井口旋转换向进出钻进液及防喷一体式石油钻井系统技术方案

井口旋转换向进出钻进液及防喷一体式石油钻井系统，包括钻井井架、钻井液进液罐、钻井液加压泵、钻井液回收泵、钻井液回收罐、井口旋转换向防喷一体化装置、钻杆组件、地层密封筒和钻头；钻井井架、钻井液进液罐、钻井液加压泵、钻井液回收泵和钻井液回收罐均固定在地层表面，钻井井架上设置有动力驱动机构；钻井井架的正下方的地层内由钻杆组件和钻头钻有井眼，钻杆组件和钻头设置在井眼内，钻杆组件包括若干个结构相同且从上至下依次连接的钻杆单元。本发明专利技术能够依靠钻井液回收泵与钻井液加压泵的作用，使钻井液在钻杆组件的内部完成输入和输出，避免钻井液大量流失，同时循环利用钻井液，降低钻井成本。

Wellhead rotary reversing entry and exit drilling fluid and blowout preventer integrated drilling system

The drilling fluid and blowout integrated oil drilling system, including drilling derrick, drilling fluid intake tank, drilling fluid pressure pump, drilling fluid recovery pump, drilling fluid recovery tank, wellhead rotating and reversing anti blowout integration device, drill rod assembly, formation seal and drill head, drilling derrick, drilling fluid intake tank, and drilling head are included. The drilling fluid pressure pump, the drilling fluid recovery pump and the drilling fluid recovery tank are fixed on the surface of the formation, and the drilling derrick is set with a dynamic driving mechanism; the drilling derrick is underneath the drilling derrick with drill rod components and drill holes, the drill rod components and the drill bits are set in the well, and the drill rod components include a number of structures that are the same and from the upper. A drill rod unit that is connected in order to the next. The invention can rely on the function of the drilling fluid recovery pump and the pressure pump of the drilling fluid, so that the drilling fluid can complete the input and output in the inner of the drill rod assembly, avoid the heavy loss of the drilling fluid, and recycle the drilling fluid to reduce the drilling cost.

【技术实现步骤摘要】
井口旋转换向进出钻进液及防喷一体式石油钻井系统
本专利技术属于石油钻采
，尤其涉及一种井口旋转换向进出钻进液及防喷一体式石油钻井系统。
技术介绍
钻井液密度窗口狭窄，容易引起井壁失稳、漏失性储层损害和其它钻井复杂情况的发生，严重制约着油气资源的开发速度和经济效益。钻井液密度窗口狭窄导致的问题给实际施工带来了很大的难度和风险（密度窗口是指钻井液的密度范围，窄密度窗口就是钻某一地层过程中，钻井液可以选择的密度范围很小，这种情况易发生钻井复杂情况，钻井液密度超出此范围造成井漏，低于此范围造成井壁坍塌掉块）。影响到钻井液密度窗口的因素主要有以下三个方面，一是地层特征，主要与地质条件有关，二是工程设计，工程设计的不合理也会增加钻井难度形成窄密度窗口，三是钻井作业，例如起下钻速度过快引起较大的抽吸和激动压力，钻井液环空反速过大井眼裸露时间过长等。因此，需要扩展钻井液密度窗口，降低环空压耗，精确控制循环压耗才能进行正常钻井。另外，现有的井口防喷器也是单独设置的，井口防喷器的结构也较为复杂。针对这种高渗地层的钻井过程，为了实现钻井液的进出都在钻杆内部，尽量减少钻井液与地层的接触，增大钻井液的窗口密度。
技术实现思路
本专利技术提供了一种井口旋转换向进出钻进液及防喷一体式石油钻井系统，可依靠钻井液回收泵与钻井液加压泵的作用，使钻井液在钻杆组件的内部完成输入和输出，避免钻井液大量流失，提高岩屑的返排能力，同时循环利用钻井液，降低钻井成本，并设计一种井口旋转换向防喷一体化装置，根据钻井液之间的液压差增进钻头的钻速，对钻井起到促进作用。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：井口旋转换向进出钻进液及防喷一体式石油钻井系统，包括钻井井架、钻井液进液罐、钻井液加压泵、钻井液回收泵、钻井液回收罐、井口旋转换向防喷一体化装置、钻杆组件、地层密封筒和钻头；钻井井架、钻井液进液罐、钻井液加压泵、钻井液回收泵和钻井液回收罐均固定在地层表面，钻井井架上设置有动力驱动机构；钻井井架的正下方的地层内由钻杆组件和钻头钻有井眼，钻杆组件和钻头设置在井眼内，钻杆组件包括若干个结构相同且从上至下依次连接的钻杆单元；井口旋转换向防喷一体化装置包括井口旋转密封换向机构和位于井口旋转密封换向机构下方的井口防喷器，井口防喷器顶部设置有旋转支撑机构，井口旋转密封换向机构底部固定连接有一节沿垂直方向设置的钻杆单元，井口旋转密封换向机构底部转动连接在旋转支撑机构上，钻杆单元伸入在旋转支撑机构和井口防喷器内部，钻杆单元下端伸出井口防喷器；井口旋转密封换向机构的内部和钻杆单元内部沿轴线方向设置有隔板，井口防喷器固定安装在井眼的井口处，井口旋转密封换向机构的上端通过传动杆组件与动力输出端传动连接，钻杆单元呈圆筒状，钻杆单元的下端向下同轴向设置有连接凸头，钻杆单元的上端设置有连接凹槽，钻杆单元的连接凸头螺纹连接在相邻钻杆单元的连接凹槽内；隔板在每节钻杆单元的内部竖向设置一块，每块隔板的前后两侧边均与钻杆单元的内壁密封接触，隔板通过隔板固定组件固定在钻杆单元内，上下相邻两块隔板之间通过隔板连接组件连接，隔板将钻杆单元及井口旋转密封换向机构的内部分隔为两个独立的通道，位于左侧的通道为钻井液输出通道，位于右侧的通道为钻井液输入通道；钻井液进液罐通过钻进液进液管与井口旋转密封换向机构的进液口连接，钻井液加压泵设置在钻进液进液管上；钻井液回收罐通过钻进液出液管与井口旋转密封换向机构的出液口连接，钻井液回收泵设置在钻进液出液管上，钻井液进液罐和钻井液回收罐之间通过钻井液循环管线连接；位于最下方的钻杆单元记为钻头固定杆，钻头固定杆的下端固定连接有钻头连接杆，钻头固定连接在钻头连接杆的下端，地层密封筒安装在钻头固定杆的下部外圈，且地层密封筒的外侧壁紧贴井眼的内壁，地层密封筒为圆筒状结构，地层密封筒的上部固定连接有上环形板，地层密封筒的下部固定连接有下环形板，上环形板与下环形板之间通过若干个沿周向均布的支撑杆支撑，地层密封筒的下环形板上开设有三个第一钻井液交换孔，钻头固定杆的左半圆上沿周向设有若干个均与地层密封筒内部连通的第二钻井液交换孔，钻井液输出通道的下端口处设置有与隔板固定连接的钻井液回液隔板，钻井液回液隔板为半圆形板，钻井液回液隔板与钻头固定杆的内壁和隔板的左侧面密封连接。钻杆单元内壁的上部沿钻杆单元的径向开设有两个相互对称的上安装槽，钻杆单元内壁的下部沿钻杆单元的径向开设有两个相互对称的下安装槽，两个上安装槽和两个下安装槽均配套设置有一组所述的隔板固定组件；隔板固定组件包括沿钻杆单元径向方向设置的隔板卡头、弹簧固定轴、第一弹簧和第二弹簧，隔板卡头包括第一连接板、同轴向设置的限位环和限位柱，限位环和限位柱的一端均固定连接在第一连接板上，限位环和限位柱之间形成环形卡槽，弹簧固定轴的一端开设有与弹簧固定轴同轴向的弹簧限位槽，弹簧固定轴的另一端固定连接有第二连接板，第二连接板通过螺钉固定连接在隔板上，第一弹簧套设在弹簧固定轴的外圈，第二弹簧安装在弹簧限位槽内，弹簧固定轴伸入到环形卡槽内并与隔板卡头插接配合，第一弹簧的两端分别与第二连接板和限位环顶压接触，第二弹簧的两端分别与弹簧限位槽的槽底和限位柱顶压接触，隔板卡头安装在配套的上安装槽内或者下安装槽内。隔板连接组件包括张开板、固定板、第一销轴、第二销轴和第三弹簧，隔板的上下两端均沿前后水平方向开设有长槽，位于上方的长槽内固定连接有第一顶压柱，位于下方的长槽内固定连接有第二顶压柱，第一顶压柱和第二顶压柱均与钻杆单元同轴向设置，第三弹簧套设在第二顶压柱上，张开板和固定板均设有两个，两个固定板位于同一水平高度且分别固定连接在隔板的左右两侧面上，两个张开板左右相对设置，每个张开板均包括顶压部和转动部，顶压部为平板结构，转动部为L形弯板结构，第三弹簧的两端分别与长槽的槽底和张开板的顶压部的上表面顶压接触，顶压部的一端与转动部的一端固定连接，顶压部的自由端设有前后通透的腰形孔，两个张开板的顶压部通过穿过两个腰形孔的第一销轴铰接，张开板于转动部的拐角处通过第二销轴铰接在固定板上，顶压部处于水平位置时，转动部的自由端的端面与隔板平行并顶压接触。钻杆单元的连接凸头与相邻钻杆单元的连接凹槽之间设置有密封环。地层密封筒的上环形板的下表面上固定连接有上环形台阶，下环形板的上表面上固定连接有下环形台阶，上环形台阶和下环形台阶相对设置，支撑杆的外侧设有若干个弓簧片，弓簧片为V形结构，所有弓簧片沿钻杆单元的圆周方向均匀环绕钻头固定杆设置，弓簧片的拐角外表面与地层密封筒的内壁顶压接触，弓簧片的两个端部内表面分别与上环形台阶和下环形台阶的外表面顶压接触。井口防喷器包括支撑箱，支撑箱顶部和底部均上下对应开设有插孔，所述的钻杆单元穿设在插孔内，支撑箱在插孔内设置有与钻杆单元外圆密封配合的第一密封圈，支撑箱左侧和右侧分别设置有左液压驱动剪切机构和右液压驱动剪切机构，左液压驱动剪切机构和右液压驱动剪切机构的构造相同且左右对称设置；左液压驱动剪切机构包括缸筒、推杆、活塞和剪切闸板，缸筒沿左右方向水平设置，缸筒右端与支撑箱左侧固定连接并内部连通，推杆自左向右穿过缸筒左侧并沿缸筒的轴向方向伸入到缸筒内，缸筒左侧设置有与推杆外圆滑动密封配合的第二密封圈，活塞滑动连接在缸筒内，活本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.井口旋转换向进出钻进液及防喷一体式石油钻井系统，其特征在于：包括钻井井架、钻井液进液罐、钻井液加压泵、钻井液回收泵、钻井液回收罐、井口旋转换向防喷一体化装置、钻杆组件、地层密封筒和钻头；钻井井架、钻井液进液罐、钻井液加压泵、钻井液回收泵和钻井液回收罐均固定在地层表面，钻井井架上设置有动力驱动机构；钻井井架的正下方的地层内由钻杆组件和钻头钻有井眼，钻杆组件和钻头设置在井眼内，钻杆组件包括若干个结构相同且从上至下依次连接的钻杆单元；井口旋转换向防喷一体化装置包括井口旋转密封换向机构和位于井口旋转密封换向机构下方的井口防喷器，井口防喷器顶部设置有旋转支撑机构，井口旋转密封换向机构底部固定连接有一节沿垂直方向设置的钻杆单元，井口旋转密封换向机构底部转动连接在旋转支撑机构上，钻杆单元伸入在旋转支撑机构和井口防喷器内部，钻杆单元下端伸出井口防喷器；井口旋转密封换向机构的内部和钻杆单元内部沿轴线方向设置有隔板，井口防喷器固定安装在井眼的井口处，井口旋转密封换向机构的上端通过传动杆组件与动力输出端传动连接，钻杆单元呈圆筒状，钻杆单元的下端向下同轴向设置有连接凸头，钻杆单元的上端设置有连接凹槽，钻杆单元的连接凸头螺纹连接在相邻钻杆单元的连接凹槽内；隔板在每节钻杆单元的内部竖向设置一块，每块隔板的前后两侧边均与钻杆单元的内壁密封接触，隔板通过隔板固定组件固定在钻杆单元内，上下相邻两块隔板之间通过隔板连接组件连接，隔板将钻杆单元及井口旋转密封换向机构的内部分隔为两个独立的通道，位于左侧的通道为钻井液输出通道，位于右侧的通道为钻井液输入通道；钻井液进液罐通过钻进液进液管与井口旋转密封换向机构的进液口连接，钻井液加压泵设置在钻进液进液管上；钻井液回收罐通过钻进液出液管与井口旋转密封换向机构的出液口连接，钻井液回收泵设置在钻进液出液管上，钻井液进液罐和钻井液回收罐之间通过钻井液循环管线连接；位于最下方的钻杆单元记为钻头固定杆，钻头固定杆的下端固定连接有钻头连接杆，钻头固定连接在钻头连接杆的下端，地层密封筒安装在钻头固定杆的下部外圈，且地层密封筒的外侧壁紧贴井眼的内壁，地层密封筒为圆筒状结构，地层密封筒的上部固定连接有上环形板，地层密封筒的下部固定连接有下环形板，上环形板与下环形板之间通过若干个沿周向均布的支撑杆支撑，地层密封筒的下环形板上开设有三个第一钻井液交换孔，钻头固定杆的左半圆上沿周向设有若干个均与地层密封筒内部连通的第二钻井液交换孔，钻井液输出通道的下端口处设置有与隔板固定连接的钻井液回液隔板，钻井液回液隔板为半圆形板，钻井液回液隔板与钻头固定杆的内壁和隔板的左侧面密封连接。...

【技术特征摘要】
1.井口旋转换向进出钻进液及防喷一体式石油钻井系统，其特征在于：包括钻井井架、钻井液进液罐、钻井液加压泵、钻井液回收泵、钻井液回收罐、井口旋转换向防喷一体化装置、钻杆组件、地层密封筒和钻头；钻井井架、钻井液进液罐、钻井液加压泵、钻井液回收泵和钻井液回收罐均固定在地层表面，钻井井架上设置有动力驱动机构；钻井井架的正下方的地层内由钻杆组件和钻头钻有井眼，钻杆组件和钻头设置在井眼内，钻杆组件包括若干个结构相同且从上至下依次连接的钻杆单元；井口旋转换向防喷一体化装置包括井口旋转密封换向机构和位于井口旋转密封换向机构下方的井口防喷器，井口防喷器顶部设置有旋转支撑机构，井口旋转密封换向机构底部固定连接有一节沿垂直方向设置的钻杆单元，井口旋转密封换向机构底部转动连接在旋转支撑机构上，钻杆单元伸入在旋转支撑机构和井口防喷器内部，钻杆单元下端伸出井口防喷器；井口旋转密封换向机构的内部和钻杆单元内部沿轴线方向设置有隔板，井口防喷器固定安装在井眼的井口处，井口旋转密封换向机构的上端通过传动杆组件与动力输出端传动连接，钻杆单元呈圆筒状，钻杆单元的下端向下同轴向设置有连接凸头，钻杆单元的上端设置有连接凹槽，钻杆单元的连接凸头螺纹连接在相邻钻杆单元的连接凹槽内；隔板在每节钻杆单元的内部竖向设置一块，每块隔板的前后两侧边均与钻杆单元的内壁密封接触，隔板通过隔板固定组件固定在钻杆单元内，上下相邻两块隔板之间通过隔板连接组件连接，隔板将钻杆单元及井口旋转密封换向机构的内部分隔为两个独立的通道，位于左侧的通道为钻井液输出通道，位于右侧的通道为钻井液输入通道；钻井液进液罐通过钻进液进液管与井口旋转密封换向机构的进液口连接，钻井液加压泵设置在钻进液进液管上；钻井液回收罐通过钻进液出液管与井口旋转密封换向机构的出液口连接，钻井液回收泵设置在钻进液出液管上，钻井液进液罐和钻井液回收罐之间通过钻井液循环管线连接；位于最下方的钻杆单元记为钻头固定杆，钻头固定杆的下端固定连接有钻头连接杆，钻头固定连接在钻头连接杆的下端，地层密封筒安装在钻头固定杆的下部外圈，且地层密封筒的外侧壁紧贴井眼的内壁，地层密封筒为圆筒状结构，地层密封筒的上部固定连接有上环形板，地层密封筒的下部固定连接有下环形板，上环形板与下环形板之间通过若干个沿周向均布的支撑杆支撑，地层密封筒的下环形板上开设有三个第一钻井液交换孔，钻头固定杆的左半圆上沿周向设有若干个均与地层密封筒内部连通的第二钻井液交换孔，钻井液输出通道的下端口处设置有与隔板固定连接的钻井液回液隔板，钻井液回液隔板为半圆形板，钻井液回液隔板与钻头固定杆的内壁和隔板的左侧面密封连接。2.根据权利要求1所述的井口旋转换向进出钻进液及防喷一体式石油钻井系统，其特征在于：钻杆单元内壁的上部沿钻杆单元的径向开设有两个相互对称的上安装槽，钻杆单元内壁的下部沿钻杆单元的径向开设有两个相互对称的下安装槽，两个上安装槽和两个下安装槽均配套设置有一组所述的隔板固定组件；隔板固定组件包括沿钻杆单元径向方向设置的隔板卡头、弹簧固定轴、第一弹簧和第二弹簧，隔板卡头包括第一连接板、同轴向设置的限位环和限位柱，限位环和限位柱的一端均固定连接在第一连接板上，限位环和限位柱之间形成环形卡槽，弹簧固定轴的一端开设有与弹簧固定轴同轴向的弹簧限位槽，弹簧固定轴的另一端固定连接有第二连接板，第二连接板通过螺钉固定连接在隔板上，第一弹簧套设在弹簧固定轴的外圈，第二弹簧安装在弹簧限位槽内，弹簧固定轴伸入到环形卡槽内并与隔板卡头插接配合，第一弹簧的两端分别与第二连接板和限位环顶压接触，第二弹簧的两端分别与弹簧限位槽的槽底和限位柱顶压接触，隔板卡头安装在配套的上安装槽内或者下安装槽内。3.根据权利要求1所述的井口旋转换向进出钻进液及防喷一体式石油钻井系统，其特征在于：隔板连接组件包括张开板、固定板、第一销轴、第二销轴和第三弹簧，隔板的上下两端均沿前后水平方向开设有长槽，位于上方的长槽内固定连接有第一顶压柱，位于下方的长槽内固定连接有第二顶压柱，第一顶压柱和第二顶压柱均与钻杆单元同轴向设置，第三弹簧套设在第二顶压柱上，张开板和固定板均设有两个，两个固定板位于同一水平高度且分别固定连接在隔板的左右两侧面上，两个张开板左右相对设置，每个张开板均包括顶压部和转动部，顶压部为平板结构，转动部为L形弯板结构，第三弹簧的两端分别与长槽的槽底和张开板的顶压部的上表面顶压接触，顶压部的一端与转动部的一端固定连接，顶压部的自由端设有前后通透的腰形孔，两个张开板的顶压部通过穿过两个腰形孔的第一销轴铰接，张开板于转动部的拐角处通过第二销轴铰接在固定板上，顶压部处于水平位置时，转动部的自由端的端面与隔板平行并顶压接触。4.根据权利要求1所述的井口旋转换向进出钻进液及防喷一体式石油钻井系统，其特征在于：钻杆单元的连接凸头与相邻钻杆单元的连接凹槽之间设置有密封环。5.根据权利要求1所述的井口旋转换向进出钻进液及防喷一体式石油钻井系统，其特征在于：地层密封筒的上环形板的下表面上固定连接有上环形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，孟尚志，吴鹏，王壮森，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11