CN105484702A - 一种钻具外壁泥浆清理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻具外壁泥浆清理装置，由支撑外筒和数个上、下刮泥单元共同组成，数个刮泥单元固定设置在支撑外筒内，根据钻进过程中钻具组合的使用情况，将刮泥单元设置为两层以上，达到整个钻柱的全尺寸刮泥效果。在钻具提钻时，钻具通过刮泥单元将变形应力传递到外筒。在使用时，钻具所施加的力使刮泥单元发生弹性形变，刮泥单元之间出现空隙，通过上、下刮泥单元安装的插口在水平位置上相互错开，使钻具外壁整周泥浆均可得以有效刮除。本发明的刮泥单元方便拆卸与安装，使得钻具外壁钻井液及时处理，保护钻台周围环境，可减少人力成本与劳动强度，保证安全。
Description
技术领域
本发明涉及油气钻井、地热钻井、水文水井钻探和其它泥浆钻探领域，特别涉及一种钻具外壁泥浆清理装置。
背景技术
钻机装备、钻具和钻井液是常规钻井的三大必备条件，钻机为钻具和钻井液提供动力，钻井液保护钻具、孔壁，钻具为钻井液提供循环通道，三者和谐统一，缺一不可，形成了目前使用最广泛的常规泥浆钻井技术。然而，当起钻时，钻具被提出井孔，钻具外壁粘满了钻井液，与空气接触后容易对钻具造成氧腐蚀，同时会使钻台泥泞不堪，很大程度影响了钻具上、卸扣的作业效率。
目前，大多数井队采用人工清除钻具外壁钻井液的方式，此法不能有效清洁钻台，还加大了工人的劳动强度，浪费钻井液。有的钻井队使用专用的中空圆盘式橡胶刮泥器只对钻杆有作用，且当钻杆接头通过其中心通道时要将橡胶内直径撑大约40mm，致使刮泥器提前破坏。此结构的刮泥器寿命较低，且只对一种钻杆直径适用，不适应多级钻具组合深井钻探。因此，其实用性受到极大的限制。
美国HaggardArchie发明的ExternalpipewipingapparatusandmethodofpullingandwipingapipestringUS19970999058采用汽缸推动曲柄连轴机构带动弹性薄板材料沿径向和纵向移动，从而对钻杆表面进行刮泥，该装置可根据钻柱直径的大小自动调节弹性薄板材料伸缩的距离和角度，可应用于不同钻具组合，但该装置结构复杂，造价高，且当纵向通过直径过大或过小钻柱时，弹性薄板材料都不能保证钻井液的完全刮除。马志公开了一种钻杆外壁用刮泥环及刮泥装置CN200510083130，利用其夹持装置里面的中空弹性刮泥环刮除钻杆外壁钻井液，该装置所选材料扯断伸长率较大，当刮泥环通过大直径钻柱时由于良好的弹性能迅速回贴在钻杆外壁上，对所选材料的性能要求较高，且随着工作时限的加长该弹性材料会产生扩径，和目前使用的橡胶刮泥板无实质上的区别，都存在磨损大、消耗快的问题。发明人曾经公开一种钻具外壁刮泥器，可以适应不同尺寸和规格的钻具通过，刮泥效果较好，但其不能适应钻具短暂下放的作业工况，且安装过程较为复杂和费时。
发明内容
本发明的目的是要解决上述现有方法不足，结合钻探实际工况要求，以高效耐磨、结构简单、安装和操作简便、应用钻具尺寸范围宽、性价比高为发明原则，而提供一种钻具外壁泥浆清理装置。
本发明由支撑外筒和数个刮泥单元组成，数个刮泥单元分上下多层固定设置在支撑外筒内。
支撑外筒为环形圆台结构，其上端设置有外飞檐，下端设置有固定环形板，支撑外筒本体最小直径大于钻具最大直径8-20mm，横向分布大于等于四排偶数孔，每排有若干个孔，孔可为矩形或圆形或异形。支撑外筒分为左右两部分，二者可快速紧密闭合或分开，便于安装与拆卸。
刮泥单元整体为条型结构，具有很好的弹性，刮泥单元的中部设置有“锯齿状”，刮泥单元两端分别固定在支撑外筒的母线相邻两个孔内形成内凸的弓形结构，多个刮泥单元相互配合设置，每排刮泥单元凸起处形成圆形，所形成的圆最小内径小于钻具的最小外径2-8mm。
本发明的工作原理和过程：
在清理钻具外壁泥浆时，刮泥单元受到钻具外壁对其产生的向外挤压力，挤压力传递到具有足够刚度和强度的支撑外筒上。在竖直方向上的中部和靠近顶部与底部设置有大量插口，便于刮泥单元的安装。在这些插口上可以安装适量的刮泥单元，同时上刮泥单元与下刮泥单元的位置相对错开，这样保证了刮泥效果，大大提升了刮泥效率。内部所采取的双重刮泥单元，分为上刮泥单元和下刮泥单元，均为是在水平方向可以伸缩的半圆环形耐磨橡胶，可固定在外筒之上。刮泥单元的中部设计为“锯齿状”，在竖向上有较多的刮泥单元，在钻具提钻或下钻时可在刮泥单元内部进行多次刮泥，大大提升了刮泥效率。同时，可根据每个刮泥单元的磨损情况进行独立更换。刮泥单元在未工作时会紧密排成一周，而在使用时，刮泥单元受力发生弹性形变而使刮泥单元之间出现缝隙，依据在支撑外筒上的上、下刮泥单元安装位置的相对错开，使得缝隙的位置互相补充，达到了钻具外壁整周均可与刮泥单元相接触的效果。
所述支撑外筒使用时，下端固定至钻探现场的卡瓦当中，提钻时无需人工把持。
所述的上、下刮泥单元由橡胶按特定形状制成，可方便插入，并可保证位置相对固定。
附图说明
图1是本发明实施例的立体示意图。
图2是本发明静置放置时的竖直截面图。
图3是本发明在使用，钻具提钻使刮泥单元发生变形时，隐藏钻具情况下的内部竖直截面图。
图4是钻具通过钻具刮泥器时的整体外观图。
图5是支撑外筒。
图6是上刮泥单元示意图。
图7是下刮泥单元示意图。
图8是本发明静置放置时的俯视图。
图9是本发明在使用，钻具提钻使刮泥单元发生变形时，隐藏钻具情况下的俯视图。
具体实施方式
如图1至图9所示，本发明是由支撑外筒1、数个上刮泥单元2和数个下刮泥单元3组成，支撑外筒1上部为倒置圆台型，支撑外筒1下部10为圆环型，支撑外筒1的上部和下部之间为圆台型；上刮泥单元2和下刮泥单元3为弓型；数个上刮泥单元2和数个下刮泥单元3设置在支撑外筒1中，上刮泥单元2和下刮泥单元3分别位于支撑外筒1的上部和下部；上刮泥单元2的上刮泥段6和下刮泥单元3的下刮泥段7为齿轮状，且齿轮的倾角向下；上刮泥单元2的上刮泥段6和下刮泥单元3的下刮泥段7形成紧密一周。
所述上刮泥单元2的上刮泥段6和下刮泥单元3的下刮泥段7所在圆弧的圆心角，静置时为50°～140°，受到钻具由内向外的应力时为100°～160°。
所示的支撑外筒1上设置有上插口8和下插口9，上插口8和下刮泥单元的下插口9相互错开；上刮泥单元2的L型固结4插设在上插口8中；下刮泥单元3的L型固结5插设在下插口9中。
本发明的工作过程和原理：
本发明的支撑外筒1在使用时由两部分组合而成，如图1所示。支撑外筒1上部和底部10分别设有上插口8和下插口9，可分别用于将上刮泥单元2的L型固结4和下刮泥单元的L型固结5安放其中，如图2。上刮泥单元2和下刮泥单元3的固结处均为L型且可穿过支撑外筒上的插口，而主体部分则不会通过插口。上刮泥单元2和下刮泥单元3的形态如图6、图7所示。在静置不使用时，其上刮泥单元2的上刮泥段6和下刮泥单元3的下刮泥段7均各自形成密闭整周，如图2、图8所示。而在装置进行工作，钻具11通过时，如图4所示，上刮泥单元2的上刮泥段6和下刮泥单元3的下刮泥段7均出现间隙，如图3所示，间隙会使钻具11外壁泥浆无法刮除干净。本发明采取支撑外筒1的上刮泥单元2和下刮泥单元3错开式的安装方式，如图5所示，可使上刮泥单元2无法刮除的位置由下刮泥单元3刮除，下刮泥单元3无法刮除的位置由上刮泥单元2刮除，俯视看，上刮泥单元2的上刮泥段6和下刮泥单元3的下刮泥段7依然形成紧密的一周，如图9所示，保证钻具11外壁泥浆刮除的更好。
Claims (3)
1.一种钻具外壁泥浆清理装置，其特征在于：是由支撑外筒（1）、数个上刮泥单元（2）和数个下刮泥单元（3）组成，支撑外筒（1）上部为倒置圆台型，支撑外筒（1）下部（10）为圆环型，支撑外筒（1）的上部和下部之间为圆台型；上刮泥单元（2）和下刮泥单元（3）为弓型；数个上刮泥单元（2）和数个下刮泥单元（3）设置在支撑外筒（1）中，上刮泥单元（2）和下刮泥单元（3）分别位于支撑外筒（1）的上部和下部；上刮泥单元（2）的上刮泥段（6）和下刮泥单元（3）的下刮泥段（7）为齿轮状，且齿轮的倾角向下；上刮泥单元（2）的上刮泥段（6）和下刮泥单元（3）的下刮泥段（7）形成紧密一周。
2.根据权利要求1所述的一种钻具外壁泥浆清理装置，其特征在于：所述上刮泥单元（2）的上刮泥段（6）和下刮泥单元（3）的下刮泥段（7）所在圆弧的圆心角，静置时为50°～140°，受到钻具由内向外的应力时为100°～160°。
3.根据权利要求1所述的一种钻具外壁泥浆清理装置，其特征在于：所示的支撑外筒（1）上设置有上插口（8）和下插口（9），上插口（8）和下刮泥单元的下插口（9）相互错开；上刮泥单元（2）的L型固结（4）插设在上插口（8）中；下刮泥单元（3）的L型固结（5）插设在下插口（9）中。
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