本實(shí)用新型涉及石油、天然氣開采、鉆井的工具領(lǐng)域，尤其是一種用于鉆具的箭形止回閥。

背景技術(shù)：

在鉆井平臺(tái)鉆井工作時(shí)，由于地層的復(fù)雜多變，鉆井過程中常常會(huì)遇到地層高壓流體，如果沒有可靠的防噴系統(tǒng)就有可能發(fā)生井涌或井噴，影響鉆井作業(yè)安全和鉆井效率。箭形止回閥是種鉆柱內(nèi)的防噴工具，連接在鉆柱中，當(dāng)遇到高壓油氣層向上頂壓時(shí)，可帶動(dòng)箭形閥芯向上移動(dòng)與閥座貼合密封，關(guān)閉鉆柱內(nèi)通道，防止井噴及井涌?，F(xiàn)有技術(shù)中箭形止回閥的缺點(diǎn)是：1、由于用于固定閥座的壓帽存在，限制了鉆井液的通道，減小了箭形止回閥的過流面積，產(chǎn)生較大阻力，使泥漿的壓降較大，浪費(fèi)了能量，影響鉆進(jìn)效率。2、在箭形閥芯上用來密封的橡膠圓圈在高壓高速流體的作用下容易磨損失效或脫落，影響箭形閥芯的密封效果。3、由于鉆井液的壓力值上下浮動(dòng)，箭形閥芯的彈簧在正常工作時(shí)一直在跳動(dòng)，這影響了彈簧的壽命，對(duì)井控作業(yè)也不利。中國專利文獻(xiàn)CN203362113U公開了一種箭形止回閥，通過在箭形閥芯和閥座上設(shè)置硬質(zhì)合金密封套，來改善使用壽命短的問題，但是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且仍未解決過流面積小和箭形閥芯跳動(dòng)的問題。中國專利文獻(xiàn)CN102635329A公開了一種新型雙密封箭形止回閥，設(shè)置的橡膠筒能夠提高密封效果，延長使用壽命。將閥座與壓帽集成到上閥體，擴(kuò)大了流體通道。使用了較少的O形密封圈。但是流體通道仍存在壓降較大的問題。設(shè)置的橡膠筒在高壓泥漿的作用下，磨損較快，很快失去密封的效果。設(shè)置的安全卡環(huán)由于結(jié)構(gòu)缺陷，在發(fā)生井涌或井噴時(shí)，安全卡環(huán)容易將箭形閥芯鎖死，難以脫開。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種箭形止回閥，能夠提高過流面積，降低阻力，提高密封效果，延長使用壽命，在優(yōu)選的方案中，能夠避免在工作過程中，箭形閥芯跳動(dòng)的問題。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種箭形止回閥，包括互相連接的上閥體和下閥體，上閥體內(nèi)設(shè)有通孔，在通孔的底部依次設(shè)有錐形面和第一花鍵面；在下閥體內(nèi)設(shè)有沿下閥體軸向滑動(dòng)的箭形閥芯，箭形閥芯頂部相應(yīng)設(shè)有與錐形面密封配合的錐臺(tái)，與第一花鍵面密封配合的第二花鍵面。優(yōu)選的方案中，所述的第一花鍵面為柱形的通孔的內(nèi)壁設(shè)有多個(gè)圓弧狀凸起或凹陷。優(yōu)選的方案中，所述的第二花鍵面為柱形面的外壁設(shè)有多個(gè)圓弧狀凹陷或凸起。優(yōu)選的方案中，在第一花鍵面與第二花鍵面上端設(shè)有倒角或倒圓。優(yōu)選的方案中，在下閥體內(nèi)還設(shè)有底座，底座中心設(shè)有導(dǎo)向孔，箭形閥芯的底部設(shè)有縮徑段，縮徑段在導(dǎo)向孔內(nèi)滑動(dòng)，在縮徑段上設(shè)有第一彈簧，第一彈簧位于箭形閥芯的頭部底面與底座上端面之間。優(yōu)選的方案中，箭形閥芯的頭部位于下閥體擴(kuò)徑的過流腔內(nèi)，底座固定安裝在過流腔的底部位置，底座上設(shè)有環(huán)形的過流道，過流道通過至少一個(gè)側(cè)口與過流腔連通。優(yōu)選的方案中，底座的頂部還設(shè)有至少一個(gè)與過流道連通的底座端面通孔。優(yōu)選的方案中，所述的底座端面通孔為弧形孔。優(yōu)選的方案中，在箭形閥芯的縮徑段設(shè)有垂直于軸線的通孔，通孔兩端活動(dòng)設(shè)有帶有球頭的定位頭，定位頭之間設(shè)有第二彈簧；在導(dǎo)向孔內(nèi)壁設(shè)有與定位頭相對(duì)應(yīng)的球形卡槽。優(yōu)選的方案中，當(dāng)定位頭卡入球形卡槽，箭形閥芯與上閥體處于分離狀態(tài)。本實(shí)用新型提供的一種箭形止回閥，通過采用花鍵面的結(jié)構(gòu)，在不增加行程和外徑的前提下，增加過流面積超過原有過流面積的1.5~2倍。采用的錐形面與花鍵面配合的組合方案，提高了密封效果，尤其是采用該方案，無需設(shè)置額外的密封件，例如橡膠材質(zhì)的密封圈、密封筒等結(jié)構(gòu)，從而避免了密封件被高壓泥漿快速磨損的問題，提高了箭形止回閥的使用壽命。設(shè)置的球形的定位頭與球形卡槽的配合，能夠在正常工作中鎖定箭形閥芯的位置，從而避免在工作過程中箭形閥芯的跳動(dòng)，減小了彈簧的彈動(dòng),進(jìn)一步延長箭形止回閥的使用壽命。正常工作時(shí)始終不會(huì)封住流道，下鉆順利，便于鉆井液通過。同時(shí),當(dāng)井噴及井涌時(shí),在井噴高壓液的作用下,又可以自動(dòng)密封，防止井下流體向上流動(dòng)，有利于井控作業(yè)。附圖說明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：圖1為本實(shí)用新型的主視整體結(jié)構(gòu)剖視示意圖。圖2為圖1中B處的局部放大示意圖。圖3為本實(shí)用新型中箭形閥芯的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型中箭形止回閥最小過流面積處的示意圖。圖5為本實(shí)用新型中底座的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實(shí)用新型中底座的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：上閥體1，下閥體2，箭形閥芯3，第一彈簧4，底座5，定位頭6，第二彈簧7，導(dǎo)向孔8，第一花鍵面9，第二花鍵面10，通孔11，球形卡槽12，底座端面通孔13，側(cè)口14，錐形面15，錐臺(tái)16，過流腔17。具體實(shí)施方式如圖1~6中，一種箭形止回閥，包括互相連接的上閥體1和下閥體2，上閥體1內(nèi)設(shè)有通孔，在通孔的底部依次設(shè)有相對(duì)于通孔擴(kuò)徑的錐形面15和第一花鍵面10；在下閥體2內(nèi)設(shè)有沿下閥體2軸向滑動(dòng)的箭形閥芯3，箭形閥芯3頂部相應(yīng)設(shè)有與錐形面15密封配合的錐臺(tái)16，與第一花鍵面10密封配合的第二花鍵面9。優(yōu)選的方案中，所述的第一花鍵面10為柱形的通孔的內(nèi)壁設(shè)有多個(gè)圓弧狀凸起或凹陷。本例中采用通孔的內(nèi)壁設(shè)有多個(gè)圓弧狀凹陷的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的方案中，所述的第二花鍵面9為柱形面的外壁設(shè)有多個(gè)圓弧狀凹陷或凸起。本例中采用柱形面的外壁設(shè)有多個(gè)圓弧狀凸起的結(jié)構(gòu)。由上述的結(jié)構(gòu)，在正常工作時(shí)，采用花鍵面的結(jié)構(gòu)，能夠在不改變其他參數(shù)的前提下，增大過流面積，參見圖4中所示，尤其是在花鍵槽設(shè)置在上閥體1的通孔內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)下，過流面積增加較大。當(dāng)出現(xiàn)井噴及井涌時(shí)，箭形閥芯3與上閥體1形成密封，其中錐臺(tái)16與錐形面15形成第二級(jí)密封，第一花鍵面9與第二花鍵面10形成第一級(jí)密封，雖然第一級(jí)密封為確?；瑒?dòng)順暢而存在較小的間隙，但是經(jīng)過第一級(jí)密封仍能在很大程度上降低井噴及井涌時(shí)的壓力，再經(jīng)過錐臺(tái)16與錐形面15的第二級(jí)密封，完全都能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)井噴及井涌的封堵，無需額外設(shè)置的密封圈。延長了使用壽命，也降低了零件的加工難度。優(yōu)選的方案中，在第一花鍵面10與第二花鍵面9上端設(shè)有倒角或倒圓。由此結(jié)構(gòu)，利用類似楔緊的原理，在一花鍵面10與第二花鍵面9之間還能夠通過倒角或倒圓進(jìn)一步提高密封效果。優(yōu)選的方案如圖5、6中，在下閥體2內(nèi)還設(shè)有底座5，底座5中心設(shè)有導(dǎo)向孔8，箭形閥芯3的底部設(shè)有縮徑段，縮徑段在導(dǎo)向孔8內(nèi)滑動(dòng)，在縮徑段上設(shè)有第一彈簧4，第一彈簧4位于箭形閥芯3頭部底面與底座5上端面之間。由此結(jié)構(gòu)，第一彈簧4趨于使箭形閥芯3將上閥體1的通孔封堵，并非有高壓泥漿將箭形閥芯3壓下，開啟流道，由此結(jié)構(gòu)，能夠在泥漿壓力不足時(shí)，將上閥體1封住，避免出現(xiàn)井噴及井涌的狀況。優(yōu)選的方案如圖5中，箭形閥芯3的頭部位于下閥體2擴(kuò)徑的過流腔17內(nèi)，底座5固定安裝在過流腔17的底部位置，底座5上設(shè)有環(huán)形的過流道18，過流道18通過至少一個(gè)側(cè)口14與過流腔17連通。由此結(jié)構(gòu)，便于泥漿通過。優(yōu)選的方案如圖6、3中，底座5的頂部還設(shè)有至少一個(gè)與過流道18連通的底座端面通孔13。由此結(jié)構(gòu)，當(dāng)出現(xiàn)井噴及井涌的狀況，液流能夠以較大的壓力沖擊箭形閥芯3上方膨大頭部的底面，形成向上的推力。從而帶動(dòng)箭形閥芯3封堵流道。優(yōu)選的方案如圖6中，所述的底座端面通孔13為弧形孔。由此結(jié)構(gòu)，增大井噴及井涌的狀況下液流對(duì)箭形閥芯3的沖擊。優(yōu)選的方案如圖1~3中，在箭形閥芯3的縮徑段設(shè)有垂直于軸線的通孔11，通孔11兩端活動(dòng)設(shè)有帶有球頭的定位頭6，定位頭6之間設(shè)有第二彈簧7；在導(dǎo)向孔8內(nèi)壁設(shè)有與定位頭6相對(duì)應(yīng)的球形卡槽12。由此結(jié)構(gòu)，當(dāng)工作時(shí)，在泥漿的壓力下，箭形閥芯3下行，當(dāng)帶有圓頭的定位頭6到達(dá)球形卡槽12的位置，在第二彈簧7的作用下，定位頭6卡入到球形卡槽12內(nèi)，從而將箭形閥芯3的位置鎖定，即便泥漿壓力存在波動(dòng)，箭形閥芯3在定位頭6的鎖定作用下，也不會(huì)跳動(dòng)，從而延長第一彈簧4的使用壽命。當(dāng)井噴及井涌的狀況下，在液流的沖擊下，定位頭6與球形卡槽12脫開，從而箭形閥芯3在第一彈簧4的作用下封堵流道。優(yōu)選的方案中，當(dāng)定位頭6卡入球形卡槽12，箭形閥芯3與上閥體1處于分離狀態(tài)。由此結(jié)構(gòu)，便于泥漿通過。上述的實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應(yīng)視為對(duì)于本實(shí)用新型的限制，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征在不沖突的情況下，可以相互任意組合。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求記載的技術(shù)方案，包括權(quán)利要求記載的技術(shù)方案中技術(shù)特征的等同替換方案為保護(hù)范圍。即在此范圍內(nèi)的等同替換改進(jìn)，也在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。



技術(shù)特征：

1.一種箭形止回閥，包括互相連接的上閥體（1）和下閥體（2），其特征是：上閥體（1）內(nèi)設(shè)有通孔，在通孔的底部依次設(shè)有錐形面（15）和第一花鍵面（10）；在下閥體（2）內(nèi)設(shè)有沿下閥體（2）軸向滑動(dòng)的箭形閥芯（3），箭形閥芯（3）頂部相應(yīng)設(shè)有與錐形面（15）密封配合的錐臺(tái)（16），和與第一花鍵面（10）密封配合的第二花鍵面（9）。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種箭形止回閥，其特征是：所述的第一花鍵面（10）為在柱形的通孔的內(nèi)壁設(shè)有多個(gè)圓弧狀凸起或凹陷。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種箭形止回閥，其特征是：所述的第二花鍵面（9）為柱形面的外壁設(shè)有多個(gè)圓弧狀凹陷或凸起。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種箭形止回閥，其特征是：在第一花鍵面（10）與第二花鍵面（9）上端設(shè)有倒角或倒圓。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種箭形止回閥，其特征是：在下閥體（2）內(nèi)還設(shè)有底座（5），底座（5）中心設(shè)有導(dǎo)向孔（8），箭形閥芯（3）的底部設(shè)有縮徑段，縮徑段在導(dǎo)向孔（8）內(nèi)滑動(dòng)，在縮徑段上設(shè)有第一彈簧（4），第一彈簧（4）位于箭形閥芯（3）的頭部底面與底座（5）上端面之間。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種箭形止回閥，其特征是：箭形閥芯（3）的頭部位于下閥體（2）擴(kuò)徑的過流腔（17）內(nèi)，底座（5）固定安裝在過流腔（17）的底部位置，底座（5）上設(shè)有環(huán)形的過流道（18），過流道（18）通過至少一個(gè)側(cè)口（14）與過流腔（17）連通。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種箭形止回閥，其特征是：底座（5）的頂部還設(shè)有至少一個(gè)與過流道（18）連通的底座端面通孔（13）。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種箭形止回閥，其特征是：所述的底座端面通孔（13）為弧形孔。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種箭形止回閥，其特征是：在箭形閥芯（3）的縮徑段設(shè)有垂直于軸線的通孔（11），通孔（11）兩端活動(dòng)設(shè)有帶有球頭的定位頭（6），定位頭（6）之間設(shè)有第二彈簧（7）；在導(dǎo)向孔（8）內(nèi)壁設(shè)有與定位頭（6）相對(duì)應(yīng)的球形卡槽（12）。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種箭形止回閥，其特征是：當(dāng)定位頭（6）卡入球形卡槽（12），箭形閥芯（3）與上閥體（1）處于分離狀態(tài)。 技術(shù)總結(jié)

本實(shí)用新型提供一種箭形止回閥，包括互相連接的上閥體和下閥體，上閥體內(nèi)設(shè)有通孔，在通孔的底部依次設(shè)有錐形面和第一花鍵面；在下閥體內(nèi)設(shè)有沿下閥體軸向滑動(dòng)的箭形閥芯，箭形閥芯頂部相應(yīng)設(shè)有與錐形面密封配合的錐臺(tái)，與第一花鍵面密封配合的第二花鍵面。本實(shí)用新型提供的一種箭形止回閥，通過采用花鍵面的結(jié)構(gòu)，在不增加行程和外徑的前提下，增加過流面積超過原有過流面積的1.5~2倍。采用的錐形面與花鍵面配合的組合方案，提高了密封效果，尤其是采用該方案，無需設(shè)置額外的密封件，例如橡膠材質(zhì)的密封圈、密封筒等結(jié)構(gòu)，從而避免了密封件被高壓泥漿快速磨損的問題，提高了箭形止回閥的使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧福成;江友亮

受保護(hù)的技術(shù)使用者：長江大學(xué)

文檔號(hào)碼：201620620301

技術(shù)研發(fā)日：2016.06.22

技術(shù)公布日：2016.11.16