CN213032696U - 一种钻井泥浆罐罐底清淤破碎头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种钻井泥浆罐罐底清淤破碎头，包括铰刀盘、转子叶片、铰刀轴、连接螺栓、节流环形密封盖、骨架油封、隔环、油封盒、背对背双轴承、直通式压注油杯、O型橡胶密封圈、轴套、端盖、轴、螺栓丝堵、阀芯、弹簧、挡圈、弹簧盖板、壳体组成，高压流体从壳体的进液口流入，通过阀芯上的孔流入到壳体内部的流道，再通过壳体上的轴向直喷嘴和径向斜喷嘴喷射出：轴向直喷嘴射出的高压流体直接作用到钻井泥浆罐内部需要清淤的淤积体，从而水力破碎淤积体。径向斜喷嘴喷射出的高压流体作用在转子叶片上驱动铰刀轴、铰刀盘旋转，旋转的铰刀盘机械破碎钻井泥浆罐内部需要清淤的坚硬的淤积体，破碎后形成固液混合物再用泵抽出罐体。

Description

一种钻井泥浆罐罐底清淤破碎头

技术领域

本实用新型涉及钻井工程技术及装备领域，尤其是一种钻井泥浆罐罐底清淤破碎头。

背景技术

泥浆罐是钻井必备设备之一，是钻机固控系统的很重要一部分，主要用于存放和循环经过振动筛、离心机等固控设备固液分离之后的钻井液。在石油钻井过程中，井底钻头破碎的岩屑经过钻井液混合循环携带至地面振动筛、除砂器、除泥器、离心机等固控设备进行固液分离净化，分离出的岩屑排出，净化分离后的钻井液排入到泥浆罐中继续循环使用。但振动筛、除砂器、除泥器、离心机这些固控设备的分离精度和分离能力是在一定范围内的，不能将井底上返的含有岩屑的固液混合物中所有固相全部分离出来，尤其是地面固控设备中只有振动筛是全流量处理井底上返的固液混合物，而振动筛的使用都是采用一定目数的筛网进行过滤的，有很多细小岩屑固相透过筛网随钻井液流入到泥浆罐中，除砂器、除泥器、离心机固控设备都是从泥浆罐中用泵抽出部分混合物进行局部处理。因此尽管井底上返的固液混合物中大部分岩屑被净化分离出来排除，但还是有一小部分残留在泥浆罐中沉积下来，形成较为坚硬的淤积体，尤其是泥浆罐中底部四个角落以及搅拌器搅拌不到的地方，随着钻井时间的推移，罐内淤积体越来越大，越来越多，也越来越板结坚硬，影响罐体容积和泥浆性能，约占据泥浆罐三分之一甚至一半的容量，将会导致泥浆罐容量减少、泥浆性能不稳定、泥浆罐重量增加、需要大吨位的吊装设备、搬家安装困难等，均不利于安全生产。

因此一口井完井后、设备搬迁之前必须清罐，甚至钻一口井中途过程中还增加1-2次清罐。目前普遍采用的方法是人工从泥浆罐顶部进入，利用铁锹等工具将沉淀的淤积体破碎挖出来，再用铁锹从排砂门铲出到地面或泥浆池中，特别是随着钻井时间延长或在泥浆罐倒罐过程和长时间静置时泥浆中的重相及岩屑会出现严重的沉淀现象，沉积的淤积体厚度越来越大，致使泥浆罐的排砂门无法打开，只能人工用桶举升到罐面倾倒。

一般井队有4-5个50m³泥浆罐，一次人工清罐作业需要5-6人，清罐时间约24-48小时，对难以清理的需要清淤的时间甚至更长，清罐时罐内弥漫着刺鼻的泥浆药品化工料气味，有些地区地层中还伴随有毒有害的硫化氢并随着钻井液进入到泥浆罐中，对人体的健康有着很大的危害，必须佩戴防毒面具才能工作，人员不能长期在罐内作业，而是轮流进入罐内作业，清罐时间长而且工作繁重，劳动强度大，效率低下，影响工人身体健康和井队的搬安工作。

目前钻井泥浆罐清淤方式，人工工作的环境极其恶劣，清理过程耗时长，人员劳动强度大，存在安全环保隐患，严重不符合健康、安全、环保管理体系的要求，替代人工清罐和改进泥浆罐是必然趋势。

实用新型内容

本实用新型的目的就是解决石油钻井领域泥浆罐清淤过程中存在的上述安全、环保、健康、效率问题，提供一种钻井泥浆罐罐底清淤破碎头，利用高压流体作为动力同时进行水力破碎和机械切削破碎来瓦解钻井泥浆罐底淤积体，破碎后形成固液混合物再用泵抽出罐体。

为解决上述问题，本实用新型的技术解决方案是：

一种钻井泥浆罐罐底清淤破碎头，包括壳体23和铰刀盘1；所述壳体23连接端设有进液口24，壳体23前端面设有周向间隔分布的多个轴向直喷嘴30，对应于轴向直喷嘴30的壳体23外周边设有径向斜喷嘴31和轴座，轴向直喷嘴30和径向斜喷嘴31通过流道29与进液口24连通；所述铰刀盘1与轴座相对应，每个铰刀盘1均通过铰刀轴3和轴座组件安装于壳体23的轴座内，铰刀盘1上设有切削叶片，铰刀轴3上设有等间距周向布置多个转子叶片2，叶片2的位置与径向斜喷嘴31相对。

上述方案进一步包括：

所述壳体23为空心结构，其内部设有阀芯19，阀芯19上设有阀芯径向孔25和轴向孔26，壳体23内部设有阀座、中心腔27、壳体径向孔28和流道29，进液口24依次连通轴向孔26、阀芯径向孔25、中心腔27、壳体径向孔28、流道29、轴向直喷嘴30和径向斜喷嘴31，阀芯19前端面与阀座构成动密封配合。

所述轴座组件包括：轴17通过背对背双轴承10支撑在壳体23的轴座内，并通过连接螺栓A4、节流环形密封盖A5、骨架油封A6、隔环7、骨架油封B8、油封盒9、O型橡胶密封圈12、轴套13、节流环形密封盖B14、端盖15、连接螺栓B16固定在壳体23外周的轴座上；每一组铰刀盘1上的铰刀轴3连接到轴17上。

铰刀轴3通过螺纹连接到轴17上，且螺纹旋向与转子叶片2旋转方向相反。

所述背对背双轴承10的密封采用机械动密封和静密封组合的双向密封

所述铰刀盘1数量为三组，且三组铰刀盘1呈环形等间距安装于壳体23外周，每一组铰刀盘1上有三个均匀布置的切削叶片。

铰刀轴3上有5-8个呈环形等间距轴向布置的转子叶片2。

还包括弹簧20，弹簧20将阀芯19压紧在壳体23内的阀芯与阀座接触面32上。

所述铰刀盘1外周边设有防护罩。

本实用新型的工作原理是：高压流体从壳体的进液口流入，通过阀芯上的孔流入到壳体内部的流道，再通过壳体上的轴向直喷嘴和径向斜喷嘴喷射出：轴向直喷嘴射出的高压流体直接作用到钻井泥浆罐内部需要清淤的淤积体，从而水力破碎淤积体。径向斜喷嘴喷射出的高压流体作用在转子叶片上驱动铰刀轴、铰刀盘旋转，旋转的铰刀盘直接机械破碎钻井泥浆罐内部需要清淤的坚硬的淤积体，破碎后形成固液混合物再用泵抽出罐体。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：利用高压流体作为动力同时进行水力破碎和机械切削破碎来瓦解钻井泥浆罐底坚硬的淤积体，解决钻井泥浆罐罐底人工清淤工作量大、劳动强度高、不环保、不健康并存在作业空间受限以及挥发性气体对人体有害的问题，以规避封闭空间内人工清罐作业风险，提高清罐效率；本实用新型操作简单、方便、快捷，易于制造装配、安装拆卸、维护保养，成本低，自动化程度高，具有良好的经济性、实用性、安全性和环保性；本实用新型还可以拓宽应用诸如管道、河道清淤领域。

附图说明

图1为本实用新型的钻井泥浆罐罐底清淤破碎头的整体结构示意图。

图2为图1沿A-A线的剖视图。

图3为图1的铰刀轴轴承组件放大示意图。

附图标记：

1、铰刀盘；2、转子叶片；3、铰刀轴；4、连接螺栓A；5、节流环形密封盖A；6、骨架油封A；7、隔环；8、骨架油封B；9、油封盒；10、背对背双轴承；11、直通式压注油杯；12、O型橡胶密封圈；13、轴套；14、节流环形密封盖B；15、端盖；16、连接螺栓B；17、轴；18、螺栓丝堵；19、阀芯；20、弹簧；21、孔用弹性挡圈；22、弹簧盖板；23、壳体；24、进液口；25、阀芯径向孔；26、阀芯上的轴向孔；27、壳体的中心腔径；28、壳体径向孔；29、壳体内部轴向流道；30、轴向直喷嘴；31、径向斜喷嘴；32、阀芯与阀座接触面；33、出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。

实施例1

一种钻井泥浆罐罐底清淤破碎头，包括壳体23和铰刀盘1；所述壳体23连接端设有进液口24，壳体23前端面设有周向间隔分布的多个轴向直喷嘴30，对应于轴向直喷嘴30的壳体23外周边设有径向斜喷嘴31和轴座，轴向直喷嘴30和径向斜喷嘴31通过流道29与进液口24连通；所述铰刀盘1与轴座相对应，每个铰刀盘1均通过铰刀轴3和轴座组件安装于壳体23的轴座内，铰刀盘1上设有切削叶片，铰刀轴3上设有等间距周向布置多个转子叶片2，叶片2的位置与径向斜喷嘴31相对。

实施例2

在实施例1的基础上进一步包括：

所述壳体23为空心结构，其内部设有阀芯19，阀芯19上设有阀芯径向孔25和轴向孔26，壳体23内部设有阀座、中心腔27、壳体径向孔28和流道29，进液口24依次连通轴向孔26、阀芯径向孔25、中心腔27、壳体径向孔28、流道29、轴向直喷嘴30和径向斜喷嘴31，阀芯19前端面与阀座构成动密封配合。

实施例3

在实施例2的基础上进一步包括：

所述轴座组件包括：轴17通过背对背双轴承10支撑在壳体23的轴座内，并通过连接螺栓A4、节流环形密封盖A5、骨架油封A6、隔环7、骨架油封B8、油封盒9、O型橡胶密封圈12、轴套13、节流环形密封盖B14、端盖15、连接螺栓B16固定在壳体23外周的轴座上；每一组铰刀盘1上的铰刀轴3连接到轴17上。

铰刀轴3通过螺纹连接到轴17上，且螺纹旋向与转子叶片2旋转方向相反。

所述背对背双轴承10的密封采用机械动密封和静密封组合的双向密封

上述实施例1-3中，优选的：

所述铰刀盘1数量为三组，且三组铰刀盘1呈环形等间距安装于壳体23外周，每一组铰刀盘1上有三个均匀布置的切削叶片。

铰刀轴3上有5-8个呈环形等间距轴向布置的转子叶片2。

还包括弹簧20，弹簧20将阀芯19压紧在壳体23内的阀芯与阀座接触面32上。

所述铰刀盘1外周边设有防护罩。

典型实施例4

参见图1、图2、图3，一种钻井泥浆罐罐底清淤破碎头，包括铰刀盘1、转子叶片2、铰刀轴3、连接螺栓A4、节流环形密封盖A5、骨架油封A6、隔环7、骨架油封B8、油封盒9、背对背双轴承10、直通式压注油杯11、O型橡胶密封圈12、轴套13、节流环形密封盖B14、端盖15、连接螺栓B16、轴17、螺栓丝堵18、阀芯19、弹簧20、孔用弹性挡圈21、弹簧盖板22、壳体23组成。

钻井泥浆罐罐底清淤破碎头工作时，外部高压流体从壳体23的进液口24处流入到阀芯19上的轴向孔26内，再从阀芯19上的阀芯径向孔25流出到壳体23的中心腔27内，从中心腔27内流出到与之相通的壳体23上的6个壳体径向孔28内，从壳体径向孔28内流入壳体23内部6个流道29，分别从壳体23上的6个轴向直喷嘴30和3个径向斜喷嘴31喷射出。6个轴向直喷嘴30射出的高压流体直接作用到钻井泥浆罐内部需要清淤的淤积体，从而水力破碎淤积体，同时3个径向斜喷嘴31喷射出的高压流体连续不断直接作用在转子叶片2上，从而驱动铰刀轴3和铰刀盘1旋转。旋转的铰刀盘1直接机械切削钻井泥浆罐内部需要清淤的淤积体，被粉碎后的淤积体和流入的高压流体混合形成固液混合物，再用泵抽出罐体之外进行进一步处理，从而实现钻井泥浆罐的自动清淤。

高压流体从壳体23的进液口24处流入时，液压力和弹簧力一起使阀芯19压紧在壳体23内的阀芯与阀座接触面32上，高压流体不能从出口33处流出，只能从6个轴向直喷嘴30和3个径向斜喷嘴31高压喷射而出，形成高压水射流从而破碎罐内淤积体和同时驱动转子叶片2、铰刀轴3、铰刀盘1旋转从而切削粉碎淤积体。

铰刀盘1数量为三组，且三组铰刀盘1呈环形等间距安装于壳体23外周，每一组铰刀盘1上有3个均匀布置的切削叶片，每一个铰刀轴3上有6个呈环形等间距轴向布置的转子叶片2，其位置与径向斜喷嘴31相对。铰刀轴3通过螺纹连接到轴17上，其螺纹旋向与转子叶片2、铰刀轴3、铰刀盘1旋转反向相反，避免铰刀轴3旋转脱落。

壳体23的外周有三个呈环形等间距的轴承孔，用于安装铰刀盘1、铰刀轴3、轴17及其支撑旋转的轴承组件，共有3组，每一组轴承组件包括连接螺栓A4、节流环形密封盖A5、骨架油封6、隔环7、骨架油封8、油封盒9、背对背双轴承10、直通式压注油杯11、O型橡胶密封圈12、轴套13、节流环形密封盖B14、端盖15、连接螺栓B16。轴17通过背对背双轴承10支撑在壳体23内，并通过连接螺栓A4、节流环形密封盖A5、骨架油封6、隔环7、骨架油封8、油封盒9、O型橡胶密封圈12、轴套13、节流环形密封盖B14、端盖15、连接螺栓B16固定在壳体23外周上。

铰刀轴的轴承组件的密封采用机械动密封和静密封组合的双向密封结构，随着轴17的旋转，节流环形密封盖A5、骨架油封6、隔环7、骨架油封8与轴17之间形成径向动密封，同时端面形成静密封，轴套13与轴17之间采用O型橡胶密封圈12静密封结构，这种双向轴承密封结构保证轴承的密封与润滑的可靠性，具有较长的使用寿命。

通过直通式压注油杯11将润滑剂通过油封盒9、隔环7润滑油孔注入空腔，从而润滑节流环形密封盖A5、骨架油封8、背对背双轴承10。

本实用新型的优点是：本实用新型采用高压流体作为动力同时进行水力破碎和机械切削破碎来粉碎钻井泥浆罐底坚硬的淤积体，解决钻井泥浆罐罐底人工清淤工作量大、劳动强度高、不环保、不健康并存在作业空间受限以及挥发性气体对人体有害等问题，以规避封闭空间内人工清罐作业风险，提高清罐效率，操作简单、方便、快捷，易于制造装配、安装拆卸、维护保养，成本低，自动化程度高，具有良好的经济性、实用性、安全性和环保性，铰刀轴的轴承组件的密封采用机械动密封和静密封组合的双向密封结构，这种双向轴承密封结构保证轴承的密封与润滑的可靠性，具有较长的使用寿命。

Claims (9)

1.一种钻井泥浆罐罐底清淤破碎头，包括壳体（23）和铰刀盘（1）；其特征在于：所述壳体（23）连接端设有进液口（24），壳体（23）前端面设有周向间隔分布的多个轴向直喷嘴（30），对应于轴向直喷嘴（30）的壳体（23）外周边设有径向斜喷嘴（31）和轴座，轴向直喷嘴（30）和径向斜喷嘴（31）通过流道（29）与进液口（24）连通；所述铰刀盘（1）与轴座相对应，每个铰刀盘（1）均通过铰刀轴（3）和轴座组件安装于壳体（23）的轴座内，铰刀盘（1）上设有切削叶片，铰刀轴（3）上设有等间距周向布置多个转子叶片（2），叶片（2）的位置与径向斜喷嘴（31）相对。

2.根据权利要求1所述的钻井泥浆罐罐底清淤破碎头，其特征在于：所述壳体（23）为空心结构，其内部设有阀芯（19），阀芯（19）上设有阀芯径向孔（25）和轴向孔（26），壳体（23）内部设有阀座、中心腔（27）、壳体径向孔（28）和流道（29），进液口（24）依次连通轴向孔（26）、阀芯径向孔（25）、中心腔（27）、壳体径向孔（28）、流道（29）、轴向直喷嘴（30）和径向斜喷嘴（31），阀芯（19）前端面与阀座构成动密封配合。

3.根据权利要求2所述的钻井泥浆罐罐底清淤破碎头，其特征在于所述轴座组件包括：轴（17）通过背对背双轴承（10）支撑在壳体（23）的轴座内，并通过连接螺栓A（4）、节流环形密封盖A（5）、骨架油封A（6）、隔环（7）、骨架油封B（8）、油封盒（9）、O型橡胶密封圈（12）、轴套（13）、节流环形密封盖B（14）、端盖（15）、连接螺栓B（16）固定在壳体（23）外周的轴座上；每一组铰刀盘（1）上的铰刀轴（3）连接到轴（17）上。

4.根据权利要求3所述的钻井泥浆罐罐底清淤破碎头，其特征在于：铰刀轴（3）通过螺纹连接到轴（17）上，且螺纹旋向与转子叶片（2）旋转方向相反。

5.根据权利要求3所述的钻井泥浆罐罐底清淤破碎头，其特征在于：所述背对背双轴承（10）的密封采用机械动密封和静密封组合的双向密封结构，通过直通式压注油杯（11）将润滑剂注入并润滑背对背双轴承（10）。

6.根据权利要求1-5任一所述的钻井泥浆罐罐底清淤破碎头，其特征在于：所述铰刀盘（1）数量为三组，且三组铰刀盘（1）呈环形等间距安装于壳体（23）外周，每一组铰刀盘（1）上有三个均匀布置的切削叶片。

7.根据权利要求1-5任一所述的钻井泥浆罐罐底清淤破碎头，其特征在于：铰刀轴（3）上有5-8个呈环形等间距轴向布置的转子叶片（2）。

8.根据权利要求1-5任一所述的钻井泥浆罐罐底清淤破碎头，其特征在于：还包括弹簧（20），弹簧（20）将阀芯（19）压紧在壳体（23）内的阀芯与阀座接触面（32）上。

9.根据权利要求1-5任一所述的钻井泥浆罐罐底清淤破碎头，其特征在于：所述铰刀盘（1）外周边设有防护罩。

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