CN109162888B - 一种钻井泵用吸入滤网 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻井泵用吸入滤网，包括筒体设置有上下左右四个接口，沿水平方向的两个接口分别称为吸入短节和排出短节；筒体中竖直卡位固定有滤网，滤网中滑动设置有活塞；筒体上端接口的口沿设置有法兰一，沿法兰一圆周开有多个U形槽一，每个U形槽一对应卡位一个活节螺栓；法兰一上扣接有压盖；压盖顶板中心孔上扣接有丝杠压板；压盖内腔中沿轴心线垂直设置有立柱，立柱向上与丝杠螺纹连接，丝杠的上端头向上穿出丝杠压板之外安装有手轮；立柱向下穿过压盖底板的内四方孔通孔与立柱连接板传动连接；筒体的下部为球面形状，在球面中心处设置有排污用的接口。本发明的装置，实现了泥浆高效可靠过滤以及滤网的自动清洗。

Description

一种钻井泵用吸入滤网
技术领域
本发明属于石油钻采设备技术领域，涉及一种钻井泵用吸入滤网。
背景技术
在石油天然气钻井作业过程中，为确保钻井泵正常工作，必须保证钻井泵吸入泥浆的清洁度。目前，在钻井泵吸入管路中设置了板式的吸入滤网过滤泥浆，存在如下缺陷和不足：
一是板式吸入滤网结构尺寸大。滤网板采用普通钢板直接打孔，为满足钻井泵吸入流量的要求，滤网板的过流面积必须与钻井泵所需的吸入流量相匹配，必须加大滤网板的尺寸，这样就导致整个吸入滤网结构尺寸的增大。
二是滤网板在工作过程中承受泥浆进入端的冲击力较大，滤网板容易弯曲变形，影响过滤效果，使用寿命短。
三是滤网清洗维护不方便。当滤筒内的异物积累到一定程度需要清理时，就要停止钻井泵的正常工作，然后打开滤网盖取出滤网，对筒体和滤网板进行人工清洗。这样不仅影响了钻井队正常的钻井作业，导致钻井效率的降低，而且也增加了现场操作工人的劳动强度。
发明内容
本发明的目的是提供一种钻井泵用吸入滤网，解决了现有技术板式的吸入滤网结构尺寸大，容易弯曲变形，影响过滤效果，使用寿命短，清洗维护不方便的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种钻井泵用吸入滤网，包括筒体，筒体设置有上下左右四个接口，沿水平方向的两个接口分别称为吸入短节和排出短节；筒体中竖直卡位固定有滤网，滤网中滑动设置有活塞；
筒体上端接口的口沿设置有法兰一，法兰一下方的筒体外圆表面沿周向均匀设置有多个螺栓支座，每个螺栓支座中铰接有一个活节螺栓；沿法兰一圆周开有多个U形槽一，每个U形槽一对应卡位一个活节螺栓；法兰一上扣接有压盖；
压盖顶板中心孔上扣接有丝杠压板；压盖内腔中沿轴心线垂直设置有立柱，立柱向上与丝杠螺纹连接，丝杠的上端头向上穿出丝杠压板之外安装有手轮；立柱向下穿过压盖底板的内四方孔通孔与立柱连接板传动连接，立柱连接板向上与立柱底端固定连接，立柱连接板位于活塞的顶板下表面；
筒体的下部为球面形状，在球面中心处设置有排污用的接口。
本发明的钻井泵用吸入滤网，其特征还在于：
所述的压盖下表面与筒体的法兰一之间设置有密封圈一，压盖下表面与滤网上端面之间设置有密封卡圈及密封圈二，立柱连接板与活塞的顶板下表面之间设置有密封圈四。
所述的排污用的接口对外依次连接有弯头、内接头、球阀及接管，接管通向排污管道。
所述的筒体的上部内壁及下部内壁分别沿圆周均匀设置有多个卡槽。
所述的滤网为上下两端开口的圆筒，滤网分为上段、中段及下段，滤网上段为封闭的圆筒；滤网中段沿直径方向开有两个大开孔，该两个大开孔的孔径大小分别与吸入短节、排出短节的孔径对应一致；滤网中段其余部位及滤网下段均匀设置有阵列式的过滤孔；滤网的上段外壁和下段外壁分别沿周向均匀设置多个卡板；滤网靠近底部的内壁上设置有一个限位块。
所述的活塞分为上部及下部；活塞上部为中空结构并且沿直径方向开有与吸入短节、排出短节孔径相匹配的流通孔；活塞下部仅在靠近排出短节一侧设置有半圆筒，该半圆筒上均匀开有阵列式的过滤孔；活塞上层的顶板中心开有光孔。
所述的立柱采用中空的外四方结构，外四方与压盖底板的内四方孔通孔相匹配；立柱的上部内腔设置有与丝杠相匹配的内螺纹，内螺纹的深度与活塞上下移动的行程相匹配；立柱下端面设置有与螺钉二相匹配的内螺纹；立柱的下部设置有方形台肩。
所述的丝杠采用阶梯型结构，丝杠下部的圆柱周面设置有与立柱内螺纹相匹配的外螺纹，外螺纹的长度与立柱上的内螺纹相匹配；丝杠的上部设置有一段外四方体，该外四方体与手轮上的内四方孔相匹配；丝杠的中上部位设置有圆形台肩，该圆形台肩的尺寸与设置在压盖顶板中心的圆凹槽尺寸相匹配。
所述的压盖的下部为法兰二，法兰二与设置在筒体上部的法兰一相匹配，在法兰二的周向间隔90°均匀设置有4个U型槽二，每个U形槽二与筒体上部法兰一上的U型槽一位置尺寸对应匹配；压盖上部设置有锥形的丝杠支架，丝杠支架周向间隔90°设置有四个观察窗；丝杠支架上部为阶梯型环槽结构，环槽的尺寸分别与丝杠上的环形台肩以及丝杠压板的结构尺寸相匹配。
本发明的有益效果是，通过采用筒形滤网的结构，增加了滤网的过流面积，且滤网内部各方向受力均匀，明显改善了滤网的受力性，延长了滤网的使用寿命，有效减少了外形尺寸和重量；采用丝杠传动的原理，通过手轮旋转带动立柱上下移动实现活塞的上下移动，既能满足正常的泥浆过滤功能，又能实现在不停泵、不拆开装置的情况下对滤网内腔进行全面彻底的自动清洗维护，减轻了现场操作工人的劳动强度，提高了装置的操作性和维护性，保证了钻井作业的质量和效率。
附图说明
图1是本发明装置的整体结构示意图；
图2a是本发明装置中的筒体1的正面截面图；
图2b是本发明装置中的筒体1的俯视图；
图3a是本发明装置中的滤网2的立体图；
图3b是本发明装置中的滤网2的截面图；
图3c是本发明装置中的滤网2的俯视图；
图4a是本发明装置中的活塞3的立体图；
图4b是本发明装置中的活塞3的正面截面图；
图5a是本发明装置中的立柱4的立体图；
图5b是本发明装置中的立柱4的截面图；
图6a是本发明装置中的丝杠5的立体图；
图6b是本发明装置中的丝杠5的截面图；
图7a是本发明装置中的立柱连接板6的立体图；
图7b是本发明装置中的立柱连接板6的截面图；
图8a是本发明装置中的丝杠压板7的立体图；
图8b是本发明装置中的丝杠压板7的截面图；
图9a是本发明装置中的手轮8的立体图；
图9b是本发明装置中的手轮8的正面图；
图10a是本发明装置中的压盖15的立体图；
图10b是本发明装置中的压盖15的截面图；
图10c是本发明装置中的压盖15的俯视图；
图11是本发明吸入滤网在过滤状态时的原理图；
图12是本发明吸入滤网在清洗滤网时的原理图。
图中，1.筒体，2.滤网，3.活塞，4.立柱，5.丝杠，6.立柱连接板，7.丝杠压板，8.手轮，9.密封圈一，10.密封圈二，11.密封圈三，12.密封圈四，13.活节螺栓，14.弯头，15.压盖，16.螺母一，17.垫圈一，18.螺钉一，19.螺母二，20.垫圈二，21.螺钉二，22.密封圈五，23.内接头，24.球阀，25.接管，26.吸入短节，27.排出短节，28.卡槽，29.螺栓支座，30.卡板，31.限位块，32.密封卡圈。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参照图1、图11、图12，本发明的结构是，包括作为安装基体的十字形状的筒体1，筒体1设置有上下左右四个接口(四通)，沿水平方向的两个接口分别称为吸入短节26和排出短节27，吸入短节26及排出短节27通过各自口沿的连接法兰与泥浆管路的进出口导管连通；筒体1中竖直卡位固定有滤网2，滤网2中滑动设置有活塞3；
筒体1上端接口的口沿设置有法兰一，法兰一下方的筒体1外圆表面沿周向均匀设置有多个螺栓支座29，每个螺栓支座29中铰接有一个活节螺栓13；沿法兰一圆周开有多个U形槽一，每个U形槽一对应卡位一个活节螺栓13；法兰一上扣接有压盖15，压盖15下端沿法兰二开有多个U形槽二，每个活节螺栓13卡入U形槽一和U形槽二后在U形槽二上表面安装有垫圈二20及螺母二19，实现压盖15与筒体1的法兰一可靠连接；法兰一上端面设置有安装密封圈9的密封环槽，压盖15下表面与筒体1的法兰一之间设置有密封圈一9，压盖15下表面与滤网2上端面之间设置有密封卡圈32及密封圈二10，密封圈二10套装在密封卡圈32的环形凹槽中；
压盖15顶板中心孔上扣接有丝杠压板7，丝杠压板7通过螺钉一18与压盖15固定连接；压盖15内腔中沿轴心线垂直设置有立柱4，立柱4向上与丝杠5螺纹连接，丝杠5的上端头向上穿出丝杠压板7之外安装有手轮8，手轮8通过垫圈一17及螺母一16与丝杠5上端头一体固定连接；立柱4向下穿过压盖15底板的内四方孔通孔与立柱连接板6传动连接，立柱连接板6通过螺钉二21向上与立柱4底端固定连接，立柱连接板6位于活塞3的顶板下表面，立柱连接板6与活塞3的顶板下表面之间设置有密封圈四12；
筒体1的下部为球面形状，在球面中心处设置有排污用的接口，接口对外依次连接有弯头14、内接头23、球阀24及接管25，接管25通向排污管道，实现筒体1内部的泥浆和污物快速彻底的排放。
图1实施例中，对应设置有4个螺栓支座29、4个活节螺栓13及4个U形槽。
参照图2a、图2b，筒体1的上部内壁及下部内壁分别沿圆周均匀设置有多个卡槽28，所有卡槽28用于滤网2的周向定位；吸入短节26和排出短节27设置在水平对称的筒体1直径方向两边。
参照图3a、图3b、图3c，滤网2为上下两端开口的圆筒，滤网2分为上段、中段及下段，滤网2上段为封闭的圆筒；滤网2中段沿直径方向开有两个大开孔，该两个大开孔的孔径大小分别与吸入短节26、排出短节27的孔径对应一致，实现滤网2与吸入短节26、排出短节27的匹配对流；滤网2中段其余部位及滤网2下段均匀设置有阵列式的过滤孔；滤网2的上段外壁和下段外壁分别沿周向均匀设置多个卡板30，用于滤网2与筒体1的周向定位；滤网2靠近底部的内壁上设置有一个限位块31，用于活塞3向下移动时极限位置的限位。
上述的实施例中，筒体1上部内壁的4个卡槽28与滤网2上段外壁4个卡板30对应卡位固定连接，筒体1下部内壁的4个卡槽28与滤网2下段外壁4个卡板30对应卡位固定连接。
参照图4a、图4b，活塞3分为上部及下部；活塞3上部为中空结构并且沿直径方向开有与吸入短节26、排出短节27孔径相匹配的流通孔，实现与吸入短节26、排出短节27的匹配对流，其余部位均为封闭结构；活塞3下部仅在靠近排出短节27一侧设置有半圆筒，该半圆筒上均匀开有阵列式的过滤孔，另一半位置为空；活塞3上部的顶板外圆位置的密封槽中设置有密封圈三11，活塞3上部的底板外圆位置的另一个密封槽中设置有密封圈五22，密封圈三11和密封圈五22一起实现活塞3与滤网2内壁的密封；活塞3上层的顶板中心开有光孔用于安装螺钉二21。
参照图5a、图5b，立柱4采用中空的外四方结构，外四方与压盖15底板的内四方孔通孔相匹配，用于实现立柱4沿内四方孔通孔上下自由移动，同时也保证立柱4与压盖15的周向定位；立柱4的上部内腔设置有与丝杠5相匹配的内螺纹，内螺纹的深度与活塞3上下移动的行程相匹配，在丝杠5的驱动下，实现立柱4的上下移动；立柱4下端面设置有与螺钉二21相匹配的内螺纹，通过螺钉二21及立柱连接板6实现立柱4与活塞3的传动连接；立柱4的下部设置有方形台肩，用于立柱4向上运动时的限位。
参照图6a、图6b，丝杠5采用阶梯型结构，丝杠5下部的圆柱周面设置有与立柱4内螺纹相匹配的外螺纹，外螺纹的长度与立柱4上的内螺纹相匹配，通过丝杠5带动立柱4上下移动，从而实现活塞3的上下移动；丝杠5的上部设置有一段外四方体，该外四方体与手轮8上的内四方孔相匹配，用于与手轮8之间的周向定位，从而在转动手轮8时，实现丝杠5的同步转动；丝杠5的中上部位设置有圆形台肩，该圆形台肩的尺寸与设置在压盖15顶板中心的圆凹槽尺寸相匹配，通过丝杠压板7和螺钉一18将丝杠5定位在压盖15上，以便丝杠5随手轮8实现自由旋转。
参照图7a、图7b，立柱连接板6为圆柱形主体，在立柱连接板6的上端面开有安装密封圈四12的环形密封槽，在立柱连接板6的轴心开有与螺钉二21相匹配的通孔一以及与螺钉头部相匹配的沉孔一，通过螺钉二21实现活塞3与立柱4之间的传动连接。
参照图8a、图8b，丝杠压板7主体为圆盘，丝杠压板7的结构尺寸与压盖15上的沉孔二相匹配，丝杠压板7靠近外圆周均匀开有四个安装螺钉一18的通孔三及沉孔三，通过螺钉一18将丝杠5压在压盖15顶板上，约束丝杠5的轴向移动；丝杠压板7中间开有通孔四，通孔四的孔径与丝杠5的尺寸相匹配。
参照图9a、图9b，手轮8为采用圆钢制作的盘形结构，转盘与底板之间用3根支撑筋连接。
手轮8的底板上设置有内四方孔，内四方孔与丝杠5上端的外四方体相匹配，通过螺母一16、垫圈一17将手轮8与丝杠5连接在一起；手轮8的转盘上部设置有摇把，通过摇把可实现手轮8的快速不间断操作。
参照图10a、图10b、图10c，压盖15采用与筒体1相匹配的草帽形结构，用于安装丝杠5和丝杠压板7；压盖15的下部为法兰二，法兰二与设置在筒体上部的法兰一相匹配，在法兰二下部设置有安装密封圈二10的另一个环形密封槽32，在法兰二的周向间隔90°均匀设置有4个U型槽二，每个U形槽二与筒体上部法兰一上的U型槽一位置尺寸对应匹配，每个U形槽一与对应的一个U型槽二安装有一个活节螺栓13；压盖15上部设置有锥形的丝杠支架，丝杠支架周向间隔90°设置有四个观察窗，用于观察是否有泥浆从筒体1内部溢流出来；丝杠支架上部为阶梯型环槽结构，环槽的尺寸分别与丝杠5上的环形台肩以及丝杠压板7的结构尺寸相匹配，用于安装固定丝杠5和丝杠压板7。
上述的筒体1、滤网2、卡槽28、卡板30、限位块31、连接件(螺栓支座29、活节螺栓13、螺母二19及垫圈二20)、密封圈一9、吸入短节26、排出短节27一起称为筒体部分；
上述的活塞3、立柱4、丝杠5、立柱连接板6、手轮8、连接件(螺母一16、垫圈一17及螺钉二21)，密封件(密封圈五22、密封圈三11及密封圈四12)一起称为活塞部分；
上述的压盖15、丝杠压板7、螺钉一18、密封件(密封卡圈32及密封圈二10)一起称为压盖部分；
上述的弯头14、内接头23、球阀24和接管25一起称为排污部分。
上述的筒体部分、活塞部分、压盖部分、排污部分一起构成本发明的整体结构。
接管25上均匀设置有多道倒棱结构，当接管25与外部软管相连接时，倒棱结构增加了接管25与外部软管连接的紧密性，防止因液体压力过大导致外部软管脱落，造成泥浆泄漏，实现排污部分与外部软管的快速可靠连接。
本发明的工作原理是，
1)参照图11，进行正常过滤时，吸入短节26和排出短节27与泥浆循环管路正常连通。当循环系统泥浆清洁度不好，需要进行净化时，旋转手轮8带动丝杠5一起旋转运动，丝杠5与立柱4之间为螺纹副，立柱4与压盖15之间采用外四方体与内四方孔的结构配合，立柱4沿着压盖15中心的内四方孔向上移动，立柱4下部通过立柱连接板6和螺钉二21与活塞3固定连接，立柱4向上移动的同时带动活塞3向上移动；
当立柱4下部的方形台肩与压盖15的下端面贴紧时，停止转动手轮8，此时活塞3下部左半边的半圆筒与滤网2中段左端的大开口对正；未净化的泥浆通过吸入短节26及滤网2中段右端的大开口进入滤网2内，由于活塞3顶部为封闭结构，滤网2中段左端的大开口被活塞3上层左半边的半圆筒堵住，所以未净化的泥浆一部分会通过设置在滤网2中段和下段的过滤孔进入到滤网2与筒体1之间的空隙中，另一部分会通过设置在活塞3下层左半边半圆筒上的过滤孔，最后均经过排出短节27进入到钻井泵内部，混在泥浆中的异物被阻挡在滤网2的过滤孔进口侧，从而起到对泥浆过滤的作用。
2)参照图12，当滤网2堵塞需要清理时，反向旋转手轮8，丝杠5带动立柱4及活塞3向下移动，当活塞3的下端面与设置在滤网2内部的限位块31顶紧时，停止转动手轮8；此时活塞3上部左、右相对的流通孔分别与排出短节27和吸入短节26对正；
打开泥浆循环管路上的阀门，清洁泥浆经吸入短节26、滤网2右端及活塞3上部右端的流通孔进入活塞3上部内腔，由于活塞3上部上下两端面均为封闭结构，清洁泥浆经活塞3上部左端的流通孔并且经排出短节27直接进入钻井泵内部；此时打开设置在净化装置底部的球阀24，一部分泥浆会通过滤网2中段和下段的过滤孔进入滤网2内部，然后经筒体1下部球面上的排污口从接管25排出；泥浆返回经过滤网2的过滤孔时利用自身的反流压力，将粘附在滤网2内壁上的异物以及沉淀在筒体1底部球面上的杂物一并冲走，并经接管25排出，实现在不停止钻井泵正常工作的情况下，利用泥浆自身的流动压力对滤网2内部进行清洗和排污。

Claims (4)

1.一种钻井泵用吸入滤网，其特征在于：包括筒体(1)，筒体(1)设置有上下左右四个接口，沿水平方向的两个接口分别称为吸入短节(26)和排出短节(27)；筒体(1)中竖直卡位固定有滤网(2)，滤网(2)中滑动设置有活塞(3)；筒体(1)上端接口的口沿设置有法兰一，法兰一下方的筒体(1)外圆表面沿周向均匀设置有多个螺栓支座(29)，每个螺栓支座(29)中铰接有一个活节螺栓(13)；沿法兰一圆周开有多个U形槽一，每个U形槽一对应卡位一个活节螺栓(13)；法兰一上扣接有压盖(15)；压盖(15)顶板中心孔上扣接有丝杠压板(7)；压盖(15)内腔中沿轴心线垂直设置有立柱(4)，立柱(4)向上与丝杠(5)螺纹连接，丝杠(5)的上端头向上穿出丝杠压板(7)之外安装有手轮(8)；立柱(4)向下穿过压盖(15)底板的内四方孔通孔与立柱连接板(6)传动连接，立柱连接板(6)位于活塞(3)的顶板下表面；筒体(1)的下部为球面形状，在球面中心处设置有排污用的接口，
所述的压盖(15)下表面与筒体(1)的法兰一之间设置有密封圈一(9)，压盖(15)下表面与滤网(2)上端面之间设置有密封卡圈(32)及密封圈二(10)，立柱连接板(6)与活塞(3)的顶板下表面之间设置有密封圈四(12)；
所述的排污用的接口对外依次连接有弯头(14)、内接头(23)、球阀(24)及接管(25)，接管(25)通向排污管道；
所述的筒体(1)的上部内壁及下部内壁分别沿圆周均匀设置有多个卡槽(28)；
所述的滤网(2)为上下两端开口的圆筒，滤网(2)分为上段、中段及下段，滤网(2)上段为封闭的圆筒；滤网(2)中段沿直径方向开有两个大开孔，该两个大开孔的孔径大小分别与吸入短节(26)、排出短节(27)的孔径对应一致；滤网(2)中段其余部位及滤网(2)下段均匀设置有阵列式的过滤孔；滤网(2)的上段外壁和下段外壁分别沿周向均匀设置多个卡板(30)；滤网(2)靠近底部的内壁上设置有一个限位块(31)；
所述的活塞(3)分为上部及下部；活塞(3)上部为中空结构并且沿直径方向开有与吸入短节(26)、排出短节(27)孔径相匹配的流通孔；活塞(3)下部仅在靠近排出短节(27)一侧设置有半圆筒，该半圆筒上均匀开有阵列式的过滤孔；活塞(3)上层的顶板中心开有光孔。
2.根据权利要求1所述的钻井泵用吸入滤网，其特征在于：所述的立柱(4)采用中空的外四方结构，外四方与压盖(15)底板的内四方孔通孔相匹配；立柱(4)的上部内腔设置有与丝杠(5)相匹配的内螺纹，内螺纹的深度与活塞(3)上下移动的行程相匹配；立柱(4)下端面设置有与螺钉二(21)相匹配的内螺纹；立柱(4)的下部设置有方形台肩。
3.根据权利要求1所述的钻井泵用吸入滤网，其特征在于：所述的丝杠(5)采用阶梯型结构，丝杠(5)下部的圆柱周面设置有与立柱(4)内螺纹相匹配的外螺纹，外螺纹的长度与立柱(4)上的内螺纹相匹配；丝杠(5)的上部设置有一段外四方体，该外四方体与手轮(8)上的内四方孔相匹配；丝杠(5)的中上部位设置有圆形台肩，该圆形台肩的尺寸与设置在压盖(15)顶板中心的圆凹槽尺寸相匹配。
4.根据权利要求1所述的钻井泵用吸入滤网，其特征在于：所述的压盖(15)的下部为法兰二，法兰二与设置在筒体上部的法兰一相匹配，在法兰二的周向间隔90°均匀设置有4个U型槽二，每个U形槽二与筒体上部法兰一上的U型槽一位置尺寸对应匹配；压盖(15)上部设置有锥形的丝杠支架，丝杠支架周向间隔90°设置有四个观察窗；丝杠支架上部为阶梯型环槽结构，环槽的尺寸分别与丝杠(5)上的环形台肩以及丝杠压板(7)的结构尺寸相匹配。
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