[实用新型]一种石油天然气钻井防喷器中应用的抗硫剪切闸板

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油天然气钻井防喷器中应用的抗硫剪切闸板。

背景技术

钻井防喷器是一种石油天然气勘探、开采钻井过程中采用的安全设备，其主要作用是防止地层流体进入井眼涌出地面。地层流体一旦失去控制，就可能发生井涌或井喷失控。井喷失控会使井下情况复杂化，无法进行正常钻井作业甚至损坏钻井设备，破坏石油资源，污染自然环境并危及钻井人员和油气井的安全。要有效地控制井喷，必须使用防喷器；当需要时防喷器可封闭井口迅速控制井筒顶部，保证钻井人员和钻井设备的安全。随着石油、天然气勘探开发形势的发展，闸板防喷器已成为钻井使用的井控设备中必不可少的一种。

钻井防喷器基本原理是利用两块可相向运动的闸板向中心抱住钻杆，与防喷器本体形成密封，防止地层流体喷出。特殊情况下采用剪切闸板，向中心运动直接剪断钻杆后形成密封。

剪切闸板需要剪断的钻杆材料按机械性能不同分为E-75、X-95、G-105、S-135几个不同级别，E-75屈服强度为517~724MPa抗拉强度大于689MPa，而S-135屈服强度为931~1138MPa抗拉强度大于1000MPa。这就要求剪切闸板的刀口要有足够高的硬度和强度。

因此要实现剪切闸板的功能，即剪断钻杆后形成密封，就要求剪切闸板：刀口有足够的强度和硬度，保证能剪断各钢级的钻杆。刀口具有一定的韧性，保证刀口使用寿命较长。闸板结构要能满足剪断钻杆后形成较好的密封。

国产剪切闸板主要采取两种结构形式：一是淬硬刀口，另一是装配刀口。淬硬刀口形式剪切闸板整体采用渗碳钢制造，闸板刀口外形加工出之后采用表面渗碳硬化获得。装配式刀口形式采用高强度材料加工成刀片，例如淬火态的冷作模具钢（4Cr5MoSiV），采用等温淬火处理使刀口达到较高硬度，再将刀片装配到采用低合金钢制作的闸板上。剪切闸板从刀片形状又可分为双V 形刀、单V 形刀、单V 形刀加直刀等等。

两种结构形式的剪切闸板存在以下缺点，如：

（1）淬硬刀口的渗碳淬硬层较薄，硬度相对不高，剪切能力不强。

（2）淬硬刀口的渗碳层存在较高的淬火应力，易在剪切后产生裂纹，剪切寿命不强。

（3）装配刀口制造繁琐，成本高。 

（4）装配刀口采用的高强度材料硬度HRC50，在硫化氢或二氧化碳等酸性环境下，易发生低应力脆裂。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种剪切闸板结构，以实现剪切闸板堆焊成型，克服淬硬刀口和装配刀口的缺点，剪切能力强，剪切寿命长，生产更便捷，并能在含硫化氢或二氧化碳等酸性环境下使用。 

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种石油天然气钻井防喷器中应用的抗硫剪切闸板，包含剪切下闸板体及剪切上闸板体，其中，所述的剪切下闸板体包含堆焊钴基合金的下刀口，其设置在剪切下闸板体的中部；所述的剪切下闸板体的上表面设置剪切下闸板体顶密封槽，该顶密封槽用于放置下刀口胶芯，从而构成剪切下闸板体顶密封；

所述的剪切上闸板体包含堆焊钴基合金的上刀口，其设置在剪切上闸板体的中部；所述的剪切上闸板体的上表面设置剪切上闸板体顶密封槽，该顶密封槽用于放置上刀口胶芯，从而构成剪切上闸板体顶密封。   

上述的石油天然气钻井防喷器中应用的抗硫剪切闸板，其中，所述的下刀口呈V型，而所述的上刀口呈直线型。

上述的石油天然气钻井防喷器中应用的抗硫剪切闸板，其中，在所述上刀口的后方还设置有前密封槽，该前密封槽用于放置前密封胶芯，以构成前密封。

上述的石油天然气钻井防喷器中应用的抗硫剪切闸板，其中，所述的剪切下闸板体顶密封槽与上闸板体顶密封槽完全对称，呈半圆形，且二者的接触面完全吻合。 

本实用新型的优点是：

（1）该结构简单，制造方便，经济性较好。

（2）剪切上闸板体及剪切下闸板体的刀口部位均堆焊了钴基硬质合金，具有较高的硬度、强度、韧性，剪切能力较强，剪切寿命较长，且在硫化氢或二氧化碳等酸性环境下不易被破坏。

（3）V型刀口与平行刀口的结合，剪断钻杆过程中，钻杆剪切截面在三个部位同时有剪切力作用，能快速剪断闸板，同时使断后的两段钻杆快速分开。

（4）剪断钻杆后，两段钻杆分离，剪切下闸板体与剪切下闸板体并和，前密封胶芯在上刀口的保护下，与下闸板形成前密封。剪切下闸板体与剪切下闸板体的顶密封胶芯与防喷器壳体密封面形成顶密封。上下闸板体的顶密封胶芯的前端面接触、挤压，与顶密封、前密封形成密封一起实现完全封闭井口。

附图说明