回阀

1—上接(jie)头(tou);2—阀体;3—密封盒;4—密封圈;5—密封箭;6—下(xia)座

整体式箭形止回阀

图2 整(zheng)体式箭(jian)形止回阀(fa)

1—阀体;2—锁紧压帽;3—压帽;4—O形密封圈(quan);5—密封套(tao);6—上密封圈(quan);7—下密封圈(quan);8—阀芯

  2、手动(dong)打开(kai)(kai)式止(zhi)(zhi)(zhi)回(hui)阀与(yu)钻杆(gan)接(jie)(jie)(jie)头连接(jie)(jie)(jie)。其结构组(zu)成(cheng)与(yu)箭(jian)形止(zhi)(zhi)(zhi)回(hui)阀基本相同,如图3所示,是在箭(jian)形止(zhi)(zhi)(zhi)回(hui)阀的(de)母接(jie)(jie)(jie)头螺纹处,增加一套由联(lian)顶接(jie)(jie)(jie)头组(zu)成(cheng)的(de)阀瓣(ban)顶开(kai)(kai)装置。在连接(jie)(jie)(jie)手动(dong)打开(kai)(kai)式止(zhi)(zhi)(zhi)回(hui)阀时,它处于打开(kai)(kai)泄压状态,便于与(yu)钻杆(gan)螺杆(gan)连接(jie)(jie)(jie)。当连接(jie)(jie)(jie)完毕(bi)后,卸(xie)止(zhi)(zhi)(zhi)推丝杠(gang)解锁,打开(kai)(kai)的(de)阀瓣(ban)便自动(dong)关闭,起(qi)到止(zhi)(zhi)(zhi)回(hui)阀的(de)作(zuo)用。

手动打开式止回阀

图3 手动打(da)开式止回阀

1—止推(tui)丝杠;2—联顶接(jie)头;3—上阀(fa)体(ti);4—顶杆;5—阀(fa)座(zuo);6—阀(fa);7—弹簧;8—下阀(fa)体(ti)

  3、球形止回阀与钻杆接头(tou)相(xiang)连。球形止回阀的阀体为上、下接头(tou)组(zu)合(he)式或(huo)整体式,如图4所示。

球形止回阀

图4 球形止(zhi)回阀

1—上接(jie)头;2—下接(jie)头;3—密封球;4—球座(zuo);5—弹簧;6—弹簧座(zuo);7—调整(zheng)垫片(pian)

  4、蝶式止回阀如(ru)图5所示,与(yu)钻(zuan)杆接头连接。

蝶式止回阀

图5 蝶(die)式(shi)止回阀

1—阀体(ti);2—调整压(ya)帽;3—弹(dan)簧;4—扶正套;5—阀瓣

  5、投(tou)(tou)入(ru)式(shi)(shi)止(zhi)(zhi)(zhi)回(hui)阀(fa)如图6所示,与钻(zuan)(zuan)杆(gan)接(jie)头相(xiang)连。钻(zuan)(zuan)进中,投(tou)(tou)入(ru)式(shi)(shi)止(zhi)(zhi)(zhi)回(hui)阀(fa)的联顶接(jie)头预(yu)先连接(jie)在(zai)(zai)钻(zuan)(zuan)柱上(shang)需要的部(bu)位,此时阀(fa)中并无止(zhi)(zhi)(zhi)回(hui)阀(fa)组件,钻(zuan)(zuan)井液循环(huan)畅通(tong)无阻(zu)。当钻(zuan)(zuan)进以及起下钻(zuan)(zuan)作(zuo)业(ye)中发生溢流时,投(tou)(tou)入(ru)式(shi)(shi)止(zhi)(zhi)(zhi)回(hui)阀(fa)并不妨(fang)碍关井立管(guan)压力真实(shi)数据的获取。只是需要封闭(bi)钻(zuan)(zuan)具中孔时才将(jiang)止(zhi)(zhi)(zhi)回(hui)阀(fa)组件投(tou)(tou)入(ru)钻(zuan)(zuan)柱中,使止(zhi)(zhi)(zhi)回(hui)阀(fa)组件坐落(luo)在(zai)(zai)联顶接(jie)头上(shang),防(fang)止(zhi)(zhi)(zhi)钻(zuan)(zuan)柱内(nei)流体上(shang)行(xing)。

投入式止回阀

图(tu)6 投入式止回阀

1—联顶接头;2—爪盘螺(luo)(luo)母;3—紧(jin)定螺(luo)(luo)钉;4—卡瓦;5—卡瓦体;6—筒形(xing)密封(feng)圈(quan);7—阀体;8—钢球(qiu);9—止动环;10—弹簧;11—尖形(xing)接头

  投(tou)入式止回阀在使用上优于其他止回阀,但其结构复(fu)杂,操作(zuo)也较为(wei)烦琐。

  将投入式止回(hui)阀(fa)的(de)(de)组件(jian)投入钻柱中孔后,应接方钻杆开(kai)泵循(xun)环钻井(jing)液推动(dong)止回(hui)阀(fa)组件(jian)输(shu)送到联顶接头的(de)(de)固定座上。当(dang)止回(hui)阀(fa)组件(jian)“到位(wei)”时泵压会突然升高,此时即能起到防止内喷的(de)(de)作(zuo)用(yong),只(zhi)允(yun)许(xu)钻柱内的(de)(de)流体向下流动(dong)而不允(yun)许(xu)向上流动(dong)。

  钻柱从井中起出(chu)(chu)后(hou),从阳(yang)螺纹接(jie)头(tou)上卸(xie)下止动环,即可(ke)将(jiang)止回阀(fa)组(zu)件(jian)抽(chou)出(chu)(chu)。