CN214997558U - 一种勘探钻井钻口防喷涌装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种勘探钻井钻口防喷涌装置，包括基座，基座竖直方向开设有力轴通道；基座的顶部可拆卸连接有外壳，外壳内开设有空腔，空腔竖直方向贯穿外壳，空腔连通力轴通道；空腔内转动连接有轴瓦，轴瓦的内缘固定连接有轴套，轴套与力轴滑动连接；基座内周向开设有若干引流通道，引流通道伸出基座；空腔的底面开设有若干泄放通道，泄放通道与引流通道对应设置，泄放通道连通引流通道，引流通道内嵌设有单向阀。本实用新型结构简单，能有效防止钻井时泥浆或气体由井口大面积喷涌而出，防止污染周边环境和人员伤亡，同时能降低钻井过程中力轴的振动，可靠性强，便于携带，具有较高的适用范围和应用前景。

Description

一种勘探钻井钻口防喷涌装置

技术领域

本实用新型涉及地质钻井装备技术领域，特别是涉及一种勘探钻井钻口防喷涌装置。

背景技术

煤田地质勘探中钻井钻孔时，钻孔揭露地下各地层，使各地层在钻孔中互联互通。当遇到承压水的时候，地下水在压力的作用下顺钻孔压到地面，携带泥浆大量喷涌而出，造成水害和污染；遇到不明气体的时候，气体沿钻孔喷出，引起井喷，尤其是不明气体具有可燃性时，更容易起火甚至引发爆炸，容易造成人员伤亡。

在实际钻进过程中，由于井下压力波动常常造成泥浆从井口喷涌，尽管这不属于井喷事故，但是喷溅出的泥浆有时会浸染整个施工现场地面，造成对地面的污染，不利于环保，此外也影响施工工人的作业环境，有时喷出的泥浆会喷到人眼中造成伤害，有时工人衣服常被溅出的泥浆浸湿，导致施工进度缓慢；同时大量泥浆喷涌而出，导致井内压力失衡，井壁向井中塌陷，引起塌陷事故。

因此，在地质钻探中，通常在井口，仅开挖一口凹槽来收集从井底返出的泥浆，并根据井内压力判断是否再次回填。

另外，井口在钻进过程中由于钻柱振动和泥浆冲刷，易造成井口扩大，钻柱横向摆动加剧，不利于井下钻进安全；井口的扩大又反过来使得钻柱横向振动空间变大，井口泥土松动，造成井口的不稳定因素大大增加。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种勘探钻井钻口防喷涌装置，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种勘探钻井钻口防喷涌装置，包括基座，所述基座竖直方向开设有力轴通道，所述基座与工作地面固接；

所述基座的顶部可拆卸连接有外壳，所述外壳内开设有空腔，所述空腔竖直方向贯穿所述外壳，所述空腔连通所述力轴通道；

所述空腔内转动连接有轴瓦，所述轴瓦的内缘固定连接有轴套，所述轴套套设在力轴上，所述轴套与所述力轴滑动连接；

所述基座内周向开设有若干引流通道，所述引流通道的一端连通所述力轴通道，所述引流通道的另一端伸出所述基座；

所述空腔的底面开设有若干泄放通道，所述泄放通道与所述引流通道对应设置，所述泄放通道连通所述引流通道，所述引流通道内嵌设有单向阀。

优选的，所述外壳包括上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体可拆卸连接，所述下壳体与所述轴瓦的下端连接有下轴承，所述上壳体与所述轴瓦的上端连接有上轴承。

优选的，所述轴瓦包括上轴瓦和下轴瓦，所述上轴瓦和所述下轴瓦可拆卸连接；所述上轴承的内缘与所述上轴瓦的外缘固接，所述上轴承的外缘与所述上壳体的内壁固接；所述下轴承的内缘与所述下轴瓦的外缘固接，所述下轴承的外缘与所述下壳体的内壁固接。

优选的，所述上轴承和所述下轴承均为推力轴承。

优选的，所述轴套与所述力轴过盈配合，所述轴套为柔性材料。

优选的，所述基座上竖直方向开设有若干固定孔，所述固定孔贯穿所述基座，所述固定孔内螺纹连接有固定锚。

优选的，所述固定锚包括依次固接的顶帽，锚杆和钻头，所述钻头的顶端固接有扩大盘，所锚杆的外缘固定有凸出式的螺旋肋。

优选的，所述顶帽的直径大于所述锚杆的直径，所述扩大盘的直径不大于所述锚杆的直径。

优选的，所述固定孔包括依次连接的上固定孔和下固定孔，所述上固定孔的直径与所述顶帽的直径相适配，所述下固定孔与所述螺旋肋螺纹连接。

本实用新型公开了以下技术效果：本申请公开了一种勘探钻井钻口防喷涌装置，基座固定在钻孔作业位置的地面，外壳固定在基座上，外壳内设置轴瓦，轴瓦上固定轴套，用于钻孔的力轴穿过轴套的中心孔和基座钻入地下，钻井作业中沿钻孔喷涌的泥浆被轴套阻挡，无法从外壳顶部喷出，只能通过基座上的引流孔排除，无法造成喷溅，不易引起施工人员伤亡，喷涌的泥浆容易收集，有效降低泥浆对施工周边环境的影响；外壳内的空腔设有泄放通道连通引流通道，经过缝隙渗入空腔的泥浆或气体经过泄放通道进入引流通道并派出，维持设备内部压力稳定；轴套和轴瓦对力轴起到稳定作用，降低了力轴在钻进过程的振动，降低钻孔的偏差，有效维持井内受力平衡。本实用新型机构简单，可靠性强，便于携带，具有较高的适用范围和应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型勘探钻井钻口防喷涌装置俯视图；

图2为图1中A-A的剖视图；

图3为图1中B-B的剖视图；

图4为图2中C的局部放大图；

图5为图3中D的局部放大图；

图6为本实用新型锚钉的三维图；

图7为本实用新型锚杆的结构示意图；

其中，1-基座，2-力轴通道，3-外壳，4-空腔，5-轴瓦，6-轴套， 7-力轴，8为引流通道，9-泄放通道，10-单向阀，11-上壳体，12- 下壳体，13-下轴承，14-上轴承，15-上轴瓦，16-下轴瓦，17-固定孔，18-固定锚，19-顶帽，20-锚杆，21-钻头，22-扩大盘，23螺旋肋，24-上固定孔，25-下固定孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1-7，本实用新型提供一种勘探钻井钻口防喷涌装置，包括基座1，基座1竖直方向开设有力轴通道2，基座1与工作地面固接；

基座1的顶部可拆卸连接有外壳3，外壳3内开设有空腔4，空腔4竖直方向贯穿外壳3，空腔4连通力轴通道2，钻孔时力轴7由外壳3的顶端进入空腔4和力轴通道2，再次钻入地面。

空腔4内转动连接有轴瓦5，轴瓦5的内缘固定连接有轴套6，轴套6套设在力轴7上，轴套6与力轴7滑动连接；力轴7一般四棱形，轴套6用于阻挡喷涌的泥浆和气体沿力轴7直接喷涌而出，轴瓦 5和轴套6随力轴一同转动，对力轴7起到支撑作用，降低了力轴7 的振动。

基座1内周向开设有若干引流通道8，引流通道8的一端连通力轴通道2，引流通道8的另一端伸出基座1；用于将喷涌的泥浆或气体导出井口，同时进行收集，防止泥浆或气体大范围喷出污染施工环境。钻井时井内的泥浆具有(1)清洁井底，携带岩屑，保持井底清洁，避免钻头重复切削，减少磨损，提高效率；(2)冷却和润滑钻头及钻柱，降低钻头温度，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命；(3) 平衡井壁岩石侧压力，在井壁形成滤饼，封闭和稳定井壁，防止对油气层的污染和井壁坍塌；(4)平衡(控制)地层压力，防止井喷，井漏，防止地层流体对钻井液的污染；(5)悬浮岩屑和加重剂，降低岩屑沉降速度，避免沉沙卡钻；(6)在地面能沉除砂子和岩屑；(7)有效传递水力功率，传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率；(8) 承受钻杆和套管的部分重力，钻井液对钻具和套管的浮力，可减小起下钻时起升系统的载荷；(9)提供所钻地层的大量资料，利用钻井液可进行电法测井，岩屑录井等获取井下资料；(10)水力破碎岩石，钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石等诸多作用，泥浆大量喷涌而出，需要及时进行补充，因此收集起来的泥浆在滤除岩屑泥沙等杂质后还能进行循环利用，减少了资源的浪费。

空腔4的底面开设有若干泄放通道9，泄放通道9与引流通道8 对应设置，泄放通道9连通引流通道8，引流通道8内嵌设有单向阀 10，泄放通道9连通引流通道8，用于将沿设备接缝进入空腔4的泥浆或气体排出，防止泥浆内的夹杂物影响轴瓦5的运转；单向阀10 仅能向外开启，防止泥浆或气体倒入井内。

进一步优化方案，外壳3包括上壳体11和下壳体12，上壳体11 和下壳体12可拆卸连接，下壳体12与轴瓦5的下端连接有下轴承 13，上壳体11与轴瓦5的上端连接有上轴承14，上壳体11和下壳体12通过上轴承14和下轴承13将轴瓦5顶紧在空腔4内，便于拆卸安装，又不会影响轴瓦5转动。

进一步优化方案，轴瓦5包括上轴瓦15和下轴瓦16，上轴瓦15 和下轴瓦16可拆卸连接；上轴承14的内缘与上轴瓦15的外缘固接，上轴承14的外缘与上壳体11的内壁固接；下轴承13的内缘与下轴瓦16的外缘固接，下轴承13的外缘与下壳体12的内壁固接；轴瓦 5分为可拆卸的上轴瓦15和下轴瓦16，轴套6的一端被上轴瓦15和下轴瓦16夹紧，便于拆卸轴套6。

进一步优化方案，上轴承14和下轴承13均为推力轴承，推力轴承也叫止推轴承，推力轴承是用来专门承受轴向力的专用轴承,是轴平行的方向的力的轴承，能缓冲力轴7下钻和提钻过程中对外壳3和轴瓦5的冲击力，提高使用寿命。

进一步优化方案，轴套6与力轴7过盈配合，轴套6为柔性材料，轴套6与力轴7过盈配合，即轴套6的内孔小于力轴7的外径，防止轴套6的内孔和力轴7之间出现缝隙，有效阻挡泥浆或气体沿轴套6 与力轴7的缝隙溢出；当力轴7运动时，轴套6向力轴运7动方向变形，轴套6的内孔扩大，力轴7能进行移动。

进一步优化方案，基座1上竖直方向开设有若干固定孔17，固定孔17贯穿基座1，固定孔17内螺纹连接有固定锚18。

进一步优化方案，固定锚18包括依次固接的顶帽19，锚杆20 和钻头21，钻头21的顶端固接有扩大盘22，所锚杆20的外缘固定有凸出式的螺旋肋23；扩大盘22用于保护钻头21；螺旋肋23的截面为直角三角形，三角形的一条直角边固定在锚杆20的外缘，另一条直角边作为螺旋肋23的顶面，三角形的斜边作为螺旋肋23的底面，有利于提高螺旋肋23向下钻进的效率，同时提高锚杆20与地面的紧固性，防止锚杆20被外力拔出，提高基座1与地面的紧固程度，防止喷涌压力过高时，掀翻基座1。

进一步优化方案，顶帽19的直径大于锚杆20的直径，扩大盘 22的直径不大于锚杆20的直径。

进一步优化方案，固定孔包括依次连接的上固定孔24和下固定孔25，上固定孔24的直径与顶帽19的直径相适配，下固定孔25与螺旋肋22螺纹连接。

使用方法：使用本装置，首先需要在选定的钻井点整理出一片平整、坚固的地面，用于安置基座1，然后将固定锚18放入固定孔17 内，并旋转顶帽19使顶帽19的底面达到下固定孔25的顶面，钻头 21和部分锚杆20钻入地面下，螺旋肋23卡住底面，使基座1固定牢固，然后将引流通道8连接泥浆过滤收集装置(图中未显示)。

然后依次安装下壳体12、下轴承13、下轴瓦16、轴套6、上轴瓦15、上轴承14以及上壳体11，使泄放通道9顺利连通引流通道8。

将力轴7由上到下依次穿过空腔4、轴套6和力轴通道2，在此过程中，由于力轴7的外径大于轴套6，力轴7的端头压迫轴套6向下变形，中心孔扩大，力轴7顺利穿入轴套6的中心并紧密贴合；同时此过程中下轴瓦16受向下的压力，压迫下轴承14，直到下轴瓦16 的下端面与下壳体12的台阶面顶紧密封，最终力轴7、轴套6和下轴瓦16、以及力轴通道2形成密闭腔，钻井过程中喷涌的泥浆或气体只能通过引流通道8排出到泥浆过滤收集装置，防止泥浆或气体在井口大面积飞溅引起环境污染和人员伤亡。

当提起力轴7或井内压力过高时，高压压迫轴套6向上变形，同时轴瓦5受力上升，上轴瓦15的顶面顶紧上壳体11，下壳体12与下轴瓦16之间出现空隙，泥浆或气体在通过引流通道8排出的同时进入空腔4，然后再由泄放通道9排入引流通道8在排入泥浆过滤收集装置，单向阀10的存在防止泥浆或气体倒灌。

本实用新型结构简单，能有效防止钻井时泥浆或气体由井口大面积喷涌而出，而是引导进入收集装置，防止污染周边环境和人员伤亡，同时能降低钻井过程中力轴7的振动，可靠性强，便于携带，具有较高的适用范围和应用前景。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种勘探钻井钻口防喷涌装置，其特征在于：包括基座(1)，所述基座(1)竖直方向开设有力轴通道(2)，所述基座(1)与工作地面固接；

所述基座(1)的顶部可拆卸连接有外壳(3)，所述外壳(3)内开设有空腔(4)，所述空腔(4)竖直方向贯穿所述外壳(3)，所述空腔(4)连通所述力轴通道(2)；

所述空腔(4)内转动连接有轴瓦(5)，所述轴瓦(5)的内缘固定连接有轴套(6)，所述轴套(6)套设在力轴(7)上，所述轴套(6)与所述力轴(7)滑动连接；

所述基座(1)内周向开设有若干引流通道(8)，所述引流通道(8)的一端连通所述力轴通道(2)，所述引流通道(8)的另一端伸出所述基座(1)；

所述空腔(4)的底面开设有若干泄放通道(9)，所述泄放通道(9)与所述引流通道(8)对应设置，所述泄放通道(9)连通所述引流通道(8)，所述引流通道(8)内嵌设有单向阀(10)。

2.根据权利要求1所述的勘探钻井钻口防喷涌装置，其特征在于：所述外壳(3)包括上壳体(11)和下壳体(12)，所述上壳体(11)和所述下壳体(12)可拆卸连接，所述下壳体(12)与所述轴瓦(5)的下端连接有下轴承(13)，所述上壳体(11)与所述轴瓦(5)的上端连接有上轴承(14)。

3.根据权利要求2所述的勘探钻井钻口防喷涌装置，其特征在于：所述轴瓦(5)包括上轴瓦(15)和下轴瓦(16)，所述上轴瓦(15) 和所述下轴瓦(16)可拆卸连接；所述上轴承(14)的内缘与所述上轴瓦(15)的外缘固接，所述上轴承(14)的外缘与所述上壳体(11)的内壁固接；所述下轴承(13)的内缘与所述下轴瓦(16)的外缘固接，所述下轴承(13)的外缘与所述下壳体(12)的内壁固接。

4.根据权利要求3所述的勘探钻井钻口防喷涌装置，其特征在于：所述上轴承(14)和所述下轴承(13)均为推力轴承。

5.根据权利要求1所述的勘探钻井钻口防喷涌装置，其特征在于：所述轴套(6)与所述力轴(7)过盈配合，所述轴套(6)为柔性材料。

6.根据权利要求1所述的勘探钻井钻口防喷涌装置，其特征在于：所述基座(1)上竖直方向开设有若干固定孔(17)，所述固定孔(17)贯穿所述基座(1)，所述固定孔(17)内螺纹连接有固定锚(18)。

7.根据权利要求6所述的勘探钻井钻口防喷涌装置，其特征在于：所述固定锚(18)包括依次固接的顶帽(19)，锚杆(20)和钻头(21)，所述钻头(21)的顶端固接有扩大盘(22)，所锚杆(20)的外缘固定有凸出式的螺旋肋(23)。

8.根据权利要求7所述的勘探钻井钻口防喷涌装置，其特征在于：所述顶帽(19)的直径大于所述锚杆(20)的直径，所述扩大盘(22)的直径不大于所述锚杆(20)的直径。

9.根据权利要求7所述的勘探钻井钻口防喷涌装置，其特征在于：所述固定孔包括依次连接的上固定孔(24)和下固定孔(25)，所述上固定孔(24)的直径与所述顶帽(19)的直径相适配，所述下固定孔(25)与所述螺旋肋(23)螺纹连接。

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