[发明专利]一种固井用防回流自平衡装置

权利要求书

1.一种固井用防回流自平衡装置，包括其上端与钻杆连接的上接头(1)，其特征在于，所述上接头(1)下部由上到下依次设置有第一螺纹孔(101)和第二螺纹孔(102)，且第一螺纹孔(101)内径小于第二螺纹孔(102)内径；所述上接头(1)通过第一螺纹孔(101)连接中心管(2)并密封，所述上接头(1)通过第二螺纹孔(102)连接外套(3)并密封；所述中心管(2)与所述外套(3)之间形成窄长形的环空通道；所述上接头(1)下部圆周对称开设有径向通孔形成流道入口(103)，该流道入口(103)与中心管(2)和外套(3)之间的环空连通；

所述中心管(2)下端为自由端；所述外套(3)下端螺纹连接有喷射短节(4)并密封，所述喷射短节(4)上部区段与所述中心管(2)形成环空通道；所述喷射短节(4)圆周对称设置有由其内孔通至外部的槽口(401)；所述喷射短节(4)的管体沿轴向设置有若干向上不贯通而向下贯通的长孔(402)，并且所述长孔(402)在径向上布置为与所述槽口(401)不相交；所述喷射短节(4)的每个所述长孔(402)沿径向向内加工有连通至喷射短节(4)内孔的小孔(403)，所述小孔(403)构成所述中心管(2)与所述外套(3)之间环空通道和所述喷射短节(4)的长孔(402)之间的流道；

所述中心管(2)与所述喷射短节(4)之间的环空中安装有限位环(5)，所述限位环(5)由所述外套(3)底端端面和所述喷射短节(4)预设的限位槽进行限位；所述限位环(5)两端端面之间加工有圆环截面通孔，用于将所述中心管(2)与所述外套(3)之间环空通道和所述中心管(2)与所述喷射短节(4)之间环空相连通；所述限位环(5)下方安装有弹簧(6)，所述弹簧(6)安装在所述中心管(2)和所述喷射短节(4)之间环空中，压缩在所述限位环(5)和活塞(7)之间；

所述喷射短节(4)中段内回转面具有缩径部分，该缩径部分上部形成限位面，用于定位所述活塞(7)；该缩径部分下部通过螺纹连接堵头(8)并密封，所述堵头(8)对所述喷射短节(4)内孔实现封堵，同时所述堵头(8)的外回转面与所述喷射短节(4)之间具有环空并且该环空与所述长孔(402)相连通；

所述活塞(7)安装在所述中心管(2)和所述喷射短节(4)之间环空中，所述活塞(7)上端面与所述弹簧(6)接触，所述活塞(7)下端面由所述喷射短节(4)缩径部分的上端面限位；所述活塞(7)的外回转面加工有上下两组密封圈槽，均通过安装密封圈与所述喷射短节(4)形成密封；所述活塞(7)的内回转面加工有一组密封圈槽，通过安装密封圈与所述中心管(2)形成密封；所述活塞(7)在其下端面与所述喷射短节(4)缩径部分的上端面接触时，位于所述喷射短节(4)的所述小孔(403)下方，未形成封堵；所述活塞(7)在受到压力向上移动后可以封堵所述喷射短节(4)的所述小孔(403)，并通过上下两组密封圈密封；

固井作业时通过钻杆施加作业压力，流体依次经过所述上接头(1)内孔、所述中心管(2)内孔至所述中心管(2)下端面和所述活塞(7)下端面，至此形成该装置高压区域；流体依次经过所述上接头(1)内孔、所述中心管(2)内孔、所述喷射短节(4)内孔，而后经过所述喷射短节(4)的槽口(401)流出进入本装置与套管间环空，再经过所述上接头(1)的所述流道入口(103)进入所述中心管(2)与所述外套(3)之间环空通道、所述限位环(5)、所述中心管(2)与所述喷射短节(4)之间环空，直至所述活塞(7)上端面，形成该装置低压区域；由于上、下端面压差推动所述活塞(7)向上方移动，关闭所述喷射短节(4)的小孔(403)，防止水泥浆回流分险；停止循环后，所述活塞(7)在所述弹簧(6)回复力的作用下复位，打开所述喷射短节(4)的小孔(403)。

2.根据权利要求1所述的一种固井用防回流自平衡装置，其特征在于，所述中心管(2)下端端面设置有圆周均匀分布的第一导流槽(201)。

3.根据权利要求1所述的一种固井用防回流自平衡装置，其特征在于，所述活塞(7)设置有圆周均匀分布的第二导流槽(701)。

4.根据权利要求1所述的一种固井用防回流自平衡装置，其特征在于，所述活塞(7)内外表面采用渗碳处理。

5.根据权利要求1所述的一种固井用防回流自平衡装置，其特征在于，所述喷射短节(4)的所述槽口(401)表面渗碳处理。