CN111307181B - 一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，包括刷柄、固定在刷柄一端的连杆、设置在连杆上的刷毛，所述连杆上设置若干检测机构，所述检测机构包括活动插入至连杆底部的检测棒、位于连杆内部的限位件、位于限位件上的感应装置，所述限位件用于阻止检测棒从连杆底部脱落，所述感应装置用于感应检测棒是否到达行程底端；还包括与所述感应装置信号连接的警示装置。本发明的目的在于提供一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，以解决现有技术中难以在不影响钻井液性能的前提下对开泵状态时的振动筛筛网是否破损进行判断的问题，实现不增加泥浆工工作量、不会污染钻井液性能，且能够在开泵状态下判断振动筛筛网是否破损的目的。

Description

一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷

技术领域

本发明涉及固控系统领域，具体涉及一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷。

背景技术

在石油钻井领域，固控系统是井场八大系统之一，用于分离处理钻井液、完井液中岩屑、泥砂等颗粒，维持钻井液性能以及储存循环钻井液。固控系统中最核心的设备是振动筛和离心机，其中离心机主要用于对分散性极好的泥岩段使用，降低钻井液中泥质含量，因此振动筛又是固控系统中的重中之重，大量的岩屑通过振动筛被分离出来，才能够确保钻井液的循环使用。在钻井施工现场，只要井上处于开泵状态，振动筛必然需要开启，因此振动筛的作业压力极大，经常会出现筛网破损的现象。对于钻井工程中使用的振动筛而言，其上的筛网都是可拆卸的，便于在发现筛网破损后单独更换。不过在钻井过程中，振动筛上一般都铺满大量岩屑，这些岩屑在钻井液的包覆下几乎完全遮挡筛网表面，并且从井下返出的钻井液温度较高，在冬季还会使得振动筛上形成大量水雾，上述现象都使得泥浆工(专门负责维护振动筛正常运行的工人)难以通过肉眼直接观察筛网是否破损。现有技术中，泥浆工通过如下两种方式判断筛网是否破损：(1)在开泵状态时，直接用水管冲刷筛网表面，逐片冲出干净区域进行观察；(2)等待井口进行接立柱、卸立柱等停泵作业时，快速观察筛网表面。第(1)种方法难免会使得大量清水通过筛网进入泥浆池，严重导致钻井液性能受到干扰，如粘度降低、密度降低、稳定剂含量减少，这会严重破坏钻井液对岩屑的悬浮与携带能力、影响井壁稳定性，严重时甚至容易诱发井下工程事故；第(2)种方法又受到井上作业工况的严重制约，使得发现筛网破损较为滞后，经常出现有大量岩屑通过破损的筛网进入泥浆池污染钻井液的现象。因此，上述两种处理方式都是现有技术中钻井液需要不断替浆、补充新胶液的原因之一，间接导致了钻井液成本始终居高不下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，以解决现有技术中难以在不影响钻井液性能的前提下对开泵状态时的振动筛筛网是否破损进行判断的问题，实现不增加泥浆工工作量、不会污染钻井液性能，且能够在开泵状态下判断振动筛筛网是否破损的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，包括刷柄、固定在刷柄一端的连杆、设置在连杆上的刷毛，所述连杆上设置若干检测机构，所述检测机构包括活动插入至连杆底部的检测棒、位于连杆内部的限位件、位于限位件上的感应装置，所述限位件用于阻止检测棒从连杆底部脱落，所述感应装置用于感应检测棒是否到达行程底端；还包括与所述感应装置信号连接的警示装置。

针对现有技术中难以在不影响钻井液性能的前提下对开泵状态时的振动筛筛网是否破损进行判断的问题，本发明提出一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷。振动筛刷是任何井队的泥浆工都配备的现场工具，是泥浆工避免振动筛处跑浆的主要工具，一般由现场工人自制，用一根连杆来连接起刷柄与刷毛，刷柄长度一般在1～2m，以满足能够伸入至卧式振动筛的最底部。振动筛处一旦发生跑浆，不仅浪费钻井液，更重要的是会严重干扰录井方对钻井液总量的判断，导致错误认定井漏事故。因此，在振动筛上岩屑过多或泡浆初期，泥浆工用振动筛刷直接将筛网上的岩屑快速刷下，从而避免岩屑堆积过多或钻井液中泥质含量过高时振动筛处的跑浆情况。不过由于钻井液源源不断的返出到达振动筛上，这种简单的操作无法只能够快速清理堆积的岩屑，并不能将筛网刷干净来判断是否有破损。在上述基础上，本申请充分结合了现有振动筛刷的基础结构，在连杆上设置若干检测机构，每个检测机构都包括检测棒，检测棒从连杆底部活动插入至连杆内，即检测棒在自身重力作用下具有向下脱落出连杆内的趋势。本申请为了避免检测棒脱落，在连杆内设置了限位件，通过限位件来阻止检测棒从连杆底部脱落。限位件上还设置有用于感应检测棒位置的感应装置，当检测棒向下运动至行程底端时，即检测棒被限位件阻挡无法继续向下运动时，此时感应装置即可感应到检测棒，从而得到检测棒已经运动到行程底端，此时检测棒向警示装置发出信号，警示装置接收到信号后即可发出警示。具体的，本申请的工作原理为：当筛网没有破损时，检测棒最多下行至抵拢筛网表面，此时检测棒没有到达行程底端，因此不会被感应装置所感应到。当筛网有破损时，若某个检测棒正好到达破损位置，此时由于没有筛网的承托，检测棒在重力作用下直接下落，直至到达行程底端，此时被感应装置感应到，感应装置发出信号，从而使得警示装置发出警示。本申请使用时，泥浆工完全可以将本申请作为常规的振动筛刷进行使用，在正常的开泵钻进过程中，用本申请进行常规的筛网清理作业。在正常的清理筛网、避免跑浆的过程中，各检测棒就已经在发挥所用，当有筛网破损时，只要有一根检测棒到达该破损位置，即可通过警示装置发出警示，使得泥浆工知道有筛网已经发生破损，从而便于及时更换，显著降低了筛网破损带来的钻井液性能污染，实现了不增加泥浆工工作量、不会污染钻井液性能，且能够在开泵状态下判断振动筛筛网是否破损的目的。当然，本申请中，检测机构在连杆上的布置密度越大，则检测精度越高，本领域技术人员可根据实际情况适应性的设置检测机构的布置密度。

所述检测机构还包括固定在连杆内部的固定柱，所述限位件为位于固定柱底端的环形凸缘，所述感应装置位于限位件顶面；所述检测棒位于连杆内部的一端固定连接套筒，所述套筒顶端位于限位件上方，且套筒顶端活动套设在固定柱上；当套筒顶端与限位件接触时，所述感应装置发出感应信号。固定柱位于连杆内部，首先用于为限位件提供安装与承载的具体结构，其次为套筒在连杆内部的上下滑动提供稳定制约，确保套筒滑动方向。本方案中由于感应装置位于限位件顶面，且套筒顶端位于限位件上方，因此当检测棒带动套筒下行时，套筒的顶端逐渐向限位件顶部的感应装置靠近。当筛网有破损时，检测棒在重力作用下下坠，带动套筒顶端移动到限位件上方、与感应装置接触。本方案当检测棒没有下坠时，套筒与限位件及感应装置均不接触，所以误判率极低，充分确保了本申请对破损筛网的检测精准度。

所述固定柱包括上下分布的螺纹段、光杆段，所述连杆顶部设置与所述螺纹段相匹配的螺纹通孔，螺纹段与螺纹通孔连接且通过螺母固定；所述套筒顶端活动套设在光杆段上。固定柱通过上方的螺纹段实现与连杆之间的螺纹连接。固定柱下方的光杆段是套筒的滑动区域，使得套筒沿着光杆段进行上下滑动，减少套筒运动过程中的摩擦阻力，确保套筒能够在检测棒的重力带动下快速下坠。

所述连杆内部设置用于容纳限位件、感应装置和套筒的空腔，所述空腔底部设置为上大下小的第一锥形段，所述套筒底部设置为与第一锥形段相匹配的的第二锥形段，所述检测棒顶部设置为与第二锥形段内壁相匹配的第三锥形段。第一锥形段与第二锥形段相配合，使得套筒下坠时，第二锥形段自动卡入空腔内的第一锥形段中，通过上大下小的锥形结构将套筒卡住，提高检测棒到达行程底端时套筒的受力稳定性。检测棒顶部设置为与第二锥形段内壁相匹配的第三锥形段，有利于增大检测棒与套筒之间的接触面积，提高检测棒与套筒的连接稳定性，提高本申请的使用寿命，同时还能够有效阻止钻井液向上漫延至空腔内。

所述第三锥形段的外壁与第二锥形段的内壁之间通过水泥砂浆或防水胶粘接。优选的，当检测棒为预制混凝土时，通过水泥砂浆与套筒进行粘接；当检测棒为其余材料与木质、硅胶质时，通过防水胶粘接。在第二锥形段与第三锥形段的整个接触面上都进行粘接，不仅满足了优良的连接性能，还能够保证良好的阻水效果。

套筒顶端与固定柱之间、连杆底部与检测棒之间，均设置有滑套。

所述滑套包括相互粘接的外筒、内筒，所述外筒内壁设置若干半球形凹槽，所述内筒上开设与半球形凹槽一一正对的通孔；相互正对的半球形凹槽与通孔共同组成球形腔，所述球形腔在过套筒轴线的平面上的截面呈优弧状，球形腔内活动放置滚珠，所述滚珠的外径小于球形腔内径，且滚珠无法从球形腔中脱落。本方案工作时，通过滚珠实现连杆与检测棒之间、以及套筒与固定柱之间的滚动连接。对于分散效果不好的地层岩屑而言，其返出中会有大量胶结在一起的岩屑，当检测棒在筛网上遭遇这类岩屑时，若检测棒强行通过容易导致本申请内部结构受力不均而失稳，长此以往会影响使用寿命。为此，本方案在两个连接部位，即套筒顶端与固定柱之间、连杆底部与检测棒之间，均设置滑套。滑套的外筒和内筒相互之间固定，且形成若干球形腔，其中放置滚珠，使得检测棒和套筒均能够自由进行转动。当遭遇大块的岩屑时，检测棒能够以转动方式通过，这不仅能够有效降低检测棒的瞬时受力，还能够在泥浆工推拉刷柄的作用力之下，使得检测棒用转动通过的方式将大块的岩屑破碎开来，大块岩屑被破碎成小块岩屑后，能够有效降低对筛网的局部压力，而作为本领域公知常识，高速振动的筛网局部压力过大(即局部承载岩屑过多)是振动筛筛网破损的主要原因。因此，本方案通过检测棒转动通过大块岩屑的方式，有效对筛网上的大块岩屑进行破损，有效降低了筛网破损率，使得在检测筛网破损情况的同时，还能够对筛网起到保护作用，反过来降低筛网破损概率，实现了意想不到的技术效果。

所述连杆呈长条状，若干检测机构沿连杆长轴均匀分布。优选的，连杆的长度等于振动筛的跨度，从而使得泥浆工一次推拉过程即可将整个振动筛表面的岩屑进行一次清理，同时对其上的多块筛网同时进行破损检测。

所述检测棒由预制混凝土制作而成；所述感应装置为触点开关，所述警示装置为设置在刷柄上的指示灯和/或振动马达。预制混凝土制作而成的检测棒具有成本低廉，质量较大的优点，能够在遇到破损的孔洞时快速下坠。此外，即使检测棒受损有废屑向下进入泥浆池内，甚至随着钻井液进入井内，由于混凝土的可钻性，也不会对正常的钻井作业带来阻碍，确保了井下安全。

所述刷毛通过安装条固定在连杆上，连杆朝向与背离刷柄的两侧表面均固定所述安装条。连杆的相对两侧均设置安装条，即使连杆的相对两侧都设置有刷毛，不仅增大了刷毛量、提高了刷落岩屑的效率，还能够通过两侧刷毛对位于中间的检测机构提供一定的保护。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，当筛网没有破损时，检测棒最多下行至抵拢筛网表面，此时检测棒没有到达行程底端，因此不会被感应装置所感应到。当筛网有破损时，若某个检测棒正好到达破损位置，此时由于没有筛网的承托，检测棒在重力作用下直接下落，直至到达行程底端，此时被感应装置感应到，感应装置发出信号，从而使得警示装置发出警示。

2、本发明一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，在正常的清理筛网、避免跑浆的过程中，各检测棒就已经在发挥所用，当有筛网破损时，只要有一根检测棒到达该破损位置，即可通过警示装置发出警示，使得泥浆工知道有筛网已经发生破损，从而便于及时更换，显著降低了筛网破损带来的钻井液性能污染，实现了不增加泥浆工工作量、不会污染钻井液性能，且能够在开泵状态下判断振动筛筛网是否破损的目的。

3、本发明一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，通过检测棒转动通过大块岩屑的方式，有效对筛网上的大块岩屑进行破损，有效降低了筛网破损率，使得在检测筛网破损情况的同时，还能够对筛网起到保护作用，反过来降低筛网破损概率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例的结构示意图；

图2为本发明具体实施例中检测棒下坠时的剖视图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为本发明具体实施例中检测棒的剖视图；

图5为本发明具体实施例中滑套的剖视图；

图6为图5中B处的局部放大图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-刷柄，101-第一锥形段，2-连杆，3-刷毛，4-检测棒，401-第三锥形段，5-限位件，6-感应装置，7-警示装置，8-固定柱，801-螺纹段，802-光杆段，803-螺母，9-套筒，901-第二锥形段，10-空腔，11-滑套，111-外筒，112-内筒，113-半球形凹槽，114-通孔，115-滚珠，12-安装条。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1至图5所示的一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，包括刷柄1、固定在刷柄1一端的连杆2、设置在连杆2上的刷毛3，所述连杆2上设置若干检测机构，所述检测机构包括活动插入至连杆2底部的检测棒4、位于连杆2内部的限位件5、位于限位件5上的感应装置6，所述限位件5用于阻止检测棒4从连杆2底部脱落，所述感应装置6用于感应检测棒4是否到达行程底端；还包括与所述感应装置6信号连接的警示装置7。

优选的，所述连杆2呈长条状，若干检测机构沿连杆2长轴均匀分布。所述检测棒4由预制混凝土制作而成；所述感应装置6为触点开关，所述警示装置7为设置在刷柄1上的指示灯。所述刷毛3通过安装条12固定在连杆2上，连杆2朝向与背离刷柄1的两侧表面均固定所述安装条12。

本实施例中，检测棒的外径5～8mm，确保对1cm左右的筛网破损孔洞都能够进行检测。

优选的，本实施例在刷屏1内内置电源，电源用于向各感应装置6供电以确保感应装置正常工作。还在刷柄1上设置控制开关，控制开关用于控制电源向各感应装置6供电与否，从而使得工人在平时可以关闭该控制开关，使得所有的感应装置均不工作；当把刷柄拿起，将连杆放在筛网上，使刷毛3与筛网接触后，再打开该控制开关即可。

实施例2：

如图1至图5所示的一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，在实施例1的基础上，所述检测机构还包括固定在连杆2内部的固定柱8，所述限位件5为位于固定柱8底端的环形凸缘，所述感应装置6位于限位件5顶面；所述检测棒4位于连杆2内部的一端固定连接套筒9，所述套筒9顶端位于限位件5上方，且套筒9顶端活动套设在固定柱8上；当套筒9顶端与限位件5接触时，所述感应装置6发出感应信号。

所述固定柱8包括上下分布的螺纹段801、光杆段802，所述连杆2顶部设置与所述螺纹段801相匹配的螺纹通孔，螺纹段801与螺纹通孔连接且通过螺母803固定；所述套筒9顶端活动套设在光杆段802上。所述连杆2内部设置用于容纳限位件5、感应装置6和套筒9的空腔10，所述空腔10底部设置为上大下小的第一锥形段101，所述套筒9底部设置为与第一锥形段101相匹配的的第二锥形段901，所述检测棒4顶部设置为与第二锥形段901内壁相匹配的第三锥形段401。所述第三锥形段401的外壁与第二锥形段901的内壁之间通过水泥砂浆或防水胶粘接。

本实施例使用时，泥浆工完全可以将本申请作为常规的振动筛刷进行使用，在正常的开泵钻进过程中，用本申请进行常规的筛网清理作业。在正常的清理筛网、避免跑浆的过程中，各检测棒就已经在发挥所用，当有筛网破损时，只要有一根检测棒到达该破损位置，即可通过警示装置发出警示，使得泥浆工知道有筛网已经发生破损，从而便于及时更换，显著降低了筛网破损带来的钻井液性能污染，实现了不增加泥浆工工作量、不会污染钻井液性能，且能够在开泵状态下判断振动筛筛网是否破损的目的。

实施例3：

如图1至图6所示的一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，在实施例2的基础上，套筒9顶端与固定柱8之间、连杆2底部与检测棒4之间，均设置有滑套11。所述滑套11包括相互粘接的外筒111、内筒112，所述外筒111内壁设置若干半球形凹槽113，所述内筒112上开设与半球形凹槽113一一正对的通孔114；相互正对的半球形凹槽113与通孔114共同组成球形腔，所述球形腔在过套筒9轴线的平面上的截面呈优弧状，球形腔内活动放置滚珠115，所述滚珠115的外径小于球形腔内径，且滚珠115无法从球形腔中脱落。

本实施例对滑套设置外筒111和内筒112是为了便于安装滚珠，外筒111和内筒112之间通过任意现有方式进行固定连接即可，优选的使用金属胶进行粘接。其中，对于套筒9与固定柱8之间的滑套11而言，其外筒固定在套筒9顶端，其滚珠与固定柱接触；对于连杆2底部与检测棒4之间的滑套11而言，其外筒固定在连杆2底部，其滚珠与检测棒4接触。

当遭遇大块的岩屑时，本实施例中检测棒4用转动通过的方式将大块的岩屑破碎开来，大块岩屑被破碎成小块岩屑后，能够有效降低对筛网的局部压力，从而有效对筛网上的大块岩屑进行破损，有效降低了筛网破损率，使得在检测筛网破损情况的同时，还能够对筛网起到保护作用，反过来降低筛网破损概率。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，包括刷柄（1）、固定在刷柄（1）一端的连杆（2）、设置在连杆（2）上的刷毛（3），其特征在于，所述连杆（2）上设置若干检测机构，所述检测机构包括活动插入至连杆（2）底部的检测棒（4）、位于连杆（2）内部的限位件（5）、位于限位件（5）上的感应装置（6），所述限位件（5）用于阻止检测棒（4）从连杆（2）底部脱落，所述感应装置（6）用于感应检测棒（4）是否到达行程底端；还包括与所述感应装置（6）信号连接的警示装置（7）；所述检测机构还包括固定在连杆（2）内部的固定柱（8），所述限位件（5）为位于固定柱（8）底端的环形凸缘，所述感应装置（6）位于限位件（5）顶面；所述检测棒（4）位于连杆（2）内部的一端固定连接套筒（9），所述套筒（9）顶端位于限位件（5）上方，且套筒（9）顶端活动套设在固定柱（8）上；当套筒（9）顶端与限位件（5）接触时，所述感应装置（6）发出感应信号。

2.根据权利要求1所述的一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，其特征在于，所述固定柱（8）包括上下分布的螺纹段（801）、光杆段（802），所述连杆（2）顶部设置与所述螺纹段（801）相匹配的螺纹通孔，螺纹段（801）与螺纹通孔连接且通过螺母（803）固定；所述套筒（9）顶端活动套设在光杆段（802）上。

3.根据权利要求1所述的一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，其特征在于，所述连杆（2）内部设置用于容纳限位件（5）、感应装置（6）和套筒（9）的空腔（10），所述空腔（10）底部设置为上大下小的第一锥形段（101），所述套筒（9）底部设置为与第一锥形段（101）相匹配的第二锥形段（901），所述检测棒（4）顶部设置为与第二锥形段（901）内壁相匹配的第三锥形段（401）。

4.根据权利要求3所述的一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，其特征在于，所述第三锥形段（401）的外壁与第二锥形段（901）的内壁之间通过水泥砂浆或防水胶粘接。

5.根据权利要求1所述的一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，其特征在于，套筒（9）顶端与固定柱（8）之间、连杆（2）底部与检测棒（4）之间，均设置有滑套（11）。

6.根据权利要求5所述的一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，其特征在于，所述滑套（11）包括相互粘接的外筒（111）、内筒（112），所述外筒（111）内壁设置若干半球形凹槽（113），所述内筒（112）上开设与半球形凹槽（113）一一正对的通孔（114）；相互正对的半球形凹槽（113）与通孔（114）共同组成球形腔，所述球形腔在过套筒（9）轴线的平面上的截面呈优弧状，球形腔内活动放置滚珠（115），所述滚珠（115）的外径小于球形腔内径，且滚珠（115）无法从球形腔中脱落。

7.根据权利要求1所述的一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，其特征在于，所述连杆（2）呈长条状，若干检测机构沿连杆（2）长轴均匀分布。

8.根据权利要求1所述的一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，其特征在于，所述检测棒（4）由预制混凝土制作而成；所述感应装置（6）为触点开关，所述警示装置（7）为设置在刷柄（1）上的指示灯和/或振动马达。

9.根据权利要求1所述的一种检测筛网破损的钻井用振动筛刷，其特征在于，所述刷毛（3）通过安装条（12）固定在连杆（2）上，连杆（2）朝向与背离刷柄（1）的两侧表面均固定所述安装条（12）。

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