CN212443350U - 一种带压钻孔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带压钻孔装置，包括防喷法兰，防喷法兰的中心穿插设置有中心钻杆，中心钻杆的底部通过扶正套连接至钻头，中心钻杆的顶部连接有钻杆加长杆；防喷法兰上部连接有下扶正横梁，所述下扶正横梁的中部穿插中心钻杆，两端穿插有立柱，立柱的底部固定在待钻孔阀门的固定座上，中心钻杆上连接有不丢手横梁，立柱的顶部连接有立柱加长杆；所述立柱加长杆的顶部连接有马达横梁，马达横梁的两端固定有液压缸，中部连接有马达支架，马达支架上设置有液压马达，马达支架的中心设置有连接花键和钻杆转换轴，液压马达的输出轴通过连接花键连接至钻杆转换轴，钻杆转换轴底部与钻杆加长杆顶部连接；液压缸和液压马达均通过液压控制台控制。

Description

一种带压钻孔装置

技术领域

本实用新型属于油、气开采技术领域，具体涉及一种带压钻孔装置，主要应用于采气树主控阀门、集输管线等维修。

背景技术

随着油、气田开采时间的持续，采气井口阀门由于多方面的原因，造成阀门严重腐蚀、阀杆断裂和开关失控，其中如主控阀门开关不动，主控阀门丝杠断裂等导致主控阀门无法操作，严重影响井口正常生产，存在一定的安全隐患，使得后续井口操作安全性大大降低。

目前，国内针对出现上述故障的主控阀门的常规做法是压井作业更换新主控阀门或冰冻更换故障主控阀门。有些特殊井口主控阀门全部无法开关的，现有技术因没有作业通道，无法解决出现的问题。采用压井作业修理故障主控阀门容易影响作业井口产量，后续遗留问题较多，市场现有钻孔装置行程都比较小，容易制约钻孔作业范围。现有技术比较复杂，需要大量的人力和物力配合作业，周期长，费用高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带压钻孔装置，以克服现有技术的缺陷，本实用新型能够建立新的作业通道，操作简单、效率高、不影响井口正常生产，钻孔行程比较大，可以满足复杂井况下的钻孔要求，设备驱动部分为液压控制，通过软硬件结合，使得装置更加智能化，运行精度高。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种带压钻孔装置，包括固定在待作业阀门的备用控制阀门上的防喷法兰，防喷法兰的中心穿插设置有中心钻杆，且防喷法兰的上下侧均设置有用于对中心钻杆进行密封的V型密封，中心钻杆的底部通过扶正套连接至钻头，中心钻杆的顶部连接有钻杆加长杆；

所述防喷法兰上部连接有下扶正横梁，所述下扶正横梁的中部穿插中心钻杆，两端穿插有立柱，立柱的底部固定在待钻孔阀门的固定座上，中心钻杆上连接有不丢手横梁，所述不丢手横梁位于下扶正横梁上侧，且不丢手横梁的中部穿插中心钻杆，两端穿插立柱，立柱的顶部连接有立柱加长杆；

所述立柱加长杆的顶部连接有马达横梁，马达横梁的两端固定有液压缸，中部连接有马达支架，马达支架上设置有液压马达，马达支架的中心设置有连接花键和钻杆转换轴，液压马达的输出轴通过连接花键连接至钻杆转换轴，钻杆转换轴的下部穿插在马达横梁的中心，且钻杆转换轴底部与钻杆加长杆顶部连接；

所述液压缸和液压马达均通过液压控制台控制。

进一步地，防喷法兰中心上设置有上下两个安装V型密封的密封槽，位于上侧的密封槽中从下至上依次设置有V型密封圈组件、V型压紧螺母和密封盘根，位于下侧的密封槽中从上至下依次设置有V型密封圈组件、V型压紧螺母和密封盘根。

进一步地，所述防喷法兰通过8根双头柱螺栓及配套螺母固定在待作业阀门的备用控制阀门上，连接面通过八角垫密封，防喷法兰上安装有用于测量介质压力或者温度参数的传感器和用于作业过程介质排放的放气阀。

进一步地，所述下扶正横梁由公母两片横梁组成，公母横梁通过双头螺栓连接，下扶正横梁上有3个通孔，中间通孔尺寸配套中心钻杆尺寸，用于穿过中心钻杆，左右两端通孔用于安装左右立柱，下扶正横梁用于扶正防喷法兰并防止防喷法兰旋转。

进一步地，所述下扶正横梁和不丢手横梁均通过立柱限位螺母与立柱连接；所述马达横梁与钻杆转换轴之间安装有轴承，马达支架与马达横梁为螺纹连接，马达支架与液压马达通过螺栓连接。

进一步地，所述马达横梁上设置有与钻杆加长杆及中心钻杆中心连通的冷却水注入口。

进一步地，所述钻杆加长杆通过螺纹连接在钻杆转换轴上，中心钻杆与钻杆加长杆通过螺纹连接，扶正套与中心钻杆通过螺纹连接，钻头与扶正套通过螺纹连接。

进一步地，所述中心钻杆和钻杆加长杆上均设置有若干定位槽，其中一个定位槽用于安装不丢手横梁，其余定位槽上安装钻杆护环。

进一步地，所述液压缸的顶部连接有液压缸横梁。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型采用防喷法兰配合V型密封能够方便可靠的密封中心钻杆，本实用新型采用不丢手横梁，方便钻孔过程中带压拆装中心钻杆，使得作业过程简单，安全，本实用新型采用双液压缸结构同时控制中心钻杆上下移动，工作过程中更加稳定可靠。双液压缸的结构有利于加长中心钻杆，使得中心钻杆的长度可以增加到比较长的尺寸，本实用新型采用钻杆扶正套在钻孔过程中扶正钻杆，减小钻孔过程的摩擦阻力，本实用新型采用的钻杆和钻杆加长杆都有限位槽，方便钻孔过程中控制中心钻杆，接钻杆或者拆卸钻杆，钻孔施工周期短，对产能影响小,更加安全、可靠、快捷、经济。

进一步地，本实用新型使用密封盘根方便更换V型密封圈组件。

进一步地，中心钻杆和钻杆加长杆中心带孔可以在钻孔过程中冷却钻头和润滑。

附图说明

图1为本实用新型装置结构示意图；

图2为本实用新型的钻孔过程简易图，其中(a)为工具安装，(b)为下钻杆，横梁固定钻杆，(c)为接钻杆，(d)为重复下钻杆；

图3为本实用新型的钻孔过程详细图，其中(a)为工具安装，(b)为下钻杆，(c)为横梁固定钻杆，(d)为提升液压缸，(e)为接钻杆，(f)拆掉固定横梁，(g)下钻杆，(h)提升钻杆。

其中，1、立柱固定螺母；2、立柱；3、钻头；4、扶正套；5、变径接头；6、中心钻杆；7、V型压紧螺母；8、V型密封圈组件；9、密封盘根；10、立柱加长杆；11、不丢手横梁；12、钻杆加长杆；13、马达横梁；14、马达支架；15、液压马达；16、液压缸；17、连接花键；18、钻杆转换轴；19、轴承；20、钻杆护环；21、立柱限位螺母；22、下扶正横梁；23、防喷法兰；24、液压缸横梁；25、冷却水注入口。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细描述：

参见图1，一种带压钻孔装置包括防喷法兰组件，不丢手横梁11，液压马达部分，中心钻杆部分，左右立柱部分。防喷法兰部分设置有防喷法兰23，通过8根双头柱螺栓、螺母固定在待作业阀门的备用控制阀门上，连接面通过八角垫密封，备用控制阀门的下部通过变径接头5连接至待钻孔阀门上，防喷法兰23上有一通道，用于安装传感器和放气阀，传感器主要用于测量介质压力或者温度参数，放气阀主要用于作业过程的介质排放，防喷法兰23中心上设置有上、下两个安装V型密封的密封槽，密封槽上有固定密封盘根9用的内螺纹和定位台，密封盘根9用于压紧V型密封圈组件8密封中心钻杆6。防喷法兰23上端设置有下扶正横梁22和立柱限位螺母21，下扶正横梁22与防喷法兰23通过螺纹连接。下扶正横梁22由公母两片横梁组成，公母横梁通过双头螺栓连接，下扶正横梁22上有3个通孔，中间通孔尺寸配套中心钻杆尺寸，用于穿过中心钻杆，左右两端通孔用于安装左右立柱2，下扶正横梁22用于扶正防喷法兰23和防止防喷法兰23旋转。

不丢手横梁11包括立柱限位螺母、双头柱螺栓、螺母，不丢手横梁通过双头柱螺栓、螺母连接固定，中间设置有限位孔，用于将中心钻杆与不丢手横梁固定在一起。立柱限位螺母21安装在不丢手横梁11上下两端，可以上下调节和固定不丢手横梁，立柱限位螺母21通过T型螺纹与立柱2连接。

液压马达组件包括液压马达15、马达横梁13、马达支架14、钻杆转换轴18和连接花键17，马达横梁13设置有冷却水注入口25(马达横梁13和钻杆转换轴18之间有环形间隙，环形间隙与钻杆加长杆和中心钻杆的中空连通)，马达横梁13上面设置有马达支架14，用于固定液压马达15，马达横梁13与钻杆转换轴18之间安装有轴承19，马达支架14与马达横梁13为螺纹连接，马达支架14与液压马达15通过螺栓连接。马达支架14中心设置钻杆转换轴18和连接花键17，用于连接液压马达传动轴和中心钻杆，中心钻杆通过螺纹与钻杆转换轴连接，连接花键17连接液压马达传动轴和钻杆转换轴18。

中心钻杆组件包括中心钻杆6、钻杆加长杆12、钻头3、扶正套4、钻杆护环20，钻杆加长杆12通过螺纹连接在钻杆转换轴18上，中心钻杆6与钻杆加长杆12通过螺纹连接，扶正套4与中心钻杆6通过螺纹连接，钻头3与扶正套4通过螺纹连接，中心钻杆6和钻杆加长杆12上设置有定位槽，用于连接不丢手横梁11，其余定位槽上安装钻杆护环20，上述部件中心都带孔。

左右立柱组件包括立柱固定螺母1、立柱2、立柱加长杆10、液压缸16、液压缸横梁24，立柱固定螺母1安装在待钻孔阀门上，立柱2通过螺纹安装在立柱固定螺母1上，立柱2上设有T型螺纹，立柱加长杆10通过螺纹安装在立柱2上，液压缸16通过螺栓安装在立柱加长杆10上，液压缸横梁24由公母两片横梁组成，公母横梁通过双头螺栓连接，液压缸横梁24上有2个通孔，左右两端通孔用于安装固定左右液压缸16。

液压控制台包括油泵、油缸、液压马达、手动泵、电磁阀、显示器等。液压控制系统包含手动控制系统和电动控制系统。

参见图2-3，使用时，包括以下步骤：

1)装置组装：先安装左右立柱组件，将装置立柱固定螺母安装在待钻孔阀门固定座上，依次安装立柱、立柱加长杆、液压缸、液压缸横梁。再安装防喷法兰组件、液压马达组件、中心钻杆组件和液压控制台，试运行。

2)将钻杆连接在油缸横梁上，调整好钻杆下钻深度，用以保证钻孔的居中性；将各处螺栓带紧，需要开关的阀门按规定开关，完成钻孔前的准备工作；

3)装置试压：装置按照试验工艺要求做压力试验，保证装置在额定压力下稳压15min无泄漏。

4)接中心钻杆过程：一般接中心钻杆时，液压缸在上限位置时，操作液压控制台控制液压缸带动中心钻杆向下运动，待运动到液压缸下限位置时，安装不丢手横梁，通过不丢手横梁固定中心钻杆，松开钻杆与钻杆转换轴的连接，操作液压控制台上推液压缸使得液压缸处在上限位置，在钻杆上端再接一根需求长度尺寸的钻杆加长杆，完成一次接中心杆的过程，如此重复使中心杆的钻头抵达需要工作的位置，反之，可以拆卸钻杆加长杆。下一步可进行钻孔作业；

5)钻孔过程：中心钻杆上安装有扶正套，操作液压控制台控制液压缸下钻杆，同时操作液压控制台控制液压马达低速旋转，待中心钻杆的钻头下到指定位置后。继续进给下钻，打开冷却水，操作液压控制台，控制液压马达，带动中心钻杆轴向转动，观察液压控制台上的控制压力，继续操作液压控制台控制液压缸轴向加压带动钻头进给，观察液压控制台上的控制压力，钻孔过程中不断检查过滤器中铁屑的排出情况。重复上述钻孔动作，钻头依次从小变大，按照要求更换钻头完成最终扩孔。

6)拆卸装置：起出中心钻杆和钻头，关闭备用控制阀门，拆除钻孔装置及附件，清洁工作场地。

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细描述：

以上海第二石油机械厂生产的双管采油树1号闸阀闸板钻孔为例,该井口1号主控阀门丝杠断裂，平板闸阀无法开启，需要带压钻孔，建立新的作业通道，井口油压10Mpa。

一、施工准备

1.施工作业队现场后，按要求设置安全警戒区，将消防应急器材、安全警示牌、风向标，逃生路线牌按要求摆放固定。与施工及现场施工监督、监护无关人员一律不得进入安全警戒区域。工作人员手机不得带入井口区。将钻孔装置摆放整齐，对工具及器材进行检查。

2.现场工作人员穿带好PPE，高空作业时，需要配备安全带；

3.录取井口压力并记录。

4.现场进行测量以确定钻孔工具钻杆长度，故障阀板深度位置，并做好记录。

5.并对施工人员进行施工安全教育。

二、操作流程

1、准备工作

将带压钻孔装置及配套器材摆放整齐，对工具及器材进行检查。将钻孔装置及配套设备取出擦拭干净，液压控制柜接线，摆放整齐，液压控制台加满油；完全关闭4号闸阀并检查无泄露情况下，按照采气工艺流程操作采气井口，将采气井口4号闸阀上部拆除，并放到指定位置。

2、钻孔的操作步骤

2.1卸掉原井口大四通上法兰的2对螺栓，将固定座安装在大四通上，再将一对立柱安装在固定座上，在采油树上端安装3 1/2＇EUE转换法兰，将手动控制阀安装在转换法兰上，防喷器与控制阀连接，用下扶正梁把立柱和防喷器连接在一起，安装好油缸横梁、油缸上横梁把双液压缸分别固定在两根立柱上，并安装好钻头、扶正套、钻杆加长杆、钻杆等附件，将各处螺栓带紧，需要开关的阀门按规定开关，完成钻孔前的准备工作，(钻孔阀板厚度为50mm)。

2.2将钻杆连接在下扶正横梁上，调整好钻杆，用以保证钻孔的居中性；

2.3钻孔装置试压：

钻孔装置按要求做水压试验，保证井口压力在21MPa时稳压15min无泄漏。

2.4打开液压控制台，检查面板显示数据，检查液压缸系统和液压马达系统。

2.5开始钻孔后，打开冷却系统，用第一增压泵驱动液压马达进行轴向转动，第二增压泵驱动液压缸控制进给，钻孔过程中不断检查过滤器中切屑的排出情况，本次钻孔用φ45mm钻头，深度45±1mm；

2.6钻到设计深度后，提出钻杆，将钻头更换成φ60mm，重复步骤2.5；

2.7提出钻杆，将定位钻头更换成钻孔专用钻头；

2.8在轴向加压，钻穿闸板，保证钻孔工具总行程量足以钻穿闸板；

2.9起出扩孔钻头，关闭控制阀门，拆除钻孔工具完成钻孔、扩孔过程。

3、恢复井场

清洁工作场地，对特殊物品按相关规定进行处理，防止废弃物对环境造成污染。做好工作纪录。

Claims (9)

1.一种带压钻孔装置，其特征在于，包括固定在待作业阀门的备用控制阀门上的防喷法兰(23)，防喷法兰(23)的中心穿插设置有中心钻杆(6)，且防喷法兰(23)的上下侧均设置有用于对中心钻杆(6)进行密封的V型密封，中心钻杆(6)的底部通过扶正套(4)连接至钻头(3)，中心钻杆(6)的顶部连接有钻杆加长杆(12)；

所述防喷法兰(23)上部连接有下扶正横梁(22)，所述下扶正横梁(22)的中部穿插中心钻杆(6)，两端穿插有立柱(2)，立柱(2)的底部固定在待钻孔阀门的固定座上，中心钻杆(6)上连接有不丢手横梁(11)，所述不丢手横梁(11)位于下扶正横梁(22)上侧，且不丢手横梁(11)的中部穿插中心钻杆(6)，两端穿插立柱(2)，立柱(2)的顶部连接有立柱加长杆(10)；

所述立柱加长杆(10)的顶部连接有马达横梁(13)，马达横梁(13)的两端固定有液压缸(16)，中部连接有马达支架(14)，马达支架(14)上设置有液压马达(15)，马达支架(14)的中心设置有连接花键(17)和钻杆转换轴(18)，液压马达(15)的输出轴通过连接花键(17)连接至钻杆转换轴(18)，钻杆转换轴(18)的下部穿插在马达横梁(13)的中心，且钻杆转换轴(18)底部与钻杆加长杆(12)顶部连接；

所述液压缸(16)和液压马达(15)均通过液压控制台控制。

2.根据权利要求1所述的一种带压钻孔装置，其特征在于，防喷法兰(23)中心上设置有上下两个安装V型密封的密封槽，位于上侧的密封槽中从下至上依次设置有V型密封圈组件(8)、V型压紧螺母(7)和密封盘根(9)，位于下侧的密封槽中从上至下依次设置有V型密封圈组件(8)、V型压紧螺母(7)和密封盘根(9)。

3.根据权利要求1所述的一种带压钻孔装置，其特征在于，所述防喷法兰(23)通过8根双头柱螺栓及配套螺母固定在待作业阀门的备用控制阀门上，连接面通过八角垫密封，防喷法兰(23)上安装有用于测量介质压力或者温度参数的传感器和用于作业过程介质排放的放气阀。

4.根据权利要求1所述的一种带压钻孔装置，其特征在于，所述下扶正横梁(22)由公母两片横梁组成，公母横梁通过双头螺栓连接，下扶正横梁(22)上有3个通孔，中间通孔尺寸配套中心钻杆(6)尺寸，用于穿过中心钻杆(6)，左右两端通孔用于安装左右立柱(2)，下扶正横梁(22)用于扶正防喷法兰(23)并防止防喷法兰(23)旋转。

5.根据权利要求1所述的一种带压钻孔装置，其特征在于，所述下扶正横梁(22)和不丢手横梁(11)均通过立柱限位螺母(21)与立柱(2)连接；所述马达横梁(13)与钻杆转换轴(18)之间安装有轴承(19)，马达支架(14)与马达横梁(13)为螺纹连接，马达支架(14)与液压马达(15)通过螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的一种带压钻孔装置，其特征在于，所述马达横梁(13)上设置有与钻杆加长杆(12)及中心钻杆(6)中心连通的冷却水注入口(25)。

7.根据权利要求1所述的一种带压钻孔装置，其特征在于，所述钻杆加长杆(12)通过螺纹连接在钻杆转换轴(18)上，中心钻杆(6)与钻杆加长杆(12)通过螺纹连接，扶正套(4)与中心钻杆(6)通过螺纹连接，钻头(3)与扶正套(4)通过螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的一种带压钻孔装置，其特征在于，所述中心钻杆(6)和钻杆加长杆(12)上均设置有若干定位槽，其中一个定位槽用于安装不丢手横梁(11)，其余定位槽上安装钻杆护环(20)。

9.根据权利要求1所述的一种带压钻孔装置，其特征在于，所述液压缸(16)的顶部连接有液压缸横梁(24)。

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