CN103894360B - 钻杆自动清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻杆自动清洗装置，包括至少两对升降滚轮，该两对升降滚轮前后设置在所述钻杆的输送线上，每对升降滚轮之间形成夹接部以支撑钻杆；以及清洗机构，该清洗机构包括：门形框架，高压清洗泵，以及与高压清洗泵相连通的多个喷嘴，该多个喷嘴固定设置于门形框架上，该门形框架竖直设置在钻杆的输送线上方，钻杆被输送时通过门形框架。本发明实现了对钻杆内外的高效清洗，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。

Description

钻杆自动清洗装置

技术领域

本发明涉及一种油田用钻杆的自动清洗装置。

背景技术

钻杆作为石油钻井钻具的重要组成部分，主要用于传递扭矩、测量井深、输送钻井液等。经过钻井使用过的钻杆内外会粘附大量的钻井液及其他有害物质。对回收后的钻杆进行检测、检验、分级修复是降低生产综合成本的重要措施。提高钻杆管体及过渡带的检测水平和螺纹修复质量，对钻杆进行科学分级管理，可以提高钻杆的综合质量，保证钻井作业的安全，减少井下事故的发生。

钻井过程中，由于地层水中的有害元素和钻井液的物理化学作用，钻杆遭受较为严重的污垢腐蚀损害。如不及时对其进行清除，既降低钻具的使用寿命、还会增加井下钻具事故发生的机会。从多起钻杆断裂事故的分析报告中可知，钻杆的断裂点均发生在腐蚀严重的部位。另外，在钻杆检测、检验和螺纹车修期间，由于回收的钻杆管体和接头上粘带了许多污物，修复过程中极易产生粉尘，不仅危害修理工人身体健康，而且加快了检测设备和维修机床的磨损和腐蚀，同时给钻杆检测、检验带来难度，无法保证检测、检验的质量。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种钻杆清洗的自动化装置，实现对钻杆的自动清洗。为实现上述目的，本发明提供了一种钻杆自动清洗装置，包括：

至少两对升降滚轮，两对升降滚轮前后设置在钻杆的输送线上，每对升降滚轮之间形成夹接部以支撑钻杆；

清洗机构，清洗机构包括：门形框架，高压清洗泵，与高压清洗泵相连通的多个喷嘴，多个喷嘴固定设置于门形框架上，门形框架竖直设置在钻杆的输送线上方，钻杆被输送时通过门形框架。

进一步，两对升降滚轮中与钻杆的同一侧外周面相抵接的两个升降滚轮，其轴线与钻杆的轴线平行，与钻杆的另一侧外周面相抵接的两个升降滚轮，其轴线与钻杆的轴线成一夹角。

采用这样的结构，其目的是当钻杆被输送到两对升降滚轮上时，两对升降滚轮升起并与钻杆的外周面相抵接。通过驱动两对升降滚轮旋转，一方面，可以带动钻杆旋转；另一方面，由于其中与钻杆的另一侧外周面相抵接的两个升降滚轮的轴线与钻杆的轴线成一夹角，可以带动钻杆向前方移动。钻杆最终在两对升降滚轮的带动下旋转前进并通过门形框架。在钻杆通过门形框架时，多个喷嘴喷水，使得钻杆的外接头螺纹都得到全方位清洗。

优选地，夹角为2-5°。

进一步，清洗机构还包括内壁冲洗管，与高压清洗泵相连通，用于清洗钻杆的内壁。

进一步，还包括：控制台，控制台内设置有PLC控制器、延时继电器、电磁阀，PLC控制器以预定程序控制延时继电器发出的信号，并由延时继电器控制电磁阀的开关；以及光电开关，设置在钻杆的输送线旁边，与控制台电连接。

采用这样的结构，能够实现钻杆清洗的自动控制。

优选地，门形框架的顶边呈圆弧形，喷嘴为4个扇形喷嘴，均布设置于门形框架的圆弧形顶边上。

采用这样的机构，由于扇形喷嘴能产生平坦均匀的扁平射流，具有射流致密性好，扩散角也可在较大范围内变化的特性，在工业应用中依据流量、流速、射流角及覆盖面的不同而不同，所以喷嘴选用扇形喷嘴。经扇形喷嘴将压能转化为高度聚集的射流动能，直接作用在被清洗钻杆的螺纹上，达到清洗的目的。螺纹清洗过程中钻杆处于匀速旋转前进状态，扇形喷嘴在整个工作过程中始终处于高压清洗工作状态，提高了射流水线的覆盖面。

采用这样的结构，能够实现清洗中对于钻杆的全方位的均匀覆盖。

优选地，喷嘴的中心线与地面成60°夹角，确保清洗过程中覆盖钻杆的内外接头螺纹。

优选地，高压清洗泵的出水压力达到20MPa以上的高压。

采用这样的机构，可以使得清洗介质（比如清水）通过高压泵形成20MPa以上高压后，经高压管汇至清洗机构。

本发明的有益效果是：实现了对钻杆内外的高效清洗，提高了钻杆检测、检验的准确度和供井钻杆质量，延长了钻杆的使用寿命，同时大大降低了工人的劳动强度，改善了工作环境，提高了工作效率，具有较好的经济和社会效益。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的钻杆自动清洗装置的示意图；

图2是本发明的一个较佳实施例的钻杆自动清洗装置的俯视图。

图中1、2、3、4—升降滚轮；5—钻杆；6—清洗机构；7—内壁冲洗管；8—控制台；9—空压机；10—光电开关；11—驱动电机；12—夹接部；13—升降气缸；34—夹接部；61—门形框架；62—高压清洗泵；63—喷嘴。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

钻杆清洗主要包括内外接头螺纹和外壁清洗以及内壁清洗两部分。

如图1所示，根据本发明的一个较佳实施例提供了一种钻杆自动清洗装置，包括：两对升降滚轮1和2，3和4，前后设置在钻杆5的自动输送线上。一对升降滚轮1和2之间形成夹接部12，另一对升降滚轮3和4之间形成夹接部34。夹接部12和34用以支撑钻杆5。以及清洗机构6，清洗机构6包括：两个门形框架61，高压清洗泵62，与高压清洗泵62相连通的4个喷嘴63。喷嘴63固定设置在门形框架61上。门形框架61竖直设置在钻杆5的输送线上方，钻杆5被输送时通过门形框架61。

如图2所示，两对升降滚轮1和2，3和4中与钻杆5的同一侧外周面相抵接的两个升降滚轮1和3，其轴线与钻杆5轴线平行，与钻杆5的另一侧外周面相抵接的另两个升降滚轮2和4，其轴线与钻杆5的轴线成3^o夹角。

采用这样的结构，其目的是当钻杆5被输送到两对可以升降的升降滚轮1和2，3和4上时，两对升降滚轮1和2，3和4升起并与钻杆5的外周面相抵接。通过驱动两对升降滚轮1和2，3和4旋转，一方面，两个升降滚轮1和3可以带动钻杆5旋转；另一方面，由于其中与钻杆5的相对侧外周面相抵接的两个升降滚轮2和4的轴线与钻杆5的轴线成一夹角，可以带动钻杆5向前方（图中箭头指示方向）移动。钻杆5最终在两对升降滚轮1和2，3和4的带动下旋转前进并通过门形框架61。在钻杆5通过门形框架61时，喷嘴63喷水，使得钻杆5的内外接头螺纹都得到全方位清洗。

本实施例的钻杆自动清洗装置，还包括内壁冲洗管7，与高压清洗泵62相连通，用于清洗钻杆5的内壁。

内壁清洗与内外接头螺纹清洗过程大致相同。内壁清洗气缸(图中未示出)的活塞杆连接到一弯形内壁冲洗管7，跟随内壁清洗气缸动作。在运行过程中当钻杆到达内壁清洗位置后，电磁阀控制内壁清洗气缸动作，在内壁冲洗管的喷嘴对准钻杆内孔后，将开启控制内壁清洗的电磁阀，打开内壁清洗水路，进行内壁清洗。

进一步，还包括：控制台8，控制台8内设置有PLC控制器、延时继电器、电磁阀等。PLC控制器以预定程序控制延时继电器发出的信号，并由继电器控制电磁阀的开关。以及光电开关10，设置在钻杆5的输送线旁边，与控制台8电连接。

采用这样的结构，能够实现钻杆5清洗的自动控制。

在本实施例中，门形框架61的顶边呈圆弧形，喷嘴63为扇形喷嘴，均布设置于门形框架61的圆弧形顶边上。采用这样的结构，能够实现清洗中对于钻杆5的各个角度的均匀覆盖。喷嘴63的中心线与地面成60°夹角，确保清洗过程中覆盖钻杆5的内外接头螺纹。高压清洗泵62的出水压力设定为达到20MPa以上的高压。

采用这样的机构，由于扇形喷嘴能产生平坦均匀的扁平射流，具有射流致密性好，扩散角也可在较大范围内变化的特性，在工业应用中依据流量、流速、射流角及覆盖面的不同而不同，所以喷嘴63选用扇形喷嘴。经扇形喷嘴将压能转化为高度聚集的射流动能，直接作用在被清洗钻杆5的螺纹上，达到清洗的目的。螺纹清洗过程中钻杆5处于匀速旋转前进状态，扇形喷嘴在整个工作过程中始终处于高压清洗工作状态，提高了射流水线的覆盖面。

PLC控制器、延时继电器、电磁阀设置在控制台8内。PLC控制器、延时继电器、电磁阀、空压机9、光电开关10分别与控制台8的电源电连接。控制台8的操作面板上设置有选择开关、自动和手动转换开关、控制按钮、指示灯等，并且为高压清洗泵62提供了变频器以控制泵的启动。

升降滚轮1和3分别与一个驱动电机11相连接，以驱动升降滚轮1-4旋转。每对升降滚轮1和2、3和4分别与一对升降气缸13相连接。升降气缸13与空压机9相连接。通过控制电磁阀进而控制空压机9供气给升降气缸13，从而控制每对升降滚轮1和2，3和4的升降。

清洗机构6主要用于当钻杆5通过垂直安装在地面上门形框架61时，自动清洗钻杆5的内外接头螺纹以及外壁。内壁冲洗管7与内壁清洗气缸的活塞杆相连接，通过电磁阀控制内壁清洗气缸的活塞杆动作从而控制内壁冲洗管7动作，比如移动或停止。扇形喷嘴63和内壁冲洗管7的喷嘴都与高压清洗泵62相连接。

光电开关10沿着自动输送线并以预定的距离设置在自动输送线的旁边。操作人员通过操作控制台8上的按钮启动清洗装置。待清洗的钻杆5通过自动输送线到达光电开关10的预设位置，光电开关10发出信号，启动高压清洗泵62。延时继电器发出信号控制钻杆5继续前进到达清洗区域后停止前进。前后两对升降滚轮1-4将钻杆5顶起，此时两对升降滚轮1-4旋转，喷嘴63喷射高压水流，对接头螺纹进行清洗。

在运行过程中，当钻杆5到达内壁清洗位置后，内壁清洗气缸动作，在内壁冲洗管7的喷嘴对准钻杆5的内孔后，开启电磁阀，以打开内壁清洗水路。在钻杆5旋转前进的同时，进行内壁清洗。清洗结束后，内壁清洗气缸再次动作使得内壁冲洗管7收回。升降滚轮1-4降下，将钻杆5放在输送线上。清洗好的钻杆5被送出清洗房，清洗即完毕。开始下一根钻杆的清洗。

本发明的具体使用方法：钻杆自动清洗装置由控制台8实现自动控制。控制台8上的操作面板上设置有选择开关、自动和手动转换开关、控制按钮、指示灯等，并且通过变频器自动控制高压清洗泵62的启动。钻杆5由输送线输送至光电开关10预设位置。光电开关10发出信号，高压清洗泵62启动。由延时继电器控制钻杆5继续前进，到达清洗区域后钻杆5停止；延时继电器再次发出信号，通过电磁阀控制升降气缸13的供气进而控制每对升降滚轮1、2和3、4的升降。当前后两对升降滚轮1、2和3、4升起，位于其上的钻杆5被顶起。此时驱动电机11驱动升降滚轮1-4旋转。由于其中两个升降滚轮2和4与钻杆5轴线存在角度差，会驱使钻杆5螺旋前进通过高压喷嘴射流区域，将接头螺纹清洗干净。同时，内壁清洗气缸动作，控制内壁冲洗管7运行至钻杆5的内孔处。在钻杆5旋转前进的同时，进行内壁清洗。清洗结束后，内壁清洗气缸再次动作，内壁冲洗管7收回。清洗结束后，两对升降滚轮1、2和3、4落下将钻杆5放在输送线上，钻杆5清洗完毕。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本领域技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

例如，在上述实施例中，升降滚轮的数量可以根据钻杆5的长度设计为多对；升降滚轮1-4的升降方式也可以由气动改为液动；门形框架61也可以改为圆形或者其它形状；喷嘴63也可以根据实际需要选用其它类型的喷嘴，其数量、角度、喷水压力等，所属领域的技术人员都可以根据实际需要调整，只要能达到正常使用的目的即可。

Claims (8)

1.一种钻杆自动清洗装置，其特征在于，包括：

两对升降滚轮，所述两对升降滚轮前后设置在所述钻杆的输送线上，每对升降滚轮之间形成夹接部以支撑所述钻杆；

以及清洗机构，所述清洗机构包括：门形框架，高压清洗泵，以及与高压清洗泵相连通的多个喷嘴，所述多个喷嘴固定设置于所述门形框架上，用于清洗所述钻杆的外壁和内外接头螺纹；所述门形框架竖直设置在所述钻杆的输送线上方，所述钻杆被输送时通过所述门形框架。

2.如权利要求1所述的钻杆自动清洗装置，其特征在于，所述两对升降滚轮中与所述钻杆的同一侧外周面相抵接的两个所述升降滚轮，其轴线与所述钻杆的轴线平行；与所述钻杆的另一侧外周面相抵接的两个所述升降滚轮，其轴线与所述钻杆的轴线成一夹角。

3.如权利要求2所述的钻杆自动清洗装置，其特征在于，所述夹角为2-5°。

4.如权利要求1所述的钻杆自动清洗装置，其特征在于，所述清洗机构还包括内壁冲洗管，与所述高压清洗泵相连通，用于清洗所述钻杆的内接头螺纹。

5.如权利要求1所述的钻杆自动清洗装置，其特征在于，还包括：

控制台，所述控制台内设置有PLC控制器、延时继电器、电磁阀，所述PLC控制器以预定程序控制所述延时继电器发出的信号，并由所述延时继电器控制所述电磁阀的开关；

以及光电开关，设置在所述钻杆的输送线旁边，与所述控制台电连接。

6.如权利要求1所述的钻杆自动清洗装置，其特征在于，所述门形框架的顶边呈圆弧形，所述喷嘴为4个扇形喷嘴，均布设置于所述门形框架的圆弧形顶边上。

7.如权利要求1所述的钻杆自动清洗装置，其特征在于，所述喷嘴的中心线与地面成60°夹角，确保清洗过程中覆盖所述钻杆的内外接头螺纹。

8.如权利要求1所述的钻杆自动清洗装置，其特征在于，所述高压清洗泵的出水压力达到20MPa以上的高压。