CN110984861B - 基于空气反循环作用的油气井全井段自吸式气体钻井装置 - Google Patents

基于空气反循环作用的油气井全井段自吸式气体钻井装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于空气反循环作用的油气井全井段自吸式气体钻井装置，主要涉及油田钻井技术领域。包括井上支架，所述井上支架上设有顶驱，所述顶驱的底部设有顶驱适配器，所述顶驱适配器上设有进气软管，所述顶驱的顶部设有排砂软管，所述排砂软管远离顶驱的一端设有卷筒，所述卷筒的底部设有支撑架，所述卷筒上设有空心轴，所述排砂软管从空心轴穿出的一端设有球形接头，所述球形接头远离排砂软管的一端设有排砂钢管，所述支撑架的一侧设有沉砂池，所述支撑架上设有上三通、下三通。本发明的有益效果在于：能够根据双壁钻杆的升降对排砂软管进行收放，能够进行正反循环转换，便于井下卡堵问题处理。

Description

基于空气反循环作用的油气井全井段自吸式气体钻井装置
技术领域
本发明涉及油田钻井技术领域，具体是基于空气反循环作用的油气井全井段自吸式气体钻井装置。
背景技术
空气反循环钻井技术是欠平衡钻井技术的重要分支，其工作原理是以压缩空气为主的钻井循环流体沿双壁钻具的环形间隙到达井底形成稳定的反循环后，冷却钻头，并携带岩屑沿中心通道上返至地表，该技术拥有众多其他技术所不能比拟的优势，但其在排砂时，还存在的一定的问题，在钻杆升降时，排砂软管随着上下摆动，存在着排砂软管弯折进而影响排砂速度的问题，且在井下出现卡堵问题时，需要将井下设施提升至井上后才能处理，影响了钻井效率。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种能够根据双壁钻杆的升降对排砂软管进行收放，能够进行正反循环转换，便于井下卡堵问题处理的基于空气反循环作用的油气井全井段自吸式气体钻井装置。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
基于空气反循环作用的油气井全井段自吸式气体钻井装置，包括井上支架，所述井上支架上设有顶驱，所述顶驱的底部设有顶驱适配器，所述顶驱适配器上设有进气软管，所述顶驱适配器的底部设有双壁钻杆，所述双壁钻杆的底部设有反循环钻头，所述顶驱的顶部设有排砂软管，所述排砂软管远离顶驱的一端设有卷筒，所述卷筒的底部设有支撑架，所述卷筒上设有空心轴，所述卷筒与空心轴固定连接，所述卷筒通过空心轴与支撑架转动连接，所述空心轴的一端连接有驱动电机，所述卷筒上沿卷筒的径向设有与排砂软管相适应的穿孔，所述穿孔的一端与空心轴连通，所述排砂软管经穿孔进入空心轴后从空心轴的一端穿出，所述穿孔的外端设有与排砂软管相适应的卡子，所述排砂软管从空心轴穿出的一端设有球形接头，所述球形接头靠近排砂软管的一端固定在空心轴上，所述球形接头远离排砂软管的一端设有排砂钢管，所述排砂钢管固定在支撑架上，所述支撑架的一侧设有沉砂池，所述支撑架上设有上三通、下三通，所述上三通的第一接口通过第一管路与排砂钢管连接，所述上三通的第二接口通过第二管路与沉砂池连接，所述上三通的第三接口通过第三管路与下三通的第一接口连通，所述下三通的第二接口设有第四管路，所述第四管路通过左三通与进气软管连接，所述左三通的一个端口上连接有与沉砂池连通的第六管路，所述下三通的第三接口设有第五管路，所述第五管路远离下三通的一端设有注气装置，所述第一管路上安装有第一阀门，所述第二管路上安装有第二阀门，所述第三管路上安装有第三阀门，所述第四管路上安装有第四阀门，所述第五管路上安装有第五阀门，所述第六管路上设有第六阀门。
优选的，所述卷筒的两端均设有环形挡板，两个所述环形挡板之间的距离与排砂软管的外径相适应。
优选的，所述排砂软管逆时针缠绕在卷筒上。
优选的，所述支撑架的顶部设有与卷筒相适应的U型座，所述U型座的顶部设有与空心轴相适应的轴承座，所述U型座与支撑架滑动连接，所述支撑架上水平设有贯穿U型座的导向杆，所述U型座与导向杆滑动连接，所述导向杆的两端均设有安装座，所述U型座的两端均设有复位弹簧，所述复位弹簧套在导向杆上，所述复位弹簧的一端与安装座抵接，另一端与U型座抵接。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明将排砂软管缠绕在卷筒上，通过驱动电机能够带动卷筒转动，能够根据双壁钻杆的升降对排砂软管进行收放；卡子用于固定排砂软管，排砂软管穿过经穿孔进入空心轴后从空心轴的一端穿出，且在排砂软管从空心轴穿出的一端设有球形接头，球形接头远离排砂软管的一端设有排砂钢管，保证在卷筒转动时，排砂软管与排砂钢管之间连接的密封性；通过开启第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门中不同的阀门能够进行正反循环转换，便于处理井下卡堵问题。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是U型座的连接结构示意图；
附图3是卷筒的连接结构示意图。
附图中标号：1、井上支架；2、顶驱；3、顶驱适配器；4、进气软管；5、双壁钻杆；6、反循环钻头；7、排砂软管；8、卷筒；9、支撑架；10、空心轴；11、卡子；12、球形接头；13、排砂钢管；14、沉砂池；15、上三通；16、下三通；17、第一管路；18、第二管路；19、第三管路；20、第四管路；21、第五管路；22、注气装置；23、第一阀门；24、第二阀门；25、第三阀门；26、第四阀门；27、第五阀门；28、环形挡板；29、第六管路；91、U型座；92、导向杆；93、安装座；94、复位弹簧。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
实施例1：本发明所述是基于空气反循环作用的油气井全井段自吸式气体钻井装置，包括井上支架1，所述井上支架1上安装有顶驱2，所述顶驱2的底部安装有顶驱适配器3。所述顶驱适配器3上安装有进气软管4，所述顶驱适配器3的底部安装有双壁钻杆5，所述双壁钻杆5的底部安装有反循环钻头6。所述顶驱2的顶部安装有排砂软管7，排砂软管7远离顶驱2的一端设有卷筒8，所述卷筒8的底部设有支撑架9，支撑架9通过地脚螺栓固定在地面上。所述卷筒8上设有空心轴10，所述卷筒8与空心轴10之间采用一体式结构，所述卷筒8通过空心轴10与支撑架9转动连接，所述空心轴10的一端通过带传动连接有驱动电机。所述卷筒8上沿卷筒8的径向设有与排砂软管7相适应的穿孔，所述穿孔的一端与空心轴10连通，所述排砂软管7经穿孔进入空心轴10后从空心轴10远离驱动电机的一端向外穿出。所述穿孔的外端设有与排砂软管7相适应的卡子11，通过卡子11将排砂软管7固定在卷筒8上。优选的，所述卷筒8的两端均设有环形挡板28，两个所述环形挡板28之间的距离与排砂软管7的外径相适应，能够保证排砂软管7有序缠绕。所述排砂软管7从空心轴10穿出的一端设有球形接头12，所述球形接头12靠近排砂软管7的一端固定在空心轴10上，所述球形接头12远离排砂软管7的一端设有排砂钢管13，所述排砂钢管13固定在支撑架9上，保证在卷筒8转动时，排砂软管7与排砂钢管13之间连接的密封性。所述支撑架9的一侧设有沉砂池14，所述支撑架9上设有上三通15、下三通16，上三通15、下三通16均固定在支撑架9上。所述上三通15的第一接口通过第一管路17与排砂钢管13连接，第一管路17固定在支撑架9上。所述上三通15的第二接口通过第二管路18与沉砂池14连接，第二管路18固定在支撑架9上。所述上三通15的第三接口通过第三管路19与下三通16的第一接口连通，第三管路19固定在支撑架9上。所述下三通16的第二接口设有第四管路20，第四管路20固定在支撑架9上。所述第四管路20通过左三通与进气软管4连接，所述左三通的一个端口上连接有与沉砂池14连通的第六管路29，第六管路29固定在支撑架9上。所述下三通16的第三接口设有第五管路21，第五管路21固定在支撑架9上。所述第五管路21远离下三通16的一端设有注气装置22，所述第一管路17上安装有第一阀门23，所述第二管路18上安装有第二阀门24，所述第三管路19上安装有第三阀门25，所述第四管路20上安装有第四阀门26，所述第五管路21上安装有第五阀门27，所述第六管路29上设有第六阀门。钻井时，开启第四阀门26、第五阀门27、第一阀门23、第二阀门24，关闭第三阀门25、第六阀门，注气装置22生成的压缩气体经进气软管4、双壁钻杆5的环状空间进入反循环钻头6中，岩屑经反循环砖头6经反循环钻头6的排砂通道进入双壁钻杆5的内管中，经排砂软管7、排砂钢管13、第二管路18排入沉砂池14；井下出现故障时，开启第三阀门25、第六阀门、第五阀门27、第一阀门23，关闭第二阀门24、第四阀门26，注气装置22生产的压缩气体经排砂钢管13、排砂软管7、双壁钻杆5的内管进入反循环钻头6的排砂通道，岩屑经双壁钻杆5的环状空间进入进气软管4，由第六管路29排向沉砂池14，通过开启第一阀门23、第二阀门24、第三阀门25、第四阀门26、第五阀门27、第六阀门中不同的阀门能够进行正反循环转换，便于处理井下卡堵问题。
实施例2：在实施例1的基础上，为了保证排砂的顺畅，所述排砂软管7逆时针缠绕在卷筒8上，排砂软管7与顶驱2连接时始终位于卷筒8的上侧，能够防止支撑架9磨损排砂软管，保证排砂的顺畅。为了防止拉伤排砂软管，如附图2所示，所述支撑架9的顶部设有与卷筒8相适应的U型座91，所述U型座91的顶部设有与空心轴10相适应的轴承座，所述U型座91与支撑架9滑动连接，所述支撑架9上水平设有贯穿U型座91的导向杆92，所述U型座91与导向杆92滑动连接，所述导向杆92的两端均设有安装座93，所述U型座91的两端均设有复位弹簧94，所述复位弹簧94套在导向杆92上，所述复位弹簧94的一端与安装座93抵接，另一端与U型座91抵接，U型座91可左右滑动，能够提供一定的缓冲，避免卷筒8转速过快时拉伤排砂软管。

Claims (4)

1.基于空气反循环作用的油气井全井段自吸式气体钻井装置，包括井上支架(1)，所述井上支架(1)上设有顶驱(2)，所述顶驱(2)的底部设有顶驱适配器(3)，其特征在于：所述顶驱适配器(3)上设有进气软管(4)，所述顶驱适配器(3)的底部设有双壁钻杆(5)，所述双壁钻杆(5)的底部设有反循环钻头(6)，所述顶驱(2)的顶部设有排砂软管(7)，所述排砂软管(7)远离顶驱(2)的一端设有卷筒(8)，所述卷筒(8)的底部设有支撑架(9)，所述卷筒(8)上设有空心轴(10)，所述卷筒(8)与空心轴(10)固定连接，所述卷筒(8)通过空心轴(10)与支撑架(9)转动连接，所述空心轴(10)的一端连接有驱动电机，所述卷筒(8)上沿卷筒(8)的径向设有与排砂软管(7)相适应的穿孔，所述穿孔的一端与空心轴(10)连通，所述排砂软管(7)经穿孔进入空心轴(10)后从空心轴(10)的一端穿出，所述穿孔的外端设有与排砂软管(7)相适应的卡子(11)，所述排砂软管(7)从空心轴(10)穿出的一端设有球形接头(12)，所述球形接头(12)靠近排砂软管(7)的一端固定在空心轴(10)上，所述球形接头(12)远离排砂软管(7)的一端设有排砂钢管(13)，所述排砂钢管(13)固定在支撑架(9)上，所述支撑架(9)的一侧设有沉砂池(14)，所述支撑架(9)上设有上三通(15)、下三通(16)，所述上三通(15)的第一接口通过第一管路(17)与排砂钢管(13)连接，所述上三通(15)的第二接口通过第二管路(18)与沉砂池(14)连接，所述上三通(15)的第三接口通过第三管路(19)与下三通(16)的第一接口连通，所述下三通(16)的第二接口设有第四管路(20)，所述第四管路(20)通过左三通与进气软管(4)连接，所述左三通的一个端口上连接有与沉砂池(14)连通的第六管路(29)，所述下三通(16)的第三接口设有第五管路(21)，所述第五管路(21)远离下三通(16)的一端设有注气装置(22)，所述第一管路(17)上安装有第一阀门(23)，所述第二管路(18)上安装有第二阀门(24)，所述第三管路(19)上安装有第三阀门(25)，所述第四管路(20)上安装有第四阀门(26)，所述第五管路(21)上安装有第五阀门(27)，所述第六管路(29)上设有第六阀门。
2.根据权利要求1所述的基于空气反循环作用的油气井全井段自吸式气体钻井装置，其特征在于：所述卷筒(8)的两端均设有环形挡板(28)，两个所述环形挡板(28)之间的距离与排砂软管(7)的外径相适应。
3.根据权利要求1所述的基于空气反循环作用的油气井全井段自吸式气体钻井装置，其特征在于：所述排砂软管(7)逆时针缠绕在卷筒(8)上。
4.根据权利要求1所述的基于空气反循环作用的油气井全井段自吸式气体钻井装置，其特征在于：所述支撑架(9)的顶部设有与卷筒(8)相适应的U型座(91)，所述U型座(91)的顶部设有与空心轴(10)相适应的轴承座，所述U型座(91)与支撑架(9)滑动连接，所述支撑架(9)上水平设有贯穿U型座(91)的导向杆(92)，所述U型座(91)与导向杆(92)滑动连接，所述导向杆(92)的两端均设有安装座(93)，所述U型座(91)的两端均设有复位弹簧(94)，所述复位弹簧(94)套在导向杆(92)上，所述复位弹簧(94)的一端与安装座(93)抵接，另一端与U型座(91)抵接。
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