一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置转让专利

申请号 : CN202310082021.1

文献号 : CN115788279B

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发明人 : 闫会良李杨刘波王荣兴燕浩飞薄纯璞

申请人 : 山东新纪元岩土工程有限公司

摘要 :

本发明公开了一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置,属于地层钻进技术领域,包括气缸、伸缩杆、安装台,所述安装台侧壁上固定安装有气缸,所述气缸下端伸缩传动连接有伸缩杆本发明科学合理,使用安全方便,本发明设计通屑槽,使被钻进磨刀与钻进摩擦条切削掉的地层碎屑能够向钻进台上方移动,使钻进台不会对碎屑阻挡,使能够持续钻进,提高钻进效率;本发明中,在钻进台与套筒钻进进入地层中时,套筒与侧方的地层相接触,钻进台在套筒内部旋转继续钻进,套筒不跟随旋转,起到隔离作用,降低侧边地层对钻进台的旋转阻力,降低钻进能耗,提高钻进效率;本发明中,套筒内部的地层切削碎屑能够从导屑管被吸出外界。

权利要求 :

1.一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置,其特征在于:包括压力推动组件、钻进组件、分隔组件,所述压力推动组件包括气缸(101)、伸缩杆(102)、垫脚(103)、安装台(104),所述安装台(104)侧壁上固定安装有气缸(101),所述气缸(101)下端伸缩传动连接有伸缩杆(102),所述伸缩杆(102)底端固定安装有垫脚(103),垫脚(103)与地面接触,起到支撑作用;

所述钻进组件包括电机(201)、传动杆(202)、钻进台(203),所述安装台(104)下端固定安装有电机(201),所述电机(201)下方传动连接有传动杆(202),所述传动杆(202)底端固定安装有钻进台(203),所述钻进台(203)底端固定安装有钻进摩擦条(204),钻进摩擦条(204)能够对地层进行摩擦刮动,所述钻进摩擦条(204)底端固定安装有钻进磨刀(205),钻进磨刀(205)能够向地层施加高压强,所述钻进台(203)上表面边缘贯穿开设有通屑槽(206),使被钻进磨刀(205)与钻进摩擦条(204)切削掉的地层碎屑能够向钻进台(203)上方移动,所述钻进台(203)下端中部安装有切削盘(208);

压力推动组件利用气缸(101)对钻进组件提供向下的压力;

所述分隔组件包括环形滑槽(301)、套筒(302),所述钻进台(203)侧壁上开设有环形滑槽(301),所述钻进台(203)外侧套设有套筒(302),所述套筒(302)内侧壁上固定有环形滑轨,所述套筒(302)与钻进台(203)利用环形滑槽(301)与环形滑轨同轴转动连接,在钻进台(203)与套筒(302)钻进进入地层中时,套筒(302)与侧方的地层相接触,钻进台(203)在套筒(302)内部旋转继续钻进;

还包括排屑组件,所述排屑组件包括套筒盖板(401)、导屑管(402),所述套筒(302)顶端固定安装有套筒盖板(401),所述套筒盖板(401)顶端固定安装有导屑管(402),所述导屑管(402)与套筒(302)内部空间连通,所述导屑管(402)远离套筒(302)一端利用管件与外界负压泵连通;

还包括冲洗组件,所述冲洗组件包括进气孔(501),所述套筒盖板(401)上表面边缘贯穿开设有进气孔(501),所述进气孔(501)与套筒(302)内部空间连通,进气孔(501)能够向套筒(302)内部进气;

还包括粉碎切削组件,所述粉碎切削组件包括第一固定板(601)、切削弧片(602)、第二固定块(603)、切削弧槽(604),所述传动杆(202)侧壁底端水平固定安装有第一固定板(601),所述第一固定板(601)上板面固定安装有切削弧片(602),所述套筒(302)内侧壁底部固定安装有第二固定块(603),所述第二固定块(603)底端开设有切削弧槽(604)。

2.根据权利要求1所述的一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置,其特征在于:所述通屑槽(206)上端开口边缘为弧形的弧面开口(207)。

3.根据权利要求1所述的一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置,其特征在于:所述排屑组件还包括环状衔接管(403)、导出软管(404),所述导屑管(402)有若干个,若干个所述导屑管(402)远离套筒(302)一端共同连通固定有环状衔接管(403),所述环状衔接管(403)上端固定连通有导出软管(404),导出软管(404)与外界负压泵连通。

4.根据权利要求1所述的一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置,其特征在于:所述冲洗组件还包括进气引导管(502),所述进气孔(501)底端固定连通有进气引导管(502),所述进气引导管(502)利用固定件(503)固定连接在套筒(302)内侧壁上,进气引导管(502)底端能够对钻进台(203)上方进行吹扫,进气引导管(502)管径小于导屑管(402)管径。

5.根据权利要求1所述的一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置,其特征在于:所述第二固定块(603)上方设置有过滤槽孔板(701),所述过滤槽孔板(701)与套筒(302)内侧壁连接固定,过滤槽孔板(701)能够对大颗粒碎屑进行截留。

6.根据权利要求1所述的一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置,其特征在于:所述气缸(101)远离安装台(104)一侧利用滑轨滑槽竖向滑动连接有支撑架(801),所述支撑架(801)底端与地面接触。

说明书 :

一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置

技术领域

[0001] 本发明涉及地层钻进技术领域,具体是一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置。

背景技术

[0002] 地层钻进多应用于石油开采、建筑施工,采用钻进效率高的钻进装置能够提高施工效率;公开号为CN112796678A的发明专利:一种砂砾石地层钻进装置和钻进工艺,公开了钻杆加工精度高,钻进中保持动平衡,钻杆内外表面光滑,有利于岩屑通过,减少了岩屑的流动阻力,在孔壁与钻具的外管之间形成较大的外环状间隙,促使岩粉迅速排到地表,防止岩屑在孔内沉淀,引起糊钻和烧钻事故的技术方案;公开号为CN112878901A的发明专利:一种穿越碎石地层的钻进工具,公开了设置有钻进部,使具有钻进能力,钻进充填有粉煤灰的碎石地层时,碎石充填体会进入护壁段内,设置了包含内钻杆、羽翼状刀翼、阶梯钻头的内部钻进系统,可以破碎护壁段内的碎石充填体,且由于护壁段尺寸远大于传统钻头尺寸,不会出现掉钻现象的技术方案;公开号为CN104879065B的发明专利:一种适合含砾地层钻进的PDC钻头,公开了前排刀翼的上部安装有锥形PDC切削齿,前排刀翼的下部安装有PDC切削齿,后排刀翼上安装有PDC切削齿,锥形PDC切削齿端部朝上,后排刀翼上的PDC切削齿端部朝向前排刀翼,采用这种单刀翼双排的切削结构,切削效率更高,受力更加均匀对称的技术方案;但现有地层钻进工具钻进阻力大、且不能够实现持续高效率钻进。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置,以解决现有技术中提出的问题。
[0004] 为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
[0005] 压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置,包括压力推动组件、钻进组件、分隔组件,所述压力推动组件包括气缸、伸缩杆、垫脚、安装台,所述安装台侧壁上固定安装有气缸,所述气缸下端伸缩传动连接有伸缩杆,所述伸缩杆底端固定安装有垫脚,垫脚与地面接触,起到支撑作用;
[0006] 所述钻进组件包括电机、传动杆、钻进台,所述安装台下端固定安装有电机,所述电机下方传动连接有传动杆,所述传动杆底端固定安装有钻进台,所述钻进台底端固定安装有钻进摩擦条,钻进摩擦条能够对地层进行摩擦刮动,起到钻进地层的效果,所述钻进摩擦条底端固定安装有钻进磨刀,钻进磨刀能够向地层施加高压强,能够提高钻进效率,所述钻进台上表面边缘贯穿开设有通屑槽,使被钻进磨刀与钻进摩擦条切削掉的地层碎屑能够向钻进台上方移动,使钻进台不会对碎屑阻挡,使能够持续钻进,提高钻进效率,所述钻进台下端中部安装有切削盘,切削盘配合钻进摩擦条、钻进磨刀共同进行旋转切削的地层钻进;
[0007] 压力推动组件利用气缸对钻进组件提供向下的压力,提高钻进效率;
[0008] 所述分隔组件包括环形滑槽、套筒,所述钻进台侧壁上开设有环形滑槽,所述钻进台外侧套设有套筒,所述套筒内侧壁上固定有环形滑轨,所述套筒与钻进台利用环形滑槽与环形滑轨同轴转动连接,在钻进台与套筒钻进进入地层中时,套筒与侧方的地层相接触,钻进台在套筒内部旋转继续钻进,套筒不跟随旋转,起到隔离作用,降低侧边地层对钻进台的旋转阻力,降低钻进能耗,提高钻进效率。
[0009] 所述通屑槽上端开口边缘为弧形的弧面开口,使碎屑不易堵塞,向上排出顺利。
[0010] 还包括排屑组件,所述排屑组件包括套筒盖板、导屑管,所述套筒顶端固定安装有套筒盖板,所述套筒盖板顶端固定安装有导屑管,所述导屑管与套筒内部空间连通,所述导屑管远离套筒一端利用管件与外界负压泵连通,随着钻进深度的增大,套筒内部的地层切削碎屑能够从导屑管被吸出外界,使钻进装置能够持续向下钻进,无需提出套筒做清理后再投入使用,简化钻进程序,提高钻进效率。
[0011] 所述排屑组件还包括环状衔接管、导出软管,所述导屑管有若干个,若干个所述导屑管远离套筒一端共同连通固定有环状衔接管,所述环状衔接管上端固定连通有导出软管,导出软管与外界负压泵连通,多个导屑管增大碎屑抽取效率,利用环状衔接管、导出软管对多个导屑管进行集中负压抽取。
[0012] 还包括冲洗组件,所述冲洗组件包括进气孔,所述套筒盖板上表面边缘贯穿开设有进气孔,所述进气孔与套筒内部空间连通,进气孔能够向套筒内部进气,以快速平衡套筒内部与外界的气压,使套筒无需只借助零部件之间的缝隙平衡气压,提高气压平衡效率。
[0013] 所述冲洗组件还包括进气引导管,所述进气孔底端固定连通有进气引导管,所述进气引导管利用固定件固定连接在套筒内侧壁上,进气引导管底端能够对钻进台上方进行吹扫,进气引导管管径小于导屑管管径,使从进气引导管进入套筒内的气流流速高,能够高效将钻进台区域的碎屑向上吹扫与空气混合并流动,进而使碎屑能够快速从导出软管流出,且能够有效避免碎屑堆积在钻进台上方,增强碎屑排出效率,使套筒内维持清洁,不易产生堵塞现象且能够使钻进装置持续进行高效率钻进。
[0014] 优选的,在进气孔上端利用外界管件连通水源,使套筒内部在负压作用下能够得到水流冲洗,在水流冲洗与浮力的结合下,使碎屑易于上浮。
[0015] 还包括粉碎切削组件,所述粉碎切削组件包括第一固定板、切削弧片、第二固定块、切削弧槽,所述传动杆侧壁底端水平固定安装有第一固定板,所述第一固定板上板面固定安装有切削弧片,所述套筒内侧壁底部固定安装有第二固定块,所述第二固定块底端开设有切削弧槽,切削弧片跟随传动杆旋转能够从切削弧槽内穿过,进而能够对第二固定块所在高度的地层切削碎屑进行进一步打碎,避免大颗粒碎屑难以受风力吹扫向上移动的现象产生,进一步避免了碎屑在套筒底部堆积的现象产生,维持套筒内部清洁度,提高钻进效率。
[0016] 所述第二固定块上方设置有过滤槽孔板,所述过滤槽孔板与套筒内侧壁连接固定,过滤槽孔板能够对大颗粒碎屑进行截留,使碎屑被粉碎切削组件切碎后再向上流动,能够降低排屑组件堵塞的风险。
[0017] 所述气缸远离安装台一侧利用滑轨滑槽竖向滑动连接有支撑架,所述支撑架底端与地面接触,能够进一步提高钻进装置整体的稳定性。
[0018] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0019] 本发明设计通屑槽,使被钻进磨刀与钻进摩擦条切削掉的地层碎屑能够向钻进台上方移动,使钻进台不会对碎屑阻挡,使能够持续钻进,提高钻进效率;
[0020] 本发明中,在钻进台与套筒钻进进入地层中时,套筒与侧方的地层相接触,钻进台在套筒内部旋转继续钻进,套筒不跟随旋转,起到隔离作用,降低侧边地层对钻进台的旋转阻力,降低钻进能耗,提高钻进效率;
[0021] 本发明中,套筒内部的地层切削碎屑能够从导屑管被吸出外界,使钻进装置能够持续向下钻进,无需提出套筒做清理后再投入使用,简化钻进程序;
[0022] 本发明能够高效将钻进台区域的碎屑向上吹扫与空气混合并流动,进而使碎屑能够快速从导出软管流出,且能够有效避免碎屑堆积在钻进台上方,增强碎屑排出效率,使套筒内维持清洁,不易产生堵塞现象且能够使钻进装置持续进行高效率钻进;
[0023] 本发明设计粉碎切削组件,能够避免大颗粒碎屑难以受风力吹扫向上移动的现象产生,进一步避免了碎屑在套筒底部堆积的现象产生,维持套筒内部清洁度,提高钻进效率。

附图说明

[0024] 图1为本发明一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置的整体结构示意图;
[0025] 图2为本发明一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置的无支撑架状态下结构示意图;
[0026] 图3为本发明一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置的套筒区域详细结构示意图;
[0027] 图4为本发明一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置的套筒内部详细结构示意图;
[0028] 图5为本发明一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置的过滤槽孔板区域结构示意图;
[0029] 图6为本发明一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置的第一固定板区域正斜视结构示意图;
[0030] 图7为本发明一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置的第一固定板区域俯斜视结构示意图;
[0031] 图8为本发明一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置的钻进台区域俯斜视结构示意图;
[0032] 图9为本发明一种压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置的钻进台区域仰斜视结构示意图。
[0033] 图中标号:101、气缸;102、伸缩杆;103、垫脚;104、安装台;201、电机;202、传动杆;203、钻进台;204、钻进摩擦条;205、钻进磨刀;206、通屑槽;207、弧面开口;208、切削盘;
301、环形滑槽;302、套筒;401、套筒盖板;402、导屑管;403、环状衔接管;404、导出软管;
501、进气孔;502、进气引导管;503、固定件;601、第一固定板;602、切削弧片;603、第二固定块;604、切削弧槽;701、过滤槽孔板;801、支撑架。
实施方式
[0034] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
[0035] 实施例:如图1‑9所示,压力自调节顺槽冲洗地层钻进装置,包括压力推动组件、钻进组件、分隔组件,压力推动组件包括气缸101、伸缩杆102、垫脚103、安装台104,安装台104侧壁上固定安装有气缸101,气缸101下端伸缩传动连接有伸缩杆102,伸缩杆102底端固定安装有垫脚103,垫脚103与地面接触,起到支撑作用;
[0036] 钻进组件包括电机201、传动杆202、钻进台203,安装台104下端固定安装有电机201,电机201下方传动连接有传动杆202,传动杆202底端固定安装有钻进台203,钻进台203底端固定安装有钻进摩擦条204,钻进摩擦条204能够对地层进行摩擦刮动,起到钻进地层的效果,钻进摩擦条204底端固定安装有钻进磨刀205,钻进磨刀205能够向地层施加高压强,能够提高钻进效率,钻进台203上表面边缘贯穿开设有通屑槽206,使被钻进磨刀205与钻进摩擦条204切削掉的地层碎屑能够向钻进台203上方移动,使钻进台203不会对碎屑阻挡,使能够持续钻进,提高钻进效率,钻进台203下端中部安装有切削盘208,切削盘208配合钻进摩擦条204、钻进磨刀205共同进行旋转切削的地层钻进;
[0037] 压力推动组件利用气缸101对钻进组件提供向下的压力,提高钻进效率;
[0038] 分隔组件包括环形滑槽301、套筒302,钻进台203侧壁上开设有环形滑槽301,钻进台203外侧套设有套筒302,套筒302内侧壁上固定有环形滑轨,套筒302与钻进台203利用环形滑槽301与环形滑轨同轴转动连接,在钻进台203与套筒302钻进进入地层中时,套筒302与侧方的地层相接触,钻进台203在套筒302内部旋转继续钻进,套筒302不跟随旋转,起到隔离作用,降低侧边地层对钻进台203的旋转阻力,降低钻进能耗,提高钻进效率。
[0039] 通屑槽206上端开口边缘为弧形的弧面开口207,使碎屑不易堵塞,向上排出顺利。
[0040] 还包括排屑组件,排屑组件包括套筒盖板401、导屑管402,套筒302顶端固定安装有套筒盖板401,套筒盖板401顶端固定安装有导屑管402,导屑管402与套筒302内部空间连通,导屑管402远离套筒302一端利用管件与外界负压泵连通,随着钻进深度的增大,套筒302内部的地层切削碎屑能够从导屑管402被吸出外界,使钻进装置能够持续向下钻进,无需提出套筒302做清理后再投入使用,简化钻进程序,提高钻进效率。
[0041] 排屑组件还包括环状衔接管403、导出软管404,导屑管402有若干个,若干个导屑管402远离套筒302一端共同连通固定有环状衔接管403,环状衔接管403上端固定连通有导出软管404,导出软管404与外界负压泵连通,多个导屑管402增大碎屑抽取效率,利用环状衔接管403、导出软管404对多个导屑管402进行集中负压抽取。
[0042] 还包括冲洗组件,冲洗组件包括进气孔501,套筒盖板401上表面边缘贯穿开设有进气孔501,进气孔501与套筒302内部空间连通,进气孔501能够向套筒302内部进气,以快速平衡套筒302内部与外界的气压,使套筒302无需只借助零部件之间的缝隙平衡气压,提高气压平衡效率。
[0043] 冲洗组件还包括进气引导管502,进气孔501底端固定连通有进气引导管502,进气引导管502利用固定件503固定连接在套筒302内侧壁上,进气引导管502底端能够对钻进台203上方进行吹扫,进气引导管502管径小于导屑管402管径,使从进气引导管502进入套筒
302内的气流流速高,能够高效将钻进台203区域的碎屑向上吹扫与空气混合并流动,进而使碎屑能够快速从导出软管404流出,且能够有效避免碎屑堆积在钻进台203上方,增强碎屑排出效率,使套筒302内维持清洁,不易产生堵塞现象且能够使钻进装置持续进行高效率钻进。
[0044] 还包括粉碎切削组件,粉碎切削组件包括第一固定板601、切削弧片602、第二固定块603、切削弧槽604,传动杆202侧壁底端水平固定安装有第一固定板601,第一固定板601上板面固定安装有切削弧片602,套筒302内侧壁底部固定安装有第二固定块603,第二固定块603底端开设有切削弧槽604,切削弧片602跟随传动杆202旋转能够从切削弧槽604内穿过,进而能够对第二固定块603所在高度的地层切削碎屑进行进一步打碎,避免大颗粒碎屑难以受风力吹扫向上移动的现象产生,进一步避免了碎屑在套筒302底部堆积的现象产生,维持套筒302内部清洁度,提高钻进效率。
[0045] 第二固定块603上方设置有过滤槽孔板701,过滤槽孔板701与套筒302内侧壁连接固定,过滤槽孔板701能够对大颗粒碎屑进行截留,使碎屑被粉碎切削组件切碎后再向上流动,能够降低排屑组件堵塞的风险。
[0046] 气缸101远离安装台104一侧利用滑轨滑槽竖向滑动连接有支撑架801,支撑架801底端与地面接触,能够进一步提高钻进装置整体的稳定性。
[0047] 对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明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发明。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,本发明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发明内。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。