一种钻具水眼通用固井水泥钻通装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种钻具水眼通用固井水泥钻通装置及方法。其技术方案是：包括电控装置、空气动力装置和水平钻通装置，所述的电控装置采用自耦减压起动箱，通过自耦减压起动箱连接空气动力装置，空气动力装置带动水平钻通装置对堵塞钻具进行通径；通过钻具卡紧装置通过钻具卡紧胶芯和卡紧装置调节螺栓将钻具本体固定牢固，钻具本体的端部为钻具母扣接头；传动装置带动凿岩机左右移动，凿岩机带动钻杆转动，进而通过钻杆端部的合金钻头对钻具内的水泥进行通径。有益效果是：利用水平钻进原理，进行钻具水泥疏通工作，可以有效的利用空气或水为介质，既环保又安全，而且满足生产工作需要，能够满足石油钻井行业中各种规格型号的钻具水泥通径工作。

【技术实现步骤摘要】
一种钻具水眼通用固井水泥钻通装置及方法
本专利技术涉及一种固井水泥钻通装置及方法，特别涉及一种钻具水眼通用固井水泥钻通装置及方法。
技术介绍
在石油钻井勘探过程中，固井是钻井过程中的重要作业。在钻井作业中一般至少要有两次固井（生产井），多至4~5次固井（深探井）。固井施工中采用的工具主要是钻具。钻具是尾部带有螺纹的钢管，长度一般在9.6M左右。用于连接钻机地表设备和位于钻井底端钻磨设备或底孔装置。钻杆的用途是将钻探泥浆运送到钻头，并与钻头一起提高、降低或旋转底孔装置，钻杆必须能够承受巨大的内外压、扭曲、弯曲和振动，在油气的开采和提炼过程中，钻杆可以多次使用。固井就是通过钻具将水泥浆注入井壁与套管之间的环空中的过程，其目的是为了层间封隔和支撑及保护套管，固井质量的好坏直接关系到油气井的寿命和资源的保护，因此必须充分考虑固井作业的各个环节，如：现场技术参数收集、技术措施的制定、井眼准备、固井材料、固井工具及附件、固井工艺、固井装备和固井施工等，由于现场的施工的特殊性，任何一个环节的操作不当和失误，将直接影响整井固井质量，造成固井水泥堵塞井内钻具，导致固井事故。而在固井施工过程中有时候会出现钻具被“灌香肠”事故，造成部分井段或者整井段的钻具被水泥堵塞，而堵塞钻具包括不同规格型号，如果不能有效地进行钻具疏通，会造成资产浪费，影响企业发展。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种钻具水眼通用固井水泥钻通装置及方法，通过瞬间动力震击、合金钻头破碎、水泥块研磨、利用空气或水循环冷却钻头并携带水泥屑返出钻具，以及水平钻井技术整体结合的工作原理，对在石油勘探过程中因固井事故造成的水泥堵塞钻具问题，可以有效的进行钻具通径工作，通径完成后的各类钻具可以继续石油勘探钻井使用，避免钻具报废。一种钻具水眼通用固井水泥钻通装置，包括电控装置、空气动力装置和水平钻通装置，所述的电控装置采用自耦减压启动箱，通过自耦减压启动箱连接空气动力装置，空气动力装置带动水平钻通装置对堵塞钻具进行通径，所述的空气动力装置包括空气压缩机、进气阀门、压力储存罐、输气阀门、油雾器、往复双向推动马达、凿岩机控制装置、钻头吹气口，压力储存罐的输入端通过进气阀门连接到空气压缩机，压力储存罐的输出端通过输气阀门连接往复双向推动马达和凿岩机控制装置，凿岩机控制装置输出动力到钻头吹气口；所述的水平钻通装置包括钻具本体、钻具母扣接头、钻具卡紧装置、卡紧装置调节螺栓、钻具卡紧胶芯、升降调节座、装置架、定向定位扶正器、合金钻头、钻杆、扶正滑轮、底座、凿岩机、所述的底座左侧上部安装装置架，装置架的左侧上部通过升降调节座连接钻具卡紧装置，所述的钻具卡紧装置通过钻具卡紧胶芯和卡紧装置调节螺栓将钻具本体固定牢固，钻具本体的端部为钻具母扣接头；所述的装置架的右侧上部通过定向定位扶正器扶正钻杆的左端，钻杆的右端连接到凿岩机，钻杆的中部通过扶正滑轮与底座右侧上部的传动装置连接，传动装置带动凿岩机左右移动，凿岩机带动钻杆转动，进而通过钻杆端部的合金钻头对钻具内的水泥进行通径。上述的空气动力装置中的进气阀门与空气压缩机之间设有吸附式干燥装置；所述的往复双向推动马达的输入端连接三位四通手动换向阀A，所述的凿岩机控制装置的输入端连接三位四通手动换向阀B，所述的钻头吹气口的输入端连接二位二通手动换向阀和单向阀。上述的水平钻通装置中的传动装置包括导轨传动齿轮、链条导向轮、固定螺栓、传动链条、工字轨道、往复双向推动马达、主动轮、扶正导轮、链条伸缩调节器、伸缩齿轮、伸缩调节螺栓，所述的往复双向推动马达提供左右移动的动力，往复双向推动马达通过主动轮连接传动链条，使传动链条带动凿岩机在工字轨道上作往复运动，工字轨道的两端分别设有导轨传动齿轮和伸缩齿轮，伸缩齿轮的旁边设有链条伸缩调节器和伸缩调节螺栓。上述的钻杆的中部设有反扣接头，所述的合金钻头采用十字型或X型的PDC钻头或金刚石钻头。上述的钻具卡紧装置包括卡紧装置调节螺栓、U型卡、上卡瓦、钻具卡紧上胶芯、钻具卡紧下胶芯、下卡瓦、升降调节公头、升降调节母头和底座，所述的底座上部固定有升降调节母头，升降调节公头与升降调节母头螺纹配合，升降调节公头的上部连接下卡瓦，下卡瓦的上部连接钻具卡紧下胶芯的两侧凸出部分，钻具卡紧下胶芯的中部为半圆形结构，与钻具卡紧上胶芯的半圆形结构相配合对钻具进行固定，钻具卡紧上胶芯的上部通过上卡瓦连接固定，且上卡瓦上部设有螺孔，U型卡套在上卡瓦、钻具卡紧上胶芯、钻具卡紧下胶芯和下卡瓦的两侧，并通过螺栓连接固定在升降调节公头上部的螺孔，进而将钻具卡紧上胶芯、钻具卡紧下胶芯之间的钻具固定牢固。上述的定向定位扶正器包括钻杆定位C型槽、扶正架、上定位板、扶正器连接螺栓、下定位板、扶正器连接螺母，所述的扶正架的上部为钻杆定位C型槽，槽的开口朝上，扶正架的下部固定上定位板，所述上定位板通过扶正器连接螺栓、下定位板和扶正器连接螺母固定在装置架上。本专利技术提到的一种钻具水眼通用固井水泥钻通装置的使用方法，包括如下步骤：（a）将堵塞的钻具通过钻具卡紧装置进行定位卡紧，通过安装钻具卡紧上胶芯和钻具卡紧下胶芯，扣合在钻具的上下两侧，并通过上、下卡瓦和U型卡固定好钻具，并通过卡紧装置调节螺栓紧固在装置架上；（b）当气压达到施工要求时，通过对气体操纵手柄的控制，首先使气体通过凿岩机进入合金钻头进行吹气携岩屑和带动钻杆进行转动，并通过定向定位扶正器防止钻杆在旋转过程中产生的离心转动；（c）再通过对空气动力装置的气体操纵手柄的开合控制，给往复双向推动马达提供动力，推动马达正常运转后通过蜗轮减速器的作用，带动主动轮低速转动，主动轮再带动传动链条，满足凿岩机在工字轨道上作往复运动，并且可对钻头加大钻压，从而顺利完成各类堵塞钻具的通径工作。本专利技术的主要工作原理是采用在整体轨道水平制作的基础上，运用冲击破碎原理进行工作的，工作时凿岩机活塞做高频往复运动，不断地冲击传动杆，在冲击力的作用下，呈尖楔状的钻头连接在钻杆的一端，可将钻具内水泥压碎并凿入一定的深度；双向运转推动马达带动链条双向运转，可以满足凿岩机带动传动杆及钻头前进后退。加上整体钻杆连同钻头一直转动，对水泥块形成碾压减少体积，还加大外排推力，利用空气或水循环活对钻头形成降温冷却，并对钻具内的水泥屑进行清理。针对凝固后的强度比泥岩要高，属较软地层岩的特点，结合石油钻井中的实际技术运用，选用十字型或X型的PDC或金刚石钻头，它的特点是钻进平稳、不易钻偏。本专利技术的有益效果是：1、利用水平钻进原理，进行钻具水泥疏通工作，可以有效的利用空气或水为介质，既环保又安全，而且满足生产工作需要，能够满足石油钻井行业中各种规格型号的钻具水泥通径工作；2、操作简单易行；3、两人即可完成现场操作，节省劳动力；4、通径完成后的钻具不会伤及内壁，可以重复使用，避免了钻具报废，造成资源浪费。附图说明附图1是本专利技术的水平钻通装置的结构示意图；附图2是本专利技术的空气动力装置的结构示意图；附图3是本专利技术的卡紧装置的结构图；附图4是本专利技术的定向定位扶正器的结构图；上图中：钻具本体1、钻具母扣接头2、钻具卡紧装置3、卡紧装置调节螺栓4、钻具卡紧胶芯5、升降调节座6、装置架7、定向定位扶正器8、合金钻头9、钻杆10、反扣接头11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻具水眼通用固井水泥钻通装置，其特征是：包括电控装置、空气动力装置和水平钻通装置，所述的电控装置采用自耦减压起动箱，通过自耦减压起动箱连接空气动力装置，空气动力装置带动水平钻通装置对堵塞钻具进行通径，所述的空气动力装置包括空气压缩机（a1）、进气阀门（a3）、压力储存罐（a4）、输气阀门（a7）、油雾器（a8）、往复双向推动马达（a10）、凿岩机控制装置（a12）、钻头吹气口（a15），压力储存罐（a4）的输入端通过进气阀门（a3）连接到空气压缩机（a1），压力储存罐（a4）的输出端通过输气阀门（a7）连接往复双向推动马达（a10）和凿岩机控制装置（a12），凿岩机控制装置（a12）输出动力到钻头吹气口（a15）；所述的水平钻通装置包括钻具本体（1）、钻具母扣接头（2）、钻具卡紧装置（3）、卡紧装置调节螺栓（4）、钻具卡紧胶芯（5）、升降调节座（6）、装置架（7）、定向定位扶正器（8）、合金钻头（9）、钻杆（10）、扶正滑轮（13）、底座（15）、凿岩机（18）、所述的底座（15）左侧上部安装装置架（7），装置架（7）的左侧上部通过升降调节座（6）连接钻具卡紧装置（3），所述的钻具卡紧装置（3）通过钻具卡紧胶芯（5）和卡紧装置调节螺栓（4）将钻具本体（1）固定牢固，钻具本体（1）的端部为钻具母扣接头（2）；所述的装置架（7）的右侧上部通过定向定位扶正器（8）扶正钻杆（10）的左端，钻杆（10）的右端连接到凿岩机（18），钻杆（10）的中部通过扶正滑轮（13）与底座（15）右侧上部的传动装置连接，传动装置带动凿岩机（18）左右移动，凿岩机（18）带动钻杆转动，进而通过钻杆端部的合金钻头（9）对钻具内的水泥进行通径。...

【技术特征摘要】
1.一种钻具水眼通用固井水泥钻通装置，其特征是：包括电控装置、空气动力装置和水平钻通装置，所述的电控装置采用自耦减压启动箱，通过自耦减压启动箱连接空气动力装置，空气动力装置带动水平钻通装置对堵塞钻具进行通径，所述的空气动力装置包括空气压缩机（a1）、进气阀门（a3）、压力储存罐（a4）、输气阀门（a7）、油雾器（a8）、往复双向推动马达（a10）、凿岩机控制装置（a12）、钻头吹气口（a15），压力储存罐（a4）的输入端通过进气阀门（a3）连接到空气压缩机（a1），压力储存罐（a4）的输出端通过输气阀门（a7）连接往复双向推动马达（a10）和凿岩机控制装置（a12），凿岩机控制装置（a12）输出动力到钻头吹气口（a15）；所述的水平钻通装置包括钻具本体（1）、钻具母扣接头（2）、钻具卡紧装置（3）、卡紧装置调节螺栓（4）、钻具卡紧胶芯（5）、升降调节座（6）、装置架（7）、定向定位扶正器（8）、合金钻头（9）、钻杆（10）、扶正滑轮（13）、底座（15）、凿岩机（18）、所述的底座（15）左侧上部安装装置架（7），装置架（7）的左侧上部通过升降调节座（6）连接钻具卡紧装置（3），所述的钻具卡紧装置（3）通过钻具卡紧胶芯（5）和卡紧装置调节螺栓（4）将钻具本体（1）固定牢固，钻具本体（1）的端部为钻具母扣接头（2）；所述的装置架（7）的右侧上部通过定向定位扶正器（8）扶正钻杆（10）的左端，钻杆（10）的右端连接到凿岩机（18），钻杆（10）的中部通过扶正滑轮（13）与底座（15）右侧上部的传动装置连接，传动装置带动凿岩机（18）左右移动，凿岩机（18）带动钻杆转动，进而通过钻杆端部的合金钻头（9）对钻具内的水泥进行通径。2.根据权利要求1所述的钻具水眼通用固井水泥钻通装置，其特征是：所述的空气动力装置中的进气阀门（a3）与空气压缩机（a1）之间设有吸附式干燥装置（a2）；所述的往复双向推动马达（a10）的输入端连接三位四通手动换向阀A（a9），所述的凿岩机控制装置（a12）的输入端连接三位四通手动换向阀B（a11），所述的钻头吹气口（a15）的输入端连接二位二通手动换向阀（a13）和单向阀（a14）。3.根据权利要求1所述的钻具水眼通用固井水泥钻通装置，其特征是：所述的水平钻通装置中的传动装置包括导轨传动齿轮（12）、链条导向轮（14）、固定螺栓（16）、传动链条（17）、工字轨道（19）、往复双向推动马达（20）、主动轮（21）、扶正导轮（22）、链条伸缩调节器（23）、伸缩齿轮（24）、伸缩调节螺栓（25），所述的往复双向推动马达（20）提供左右移动的动力，往复双向推动马达（20）通过主动轮（21）连接传动链条（17），使传动链条（17）带动凿岩机（18）在工字轨道（19）上作往复运动，工字轨道（19）的两端分别设有导轨传动齿轮（12）和伸缩齿轮（24），伸缩齿轮（24）的旁边设有链条伸缩调节器（23）...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓虎，吕书栋，张吉平，付洪波，孙永浩，耿杰，金晶晶，孟渊，王东燕，白磊，
申请(专利权)人：李晓虎，
类型：发明
国别省市：山东;37