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井口旋轉換向進出鉆進液及防噴一體式石油鉆井系統

  • 專利類型:發明專利
  • 有效期:不限
  • 發布日期:2021-12-19
  • 技術成熟度:已有樣品
交易價格: ¥面議
  • 法律狀態核實
  • 簽署交易協議
  • 代辦官方過戶
  • 交易成功

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  • 技術(專利)類型 發明專利
  • 申請號/專利號 CN201810169968.5 
  • 技術(專利)名稱 井口旋轉換向進出鉆進液及防噴一體式石油鉆井系統 
  • 項目單位 中國礦業大學(北京)
  • 發明人 李勇,孟尚志,吳鵬,王壯森 
  • 行業類別
  • 技術成熟度 已有樣品
  • 交易價格 ¥面議
  • 聯系人 馮德天
  • 發布時間 2021-12-19  
  • 01

    項目簡介

    井口旋轉換向進出鉆進液及防噴一體式石油鉆井系統,包括鉆井井架、鉆井液進液罐、鉆井液加壓泵、鉆井液回收泵、鉆井液回收罐、井口旋轉換向防噴一體化裝置、鉆桿組件、地層密封筒和鉆頭;鉆井井架、鉆井液進液罐、鉆井液加壓泵、鉆井液回收泵和鉆井液回收罐均固定在地層表面,鉆井井架上設置有動力驅動機構;鉆井井架的正下方的地層內由鉆桿組件和鉆頭鉆有井眼,鉆桿組件和鉆頭設置在井眼內,鉆桿組件包括若干個結構相同且從上至下依次連接的鉆桿單元。本發明能夠依靠鉆井液回收泵與鉆井液加壓泵的作用,使鉆井液在鉆桿組件的內部完成輸入和輸出,避免鉆井液大量流失,同時循環利用鉆井液,降低鉆井成本。
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  • 02

    說明書

    1.井口旋轉換向進出鉆進液及防噴一體式石油鉆井系統,其特征在于:包括鉆井井架、鉆井液進液罐、鉆井液加壓泵、鉆井液回收泵、鉆井液回收罐、井口旋轉換向防噴一體化裝置、鉆桿組件、地層密封筒和鉆頭;鉆井井架、鉆井液進液罐、鉆井液加壓泵、鉆井液回收泵和鉆井液回收罐均固定在地層表面,鉆井井架上設置有動力驅動機構;鉆井井架的正下方的地層內由鉆桿組件和鉆頭鉆有井眼,鉆桿組件和鉆頭設置在井眼內,鉆桿組件包括若干個結構相同且從上至下依次連接的鉆桿單元;井口旋轉換向防噴一體化裝置包括井口旋轉密封換向機構和位于井口旋轉密封換向機構下方的井口防噴器,井口防噴器頂部設置有旋轉支撐機構,井口旋轉密封換向機構底部固定連接有一節沿垂直方向設置的鉆桿單元,井口旋轉密封換向機構底部轉動連接在旋轉支撐機構上,鉆桿單元伸入在旋轉支撐機構和井口防噴器內部,鉆桿單元下端伸出井口防噴器;井口旋轉密封換向機構的內部和鉆桿單元內部沿軸線方向設置有隔板,井口防噴器固定安裝在井眼的井口處,井口旋轉密封換向機構的上端通過傳動桿組件與動力輸出端傳動連接,鉆桿單元呈圓筒狀,鉆桿單元的下端向下同軸向設置有連接凸頭,鉆桿單元的上端設置有連接凹槽,鉆桿單元的連接凸頭螺紋連接在相鄰鉆桿單元的連接凹槽內;隔板在每節鉆桿單元的內部豎向設置一塊,每塊隔板的前后兩側邊均與鉆桿單元的內壁密封接觸,隔板通過隔板固定組件固定在鉆桿單元內,上下相鄰兩塊隔板之間通過隔板連接組件連接,隔板將鉆桿單元及井口旋轉密封換向機構的內部分隔為兩個獨立的通道,位于左側的通道為鉆井液輸出通道,位于右側的通道為鉆井液輸入通道;鉆井液進液罐通過鉆進液進液管與井口旋轉密封換向機構的進液口連接,鉆井液加壓泵設置在鉆進液進液管上;鉆井液回收罐通過鉆進液出液管與井口旋轉密封換向機構的出液口連接,鉆井液回收泵設置在鉆進液出液管上,鉆井液進液罐和鉆井液回收罐之間通過鉆井液循環管線連接;位于最下方的鉆桿單元記為鉆頭固定桿,鉆頭固定桿的下端固定連接有鉆頭連接桿,鉆頭固定連接在鉆頭連接桿的下端,地層密封筒安裝在鉆頭固定桿的下部外圈,且地層密封筒的外側壁緊貼井眼的內壁,地層密封筒為圓筒狀結構,地層密封筒的上部固定連接有上環形板,地層密封筒的下部固定連接有下環形板,上環形板與下環形板之間通過若干個沿周向均布的支撐桿支撐,地層密封筒的下環形板上開設有三個第一鉆井液交換孔,鉆頭固定桿的左半圓上沿周向設有若干個均與地層密封筒內部連通的第二鉆井液交換孔,鉆井液輸出通道的下端口處設置有與隔板固定連接的鉆井液回液隔板,鉆井液回液隔板為半圓形板,鉆井液回液隔板與鉆頭固定桿的內壁和隔板的左側面密封連接。2.根據權利要求1所述的井口旋轉換向進出鉆進液及防噴一體式石油鉆井系統,其特征在于:鉆桿單元內壁的上部沿鉆桿單元的徑向開設有兩個相互對稱的上安裝槽,鉆桿單元內壁的下部沿鉆桿單元的徑向開設有兩個相互對稱的下安裝槽,兩個上安裝槽和兩個下安裝槽均配套設置有一組所述的隔板固定組件;隔板固定組件包括沿鉆桿單元徑向方向設置的隔板卡頭、彈簧固定軸、第一彈簧和第二彈簧,隔板卡頭包括第一連接板、同軸向設置的限位環和限位柱,限位環和限位柱的一端均固定連接在第一連接板上,限位環和限位柱之間形成環形卡槽,彈簧固定軸的一端開設有與彈簧固定軸同軸向的彈簧限位槽,彈簧固定軸的另一端固定連接有第二連接板,第二連接板通過螺釘固定連接在隔板上,第一彈簧套設在彈簧固定軸的外圈,第二彈簧安裝在彈簧限位槽內,彈簧固定軸伸入到環形卡槽內并與隔板卡頭插接配合,第一彈簧的兩端分別與第二連接板和限位環頂壓接觸,第二彈簧的兩端分別與彈簧限位槽的槽底和限位柱頂壓接觸,隔板卡頭安裝在配套的上安裝槽內或者下安裝槽內。3.根據權利要求1所述的井口旋轉換向進出鉆進液及防噴一體式石油鉆井系統,其特征在于:隔板連接組件包括張開板、固定板、第一銷軸、第二銷軸和第三彈簧,隔板的上下兩端均沿前后水平方向開設有長槽,位于上方的長槽內固定連接有第一頂壓柱,位于下方的長槽內固定連接有第二頂壓柱,第一頂壓柱和第二頂壓柱均與鉆桿單元同軸向設置,第三彈簧套設在第二頂壓柱上,張開板和固定板均設有兩個,兩個固定板位于同一水平高度且分別固定連接在隔板的左右兩側面上,兩個張開板左右相對設置,每個張開板均包括頂壓部和轉動部,頂壓部為平板結構,轉動部為L形彎板結構,第三彈簧的兩端分別與長槽的槽底和張開板的頂壓部的上表面頂壓接觸,頂壓部的一端與轉動部的一端固定連接,頂壓部的自由端設有前后通透的腰形孔,兩個張開板的頂壓部通過穿過兩個腰形孔的第一銷軸鉸接,張開板于轉動部的拐角處通過第二銷軸鉸接在固定板上,頂壓部處于水平位置時,轉動部的自由端的端面與隔板平行并頂壓接觸。4.根據權利要求1所述的井口旋轉換向進出鉆進液及防噴一體式石油鉆井系統,其特征在于:鉆桿單元的連接凸頭與相鄰鉆桿單元的連接凹槽之間設置有密封環。5.根據權利要求1所述的井口旋轉換向進出鉆進液及防噴一體式石油鉆井系統,其特征在于:地層密封筒的上環形板的下表面上固定連接有上環形臺階,下環形板的上表面上固定連接有下環形臺階,上環形臺階和下環形臺階相對設置,支撐桿的外側設有若干個弓簧片,弓簧片為V形結構,所有弓簧片沿鉆桿單元的圓周方向均勻環繞鉆頭固定桿設置,弓簧片的拐角外表面與地層密封筒的內壁頂壓接觸,弓簧片的兩個端部內表面分別與上環形臺階和下環形臺階的外表面頂壓接觸。6.根據權利要求1所述的井口旋轉換向進出鉆進液及防噴一體式石油鉆井系統,其特征在于:井口防噴器包括支撐箱,支撐箱頂部和底部均上下對應開設有插孔,所述的鉆桿單元穿設在插孔內,支撐箱在插孔內設置有與鉆桿單元外圓密封配合的第一密封圈,支撐箱左側和右側分別設置有左液壓驅動剪切機構和右液壓驅動剪切機構,左液壓驅動剪切機構和右液壓驅動剪切機構的構造相同且左右對稱設置;左液壓驅動剪切機構包括缸筒、推桿、活塞和剪切閘板,缸筒沿左右方向水平設置,缸筒右端與支撐箱左側固定連接并內部連通,推桿自左向右穿過缸筒左側并沿缸筒的軸向方向伸入到缸筒內,缸筒左側設置有與推桿外圓滑動密封配合的第二密封圈,活塞滑動連接在缸筒內,活塞外圓設置有與缸筒內壁滑動密封配合的第三密封圈,推桿右端與活塞左側固定連接,剪切閘板沿左右水平方向滑動連接在支撐箱內,剪切閘板的左側與活塞右側之間通過一根連桿連接,剪切閘板的外周設置有與支撐箱內壁滑動連接的第四密封圈,剪切閘板的右側固定連接有剪切頭。7.根據權利要求6所述的井口旋轉換向進出鉆進液及防噴一體式石油鉆井系統,其特征在于:旋轉支撐機構包括套在鉆桿單元外部的支撐筒,支撐筒的下端固定設置有連接法蘭,連接法蘭通過螺栓安裝固定在支撐箱頂部,支撐筒上端同軸向固定設置有頂部敞口的環形支撐槽,環形支撐槽底部設置有兩圈下支撐鋼珠,下支撐鋼珠頂部設置有支撐環板,支撐環板上表面設置有兩圈上支撐鋼珠,上支撐鋼珠上部高于環形支撐槽,井口旋轉密封換向機構底部與鉆桿單元上端固定連接且與上支撐鋼珠滾動連接。8.根據權利要求7所述的井口旋轉換向進出鉆進液及防噴一體式石油鉆井系統,其特征在于:井口旋轉密封換向機構包括方箱和固定筒,方箱設置在固定筒的內部,固定筒內部沿圓周方向設置有內側開口的環形導槽,固定筒的中心線與鉆桿單元的中心線重合,固定筒的外圓周沿圓周方向均勻設置有四組均與環形導槽連通的鉆進液管道,每組鉆進液管道均包括兩根均沿固定筒的徑向方向設置的管道,其中兩組相鄰的鉆進液管道為所述的鉆井液進液管,另兩組相鄰的鉆進液管道為所述的鉆進液出液管,鉆井液進液管上設置有進液電磁閥,鉆進液出液管上設置有出液電磁閥,方箱頂部設置有箱蓋,箱蓋底部與方箱上端面之間設置有第五密封圈,傳動桿組件下端固定連接有套在方箱外部用于驅動方箱轉動的驅動套筒,驅動套筒內部呈底部敞口的四棱柱空腔結構,方箱的四個側面上分別固定設置有一個旋轉密封導向管組件,方箱內部的隔板沿方箱的對角線設置;四個旋轉密封導向管組件對應與四組鉆進液管道對應連通;方箱底部與鉆桿單元上端固定連接且與上支撐鋼珠滾動連接,方箱底部設有開口并與鉆桿單元上端內部貫通;四個旋轉密封導向管組件均包括旋轉滑塊,旋轉滑塊的內端通過安裝螺栓固定連接在方箱的側面,旋轉滑塊的外端部伸入到環形導槽內,旋轉滑塊外端部的上表面和下表面分別與環形導槽的底部和頂部通過第六密封圈滑動密封連接,旋轉滑塊的內部開設有沿固定筒的徑向方向設置的兩條對應于每組鉆進液管道連通的通液孔,通液孔為內粗外細的臺階孔結構,通液孔包括內粗孔和外細孔;內粗孔內設置有內外壓力差通斷機構。9.根據權利要求8所述的井口旋轉換向進出鉆進液及防噴一體式石油鉆井系統,其特征在于:相鄰的兩個內外壓力差通斷機構包括通過第一螺釘固定連接在方箱外側的第一安裝板,第一安裝板和方箱上開設有均與內粗孔連通的第一通孔,第一安裝板的外側固定設置有沿通孔圓周方向布置的四塊均位于內粗孔內部的第一定位板,每塊第一定位板上均開設有一道第一導孔,第一導孔的長度方向平行于內粗孔的中心線,外細孔的內端口內滑動設置有第一柱塞,第一柱塞的外圓周設置有與外細孔內壁滑動密封配合的第七密封圈,第一柱塞的外圓固定連接有伸入到四個第一導孔內的四個第一導塊,四個第一導塊與第一安裝板之間設置有位于四塊第一定位板之間的第一壓縮彈簧。10.根據權利要求9所述的井口旋轉換向進出鉆進液及防噴一體式石油鉆井系統,其特征在于:另外相鄰的兩個內外壓力差通斷機構包括通過第二螺釘固定連接在內粗孔底部的第二安裝板,第二安裝板上開設有與外細孔連通的第三通孔,方箱外側上固定設置有與內粗孔同軸向的導筒,方箱上開設有與導筒內徑相等且貫通的第四通孔,第二安裝板的內側固定設置有沿第三通孔圓周方向布置的四塊均位于內粗孔內部的第二定位板,每塊第二定位板上均開設有一道第二導孔,第二導孔的長度方向平行于內粗孔的中心線,外細孔的內端口內滑動設置有第二柱塞,第二柱塞的外圓周設置有與導筒和第四通孔內壁滑動密封配合的第八密封圈,第二柱塞的外圓固定連接有伸入到四個第二導孔內的四個第二導塊,四個第二導塊與第二安裝板之間設置有位于四塊第二定位板之間的第二壓縮彈簧。
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