CN111472709B - 一种钻杆防喷盒及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻杆防喷盒及其使用方法，包括由两瓣壳体铰接而成的圆筒状的外壳，所述外壳内壁设置环形的蓄水仓，所述蓄水仓的底面为下封板，所述下封板用于从底部打开或闭合蓄水仓；还包括用于驱动下封板在蓄水仓底部开合的若干驱动机构、用于向蓄水仓内供水的软管。本发明的目的在于提供一种钻杆防喷盒及其使用方法，以解决现有技术中起钻使用防喷盒时需要人为冲洗下部钻杆顶端的问题，实现降低起钻过程的人力消耗、提高起钻效率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及油气钻井领域，具体涉及一种钻杆防喷盒及其使用方法。
背景技术
在钻井工程的起钻过程中，起出井口的钻杆单根或钻柱内部残留钻井液，一旦卸扣上提后，其内钻井液必然从底部流出污染井口及钻台环境卫生，并且粘稠的容易导致钻工打滑、不利于作业安全，这种现象在快速起钻或带顶驱钻机的倒划眼起钻过程中尤为突出；以较粗的5-1/2”钻杆为例，一柱(三根)钻杆内容积就有大概0.33m3，会对钻台井口周围造成严重的污染。为此，钻杆防喷盒应运而生。钻杆防喷盒是起钻时防止已提起钻杆钻柱内钻井液在卸开接头螺纹时溢出、污染钻台的一种工具。其工作原理为：在钻杆单根或钻柱刚卸松时，扣在接头螺纹部位，再上提上部钻杆或钻柱，使上部钻杆钻柱内的钻井液流在防喷盒内，并通过防喷盒下部出口排走。不过，上提上部钻杆后，其内部钻井液向下流动至防喷盒内的过程中，必然污染下部钻杆顶端、被防喷盒包覆在内的部分的外壁，若不清理该部分附着的钻井液，在下部钻杆上提过程中钻井液必然随意洒落在整个钻台上；为此，现有技术中，在上提上部钻杆，直至其与下部钻杆完全脱离、井口钻工打开防喷盒并将其移走后，还需使用水管围绕冲洗下部钻杆的顶端外壁，以保证下部钻杆清洁，此过程浪费人力且影响起钻效率。并且，频繁冲洗容易导致钻台井口周围存在大量积水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻杆防喷盒及其使用方法，以解决现有技术中起钻使用防喷盒时需要人为冲洗下部钻杆顶端的问题，实现降低起钻过程的人力消耗、提高起钻效率的目的。
本发明通过下述技术方案实现：
一种钻杆防喷盒，包括由两瓣壳体铰接而成的圆筒状的外壳，所述外壳内壁设置环形的蓄水仓，所述蓄水仓的底面为下封板，所述下封板用于从底部打开或闭合蓄水仓；还包括用于驱动下封板在蓄水仓底部开合的若干驱动机构、用于向蓄水仓内供水的软管。
针对现有技术中起钻使用防喷盒时需要人为冲洗下部钻杆顶端的问题，本发明提出一种钻杆防喷盒，外壳与现有防喷盒一样，采用两瓣半圆筒状的壳体相互铰接而成，两瓣壳体的一端铰接、另一端通过卡扣等任意现有方式进行可拆卸连接，便于打开与关闭。本申请在外壳内壁设置环形的蓄水仓，蓄水仓底部敞口，通过下封板进行封隔。当下封板闭合时，蓄水仓形成完整的蓄水容器，当下封板打开时，水从蓄水仓底部流出。本申请中下封板的开合通过驱动机构进行控制，本领域技术人员通过任意现有驱动方式来控制下封板的开合均可。蓄水仓与软管连接，通过软管向蓄水仓内供水。同时，一般的防喷盒在使用过程中都是悬挂在井架合适位置，在需要时人工推至井口上方，使用完后又临时推开，因此防喷盒在使用时需要来回移动，为此使用软管便于随着防喷盒进行灵活的移动，工人根据钻台具体条件选用合适长度的软管即可。本申请使用时，在一柱钻杆上提出转盘面的过程中，防喷盒在一旁待命，此时闭合下封板，通过软管向蓄水仓内注水，此过程中井口进行正常的上提、座卡瓦、卸扣作业。刚卸松时，钻工将本申请的防喷盒套在钻杆接头外，扣合两瓣壳体闭合防喷盒，上提上部钻杆，使其内钻井液流至防喷盒内，再向下开启下封板，使蓄水仓从底部打开，此时蓄水仓内储存的清水从底部倾泻，一次性的对下部钻杆顶端进行冲洗，将附着在下部钻杆顶端的钻井液冲走，实现了快速清洁下部钻杆顶部的目的，避免了现有技术中需要人力使用水管围绕冲洗下部钻杆顶端的问题，极大的降低了人力消耗、提高了起钻效率。此外，本申请在冲洗下部钻杆的过程是完全在防喷盒内部进行，从蓄水仓内泄出的清水冲洗附着在下部钻杆顶部的钻井液后，能够混合钻井液共同从防喷盒下部出口排走，因此相较于现有技术而言，在整个起钻过程中都能够保持钻台井口、特别是转盘面的干燥，不会由于冲洗下部钻杆顶部而导致钻台积水，无论是流出的钻井液、还是附着在下部钻杆顶部的钻井液，或是冲洗钻井液的清水，最终都能够通过防喷盒下部的排水管排走，极大的提高了起钻过程中钻台的清洁程度。
进一步的，所述蓄水仓位于外壳内部靠近外壳顶端的一侧。蓄水仓在外壳内的位置越高，水流向下倾泻对下部钻杆顶部的冲刷能力越强。
进一步的，所述蓄水仓的外侧壁与外壳内壁固定连接，两个蓄水仓分别固定在两瓣壳体的内壁；当外壳闭合时，两个蓄水仓共同组成环形结构。由于防喷盒的外壳是两瓣式的，因此本方案中两个蓄水仓也呈两瓣式的结构，当防喷盒打开时，两个蓄水仓也随之分开；当防喷盒闭合时，两个蓄水仓对接形成环形结构。
进一步的，所述下封板径向向外的一端与外壳内壁铰接；所述蓄水仓的底端嵌设密封条；当下封板闭合时，所述密封条与下封板径向向内的一端接触。下封板径向向外的一端与外壳内壁铰接，因此在驱动机构的驱动下，下封板绕径向向外的一端进行转动，对于蓄水仓整体而言，其底部开口端即是朝向径向向内的一端，从而当下封板打开时，水流是朝着内部钻杆所在方向倾泻的，确保直接冲刷至下方钻杆的顶部位置。蓄水仓的底端嵌设密封条；当下封板闭合时，所述密封条与下封板径向向内的一端接触，确保下封板闭合时整个蓄水仓的密闭性。
进一步的，所述驱动机构包括固定在蓄水仓内侧壁的直线驱动装置、连接在直线驱动装置的输出端与下封板内侧壁之间的万向短节。直线驱动装置固定在蓄水仓内侧壁，上述蓄水仓内侧壁是指蓄水仓径向向内的一侧。蓄水仓的输出端朝下、与下封板内侧壁，即下封板径向向内的一侧侧壁通过万向短节进行连接。本方案中，当需要打开蓄水仓时，直线驱动装置的输出端向下运动，推动下封板的内侧向下运动，下封板绕外侧壁的铰接点进行转动，通过万向短节实现稳定换向。当需要闭合蓄水仓时，直线驱动装置的输出端向上运动，拉回下封板，使得下封板的上表面与蓄水仓底部的密封条紧贴即可。
进一步的，所述蓄水仓的内侧设置若干环形分布的定位块，定位块与蓄水仓内侧壁之间连接弹性件，所述定位块的内侧壁呈弧形；当无外力作用时，若干定位块围绕形成的环形与所述外壳同心。现有技术中，当在防喷盒内上提钻柱时，钻柱是顶端被吊起，底端处于自由状态，该钻柱从下部钻杆的母扣中取出后、其底部限制突然消失，一柱钻柱长度一般在28～30m左右，这种状态下钻柱底端会发生晃动，磕碰防喷盒内壁，容易导致防喷盒从内部受损。为此，本方案在蓄水仓的内侧设置若干环形分布的定位块，定位块的内侧壁呈弧形，该弧形与对应钻杆相匹配即可。每个定位块与蓄水仓的内侧壁之间都通过弹性件进行连接。本方案在使用时，当钻工扣上防喷盒后，各定位块就从不同方位包覆在上方钻杆的外侧，由弹性件和定位块共同配合进行限位。当上部钻柱已经上提时，依然有各定位块作用，该钻柱底部无法随意晃动，因此也就无法磕碰防喷盒内壁，不会造成防喷盒的轻易受损，显著提高了防喷盒的使用寿命。需要注意的是，本方案中各定位块是位于蓄水仓径向向内的一侧，因此不会对从下方启闭的蓄水仓造成干扰，蓄水仓中排出的冲刷水也不会淋到定位块，它们两者的技术效果是互不干扰的。不过，本方案中定位块借助蓄水仓所提供的位置进行安装，能够降低定位块厚度，降低对弹性件的弹性需求。
进一步的，所述蓄水仓内侧壁设置光轴，所述定位块的外侧壁设置与光轴相匹配的套筒，所述套筒套在光轴上；所述弹性件包覆在光轴与套筒的外侧。蓄水仓与定位块之间通过相互匹配的光轴与套筒进行滑动连接，其中光轴与套筒之间间隙配合确保稳定滑动。
进一步的，所述蓄水仓的内径大于对应钻杆的接箍外径，所述定位块的内径等于对应钻杆的杆体外径。本方案使得上提钻杆时，钻杆底部的接箍能够进入蓄水仓内侧位置，但无法通过若干定位块的限制，而钻杆本体能够通过若干定位块的限制，能够有效避免在防喷盒内的过度上提。
进一步的，所述定位块的底面设置用于感应钻杆接箍的感应装置，当感应装置感应到钻杆接箍时，驱动机构驱动下封板打开。随着钻杆在防喷盒内的不断上提，当钻杆底部的接箍(公接箍)顶面到达各定位块底面所处高度时，触碰感应装置，感应装置收到感应信号后即可控制驱动机构打开下封板。本方案中的感应装置可使用任意现有技术，如触点开关、压力传感器甚至测距传感器等等。本方案中通过感应装置的感应信号来控制驱动机构的动作属于现有技术，本领域技术人员均可实现。
进一步的，所述蓄水仓距离外壳顶部10～15cm。
本申请中的钻杆防喷盒的使用方法：
S1、在防喷盒使用前，闭合下封板使蓄水仓关闭，通过软管向蓄水仓内供水；
S2、钻杆卸松后，将外壳套在钻杆接头外，扣合两瓣壳体、闭合防喷盒；
S3、上提上部钻杆至设定高度，再开启下封板，使蓄水仓从底部打开。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种钻杆防喷盒及其使用方法，实现了自动、快速清洁下部钻杆顶部的目的，避免了现有技术中需要人力使用水管围绕冲洗下部钻杆顶端的问题，极大的降低了人力消耗、提高了起钻效率。
2、本发明一种钻杆防喷盒及其使用方法，在整个起钻过程中都能够保持钻台井口、特别是转盘面的干燥，不会由于冲洗下部钻杆顶部而导致钻台积水，无论是流出的钻井液、还是附着在下部钻杆顶部的钻井液，或是冲洗钻井液的清水，最终都能够通过防喷盒下部的排水管排走，极大的提高了起钻过程中钻台的清洁程度。
3、本发明一种钻杆防喷盒及其使用方法，当上部钻柱已经上提时，钻柱底部无法随意晃动，因此也就无法磕碰防喷盒内壁，不会造成防喷盒的轻易受损，显著提高了防喷盒的使用寿命。
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的局部结构示意图；
图3为本发明具体实施例的半剖示意图；
图4为本发明具体实施例中外壳侧壁的剖视图；
图5为本发明具体实施例中过蓄水仓的截面示意图；
图6为本发明具体实施例的局部结构示意图；
图7为本发明具体实施例中下封板外侧与蓄水仓的连接正视图；
图8为本发明具体实施例中下封板内侧与蓄水仓的连接正视图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-外壳，2-蓄水仓，3-下封板，4-软管，5-密封条，6-驱动机构，601-直线驱动装置，602-万向短节，7-定位块，8-弹性件，9-光轴，10-套筒，11-感应装置，12-铰链，13-安装块，14-拉簧，15-胶条。
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3所示的一种钻杆防喷盒，包括由两瓣壳体铰接而成的圆筒状的外壳1，外壳1内壁设置环形的蓄水仓2，蓄水仓2的底面为下封板3，下封板3用于从底部打开或闭合蓄水仓2；还包括用于驱动下封板3在蓄水仓2底部开合的若干驱动机构6、用于向蓄水仓2内供水的软管4。蓄水仓2位于外壳1内部靠近外壳1顶端的一侧。蓄水仓2的外侧壁与外壳1内壁固定连接，两个蓄水仓2分别固定在两瓣壳体的内壁；当外壳1闭合时，两个蓄水仓2共同组成环形结构。
实施例2：
如图1至图4所示的一种钻杆防喷盒，在实施例1的基础上，下封板3径向向外的一端与外壳1内壁铰接，其铰接方式使用现有技术即可实现，如CN205135190U所公开的铰链装置；蓄水仓2的底端嵌设密封条5；当下封板3闭合时，密封条5与下封板3径向向内的一端接触。驱动机构6包括固定在蓄水仓2内侧壁的直线驱动装置601、连接在直线驱动装置601的输出端与下封板3内侧壁之间的万向短节602。
本实施例使用时，在一柱钻杆上提出转盘面的过程中，防喷盒在一旁待命，此时保持下封板3闭合，通过软管4向蓄水仓2内注水，此过程中井口进行正常的上提、座卡瓦、卸扣作业。刚卸松时，钻工将本申请的防喷盒套在钻杆接头外，扣合两瓣壳体闭合防喷盒，上提上部钻杆，使其内钻井液流至防喷盒内，再向下开启下封板3，使蓄水仓2从底部打开，此时蓄水仓内储存的清水从底部倾泻，一次性的对下部钻杆顶端进行冲洗，将附着在下部钻杆顶端的钻井液冲走。
作为更优选的实施方式，本申请还能够通过以下结构实现下封板3的铰接：如图6所示，每瓣半圆形的壳体所对应的下封板3均分为若干小段，每个小段在中心位置通过一点与外壳1内壁进行铰接、每个小段的边缘均包覆橡胶层，以确保相邻两小段之间进行挤压密封。每个小段均配置一个上述驱动机构6，所有驱动机构6由一个控制器控制进行同步的驱动，即可使得下封板3的各小段同步稳定的进行打开与闭合。
实施例3：
如图1至图5所示的一种钻杆防喷盒，在上述任一实施例的基础上，蓄水仓2的内侧设置若干环形分布的定位块7，定位块7与蓄水仓2内侧壁之间连接弹性件8，定位块7的内侧壁呈弧形；当无外力作用时，若干定位块7围绕形成的环形，与外壳1同心。蓄水仓2内侧壁设置光轴9，定位块7的外侧壁设置与光轴9相匹配的套筒10，套筒10套在光轴9上；弹性件8包覆在光轴9与套筒10的外侧。蓄水仓2的内径大于对应钻杆的接箍外径，定位块7的内径等于对应钻杆的杆体外径。定位块7的底面设置用于感应钻杆接箍的感应装置11，当感应装置11感应到钻杆接箍时，驱动机构6驱动下封板3打开。
本实施例中的弹性件8为弹簧，感应装置11为触点开关。软管4与水泵连接，通过控制器控制水泵启停。防喷盒在一旁待命时，也由水泵向蓄水仓2内注水，可设定水泵每次注水量恒定，也可通过在蓄水仓2内设置液位感应装置来控制每次的注水量，这对于本领域技术人员而言都是常规选择。控制器的输入端与感应装置11相连，当感应装置11感应到钻杆接箍时，控制器立即控制驱动机构动作、打开下封板3。
实施例4：
在实施例2的基础上，本实施例对下封板3在蓄水仓2底部的开合结构进行进一步的优化：
如图7所示，半圆环状的下封板3的外侧中心位置通过铰链12与蓄水仓2的侧壁铰接，此外在蓄水仓2侧壁低位环形均布若干安装块13，所述安装块13径向向内凸出，每块安装块13均通过拉簧14与下封板3固定连接，即拉簧14的两端分别固定在安装块13、下封板3上；下封板3径向向外的一端还设置胶条15；同时，如图8所示，蓄水仓2的内侧同样通过若干驱动机构6拉住半圆环状的下封板3。本实施例当无外力作用时，各拉簧14将下封板3外侧牢固的拉至贴靠在蓄水仓2的外侧底部，同时各驱动机构6将下封板3内侧牢固的拉至贴靠在蓄水仓2的内侧底部；当蓄水仓2内灌满水时，水的重力满足如下条件：不能克服各拉簧14的拉力，即不会使得拉簧14被拉开导致溢水，此状态下蓄水仓2依然保持闭合状态且通过胶条15得以密封。当需要打开下封板3时，所有驱动机构6内的直线驱动装置601同步伸长，通过各驱动机构6的驱动力克服拉簧14拉力，迫使拉簧14被拉开，此时下封板3绕中心位置的铰链12进行转动，使得下封板3从内侧方向打开。当泄水完成后，各驱动机构6的直线驱动装置601复位，各拉簧14自动复位，再次实现蓄水仓2底部的闭合。
其中，本实施例中所述外侧是指径向向外的一侧，内侧是指径向向内的一侧。
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 (7)
1.一种钻杆防喷盒，包括由两瓣壳体铰接而成的圆筒状的外壳（1），其特征在于，所述外壳（1）内壁设置环形的蓄水仓（2），所述蓄水仓（2）的底面为下封板（3），所述下封板（3）用于从底部打开或闭合蓄水仓（2）；还包括用于驱动下封板（3）在蓄水仓（2）底部开合的若干驱动机构（6）、用于向蓄水仓（2）内供水的软管（4）；
所述蓄水仓（2）的内侧设置若干环形分布的定位块（7），定位块（7）与蓄水仓（2）内侧壁之间连接弹性件（8），所述定位块（7）的内侧壁呈弧形；当无外力作用时，若干定位块（7）围绕形成的环形，与所述外壳（1）同心；
所述蓄水仓（2）内侧壁设置光轴（9），所述定位块（7）的外侧壁设置与光轴（9）相匹配的套筒（10），所述套筒（10）套在光轴（9）上；所述弹性件（8）包覆在光轴（9）与套筒（10）的外侧；
所述蓄水仓（2）的内径大于对应钻杆的接箍外径，所述定位块（7）的内径等于对应钻杆的杆体外径。
2.根据权利要求1所述的一种钻杆防喷盒，其特征在于，所述蓄水仓（2）位于外壳（1）内部靠近外壳（1）顶端的一侧。
3.根据权利要求1所述的一种钻杆防喷盒，其特征在于，所述蓄水仓（2）的外侧壁与外壳（1）内壁固定连接，两个蓄水仓（2）分别固定在两瓣壳体的内壁；当外壳（1）闭合时，两个蓄水仓（2）共同组成环形结构。
4.根据权利要求3所述的一种钻杆防喷盒，其特征在于，所述下封板（3）径向向外的一端与外壳（1）内壁铰接；所述蓄水仓（2）的底端嵌设密封条（5）；当下封板（3）闭合时，所述密封条（5）与下封板（3）径向向内的一端接触。
5.根据权利要求4所述的一种钻杆防喷盒，其特征在于，所述驱动机构（6）包括固定在蓄水仓（2）内侧壁的直线驱动装置（601）、连接在直线驱动装置（601）的输出端与下封板（3）内侧壁之间的万向短节（602）。
6.根据权利要求1所述的一种钻杆防喷盒，其特征在于，所述定位块（7）的底面设置用于感应钻杆接箍的感应装置（11），当感应装置（11）感应到钻杆接箍时，驱动机构（6）驱动下封板（3）打开。
7.基于权利要求1至6中任一所述的一种钻杆防喷盒的使用方法，其特征在于，包括：
S1、在防喷盒使用前，闭合下封板（3）使蓄水仓（2）关闭，通过软管（4）向蓄水仓（2）内供水；
S2、钻杆卸松后，将外壳（1）套在钻杆接头外，扣合两瓣壳体、闭合防喷盒；
S3、上提上部钻杆至设定高度，再开启下封板（3），使蓄水仓（2）从底部打开。
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