CN203742920U - 双柱塞式高压磨料注入装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要应用于石油钻井工程磨料射流技术领域，特别涉及一种双柱塞式高压磨料注入装置，包括磨料料斗，磨料料斗一侧对称设置两注入管，另一侧连接高压钻井液管，两注入管分别通过高压由壬连接两液压式柱塞驱动装置，磨料料斗的上部贯穿设置转轴，转轴上安装有高压连接阀，转轴的一端设置动作杆。本实用新型结构简单、成本低；在进行磨料射流钻井时，通过双柱塞驱动装置和高压顺序阀的联合作用，不仅有效解决了磨料的均匀稳定注入问题，而且使磨料向高压钻井液中的连续注入成为可能。同时，磨料的注入速度可以通过液压系统进行精确控制。设计了高压密封结构，有效解决了磨料向高压钻井液中注入的难题。

Description

双柱塞式高压磨料注入装置

技术领域

本实用新型涉及一种双柱塞式高压磨料注入装置，主要应用于石油钻井工程磨料射流技术领域。

背景技术

目前，磨料射流切削效率比相同条件下的水射流高8-10倍，广泛应用于清洗、切割、除锈和破碎岩石等领域。磨料射流钻井技术是通过将磨料加入到高压钻井液中，以高压磨料射流进行钻井的技术，磨料浓度的大小关乎钻井效果的好坏。如何控制磨料的浓度是磨料射流钻井中的一个重要问题，因此实现磨料的连续可控注入非常关键。目前磨料的连续均匀可控注入仍是国内外磨料射流钻井领域的难题，且目前没有有效的设备进行解决此难题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种可以实现均匀、稳定、连续地向高压钻井液中注入磨料，且速率可控、结构简单的双柱塞式高压磨料注入装置。

本实用新型所述的双柱塞式高压磨料注入装置，包括磨料料斗，磨料料斗一侧对称设置两注入管，另一侧连接高压钻井液管，两注入管分别通过高压由壬连接两液压式柱塞驱动装置，磨料料斗的上部贯穿设置转轴，转轴上安装有高压连接阀，转轴的一端设置动作杆。

磨料料斗用来储存高压钻井液，注入管是注入系统的核心，通过液压式柱塞驱动装置中的柱塞的前后运动，同时配合高压连接阀的预设动作，磨料浆体被反复吸入注入管内，再被注入到高压钻井液管中；为保证磨料的连续注入，设计了两个注入管，液压式柱塞驱动装置用于吸入磨料浆体，并给磨料浆体足够的推动力和行程，柱塞的运动速度决定了磨料的注入量，可以精确控制，高压连接阀及其动作杆用以控制每个注入管与高压钻井液管的连通或者截止，高压连接阀顺次接通注入管，使磨料浆体可以连续均匀地注入到高压钻井液管中。

所述的高压连接阀包括阀体，阀体两端安装高压密封体，阀体内设有阀腔，上部纵向贯穿有纵向通孔，纵向通孔与阀腔连通，纵向通孔底部安装滤网，顶部连接平衡压力管，平衡压力管另一端连接高压钻井液管，平衡压力管与高压钻井液管连接处设置滤网，磨料料斗内侧对应注入管和高压钻井液管分别设有耐磨孔板。阀腔用于连通注入管与高压钻井液管，使注入通路通畅；耐磨孔板与阀体之间安装高压密封体的设置可增强高压连接阀的密封效果；平衡压力管一端连通高压钻井液管，另一端连通纵向通孔上部，保证高压连接阀阀腔内压力与高压钻井液管中压力平衡，滤网可防止磨料堵塞平衡管。

所述的高压密封体包括压环，压环外侧设置PTFE密封体，PTFE密封体嵌装在硬质合金扫环内，PTFE密封体与与耐磨孔板的接触面上设置扫掠脊，注入管位于同一端的耐磨孔板设置为双孔耐磨板，与高压钻井液管位于同一端的耐磨孔板设置为单孔耐磨板。扫掠脊被硬质合金扫环压紧在精研磨的耐磨板上，随着使用时间的推移对密封进行损失补偿。硬质合金扫环应有足够的强度来承担摆动时清扫磨料的任务。同时主密封结构采用PTFE材料，保证在摩擦的高温情况下仍有很长的使用寿命。

所述的磨料料斗为半圆形顶部开口容器，磨料料斗与注入管和高压钻井液管相连的两侧面均为半圆形。进行磨料钻井时，磨料料斗内的混合浆体随注入的进行不断减少，为保证磨料浆体注入的连续性，设计磨料料斗为开口容器，满足磨料浆体不断补充到磨料料斗的要求。磨料料斗的上部贯穿设置转轴，转轴上安装有高压连接阀。高压连接阀通过预设动作，随着转轴的转动，在磨料料斗内摆动，考虑高压连接阀的运动轨迹，设计磨料料斗两侧面为半圆形。

所述的液压式柱塞驱动装置包括液压系统和缸体，缸体内设置柱塞杆，柱塞杆两端分别设置柱塞和活塞，缸体两端分别设置前缸套和后缸盖，前缸套和后缸盖内分别通过高压油管连接液压系统，缸体与注入管通过高压由壬连接。液压式柱塞驱动装置内部密封采用高压密封件，液压系统为整套系统的工作提供动力；液压系统通过连接在前缸套上的高压油管向缸体内注入液压油，液压油作用在柱塞杆的活塞上，使柱塞杆向后移动，同时柱塞后移，使缸体前端内产生负压，从而吸入磨料浆体；液压系统通过连接在后缸盖上的高压油管向缸体内注入液压油，液压油作用在柱塞杆的活塞上，使柱塞杆向前移动，同时柱塞前移，柱塞将吸入缸体内的磨料浆体推出；两液压式柱塞驱动装置交互进行上述动作，即一个驱动装置吸入磨料浆体，而另一个驱动装置则推出磨料浆体。缸体与注入管通过高压由壬连接，混合浆液连续吸入与推出，实现连续注入的动作。

工作原理：

动作杆动作，通过转轴带动高压连接阀转动，高压连接阀的阀腔可分别与两个注入管分别接通，当高压连接阀位于垂直位置时，装置停止工作，操作动作杆，可达到高压连接阀与两注入管分别连通的目的，当高压连接阀与其中一个注入管连通时，另一个与注入管连通的柱塞杆开始向后运动，将高压钻井液吸入缸体内，高压连接阀立即反向转动，与吸满高压钻井液的缸体连通，柱塞杆向前移动，推动高压钻井液通过高压连接阀向高压钻井管内移动，而另外一个缸体内的柱塞杆同时向后运动，开始吸满高压钻井液，高压连接阀再往复运动，重复工作，实现两缸体分别吸入和推出高压钻井也的工作，最终达到连续注入高压钻井液的目的。当高压连接阀转动至竖直位置时，液压式柱塞驱动装置停止动作，工作结束，即磨料注入完成。

本实用新型的有益效果是：

结构简单、成本低；在进行磨料射流钻井时，通过双柱塞驱动装置和高压顺序阀的联合作用，不仅有效解决了磨料的均匀稳定注入问题，而且使磨料向高压钻井液中的连续注入成为可能。同时，磨料的注入速度可以通过液压系统进行精确控制。设计了高压密封结构，有效解决了磨料向高压钻井液中注入的难题。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中A-A截面的结构示意图。

图3是图1中B-B截面的结构示意图。

图4是图2中A处的高压密封体的放大结构示意图。

图中：1、液压系统2、高压油管3、后缸盖4、缸体5、柱塞杆6、前缸套7、第一注入管8、磨料料斗9、高压连接阀10、动作杆11、高压钻井液管12、转轴13、第二注入管14、高压由壬15、柱塞16、活塞17、阀腔18、平衡压力管19、纵向通孔20、滤网21、单孔耐磨板22、双孔耐磨板23、压环24、硬质合金扫环25、PTFE密封体26、扫掠脊。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述：

如图1～图4所示，本实用新型所述的双柱塞式高压磨料注入装置，包括磨料料斗8，磨料料斗8一侧对称设置第一注入管7和第二注入管13，另一侧连接高压钻井液管11，两注入管分别通过高压由壬14连接两液压式柱塞驱动装置，磨料料斗8的上部贯穿设置转轴12，转轴12上安装有高压连接阀9，转轴12的一端设置动作杆10。高压连接阀9包括阀体，阀体两端安装高压密封体，阀体内设有阀腔17，上部纵向贯穿有纵向通孔19，纵向通孔19与阀腔17连通，纵向通孔19底部安装滤网20，顶部连接平衡压力管18，平衡压力管18另一端连接高压钻井液管11，平衡压力管18与高压钻井液管11连接处设置滤网20，磨料料斗8内侧对应注入管和高压钻井液管11分别设有耐磨孔板。高压密封体包括压环23，压环23外侧设置PTFE密封体25，PTFE密封体25嵌装在硬质合金扫环24内，PTFE密封体25与与耐磨孔板的接触面上设置扫掠脊26，与注入管位于同一端的耐磨孔板设置为双孔耐磨板22，与高压钻井液管11位于同一端的耐磨孔板设置为单孔耐磨板21。磨料料斗8为半圆形顶部开口容器，磨料料斗8与注入管和高压钻井液管11相连的两侧面均为半圆形。液压式柱塞驱动装置包括液压系统1和缸体4，缸体4内设置柱塞杆5，柱塞杆5两端分别设置柱塞15和活塞16，缸体4两端分别设置前缸套6和后缸盖3，前缸套6和后缸盖3内分别通过高压油管2连接液压系统，缸体4与第一注入管7和第二注入管13均通过高压由壬14连接。

工作时，动作杆10首先控制高压连接阀9在截止状态，即高压连接阀9位于竖直位置，然后控制高压连接阀9旋转并与第一注入管7连通，此时高压连接阀9由截止状态进入工作状态，开始工作时，两缸体内的柱塞15均处在第一注入管7与第二注入管13的管口处。操作液压系统1，使液压系统1控制与第二注入管13连通的柱塞15向后缸盖端运动，将磨料料斗8内的高压钻井液吸入第二注入管13，当第二注入管13内的柱塞15达到预设行程后，动作杆10通过转轴12控制高压连接阀9转动，使高压连接阀9立即与第二注入管13连通，此时，高压钻井液管11、阀腔17、第二注入管13形成通路，第二注入管13内的高压钻井液在相连通的柱塞15以预定速度开始注入行程，同时与第一注入管7连通的柱塞开始吸入高压钻井液，当第一注入管7内的柱塞达到预设行程后，高压连接阀9再往复运动到与第一注入管7相连通的位置，第一注入管7内的高压钻井液开始在相连通的柱塞15的作用下以预定速度开始注入行程，反复操作，使高压连接阀9与两注入管分别连通，两柱塞重复上述的动作，使两个注入管交替工作，高压连接阀9交替接通，实现注入系统的连续工作。

Claims (5)

1.一种双柱塞式高压磨料注入装置，其特征在于：包括磨料料斗（8），磨料料斗（8）一侧对称设置两注入管，另一侧连接高压钻井液管（11），两注入管分别为第一注入管（7）和第二注入管（13），两注入管分别通过高压由壬（14）连接两液压式柱塞驱动装置，磨料料斗（8）的上部贯穿设置转轴（12），转轴（12）上安装有高压连接阀（9），转轴（12）的一端设置动作杆（10）。

2.根据权利要求1所述的双柱塞式高压磨料注入装置，其特征在于：高压连接阀（9）包括阀体，阀体两端安装高压密封体，阀体内设有阀腔（17），上部纵向贯穿有纵向通孔（19），纵向通孔（19）与阀腔（17）连通，纵向通孔（19）底部安装滤网（20），顶部连接平衡压力管（18），平衡压力管（18）另一端连接高压钻井液管（11），平衡压力管（18）与高压钻井液管（11）连接处设置滤网（20），磨料料斗（8）内侧对应注入管和高压钻井液管（11）分别设有耐磨孔板。

3.根据权利要求2所述的双柱塞式高压磨料注入装置，其特征在于：高压密封体包括压环（23），压环（23）外侧设置PTFE密封体（25），PTFE密封体（25）嵌装在硬质合金扫环（24）内，PTFE密封体（25）与耐磨孔板的接触面上设置扫掠脊（26），与注入管位于同一端的耐磨孔板设置为双孔耐磨板（22），与高压钻井液管（11）位于同一端的耐磨孔板设置为单孔耐磨板（21）。

4.根据权利要求1或2所述的双柱塞式高压磨料注入装置，其特征在于：磨料料斗（8）为半圆形顶部开口容器，磨料料斗（8）与注入管和高压钻井液管（11）相连的两侧面均为半圆形。

5.根据权利要求1所述的双柱塞式高压磨料注入装置，其特征在于：液压式柱塞驱动装置包括液压系统（1）和缸体（4），缸体（4）内设置柱塞杆（5），柱塞杆（5）两端分别设置柱塞（15）和活塞（16），缸体（4）两端分别设置前缸套（6）和后缸盖（3），前缸套（6）和后缸盖（3）内分别通过高压油管（2）连接液压系统（1），缸体（4）与注入管通过高压由壬（14）连接。