CN218293478U - 一种用于油气开采的钻井装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于油气开采的钻井装置，包括底板（10）、升降支架（20）、“十”字升降板（30）、螺旋钻杆（40）、钻头（50）及清洁回收组件（60）；升降支架（20）垂直设置在底板（10）上端面，升降支架（20）上开设竖直的“十”字滑槽（21）且“十”字滑槽（21）内滑动连接“十”字升降板（30）；螺旋钻杆（40）贯穿“十”字升降板（30），螺旋钻杆（40）内设置同轴管（41），螺旋钻杆（40）底端连接钻头（50）；清洁回收组件（60）设置升降支架（20）一侧侧面连接，螺旋钻杆（40）贯穿清洁回收组件（60）。该钻井装置能在钻井过程中进行清洗与收集，且能实时对钻头与钻杆进行冷却，提高钻井效率、降低钻井成本。

Description

一种用于油气开采的钻井装置

技术领域

本实用新型涉及油气开采设备技术领域，具体涉及一种用于油气开采的钻井装置。

背景技术

石油、天然气是现代生产生活中重要的能源，目前，工业的高速发展与人们的日常生活均离不开石油与天然气的使用；因此，对于石油、天然气等能源的开采也至关重要。目前，石油、天然气的开采主要通过油气钻井方式进行；油气钻井是指利用钻井设备在地表位置处向下钻出一定直径的圆柱孔眼、并直达地下油气层，从而形成地表到地下油气层的一条油气通道的过程。

钻井设备钻井过程中，会伴随大量的粉尘，需要进行水雾喷洒，避免粉尘飞扬而造成粉尘污染、影响生态环境。然而，在进行水雾喷洒后，泥土会变得潮湿，若不及时对潮湿泥土进行清理，潮湿的泥土会重新进入钻井内、“淹没”钻头、导致钻头不易退出，甚至出现钻头受到潮湿泥土的作用力而偏离预定钻井轨道、影响钻井效率与效果；同时，潮湿的泥土还易堆积在钻井设备的其他部位(如钻杆处)、造成钻井设备被泥土堵塞，影响钻井工作的正常进行，例如中国专利文献CN108612470A所述方案。此外，钻井过程中，钻头与钻杆由于与土质层的摩擦及长时间工作，会产生大量热量，不及时降温会加速钻头与钻杆老化，甚至造成钻头与钻杆因高温形成而出现裂纹或断裂。

实用新型内容

针对以上现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种用于油气开采的钻井装置，该钻井装置能够在钻井过程中实现泥土的清洗与收集，避免泥土堆积回坑或堵塞钻井设备；此外，该装置还能在钻井过程中实时对钻头与钻杆进行冷却，避免钻头与钻杆老化严重、甚至出现裂纹或断裂。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种用于油气开采的钻井装置，其特征在于：包括底板、升降支架、“十”字升降板、螺旋钻杆、钻头及清洁回收组件；所述升降支架设置在底板上端面且与底板垂直设置，升降支架横截面为矩形结构，升降支架上开设竖直的“十”字滑槽且“十”字滑槽内滑动连接“十”字升降板，“十”字升降板四支段分别贯穿升降支架的四个侧面且其中一支段上设置螺旋钻杆、其余三个支段均对应设置升降组件，通过升降组件控制“十”字升降板升降；所述螺旋钻杆贯穿“十”字升降板且与其转动连接，螺旋钻杆内设置同轴管且同轴管与螺旋钻杆共轴线，同轴管顶端贯穿螺旋钻杆顶面、底端位于螺旋钻杆内，底板对应螺旋钻杆设置定位孔且螺旋钻杆底端贯穿定位孔，螺旋钻杆底端连接钻头；清洁回收组件设置在定位孔上侧且与升降支架一侧侧面连接，螺旋钻杆贯穿清洁回收组件。

优选的，所述底板下端面设置行走机构，用于控制底板移动、进而驱动整个钻井装置移动。

优选的，所述底板位于行走机构的两侧侧面分别设置固定块，所述固定块内分别螺纹连接固定螺钉，所述固定螺钉上设置转动把手。

优选的，所述升降组件包括升降电机与升降螺杆，所述升降电机通过电机缓冲座固定设置在底板上端面，所述升降电机输出轴固定连接升降螺杆；所述升降支架侧面顶端对应升降螺杆固定设置定位块，所述升降螺杆远离升降电机的一端贯穿“十”字升降板的对应支段后与定位块转动连接，且升降螺杆与“十”字升降板的对应支段螺纹连接。

优选的，所述“十”字滑槽的高度小于升降支架高度。

优选的，所述螺旋钻杆位于“十”字升降板上端面的外壁固定套接第一齿轮，所述“十”字升降板对应支段上端面且位于螺旋钻杆远离升降支架的一侧固定设置转动电机，所述转动电机输出轴外壁固定套接第二齿轮且第二齿轮与第一齿轮啮合，从而驱动螺旋钻杆转动。

优选的，所述底板上端面且位于升降支架远离清洁回收组件的一侧固定设置冷却箱；所述同轴管包括外管与内管，所述内管顶端外壁与外管顶端内壁之间设置环形转板且环形转板分别与内管外壁、外管内壁密封转动连接，所述环形转板上对称设置两根进液管且进液管与环形转板固定连接，所述内管顶端内壁通过密封轴承转动连接一出液管，进液管、出液管分别通过软管与冷却箱的出液口、进液口连通；所述内管底端与外管底端连通且同轴管底端位于钻头上侧。

优选的，所述升降支架上端设置导管固定架，所述软管分别贯穿导管固定架且与导管固定架滑动连接。

优选的，所述清洁回收组件包括回收底板、回收侧板、刮板、喷头及泥土收集容器；所述回收底板为倾斜板，其一端与升降支架侧面连接、另一端底面与底板上端面连接且回收底板由靠近升降支架的一侧向远离升降支架的一侧倾斜；所述回收侧板为两块、其设置在回收底板上端面的前后侧，且两块回收侧板分别与升降支架侧面连接；所述回收侧板内壁设置刮板与喷头且喷头位于刮板上侧，所述底板位于升降支架远离清洁回收组件的一侧固定设置水箱且水箱通过导管与喷头连通；所述泥土收集容器设置在回收底板远离升降支架一端端部且与底板固定连接。

本实用新型具有如下技术效果：

本申请通过螺旋钻杆的设置，实现在钻井过程中，螺旋钻杆同时将泥土通过螺旋轨道带出，同时配合刮板与喷头的设置，实现对带出的泥土进行喷水、清洗以及对螺旋钻杆进行清洁，清洁后的泥土通过回收底板的倾斜落入泥土收集容器实现收集，避免泥土大规模的堆积造成钻井设备(尤其是钻杆) 的堵塞；通过升降支架与“十”字升降板，能够更加平稳的驱动螺旋钻杆的下移，避免螺旋钻杆受力而出现轴线偏移；通过同轴管的设置，在钻井过程中实现冷却液的循环流动，从而在螺旋钻杆的内部实现钻杆的冷却、避免钻杆与钻头温度过程而导致机械强度与硬度的降低，有效保护钻杆与钻头、避免其严重老化或出现裂纹；同时，喷头的喷淋也在一定程度上实现钻杆与钻头外壁的冷却，进一步降低钻杆与钻头的温度。

本申请操作简单、安全性高，能够在钻井过程中有效保护钻杆与钻头，同时避免粉尘污染环境、实现泥土的有效收集，避免钻头难以退出油气井、钻头易出现预定轨道偏离以及钻头与钻杆易过热的问题，从而确保钻井过程中的工作效率、节省钻井的时间浪费、降低钻井与油气开采的成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例中钻井装置的整体结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为图1的B-B向剖视图。

图4为图3中D的局部放大图。

图5为图1的C-C向剖视图。

其中，10、底板；11、行走机构；12、固定块；121、固定螺钉；122、转动把手；13、冷却箱；130、挡板；14、水箱；15、控制系统；16、定位孔；20、升降支架；21、“十”字滑槽；22、定位块；23、导管固定架；30、“十”字升降板；31、转动电机；32、第二齿轮；331、升降电机；3310、电机缓冲座；332、升降螺杆；40、螺旋钻杆；400、软管；41、同轴管；410、环形转板；4100、卡块；411、外管；4110、进液管；412、内管；4120、出液管； 42、第一齿轮；50、钻头；60、清洁回收组件；61、回收底板；62、回收侧板；63、刮板；64、喷头；65、泥土收集容器。

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。

如图1～5所示，一种用于油气开采的钻井装置，其特征在于：包括底板10、升降支架20、“十”字升降板30、螺旋钻杆40、钻头50及清洁回收组件60。底板10下端面设置行走机构11，用于控制底板10移动、进而驱动整个钻井装置移动，如图1、图3、图5所示，行走机构11为四个行走轮组成；底板10位于行走机构11的两侧侧面分别设置固定块12，固定12块内分别螺纹连接固定螺钉121，固定螺钉121上设置转动把手122，如图3、图5所示。

升降支架20固定设置在底板10上端面且与底板10垂直设置(如图1所示)，升降支架20横截面为矩形结构，升降支架10上开设竖直的“十”字滑槽21且“十”字滑槽21内滑动连接“十”字升降板30，“十”字滑槽21 的高度小于升降支架20高度(如图1所示)；“十”字升降板30四支段分别贯穿升降支架20的四个侧面且其中一支段上设置螺旋钻杆40、其余三个支段均对应设置升降组件，通过升降组件控制“十”字升降板升降；升降组件包括升降电机331与升降螺杆332，升降电机331通过电机缓冲座3310固定设置在底板10上端面，升降电机331输出轴通过联轴器固定连接升降螺杆 332；升降支架20侧面顶端(即位于“十”字滑槽21顶端上侧)对应升降螺杆332固定设置定位块22，升降螺杆332远离升降电机331的一端贯穿“十”字升降板30的对应支段后与定位块22通过轴承转动连接，且升降螺杆332 与“十”字升降板30的对应支段螺纹连接。螺旋钻杆40贯穿“十”字升降板30且与其(即“十”字升降板30)转动连接(如图1、图3所示，螺旋钻杆40对应“十”字升降板30的外壁固定套接转动轴承且转动轴承嵌入“十”字升降板30内)，螺旋钻杆40位于“十”字升降板30上端面的外壁固定套接第一齿轮42，“十”字升降板30对应支段上端面且位于螺旋钻杆40远离升降支架20的一侧固定设置转动电机31，转动电机31输出轴外壁固定套接第二齿轮32且第二齿轮32与第一齿轮42啮合，从而驱动螺旋钻杆40转动 (如图1所示)。螺旋钻杆40内设置同轴管41且同轴管41与螺旋钻杆40 共轴线(即同轴管41的中轴线与螺旋钻杆40中轴线共线)，同轴管41顶端贯穿螺旋钻杆40顶面、底端位于螺旋钻杆40内(如图3所示)，底板10上端面且位于升降支架20远离清洁回收组件60的一侧固定设置冷却箱13；同轴管41包括外管411与内管412(即外管411外壁与螺旋钻杆40内部固定连接、外管411内壁与内管412外壁之间通过若干连接肋连接，连接肋相互之间具有一定的间隙、以确保冷却液的流通)，内管412顶端外壁与外管411顶端内壁之间设置环形转板410且环形转板410分别与内管412外壁、外管 411内壁密封转动连接(如图4所示，外管411与内管412之间可通过滚珠及密封垫的结构实现密封转动连接，也可通过套接密封轴承的形式实现密封转动连接，本领域技术人员能够理解，本申请实施例中不做过多论述)，环形转板410上对称设置两根进液管4110且进液管4110与环形转板410固定连接(如图4所示，进液管4110与外管411内部连通)，内管412顶端内壁通过密封轴承转动连接一出液管4120(如图4所示，出液管4120与内管412内部连通)，进液管4110、出液管4120分别通过软管400与冷却箱13的出液口、进液口连通(冷却箱13内可设置输送泵与抽液泵，从而通过进液管4110 对外管411进行冷却液输送、然后通过出液管4120对冷却液进行回收)；内管412底端与外管411底端连通且同轴管41底端位于钻头50上侧(如图3 所示)。必要时，进液管4110与出液管4120顶端可通过卡块4100进行连接、卡块4100通过连杆与“十”字升降板30对应支段侧面连接，一是通过卡块 4100对进液管4110与软管400、出液管4120与软管400之间实现紧固连接，二是通过卡块4100避免进液管4110与出液管4120跟随同轴管41转动，从而避免软管400相互之间缠绕、打结。升降支架20上端设置导管固定架23，软管400分别贯穿导管固定架23且与导管固定架23滑动连接(如图1所示)。底板10对应螺旋钻杆40设置定位孔16且螺旋钻杆40底端贯穿定位孔16，螺旋钻杆40底端连接钻头50(如图1、图3所示)。

清洁回收组件60设置在定位孔16上侧且与升降支架20一侧侧面(图1 所示左侧侧面)连接，螺旋钻杆40贯穿清洁回收组件60(即回收底板61)；清洁回收组件60包括回收底板61、回收侧板62、刮板63、喷头64及泥土收集容器65；回收底板61为倾斜板(如图1所示)，其一端与升降支架20侧面(图1所示左侧侧面)固定连接、另一端底面与底板10上端面固定连接且回收底板61由靠近升降支架20的一侧向远离升降支架20的一侧倾斜(如图 1所示)；回收侧板62为两块、其设置在回收底板61上端面的前后侧(即图 3所示左右两侧)，且两块回收侧板62分别与升降支架20侧面固定连接；回收侧板62设置刮板63与喷头64且喷头64位于刮板63上侧，底板10位于升降支架20远离清洁回收组件60的一侧固定设置水箱14且水箱14通过导管与喷头64连通(水箱14可设置在冷却箱13下侧，如图1、图5所示，水箱14内设置水泵，用于输水)；泥土收集容器65设置在回收底板61远离升降支架20一端端部且与底板10固定连接(如图1所示，泥土收集容器65设置在底板10左端)。

底板10还设置控制系统，用于控制升降电机331、转动电机31、冷却箱 13、水箱14、行走机构12等工作。

工作原理：

使用时，将钻井装置通过行走机构11移动至指定的钻井位置，然后通过转动把手122旋转固定螺钉121、使其下移并插入土壤中，从而实现钻井装置的固定。然后，启动升降电机331、同时启动转动电机31，升降电机331转动带动升降螺杆332转动，从而带动“十”字升降板30在“十”字滑槽内上下移动，“十”字升降板30带动螺旋钻杆40及转动电机31上下移动；转动电机31通过第一齿轮32与第二齿轮41的啮合带动螺旋钻杆40转动，从而通过钻头50与螺旋钻杆40实现钻井。

钻井过程中，同时启动冷却箱13与水箱14，冷却箱13通过软管400与进液管4110将冷却液输送至外管411腔体内、实现对螺旋钻杆40的冷却，同时冷却液由于重力作用流经外管411底部、实现对下侧钻头50的冷却，冷却液流经外管411底部后、通过内管412及冷却箱13中的抽吸作用经内管412、出液管4120、软管400回流至冷却箱13中，在冷却箱13中重新冷却后循环流入外管411进行冷却；由于进液管4110与外管411内壁、内管412外壁转动连接，出液管4120与内管412内壁转动连接，因此，在旋转螺杆40及同轴管41转动过程中，进液管4110与出液管4120实际是不旋转的，从而避免它们之间的软管400相互缠绕。水箱14通过导管向喷头64供水，实现对螺旋钻杆40的喷淋，一是降低螺旋钻杆40与钻头50外壁的温度，二是对螺旋钻杆40与钻头50外壁的泥土进行润湿、避免出现粉尘飞扬的现象，润湿后的泥土通过螺旋钻杆40的螺旋轨道进入清洁回收组件60内(即回收底板 61上侧与两个回收侧板62之间)，并被刮板64刮下、实现对螺旋钻杆40的清洁，刮板64刮下的润湿泥土通过回收底板61的导流进入泥土收集容器65 被收集，实现泥土的收集、避免泥土堆积在钻井口处。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种用于油气开采的钻井装置，其特征在于：包括底板、升降支架、“十”字升降板、螺旋钻杆、钻头及清洁回收组件；所述升降支架设置在底板上端面且与底板垂直设置，升降支架横截面为矩形结构，升降支架上开设竖直的“十”字滑槽且“十”字滑槽内滑动连接“十”字升降板，“十”字升降板四支段分别贯穿升降支架的四个侧面且其中一支段上设置螺旋钻杆、其余三个支段均对应设置升降组件；螺旋钻杆贯穿“十”字升降板且与其转动连接，螺旋钻杆内设置同轴管且同轴管与螺旋钻杆共轴线，同轴管顶端贯穿螺旋钻杆顶面、底端位于螺旋钻杆内，底板对应螺旋钻杆设置定位孔且螺旋钻杆底端贯穿定位孔，螺旋钻杆底端连接钻头；清洁回收组件设置在定位孔上侧且与升降支架一侧侧面连接，螺旋钻杆贯穿清洁回收组件。

2.根据权利要求1所述的一种用于油气开采的钻井装置，其特征在于：所述底板下端面设置行走机构。

3.根据权利要求2所述的一种用于油气开采的钻井装置，其特征在于：所述底板位于行走机构的两侧侧面分别设置固定块，所述固定块内分别螺纹连接固定螺钉，所述固定螺钉上设置转动把手。

4.根据权利要求1所述的一种用于油气开采的钻井装置，其特征在于：所述升降组件包括升降电机与升降螺杆，所述升降电机通过电机缓冲座固定设置在底板上端面，所述升降电机输出轴固定连接升降螺杆；所述升降支架侧面顶端对应升降螺杆固定设置定位块，所述升降螺杆远离升降电机的一端贯穿“十”字升降板的对应支段后与定位块转动连接，且升降螺杆与“十”字升降板的对应支段螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于油气开采的钻井装置，其特征在于：所述“十”字滑槽的高度小于升降支架高度。

6.根据权利要求1所述的一种用于油气开采的钻井装置，其特征在于：所述螺旋钻杆位于“十”字升降板上端面的外壁固定套接第一齿轮，所述“十”字升降板对应支段上端面且位于螺旋钻杆远离升降支架的一侧固定设置转动电机，所述转动电机输出轴外壁固定套接第二齿轮且第二齿轮与第一齿轮啮合。

7.根据权利要求1所述的一种用于油气开采的钻井装置，其特征在于：所述底板上端面且位于升降支架远离清洁回收组件的一侧固定设置冷却箱；所述同轴管包括外管与内管，所述内管顶端外壁与外管顶端内壁之间设置环形转板且环形转板分别与内管外壁、外管内壁密封转动连接，所述环形转板上对称设置两根进液管且进液管与环形转板固定连接，所述内管顶端内壁通过密封轴承转动连接一出液管，进液管、出液管分别通过软管与冷却箱的出液口、进液口连通；所述内管底端与外管底端连通且同轴管底端位于钻头上侧。

8.根据权利要求7所述的一种用于油气开采的钻井装置，其特征在于：所述升降支架上端设置导管固定架，所述软管分别贯穿导管固定架且与导管固定架滑动连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于油气开采的钻井装置，其特征在于：所述清洁回收组件包括回收底板、回收侧板、刮板、喷头及泥土收集容器；所述回收底板为倾斜板，其一端与升降支架侧面连接、另一端底面与底板上端面连接且回收底板由靠近升降支架的一侧向远离升降支架的一侧倾斜；所述回收侧板为两块、其设置在回收底板上端面的前后侧，且两块回收侧板分别与升降支架侧面连接；所述回收侧板内壁设置刮板与喷头且喷头位于刮板上侧，所述底板位于升降支架远离清洁回收组件的一侧固定设置水箱且水箱通过导管与喷头连通；所述泥土收集容器设置在回收底板远离升降支架一端端部且与底板固定连接。

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