用于防喷器中的球形止回阀于1940年被申请了专利，后来成为钻具止回阀的雏形。钻具止回阀的结构包括球形止回阀、箭形止回阀、碟形止回阀和投入式止回阀。阀座和阀芯是钻具止回阀的关键零件，二者间的配合可控制钻具止回阀的开启和关闭。

在正常钻井时，止回阀处于开启状态，钻井液通过阀座与阀芯间的间隙向下流动进行循环。当出现井涌或井喷时，高压流体将反向流动，推动阀芯与阀座接触并实现密封，止回阀被关闭，从而防止井下流体涌向地面。在钻井过程中，无论是钻柱外井喷还是钻柱内井喷，都会引发灾难性事故。钻柱外防喷系统和钻柱内防喷系统，均是钻井过程中的必备装置。钻具止回阀是内防喷系统中的关键装置，在井喷或井涌时，它可以有效关闭钻柱内的上行通道；在接单根或起钻时，它可防止环空内的钻井液倒返至钻具内而喷到钻台上。但钻具止回阀在正常工作中，受钻井液的长时间冲刷极易发生冲蚀失效和密封失效的状况，故止回阀使用寿命短是限制其应用的关键问题。