CN220015054U - 一种钻孔内自动回收的托盘式pvc护壁套管下管装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种钻孔内自动回收的托盘式PVC护壁套管下管装置，包括设置于地面的钻井机和设置在钻井机上的数根钻杆，钻井机最下方一根钻杆的底端连接有异径接头，异径接头下端连接有托盘，托盘呈圆形结构，托盘上表面圆周设置有四个自动回收托架，PVC护壁套管承载在四个自动回收托架上。本实用新型利用自动回收托架托住PVC护壁套管，通过钻井机和钻杆下降PVC护壁套管，每接一根钻杆的同时套入PVC护壁套管，依次接长钻杆和PVC护壁套管，PVC护壁套管下降到位后，自动回收托架上的托撑块通过弹簧自动收拢，此时本装置的外径小于PVC护壁套管的内径，通过钻井机向上提升钻杆，本装置从PVC护壁套管内部向上提升至井口，完成钻孔内下入PVC护壁套管的操作。
Description
技术领域
本实用新型涉及钻探工程施工技术领域，尤其涉及一种钻孔内自动回收的托盘式PVC护壁套管下管装置。
背景技术
在深水井施工和钻探工程钻孔施工过程中，地表地层一般比较松软，为防止孔壁坍塌，在钻开地表地层后，必须进行专门的加固处理才能继续向深部钻进，这种加固处理一般是在孔内下入护壁套管进行井孔护壁。护壁套管大多为钢制套管、水泥井管或PVC护壁套管，其中，PVC护壁套管使用最为广泛，具有成本低、重量轻、物理力学性能好、管壁润滑阻力小、不腐蚀结垢、运用寿命长、成井速度快、不污染水质、无有害有毒物质溶解分出等特色，在水井、浅层地热能开发、地质钻探等工程中能够达到“以塑代钢”的意图。
护壁套管井段钻孔施工时，钻进深度适当，太浅则松软地层未加固好影响后续钻进，太深则增加成本造成浪费，一般在二十米到二百米左右。当大尺寸钻头到达硬质地层或硬质岩层后，即可下入PVC护壁套管阻挡孔壁表层的松软土壤和岩层，待固井水泥凝固后再继续钻进。护壁套管加固孔壁后，钻头只能从护壁套管内下入，因此，PVC护壁套管的井段钻孔必须使用尺寸比钻井设计导孔尺寸更大的钻头，PVC护壁套管的内壁管径尺寸大于钻井下段的导孔孔径，PVC护壁套管的外壁管径尺寸小于钻井上段的钻孔，钻井上段的钻孔与钻井下段的导孔变径处形成一个台阶面，台阶面用于支撑PVC护壁套管；或使用台阶钻头钻孔也可以形成一个变径的台阶面。
在下入井管的工序中，随着钻孔加深到一定的深度，接长的PVC护壁套管因自重产生的拉力超过PVC护壁套管丝扣的连接强度而时常发生脱扣、断管事故，特别是在地层破碎、井壁不规整的井段，PVC护壁套管在下管时还会因井管壁受挤压、井管底部碰到孔壁凸出等原因而发生断管事故。断管事故处理难度大、成本高，特别是当钻孔较深、孔内PVC护壁套管较长、PVC护壁套管出现多个部位脱扣时，甚至因为多个部位的断管事故导致孔内情况复杂无法处理，致使钻孔施工需进行偏斜绕障处理、严重的导致钻孔报废，造成较大经济损失和工期延误。长期以来未能找到有效处理方法，现有的处理方法仅限于改用带接箍的钢管护壁，成本高、自重大、下管工序复杂。
PDC切削片中的PDC中文全称为聚晶金刚石复合片，代号为PDC，属于新型功能材料，是采用金刚石微粉与硬质合金衬底在超高压高温条件下烧结而成，既具有金刚石的高硬度、高耐磨性与导热性，又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性，是制造切削刀具、钻井钻头及其他耐磨工具的理想材料。聚晶金刚石复合片兼有金刚石聚晶的极高耐磨性和硬质合金的高抗冲击，并且金刚石层能始终保持锐利的切削刃，因而在石油和地质钻探中的软至中硬地层使用，效果非常好。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种能承载下降PVC护壁套管，PVC护壁套管下降完成后能自动回收的托盘式PVC护壁套管下管装置。
本实用新型通过以下技术方案实现：
一种钻孔内自动回收的托盘式PVC护壁套管下管装置，包括设置于地面的钻井机(6)和设置在钻井机(6)上的数根钻杆(61)，还包括：
托盘(1)，呈圆形结构，用于承载数个自动回收托架(2)；
数个自动回收托架(2)，数个自动回收托架(2)圆周设置在托盘(1)上表面，用于承载PVC护壁套管(5)；
异径接头(3)，设置于托盘(1)上方正中，用于将托盘(1)连接在钻井机(6)最下方一根钻杆(61)的下端。
更进一步的方案是，所述的自动回收托架(2)包括：
托撑支架座(21)，设置于托盘(1)上表面；
托撑块(22)，一端铰接在托撑支架座(21)上，另一端伸向托盘(1)外侧；
弹簧(23)，一端连接在托撑块(22)中部，另一端连接在托撑块(22)正下方的托盘(1)上。
更进一步的方案是，所述的托撑块(22)伸向托盘(1)外侧的一端正上方设置有限位块(24)。
更进一步的方案是，所述的托盘(1)底部圆周排列设置有若干个PDC切削片(4)，若干个PDC切削片(4)呈十字形排列。
更进一步的方案是，所述的托盘(1)上方正中设置有内螺纹管(11)，所述异径接头(3)下端与设置有与内螺纹管(11)相适配的接头外螺纹(31)，异径接头(3)上端设置有与钻杆(61)下端螺纹相适配的接头内螺纹(32)。
更进一步的方案是，所述自动回收托架(2)上的数个托撑块(22)展开后的外侧直径小于井孔上段钻孔(7)的直径，所述自动回收托架(2)上的数个托撑块(22)自动回收后的外侧直径小于PVC护壁套管(5)的内侧直径。
更进一步的方案是，所述托盘(1)的直径小于井孔下段导孔(8)的直径。
更进一步的方案是，所述的PVC护壁套管(5)最下端设置有数个卡槽(51)，卡槽(51)的数量和位置与托撑块(22)的数量和位置相适配；
所述卡槽(51)的深度大于托撑块(22)的厚度，卡槽(51)的宽度大于托撑块(22)的宽度。
本实用新型的工作原理：
本实用新型通过异径接头(3)将托盘(1)连接在钻井机(6)安装的第一根钻杆(61)的底部，在钻孔(7)井口将第一根PVC护壁套管(5)穿入第一根钻杆(61)外部，并将第一根PVC护壁套管(5)放置于托撑块(22)上，第一根PVC护壁套管(5)底端(或下端)设置有数个卡槽(51)卡入适配的托撑块(22)内，在PVC护壁套管(5)的自身重量压力作用下，四个托撑块(22)张开呈水平状态并托住第一根PVC护壁套管(5)底部，同时安装在四个托撑块(22)底部的弹簧(23)被压成收缩状态。
四个托撑块(22)外边缘凸起的限位块(24)从四个方向限位住PVC护壁套管(5)底部，利用钻井机(6)钻杆(61)的下降方式，逐根接长钻杆(61)，每接长一根钻杆(61)的同时，在新接长的钻杆(61)上套入PVC护壁套管(5)，并通过钻井机(6)控制钻杆(61)和PVC护壁套管(5)向钻孔(7)内下降到设计深度部位；在本装置托撑着PVC护壁套管(5)向下行进的过程中，钻井机(6)通过钻杆(61)带动托盘(1)底部的PDC切削片(4)旋转，对孔内进行清扫排障；
PVC护壁套管(5)底部下降到钻孔(7)和导孔(8)的变径台阶面(9)上后，PVC护壁套管(5)下降到位并停留在变径台阶面(9)上；然后本装置继续下降，托盘(1)进入导孔(8)，托盘(1)上方的托撑块(22)离开PVC护壁套管(5)底部，支撑弹簧(23)卸压复位推动托撑块(22)向上旋转收拢，此时托盘(1)上的四个托撑块(22)的圆周外径小于PVC护壁套管(5)的内径；工作人员在地面通过钻井机(6)上的提升卷扬机测力器显示的重力确定托盘(1)已脱离PVC护壁套管(5)底部，然后操作钻井机(6)向上提升钻杆(61)，本装置经导孔(8)从PVC护壁套管(5)内部向上提升至井口，完成钻孔内下入PVC护壁套管(5)的操作。
本实用新型相比现有技术的有益效果：
本实用新型装置通过自动回收托架(2)上的托撑块(22)支撑并托送PVC护壁套管(5)，防止PVC护壁套管(5)因自重产生的拉力超过PVC护壁套管(5)丝扣的连接强度而发生脱扣或断管事故；并利用钻井机(6)和钻杆(61)下降PVC护壁套管(5)，下降方式与钻杆(61)类似，操作方便；
本实用新型装置通过焊接在托盘(1)底部的PDC切削片(4)进行超前清孔，确保在下降PVC护壁套管(5)的过程中钻孔(7)内畅通无阻，能准确、快速的完成钻孔(7)内PVC护壁套管(5)的下降工序；
本实用新型装置的托盘(1)与异径接头(3)通过螺纹连接，自动回收托架(2)上的托撑支架座(21)与托撑块(22)通过铰接轴铰接，当装置出现异常损坏时，方便拆卸更换，通过拆卸更换不同直径的托盘(1)以适应不同口径的导孔(8)，通过拆卸更换不同长度尺寸的托撑块(22)以适应不同口径的钻孔(7)下入PVC护壁套管(5)，实际使用中根据PVC护壁套管(5)直径和钻孔(7)口径可调整相应规格的托盘(1)直径尺寸和自动回收托架(2)的尺寸，即可实现本装置PVC护壁套管(5)的下降功能和托撑块(22)自动回收功能，适用钻孔口径范围广。
附图说明
图1为本实用新型的立体结构示意图；
图2为本实用新型底面视角的立体结构示意图；
图3为本实用新型的爆炸视图；
图4为本实用新型托撑块的运动状态正视图；
图5为本实用新型的使用状态图；
图6为本实用新型图6中A-A处的剖面视图；
图7为本实用新型自动回收托架回收时的运动状态图。
图中标号：
1-托盘，11-内螺纹管；
2-自动回收托架，21-托撑支架座，22-托撑块，23-弹簧，24-限位块；
3-异径接头，31-接头外螺纹，32-接头内螺纹；
4-PDC切削片；
5-PVC护壁套管，51-卡槽；
6-钻井机，61-钻杆；
7-钻孔；
8-导孔；
9-变径台阶面。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细的说明。
如图1-7所示，一种钻孔内自动回收的托盘式PVC护壁套管下管装置，包括设置于地面的钻井机6和设置在钻井机6上的数根钻杆61，钻井机6最下方一根钻杆61的底端同轴连接有异径接头3，异径接头3下端同轴连接有托盘1，托盘1呈圆形结构，托盘1上表面圆周设置有四个自动回收托架2，PVC护壁套管5承载在四个自动回收托架2上。
在一些实施例中，如图1、图2、图4所示，自动回收托架2包括设置于托盘1上表面的托撑支架座21，托撑块22一端铰接在托撑支架座21上，托撑块22另一端伸向托盘1外侧，托撑块22中部和托撑块22正下方托盘1之间连接有弹簧23。
在一些实施例中，如图图1、图2、图4所示，弹簧23用于将托撑块22自动向上弹起复位，当托撑块22托撑PVC护壁套管5时，弹簧23受到PVC护壁套管5重力的挤压后收缩，托撑块22展开托撑住PVC护壁套管5；当PVC护壁套管5支撑到钻孔7与导孔8的变径台阶面9上后，PVC护壁套管5停止移动，本装置进入导孔8继续向下移动，托撑块22脱离PVC护壁套管5底部的卡槽51，从而使托撑块22上方脱离PVC护壁套管5的压力限位，被压缩弹簧23展开弹起托撑块22，托撑块22向上旋转收拢，使本装置自动回收托架2的最大外径小于PVC护壁套管5的内径，便于本装置从PVC护壁套管5内向上提起回收。
在一些实施例中，如图4、图6所示，托撑块22用于托撑第一根PVC护壁套管5的底部，托盘1上至少设置有三个自动回收托架2，至少有三个托撑块22托撑PVC护壁套管5，确保托撑块22能够平稳支撑住PVC护壁套管5；托撑块22伸向托盘1外侧一端的正上方设置有限位块24，限位块24用于限制最下端一根PVC护壁套管5底部外侧的位置，防止最下端一根PVC护壁套管5底部偏移脱离自动回收托架2其中一个或两个托撑块22的托撑，PVC护壁套管5因底部托撑不平衡而歪斜碰到孔壁，容易发生断管事故。
在一些实施例中，如图2所示，托盘1底部圆周排列设置有若干个PDC切削片4，若干个PDC切削片4呈十字形排列，PDC切削片4上端与托盘1底部焊接，在本装置托撑着PVC护壁套管5向下行进过程中，托盘1底部的PDC切削片4跟随本装置旋转对孔内进行清扫，确保在下降PVC护壁套管5过程中钻孔7内畅通无阻。
在一些实施例中，如图3、图6所示，异径接头3下端设置有接头外螺纹31，托盘1上方正中设置有内螺纹管11，接头外螺纹31与内螺纹管11的内螺纹相适配；异径接头3上端设置有接头内螺纹32，接头内螺纹32与钻杆61下端的外螺纹相适配；异径接头3通过螺纹连接钻杆61和托盘1，便于拆卸更换不同尺寸的托盘1，以适应不同设计尺寸的导孔8，接头外螺纹31和接头内螺纹32的旋向一致，且拧紧方向与钻杆61的钻进旋向相同，防止钻杆61旋转时异径接头3和托盘1松动脱离。
在一些实施例中，如图6、图7所示，自动回收托架2上的数个托撑块22展开后的外侧直径小于井孔上段钻孔7的直径，防止托撑块22在下降过程中擦碰钻孔7孔壁；自动回收托架2上的数个托撑块22自动回收后的外侧直径小于PVC护壁套管5的内侧直径，便于本装置从PVC护壁套管5内向上提起回收。
在一些实施例中，如图图6、图7所示，托盘1的直径小于井孔内下段导孔8的直径，便于托盘1下降到导孔8内，当PVC护壁套管5支撑到钻孔7与导孔8的变径台阶面9上后，托盘1需要继续下降到导孔8内，使托撑块22可以脱离PVC护壁套管5底部的卡槽51，并通过弹簧23弹起托撑块22向上旋转收拢。
在一些实施例中，如图3所示，PVC护壁套管5最下端设置有数个卡槽51，卡槽51的数量和位置与托撑块22的数量和位置相适配；托撑块22的数量与卡槽51数量优选为四个，四个托撑块22在托盘1上方呈90度间距圆周布置，使托撑块22可以从四个方向托撑住PVC护壁套管5；PVC护壁套管5放置在托撑块22上时，四个卡槽51分别对应卡在四个托撑块22上，托撑块22上的限位块24限位在PVC护壁套管5外侧。
在一些实施例中，卡槽51的深度大于托撑块22的厚度，用于为托撑块22脱离PVC护壁套管5底部和复位收拢提供空间，当PVC护壁套管5支撑到钻孔7与导孔8的变径台阶面9上后，托盘1继续下降带动托撑块22下降并脱离PVC护壁套管5底部，托撑块22脱离PVC护壁套管5底部后，被压缩弹簧23展开弹起托撑块22，托撑块22向上旋转收拢并通过卡槽51向PVC护壁套管5内侧收回，实现托撑块22的自动回收；卡槽51的宽度大于托撑块22的宽度，防止因卡槽51宽度过窄无法卡在托撑块22上，或是托撑块22卡入卡槽51内后卡死，托撑块22难以脱离卡槽51。
本实用新型的工作方式：
步骤一：钻井工程中的一次开钻工作完成后，工作人员先将托盘1和异径接头3在地面组装好，托盘1和异径接头3通过内螺纹管11的螺纹和接头外螺纹31的螺纹相连接，检查确认自动回收托架2的托撑块22转动灵活，弹簧23按压复位无异常，然后将异径接头3上端的接头内螺纹32与第一根钻杆61底部的外螺纹相连接，接好后将托盘1朝下插入钻孔7内，异径接头3固定在井口的钻井机6上，第一根钻杆61在井口上方，然后将第一根PVC护壁套管5从钻杆61尾部套入，直至PVC护壁套管5底部的卡槽51压住自动回收托架2上的托撑块22，使弹簧23受压压缩，托撑块22张开至水平位置并托住PVC护壁套管5底部的卡槽51；
步骤二：利用钻井机6开始PVC护壁套管5的下降操作，每连接一根钻杆61后套入连接一根PVC护壁套管5，依据钻井机6钻杆61的下降方式，逐根连接钻杆61和PVC护壁套管5，并通过钻井机6逐步下降延伸至PVC护壁套管5设计孔深位置，即钻孔7和导孔8的变径台阶面9上；
在本装置托撑着PVC护壁套管5向下行进的过程中，钻井机6通过钻杆61带动托盘1底部的PDC切削片4旋转，对孔内进行清扫，确保在下降井管过程中孔内干净畅通；
步骤三：PVC护壁套管5置于钻孔7和导孔8的变径台阶面9上后，PVC护壁套管5外径大于下部导孔8的口径，PVC护壁套管5不能向下而停留在变径台阶面9上，即PVC护壁套管5下降到位；通过钻井机6继续下降钻杆61，托盘1进入导孔8，托盘1上方的托撑块22离开PVC护壁套管5底部，支撑弹簧23卸压复位推动托撑块22向上旋转收拢，此时托盘1上的四个托撑块22的圆周外径小于PVC护壁套管5的内径；
步骤四：工作人员在地面通过钻井机6上的提升卷扬机测力器显示的重力，确定托盘1已脱离PVC护壁套管5底部，然后工作人员操作钻井机6向上提升钻杆61，本装置经导孔8从PVC护壁套管5内部向上提升至井口，完成钻孔内下入PVC护壁套管5的操作。
应当说明的是，以上对本实用新型的技术方案进行了详细介绍，对本实用新型的原理进行了描述，以上工作原理的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求所定义的范围，均属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种钻孔内自动回收的托盘式PVC护壁套管下管装置，包括设置于地面的钻井机(6)和设置在钻井机(6)上并伸入钻孔(7)内的数根钻杆(61)，其特征在于，还包括：
托盘(1)，呈圆形结构，用于承载数个自动回收托架(2)；
数个自动回收托架(2)，数个自动回收托架(2)圆周设置在托盘(1)上表面，用于承载PVC护壁套管(5)；
异径接头(3)，设置于托盘(1)上方正中，用于将托盘(1)连接在钻井机(6)最下方一根钻杆(61)的下端；
其中，所述的自动回收托架(2)包括：
托撑支架座(21)，设置于托盘(1)上表面；
托撑块(22)，一端铰接在托撑支架座(21)上，另一端伸向托盘(1)外侧；
弹簧(23)，一端连接在托撑块(22)中部，另一端连接在托撑块(22)正下方的托盘(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种钻孔内自动回收的托盘式PVC护壁套管下管装置，其特征在于：所述的托撑块(22)伸向托盘(1)外侧的一端正上方设置有限位块(24)。
3.根据权利要求1所述的一种钻孔内自动回收的托盘式PVC护壁套管下管装置，其特征在于：所述的托盘(1)底部圆周排列设置有若干个PDC切削片(4)，若干个PDC切削片(4)呈十字形排列。
4.根据权利要求1所述的一种钻孔内自动回收的托盘式PVC护壁套管下管装置，其特征在于：所述的托盘(1)上方正中设置有内螺纹管(11)，所述异径接头(3)下端与设置有与内螺纹管(11)相适配的接头外螺纹(31)，异径接头(3)上端设置有与钻杆(61)下端螺纹相适配的接头内螺纹(32)。
5.根据权利要求1所述的一种钻孔内自动回收的托盘式PVC护壁套管下管装置，其特征在于：所述自动回收托架(2)上的数个托撑块(22)展开后的外侧直径小于井孔内上段钻孔(7)的直径，所述自动回收托架(2)上的数个托撑块(22)自动回收后的外侧直径小于PVC护壁套管(5)的内侧直径。
6.根据权利要求1所述的一种钻孔内自动回收的托盘式PVC护壁套管下管装置，其特征在于：所述托盘(1)的直径小于井孔内下段导孔(8)的直径。
7.根据权利要求1所述的一种钻孔内自动回收的托盘式PVC护壁套管下管装置，其特征在于：所述的PVC护壁套管(5)最下端设置有数个卡槽(51)，卡槽(51)的数量和位置与托撑块(22)的数量和位置相适配；
所述卡槽(51)的深度大于托撑块(22)的厚度，卡槽(51)的宽度大于托撑块(22)的宽度。
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