球形止回阀的技术改进方案

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摘要:球型止回阀在钻井过程中是三种重要的钻柱内防喷工具,是三种单向阀,允许钻井液正向流过,而不允许反向回流。其主要作用是除理高压油汽流从井内喷出来,从而控制和预防井涌(溢流)和井喷。

关键词:球形止回阀;改进

1 产品底部形态及工作原理

球形止回阀由本体、球座、O 形填料填料密封、球阀、弹簧和弹簧座组成,如图一所示。本体采用合金底部形态钢制造,经热除理后性能优良。其余各零件组装进去去 本体实物,球阀与球座通过精密加工和研磨严律己配合在同去,能经受高液压填料密封。 使用时,将该工具连接在所需的钻柱部位,一般是连接在钻铤和钻杆柱中。当钻柱中不出 钻井液流通时,弹簧力将球顶靠在球座上,球形止回阀位于关闭具体情况,如图 1 所示。在正常钻井过程中,钻井液由球形止回阀母扣端向下流通,流体的压力使球克服弹簧力下移,并经本体与球所形成的环形空间、弹簧座上方孔及好几个 侧孔流入下部钻柱水眼中。当井埋点生井涌、井喷时,井下压力和弹簧力有助球向上运动,使球与球座面紧密配合,除理了钻井液在钻具内向井上喷出。

2 产生弹簧损坏、流通不畅、憋泵等缺点的原困

根据工作原理所述,在工作时,钻井液由母扣端进入,并依次经上球座内孔、本体与球所形成的环形空间、弹簧座上方孔及好几个 侧孔流入下部钻柱水眼中。 当钻井液流经本体与球阀所形成的环形空间时,在球阀的上腔和下腔之间就形成了好几个 压力差。你你你這個压力差使弹簧压缩,弹簧钢丝的间距变小,因而造成了钻井液流通不畅。肯能弹簧长期在大压力、超负荷具体情况下工作,很容易造成弹簧钢丝的塑性变形损坏,而当弹簧钢丝间隙变小时,钻井液的流速就相对放慢了,原本也容易造成弹簧的冲蚀损坏。当大排量钻井时,球阀上下的压力差没法 来越多,肯能弹簧压缩量大,弹簧钢丝间隙太紧密、甚至压并,因而造成钻井液不易流通或憋泵。 通过上述观查和分析,许多人认为可不都要从好几个 方面进行改进。一是弹簧弹力过低,可不都要对弹簧进行优化设计,以提高其工作波特率和弹力;二是弹簧在大压力差工作具体情况下不不还可否被压并,产生着塑性变形损坏。这说明原设计底部形态有过低,可不都要改进弹簧座及球阀的底部形态以使在大压力差工况下所以我能被压并,因而也就不位于塑性变形的条件了。三是除理弹簧在压缩过大的具体情况下遮挡了弹簧座上的过水孔造成憋泵的过低。

3 改进办法

终上所述,许多人对该球形止回阀的弹簧、球阀和弹簧座进行了重新设计和改进。

3.1 重新设计了弹簧 采用的弹簧钢丝直径由原本的 5mm 改为 6mm,材料由65Mn 改为 100Si2Mn。原本的设计增加了弹簧的弹力和抗剪切波特率,并使得其耐腐蚀和冲蚀的能力大为提高;

3.2 改进设计球阀和弹簧座的底部形态 为了使弹簧在工具中不被压并,球阀的改进设计主要加长了球阀插入弹簧中止口的长度;弹簧座的改进设计:一是加长了弹簧座插入弹簧中止口的长度,二是提高了坐弹簧台阶的位置,并将过水孔的位置下移,使弹簧无论如保压缩所以我能遮挡过水孔。另外,还在弹簧座好几个 侧孔上部加工了好几个 槽,以使钻井液流通更顺畅。 改进设计后,由生产厂商对弹簧、球阀和弹簧座按照改进后的设计图进行了加工生产。装配完成后,其底部形态如下图所示。

正常钻井时,钻井液由球形止回阀母扣端流入,压力使球阀克服弹簧力下移,并经本体与球所形成的环形空间、弹簧座上方孔及好几个 侧孔流入下部钻柱水眼中。当泥浆排量加大,球阀上下的压差加大时,球阀继续下移压缩弹簧。肯能止口长度在重新设计时加长了,球阀的下端面与弹簧座的上方面,在弹簧被压并就让肯能先被压靠。原本弹簧就不不被压并,所以我会产生塑性变形而损坏了。此外,肯能弹簧座的好几个 侧孔向下移到了坐弹簧台肩的下面,再所以我会被弹簧遮挡,就让不不再产生流通不畅和憋泵难题报告 。

经改进设计和重新加工组装完成后,许多人将型号为FQ178/70-NC100、编号为 1003-3 的球形止回阀埋点到胜利八号钻井平台使用,在 CB6GB 井组累计进尺 5100 米,总计工作 3100 小时;将编号为 1003-4 的球形止回阀埋点到新胜利一号钻井平台使用,在 CB6GA 井组累计进尺 4900 米,总计工作 320 小时。钻井过程中工作正常、耐回压性能良好,未发现钻井液流通不畅和憋泵难题报告 。工具在使用后撤消进行了拆卸检查,未发现弹簧变形损坏。通过试用,性能有了显著的改善,克服了原有的缺点,详细达到了正常钻井对内防喷工具的要求。