CN107806324A - 一种海上施工用钻具系统 - Google Patents
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Abstract
本发明一种海上施工用钻具系统，所述系统包含有动力头（1）驱动的配风轴（3），所述配风轴（3）外套装有配风套（4），多个钻杆（5）竖向级联构成钻杆组件，钻杆组件由配风轴（3）驱动相连，位于钻杆组件最底部一级的钻杆（5）连接于过渡接头（6）的顶部，所述过渡接头（6）的底部经由导向段（7）和联接筒（8）与混合联接筒（9）相连接；所述动力头（1）通过过渡段（2）与配风轴（3）驱动相连；配风轴（3）的进风直管（3.3）穿过过渡段（2）。本发明一种海上施工用钻具系统，结构合理、装配方便、返浆排渣效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻具系统，尤其是涉及一种应用于海上风电施工钻孔工艺中的钻具系统，属于海洋施工设备技术领域。
背景技术
目前，在海洋风电施工中，钻孔作业是十分关键的一个环节；其需要在向下掘进的过程中通过泥浆将钻渣携带及时排出，否则滞留于孔道底部的钻渣将阻碍钻头的掘进；另外，常规的钻具系统还具有以下不足：
1、高压风管均由顶部竖向导入，但是由于受限机械结构设计，无法安装多气路独立式风管，因此只能采用一根总管导入高压气体的方式；
2、双壁钻杆内穿接的风管采用固定连接方式，由于是硬性连接，因此其抗扭能力较差，而对于海洋施工的钻具系统来说，液压扭矩极大，因此容易在钻杆的转动过程中发生风管与钻杆顶面和底面连接部分发生断裂，导致漏气，影响泥浆与空气的混合排出；
3、常规的钻杆采用一处风源、一路管道，一路管道结构简单，但是其对应的多个吸收口阻力不一致、吸收能力有差别，容易发生局部堵塞现象，从而影响返浆排渣效果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种结构合理、装配方便、返浆排渣效果好的海上施工用钻具系统。
本发明的目的是这样实现的：
一种海上施工用钻具系统，所述系统包含有动力头驱动的配风装置，所述配风装置由配风轴、配风套、轴承和密封圈等组成，配风套通过轴承套装于配风轴外，所述密封圈置于配风轴和配风套之间，多个钻杆竖向串联构成钻杆组件，动力头经配风装置驱动钻杆组件旋转；具体的讲，位于钻杆组件最底部一级的钻杆连接于过渡接头的顶部，所述过渡接头的底部经由导向段和联接筒与混合联接筒相连接；
本发明一种海上施工用钻具系统，所述动力头通过过渡段与配风轴驱动相连；配风轴的进风直管穿过过渡段。
本发明一种海上施工用钻具系统，所述配风轴中心轴孔内插入有排渣管一，所述配风轴的轴壁上横向设置有至少两个进风通道，所述配风套的内套壁上设置有多个环形槽，配风套的外套壁上设置有与环形槽相一一对应的进气接头，环形槽的数量与进风通道相一一对应，且环形槽分别与进风通道相连通，所述配风轴的中心轴孔内壁与排渣管一外壁之间设置有进风弯管，且进风弯管的上部进风口与进风通道相连通，下部出风口竖向穿接在配风轴的底面上，所述配风轴的中心轴孔内壁与排渣管一外壁之间竖向设置有至少一根进风直管。
本发明一种海上施工用钻具系统，所述钻杆包含有外筒，所述外筒的顶部和底部分别安装有上法兰和下法兰，所述上法兰和下法兰内分别嵌置有上固定盘和下固定盘，所述上固定盘和下固定盘之间竖向穿接有排渣管二，所述排渣管二与排渣管一相连通，所述上固定盘和下固定盘上分别设置有多个穿孔，穿孔内穿接有直列风管，位于钻杆组件最顶部的钻杆内的多根直列风管顶部分别与配风轴的进风弯管的底部和进风直管的底部相连通。
本发明一种海上施工用钻具系统，所述上固定盘的下底面和下固定盘的上底面上均对应固定设置有多个滑动外筒，上述直列风管的顶部和底部插置于滑动外筒内；且直列风管的外壁与滑动外筒的内壁之间设置有密封圈。
本发明一种海上施工用钻具系统，位于钻杆组件最顶部的钻杆通过上法兰固定连接至配风轴上，位于钻杆组件最底部的钻杆通过下法兰固定连接至过渡接头的上小法兰盘上。
本发明一种海上施工用钻具系统，所述过渡接头包含有上小法兰盘和下大法兰盘，连接锥筒的上开口端固定连接于上小法兰盘上，小开口端固定连接于下大法兰盘上，所述上小法兰盘和下大法兰盘之间穿接有多根过渡风管，多根过渡风管的顶部与位于钻杆组件最底部的钻杆内的多根直列风管一一对应且相连通，连接锥筒内设置有排渣管三、排渣支管一和排渣连接锥管，所述排渣管三的顶部连接于上小法兰盘上，且排渣管三与位于钻杆组件最底部的钻杆内的排渣管二相连通，多根排渣支管一的底部连接于下大法兰盘上，且多根排渣支管一顶部经排渣连接锥管汇集连通至排渣管三。
本发明一种海上施工用钻具系统，所述排渣支管一的顶部连通至排渣连接锥管的底部大头段，所述排渣连接锥管的顶部小头端连通至排渣管三。
本发明一种海上施工用钻具系统，所述过渡风管穿过联接筒后连通至混合联接筒内穿接的末端风管，多根排渣支管一分别穿过联接筒后连通至混合联接筒内的排渣支管二。
本发明一种海上施工用钻具系统，所述混合联接筒包含有上法兰盘和下法兰盘，所述上法兰盘和下法兰盘之间连接有多块加强筋板，设置于上法兰盘和下法兰盘之间的多根排渣支管二的顶部分别与多根排渣支管一相对应连通，穿接于上法兰盘上的多根末端风管与过渡风管相连通；所述排渣支管二的底部外壁上套装有进气套，所述排渣支管二的底部设置有多个进气孔，通过进气孔使得排渣支管二内的管腔与进气套内的腔体相连通，所述进气套与末端风管相连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明具有以下优点效果：
1、本发明中利用配风装置中分配轴和分配套的配合设计，使得风管分别经由分配轴的侧面和顶部导入，从而简单方便的增加了独立气源，从而可以安装更多独立的风管；
2、直列风管的上下两端均活动插入滑动外筒内，因此在作业过程中具有滑移抗扭的作用，有效的避免因刚性连接产生的应力，防止风管与钻杆之间发生开裂漏气；
3、本发明中，采用多根排渣支管独立作业，相互之间互不干涉、影响， 在混合均匀后再一起回流混合在一根排渣管内排出，从而使得整个返浆排渣过程中压力分配均匀，提高返浆排渣效果。
附图说明
图1为本发明一种海上施工用钻具系统的结构示意图。
图2为本发明一种海上施工用钻具系统的配风装置中的配风轴和配风套的结构示意图。
图3为本发明一种海上施工用钻具系统配风装置中的配风轴的剖视图。
图4为本发明一种海上施工用钻具系统的配风装置中的配风轴的另一视角的剖视图。
图5为本发明一种海上施工用钻具系统的钻杆的结构示意图。
图6为本发明一种海上施工用钻具系统的图5的局部放大图。
图7为本发明一种海上施工用钻具系统的过渡接头的结构示意图。
图8为本发明一种海上施工用钻具系统的混合联接筒的结构示意图。
图9为本发明一种海上施工用钻具系统的图8的A-A剖视图。
图10为本发明一种海上施工用钻具系统的图9的B-B剖视图。
其中：
动力头1、过渡段2、配风轴3、配风套4、钻杆5、过渡接头6、导向段7、联接筒8、混合联接筒9；
进风通道3.1、进风弯管3.2、进风直管3.3、排渣管一3.4；
外筒5.1、上法兰5.2、下法兰5.3、上固定盘5.4、下固定盘5.5、穿孔5.6、直列风管5.7、滑动外筒5.8、密封圈5.9、排渣管二5.10；
连接锥筒6.1、上小法兰盘6.2、下大法兰盘6.3、过渡风管6.4、排渣管三6.5、排渣支管一6.6、排渣连接锥管6.7；
上法兰盘9.1、下法兰盘9.2、排渣支管二9.3、末端风管9.4、加强筋板9.5、进气套9.6、进气孔9.7。
具体实施方式
参见图1~10，本发明涉及的一种海上施工用钻具系统，所述系统包含有动力头1驱动的配风装置，所述配风装置由配风轴3、配风套4、轴承和密封圈等组成，配风套4通过轴承套装于配风轴3外，所述密封圈置于配风轴3和配风套4之间，多个钻杆5竖向串联构成钻杆组件，动力头1经配风装置驱动钻杆组件旋转；具体的讲，位于钻杆组件最底部一级的钻杆5连接于过渡接头6的顶部，所述过渡接头6的底部经由导向段7和联接筒8与混合联接筒9相连接；所述混合联接筒9外套装有钻头总成；
进一步的，所述动力头1通过过渡段2与配风轴3驱动相连；配风轴3的进风直管3.3穿过过渡段2；
进一步的，所述配风轴3中心轴孔内插入有排渣管一3.4，所述配风轴3的轴壁上横向设置有至少两个进风通道3.1，所述配风套4的内套壁上设置有多个环形槽，配风套4的外套壁上设置有与环形槽相一一对应的进气接头，环形槽的数量与进风通道3.1相一一对应，且环形槽分别与进风通道3.1相连通，所述配风轴3的中心轴孔内壁与排渣管一3.4外壁之间设置有进风弯管3.2，且进风弯管3.2的上部进风口与进风通道3.1相连通，下部出风口竖向穿接在配风轴3的底面上，所述配风轴3的中心轴孔内壁与排渣管一3.4外壁之间竖向设置有至少一根进风直管3.3；使用时，通过配风套4外壁上的进气接头导入高压气体，配风轴3在旋转的过程中，高压气体通过环形槽进入与之相对应的进风通道3.1内，然后通过进风弯管3.2竖向向下导出；而竖向设置的进风直管3.3直接经由上部旋转结构导入高压气体；
进一步的，所述钻杆5包含有外筒5.1，所述外筒5.1的顶部和底部分别安装有上法兰5.2和下法兰5.3，所述上法兰5.2和下法兰5.3内分别嵌置有上固定盘5.4和下固定盘5.5，所述上固定盘5.4和下固定盘5.5之间竖向穿接有排渣管二5.10，所述排渣管二5.10与排渣管一3.4相连通，所述上固定盘5.4和下固定盘5.5上分别设置有多个穿孔5.6，穿孔5.6内穿接有直列风管5.7，位于钻杆组件最顶部的钻杆5内的多根直列风管5.7顶部分别与配风轴3的进风弯管3.2的底部和进风直管3.3的底部相连通；
优选的，所述上固定盘5.4的下底面和下固定盘5.5的上底面上均对应固定设置有多个滑动外筒5.8，上述直列风管5.7的顶部和底部插置于滑动外筒5.8内；且直列风管5.7的外壁与滑动外筒5.8的内壁之间设置有密封圈5.9；从而使得直列风管5.7与上固定盘5.4的下底面和下固定盘5.5之间不是刚性连接，避免应力传递，防止开裂漏气；
进一步的，位于钻杆组件最顶部的钻杆5通过上法兰5.2固定连接至配风轴3上，位于钻杆组件最底部的钻杆5通过下法兰5.3固定连接至过渡接头6的上小法兰盘6.2上；
进一步的，所述过渡接头6包含有上小法兰盘6.2和下大法兰盘6.3，连接锥筒6.1的上开口端固定连接于上小法兰盘6.2上，小开口端固定连接于下大法兰盘6.3上，所述上小法兰盘6.2和下大法兰盘6.3之间穿接有多根过渡风管6.4，多根过渡风管6.4的顶部与位于钻杆组件最底部的钻杆5内的多根直列风管5.7一一对应且相连通，连接锥筒6.1内设置有排渣管三6.5、排渣支管一6.6和排渣连接锥管6.7，所述排渣管三6.5的顶部连接于上小法兰盘6.2上，且排渣管三6.5与位于钻杆组件最底部的钻杆5内的排渣管二5.10相连通，多根排渣支管一6.6的底部连接于下大法兰盘6.3上，且多根排渣支管一6.6顶部经排渣连接锥管6.7汇集连通至排渣管三6.5；
即排渣支管一6.6的顶部连通至排渣连接锥管6.7的底部大头段，所述排渣连接锥管6.7的顶部小头端连通至排渣管三6.5；
进一步的，所述过渡风管6.4穿过联接筒8后连通至混合联接筒9内穿接的末端风管9.4，多根排渣支管一6.6分别穿过联接筒8后连通至混合联接筒9内的排渣支管二9.3；
所述混合联接筒9包含有上法兰盘9.1和下法兰盘9.2，所述上法兰盘9.1和下法兰盘9.2之间连接有多块加强筋板9.5，设置于上法兰盘9.1和下法兰盘9.2之间的多根排渣支管二9.3的顶部分别与多根排渣支管一6.6相对应连通，穿接于上法兰盘9.1上的多根末端风管9.4与过渡风管6.4相连通；所述排渣支管二9.3的底部外壁上套装有进气套9.6，所述排渣支管二9.3的底部设置有多个进气孔9.7，通过进气孔9.7使得排渣支管二9.3内的管腔与进气套9.6内的腔体相连通，所述进气套9.6与末端风管9.4相连通，从而导入高压进气经由进气套9.6和进气孔9.7进入排渣支管二9.3内与泥浆混合；
本发明的钻孔步骤为：
高压气体分别通过多根风管竖向导入到钻杆的底部，每根风管分别与一竖向设置的排渣支管相连通，通入排渣支管内的高压气体与管内的泥浆混合后向上排出，并且多根排渣支管在钻杆内部汇集至同一排渣管后统一向上排出；
另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种海上施工用钻具系统，其特征在于：所述系统包含有动力头（1）驱动的配风轴（3），所述配风轴（3）外套装有配风套（4），多个钻杆（5）竖向级联构成钻杆组件，钻杆组件由配风轴（3）驱动相连，位于钻杆组件最底部一级的钻杆（5）连接于过渡接头（6）的顶部，所述过渡接头（6）的底部经由导向段（7）和联接筒（8）与混合联接筒（9）相连接。
2.如权利要求1所述一种海上施工用钻具系统，其特征在于：所述动力头（1）通过过渡段（2）与配风轴（3）驱动相连；配风轴（3）的进风直管（3.3）穿过过渡段（2）。
3.如权利要求1所述一种海上施工用钻具系统，其特征在于：所述配风轴（3）中心轴孔内插入有排渣管一（3.4），所述配风轴（3）的轴壁上横向设置有至少两个进风通道（3.1），所述配风套（4）的内套壁上设置有多个环形槽，配风套（4）的外套壁上设置有与环形槽相一一对应的进气接头，环形槽的数量与进风通道（3.1）相一一对应，且环形槽分别与进风通道（3.1）相连通，所述配风轴（3）的中心轴孔内壁与排渣管一（3.4）外壁之间设置有进风弯管（3.2），且进风弯管（3.2）的上部进风口与进风通道（3.1）相连通，下部出风口竖向穿接在配风轴（3）的底面上，所述配风轴（3）的中心轴孔内壁与排渣管一（3.4）外壁之间竖向设置有至少一根进风直管（3.3）。
4.如权利要求3所述一种海上施工用钻具系统，其特征在于：所述钻杆（5）包含有外筒（5.1），所述外筒（5.1）的顶部和底部分别安装有上法兰（5.2）和下法兰（5.3），所述上法兰（5.2）和下法兰（5.3）内分别嵌置有上固定盘（5.4）和下固定盘（5.5），所述上固定盘（5.4）和下固定盘（5.5）之间竖向穿接有排渣管二（5.10），所述排渣管二（5.10）与排渣管一（3.4）相连通，所述上固定盘（5.4）和下固定盘（5.5）上分别设置有多个穿孔（5.6），穿孔（5.6）内穿接有直列风管（5.7），位于钻杆组件最顶部的钻杆（5）内的多根直列风管（5.7）顶部分别与配风轴（3）的进风弯管（3.2）的底部和进风直管（3.3）的底部相连通。
5.如权利要求4所述一种海上施工用钻具系统，其特征在于：所述上固定盘（5.4）的下底面和下固定盘（5.5）的上底面上均对应固定设置有多个滑动外筒（5.8），上述直列风管（5.7）的顶部和底部插置于滑动外筒（5.8）内；且直列风管（5.7）的外壁与滑动外筒（5.8）的内壁之间设置有密封圈（5.9）。
6.如权利要求4所述一种海上施工用钻具系统，其特征在于：位于钻杆组件最顶部的钻杆（5）通过上法兰（5.2）固定连接至配风轴（3）上，位于钻杆组件最底部的钻杆（5）通过下法兰（5.3）固定连接至过渡接头（6）的上小法兰盘（6.2）上。
7.如权利要求4所述一种海上施工用钻具系统，其特征在于：所述过渡接头（6）包含有上小法兰盘（6.2）和下大法兰盘（6.3），连接锥筒（6.1）的上开口端固定连接于上小法兰盘（6.2）上，小开口端固定连接于下大法兰盘（6.3）上，所述上小法兰盘（6.2）和下大法兰盘（6.3）之间穿接有多根过渡风管（6.4），多根过渡风管（6.4）的顶部与位于钻杆组件最底部的钻杆（5）内的多根直列风管（5.7）一一对应且相连通，连接锥筒（6.1）内设置有排渣管三（6.5）、排渣支管一（6.6）和排渣连接锥管（6.7），所述排渣管三（6.5）的顶部连接于上小法兰盘（6.2）上，且排渣管三（6.5）与位于钻杆组件最底部的钻杆（5）内的排渣管二（5.10）相连通，多根排渣支管一（6.6）的底部连接于下大法兰盘（6.3）上，且多根排渣支管一（6.6）顶部经排渣连接锥管（6.7）汇集连通至排渣管三（6.5）。
8.如权利要求7所述一种海上施工用钻具系统，其特征在于：所述排渣支管一（6.6）的顶部连通至排渣连接锥管（6.7）的底部大头段，所述排渣连接锥管（6.7）的顶部小头端连通至排渣管三（6.5）。
9.如权利要求7所述一种海上施工用钻具系统，其特征在于：所述过渡风管（6.4）穿过联接筒（8）后连通至混合联接筒（9）内穿接的末端风管（9.4），多根排渣支管一（6.6）分别穿过联接筒（8）后连通至混合联接筒（9）内的排渣支管二（9.3）。
10.如权利要求4所述一种海上施工用钻具系统，其特征在于：所述混合联接筒（9）包含有上法兰盘（9.1）和下法兰盘（9.2），所述上法兰盘（9.1）和下法兰盘（9.2）之间连接有多块加强筋板（9.5），设置于上法兰盘（9.1）和下法兰盘（9.2）之间的多根排渣支管二（9.3）的顶部分别与多根排渣支管一（6.6）相对应连通，穿接于上法兰盘（9.1）上的多根末端风管（9.4）与过渡风管（6.4）相连通；所述排渣支管二（9.3）的底部外壁上套装有进气套（9.6），所述排渣支管二（9.3）的底部设置有多个进气孔（9.7），通过进气孔（9.7）使得排渣支管二（9.3）内的管腔与进气套（9.6）内的腔体相连通，所述进气套（9.6）与末端风管（9.4）相连通。
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| CN201711129148.5A CN107806324A (zh) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | 一种海上施工用钻具系统 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711129148.5A CN107806324A (zh) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | 一种海上施工用钻具系统 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN107806324A true CN107806324A (zh) | 2018-03-16 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109356521A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-02-19 | 亨通海洋工程有限公司 | 竖向复合式掘进系统 |
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-
2017
- 2017-11-15 CN CN201711129148.5A patent/CN107806324A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109356521A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-02-19 | 亨通海洋工程有限公司 | 竖向复合式掘进系统 |
| CN109630042A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-04-16 | 亨通海洋工程有限公司 | 竖向复合式掘进工艺 |
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