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氣體鉆井管匯用徑向方位角無級(jí)調(diào)角機(jī)構(gòu)的制作方法

文檔序號(hào):12257495閱讀:241來源:國(guó)知局
氣體鉆井管匯用徑向方位角無級(jí)調(diào)角機(jī)構(gòu)的制作方法與工藝

本發(fā)明涉及到氣體鉆井管匯,特別是一種氣體鉆井管匯用徑向方位角無級(jí)調(diào)角機(jī)構(gòu),屬于油氣鉆井(鉆探)工程技術(shù)領(lǐng)域。



背景技術(shù):

氣體鉆井是一種以氣體作為循環(huán)和攜砂介質(zhì)的鉆井方式,與常規(guī)鉆井液鉆井相比,氣體鉆井井底壓力遠(yuǎn)低于井底液柱壓力,鉆進(jìn)過程中始終保持負(fù)壓,實(shí)現(xiàn)了欠平衡鉆井。氣體鉆井作為20世紀(jì)80年代在國(guó)內(nèi)發(fā)展并成熟起來的新技術(shù),形成了干氣鉆井(空氣、氮?dú)猓?、霧化鉆井、泡沫鉆井及充氣鉆井四大主體技術(shù),具有提高機(jī)械鉆速、治理惡性井漏、發(fā)現(xiàn)和保護(hù)儲(chǔ)層等優(yōu)勢(shì)。近年來,在國(guó)內(nèi)各油氣田得到推廣應(yīng)用,并取得良好應(yīng)用效果。

根據(jù)《氣體鉆井技術(shù)規(guī)范 第一部分:空氣鉆井、氮?dú)忏@井、空氣霧化鉆井、氮?dú)忪F化鉆井、空氣泡沫鉆井》規(guī)定:井場(chǎng)內(nèi)排砂管線采用法蘭連接,宜平直連接出井場(chǎng)外。但是,經(jīng)常因現(xiàn)場(chǎng)條件限制(包括鉆機(jī)底座結(jié)構(gòu)和地面設(shè)備擺放等),必須采用彎管來調(diào)整排砂管線走向,只有這樣才能接出井場(chǎng)外。由于現(xiàn)有的彎管的彎曲角度均是固定不變的,然而絕大多數(shù)時(shí)候,現(xiàn)場(chǎng)排砂管線的安裝都沒有辦法嚴(yán)格、精確的按照固定角度彎管的方向布置。固定角度的彎管并不能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況隨意調(diào)整自身的角度。因此,在排砂管線安裝期間,經(jīng)常采用嘗試性的連接方法,經(jīng)常反復(fù)安裝和拆卸,直到調(diào)整好排砂管線的走向?yàn)橹埂<又派肮芫€重量很大,導(dǎo)致管線安裝起來十分不方便。這不僅大大增加了安裝作業(yè)時(shí)間,增加了工作人員的工作量和工作強(qiáng)度,還提高了作業(yè)人員成本和吊車使用費(fèi)用,甚至?xí)斐摄@機(jī)等停,延長(zhǎng)鉆井周期的嚴(yán)重后果。

現(xiàn)有技術(shù)中,適用于氣體鉆井的排砂管線,公開號(hào)201412067,公開日2010年2月24日,描述了一種卡箍式排砂管線連接方式,這也是目前氣體鉆井領(lǐng)域排砂管線唯一的連接方式。該發(fā)明只是一種連接方式,并不能在安裝過程中隨意調(diào)整管線角度和走向,依然是采用嘗試性的連接方法,經(jīng)常反復(fù)安裝和拆卸,工作強(qiáng)度和作業(yè)時(shí)間都很高。

另外,氣體鉆井用安全排砂管匯中,公開號(hào)203188949,公開日2013.09.11,描述了一種排砂管線泄壓的裝置(破裂盤),當(dāng)管線內(nèi)部壓力憋升到一定值,破裂盤打開泄壓以達(dá)到保障管線安全的目的。但該發(fā)明所描述的管線依然是傳統(tǒng)管線,并不能在安裝過程中隨意調(diào)整管線角度和走向,依然是采用嘗試性的連接方法,經(jīng)常反復(fù)安裝和拆卸,工作強(qiáng)度和作業(yè)時(shí)間都很高。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題,提供一種氣體鉆井管匯用徑向方位角無級(jí)調(diào)角機(jī)構(gòu)。本發(fā)明可以輕松、便捷、隨意地調(diào)整排砂管線走向,快速將排砂管線連接出井場(chǎng)外,避免反復(fù)安裝和拆卸,大幅度降低工作人員的工作量和工作強(qiáng)度,縮短安裝作業(yè)周期,節(jié)省作業(yè)人員成本和吊車使用費(fèi)用,避免出現(xiàn)鉆機(jī)等停、延長(zhǎng)鉆井周期等嚴(yán)重后果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:

一種氣體鉆井管匯用徑向方位角無級(jí)調(diào)角機(jī)構(gòu),其特征在于:包括固定短節(jié)、卡緊件、螺桿套件、懸掛法蘭和旋轉(zhuǎn)短節(jié),旋轉(zhuǎn)短節(jié)上端與固定短節(jié)插接且密封配合,下端設(shè)置有預(yù)制固定角度的出口連接端,懸掛法蘭套設(shè)在旋轉(zhuǎn)短節(jié)上,卡緊件位于固定短節(jié)下端面與懸掛法蘭之間,旋轉(zhuǎn)短節(jié)懸掛在卡緊件上,懸掛法蘭與固定短節(jié)下端通過螺桿套件固定連接,卡緊件與懸掛法蘭之間的環(huán)形空間內(nèi)設(shè)置有滾子軸承,卡緊件與固定短節(jié)下端面之間設(shè)置有滾子軸承。

所述卡緊件包括兩個(gè)半圓卡,兩個(gè)半圓卡通過螺釘連接,旋轉(zhuǎn)短節(jié)上設(shè)置有卡槽,半圓卡卡接在卡槽中與旋轉(zhuǎn)短節(jié)間隙配合。

所述卡緊件與懸掛法蘭之間的環(huán)形空間內(nèi)設(shè)置的滾子軸承為推力調(diào)心滾子軸承。

所述卡緊件與固定短節(jié)下端面之間設(shè)置的滾子軸承為推力圓柱滾子軸承。

所述懸掛法蘭與固定短節(jié)下端通過螺桿套件固定連接后,懸掛法蘭、推力調(diào)心滾子軸承、半圓卡、推力圓柱滾子軸承與固定短節(jié)下端面為軸向端面接觸。

所述推力調(diào)心滾子軸承和推力圓柱滾子軸承與旋轉(zhuǎn)短節(jié)之間為間隙配合。

所述固定短節(jié)上端與排砂管線連接,下端與旋轉(zhuǎn)短節(jié)上端插接且密封配合。

所述旋轉(zhuǎn)短節(jié)與固定短節(jié)插接處設(shè)置有多道“O”型密封圈,旋轉(zhuǎn)短節(jié)與固定短節(jié)通過多道“O”型密封圈密封配合。

所述卡緊件與懸掛法蘭之間的環(huán)形空間內(nèi)還設(shè)置有防塵尼龍圈,推力調(diào)心滾子軸承設(shè)置在防塵尼龍圈內(nèi)。

所述卡緊件與固定短節(jié)下端面之間還設(shè)置有防塵尼龍圈,推力圓柱滾子軸承設(shè)置在防塵尼龍圈內(nèi)。

所述防塵尼龍圈沿旋轉(zhuǎn)短節(jié)軸向設(shè)置有4—6mm的活動(dòng)空間。

所述旋轉(zhuǎn)短節(jié)上開有多個(gè)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)孔。

所述旋轉(zhuǎn)短節(jié)預(yù)制的固定角度為90°時(shí),旋轉(zhuǎn)短節(jié)上端與固定短節(jié)插接且密封配合,下端通過盲板封閉,盲板通過法蘭螺栓套件固定在旋轉(zhuǎn)短節(jié)下端,出口連接端位于盲板上方。

采用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:

1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零部件少和易于加工。

2、采用本發(fā)明安裝、操作方便,可以與現(xiàn)有的整套排砂管線配套使用。

3、采用本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)徑向360°任意角度的無級(jí)變換(即徑向方位角360°的無級(jí)調(diào)節(jié))。

4、本發(fā)明內(nèi)部的主要轉(zhuǎn)動(dòng)阻力為滾動(dòng)摩擦,滾動(dòng)摩擦較靜摩擦、滑動(dòng)摩擦小很多,因此,本發(fā)明可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和排砂管線的架設(shè)高度,快速且輕松地調(diào)整排砂管線的走向,完全避免了反復(fù)安裝和拆卸這個(gè)過程,大大縮短了安裝作業(yè)周期、減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,同時(shí)也節(jié)約了安裝成本。

5、本發(fā)明具有防塵結(jié)構(gòu),可有效避免環(huán)境中砂塵進(jìn)入機(jī)構(gòu)內(nèi)部,同時(shí)也可以避免管線內(nèi)部砂塵堆積造成機(jī)構(gòu)無法轉(zhuǎn)動(dòng)的問題。

6、本發(fā)明主要用于氣體鉆井排砂管匯中,具有很高的抗內(nèi)壓強(qiáng)度,能夠保證氣體鉆井作業(yè)的安全性,同時(shí),該機(jī)構(gòu)通過調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)之后也可以用于供氣管匯的連接,甚至可以擴(kuò)展應(yīng)用到其它領(lǐng)域的硬管匯系統(tǒng)當(dāng)中去。

7、采用本發(fā)明,可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況隨意、精確地調(diào)整管線走向和角度,大大減少安裝作業(yè)時(shí)間,降低工作人員的工作量和工作強(qiáng)度,可削減作業(yè)人員成本和吊車使用費(fèi)用,避免造成鉆機(jī)等停,延長(zhǎng)鉆井周期等嚴(yán)重問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明剖視結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2為圖1中的I部放大示意圖;

圖3為本發(fā)明中的兩個(gè)半圓卡裝配示意圖;

圖4為本發(fā)明主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記為:1、固定短節(jié),2、“O”型密封圈,3、半圓卡,4、螺桿套件,5、懸掛法蘭,6、旋轉(zhuǎn)短節(jié),7、法蘭螺栓套件,8、盲板,9、推力調(diào)心滾子軸承,10、防塵尼龍圈a,11、防塵尼龍圈b,12、推力圓柱滾子軸承,13、螺釘,14、旋轉(zhuǎn)孔,15、活動(dòng)空間,16、出口連接端。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種氣體鉆井管匯用徑向方位角無級(jí)調(diào)角機(jī)構(gòu),包括固定短節(jié)1、卡緊件、螺桿套件4、懸掛法蘭5和旋轉(zhuǎn)短節(jié)6,旋轉(zhuǎn)短節(jié)6上端與固定短節(jié)1插接且密封配合,下端設(shè)置有預(yù)制固定角度的出口連接端16,懸掛法蘭5套設(shè)在旋轉(zhuǎn)短節(jié)6上,卡緊件位于固定短節(jié)1下端面與懸掛法蘭5之間,旋轉(zhuǎn)短節(jié)6懸掛在卡緊件上,懸掛法蘭5與固定短節(jié)1下端通過螺桿套件4固定連接,卡緊件與懸掛法蘭5之間的環(huán)形空間內(nèi)設(shè)置有滾子軸承,卡緊件與固定短節(jié)1下端面之間設(shè)置有滾子軸承。

本實(shí)施例中,所述卡緊件包括兩個(gè)半圓卡3,兩個(gè)半圓卡3通過螺釘13連接,旋轉(zhuǎn)短節(jié)6上設(shè)置有卡槽,半圓卡3卡接在卡槽中與旋轉(zhuǎn)短節(jié)6間隙配合。

本實(shí)施例中,所述卡緊件與懸掛法蘭5之間的環(huán)形空間內(nèi)設(shè)置的滾子軸承為推力調(diào)心滾子軸承9。

本實(shí)施例中,所述卡緊件與固定短節(jié)1下端面之間設(shè)置的滾子軸承為推力圓柱滾子軸承12。

本實(shí)施例中,所述懸掛法蘭5與固定短節(jié)1下端通過螺桿套件4固定連接后,懸掛法蘭5、推力調(diào)心滾子軸承9、半圓卡3、推力圓柱滾子軸承12與固定短節(jié)1下端面為軸向端面接觸。

本實(shí)施例中,所述推力調(diào)心滾子軸承9和推力圓柱滾子軸承12與旋轉(zhuǎn)短節(jié)6之間為間隙配合。

本實(shí)施例中,所述固定短節(jié)1上端與排砂管線連接,下端與旋轉(zhuǎn)短節(jié)6上端插接且密封配合。

本實(shí)施例中,所述旋轉(zhuǎn)短節(jié)6與固定短節(jié)1插接處設(shè)置有多道“O”型密封圈2,旋轉(zhuǎn)短節(jié)6與固定短節(jié)1通過多道“O”型密封圈2密封配合。

本實(shí)施例中,所述卡緊件與懸掛法蘭5之間的環(huán)形空間內(nèi)還設(shè)置有防塵尼龍圈,推力調(diào)心滾子軸承9設(shè)置在防塵尼龍圈內(nèi)。

本實(shí)施例中,所述卡緊件與固定短節(jié)1下端面之間還設(shè)置有防塵尼龍圈,推力圓柱滾子軸承12設(shè)置在防塵尼龍圈內(nèi)。

本實(shí)施例中,所述防塵尼龍圈沿旋轉(zhuǎn)短節(jié)6軸向設(shè)置有4—6mm的活動(dòng)空間15。

本實(shí)施例中,所述旋轉(zhuǎn)短節(jié)6上開有多個(gè)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)孔14。

本實(shí)施例中,所述旋轉(zhuǎn)短節(jié)6預(yù)制的固定角度為90°時(shí),旋轉(zhuǎn)短節(jié)6上端與固定短節(jié)1插接且密封配合,下端通過盲板8封閉,盲板8通過法蘭螺栓套件7固定在旋轉(zhuǎn)短節(jié)6下端,出口連接端位于盲板8上方。

實(shí)施例2

本實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明可以用于干氣體鉆井(空氣、氮?dú)猓?、霧化鉆井、泡沫鉆井及充氣鉆井等氣體鉆井工藝以及其它領(lǐng)域管匯系統(tǒng)中。

本發(fā)明包括固定短節(jié)1、“O”型密封圈2、半圓卡3、長(zhǎng)螺桿套件4、懸掛法蘭5、旋轉(zhuǎn)短節(jié)6、法蘭螺栓套件7、盲板8、推力調(diào)心滾子軸承9、防塵尼龍圈a10、防塵尼龍圈b11、推力圓柱滾子軸承12。長(zhǎng)螺桿套件4包括螺桿、螺母、彈簧墊圈。法蘭螺栓套件包括螺栓、螺母、彈簧墊圈。

固定短節(jié)1固定在上游排砂管線上。旋轉(zhuǎn)短節(jié)6與固定短節(jié)1之間屬于插接關(guān)系,二者通過三道“O”型密封圈2實(shí)現(xiàn)徑向密封。通過長(zhǎng)螺桿套件4拉緊懸掛法蘭5,從而將半圓卡3、推力調(diào)心滾子軸承9、推力圓柱滾子軸承12與固定短節(jié)1壓緊。懸掛法蘭5、半圓卡3、推力調(diào)心滾子軸承9、推力圓柱滾子軸承12與固定短節(jié)1為軸向上端面接觸,相互之間無其他約束。旋轉(zhuǎn)短節(jié)6懸掛在半圓卡3上。半圓卡3與旋轉(zhuǎn)短節(jié)6為間隙配合,結(jié)合緊密。懸掛法蘭5內(nèi)徑大于旋轉(zhuǎn)短節(jié)6相應(yīng)位置處的外徑,二者之間存在5mm左右的間隙,相互不接觸。推力調(diào)心滾子軸承9和推力圓柱滾子軸承12,二者與旋轉(zhuǎn)短節(jié)6之間為間隙配合,便于裝配。

旋轉(zhuǎn)短節(jié)6在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),帶動(dòng)半圓卡3轉(zhuǎn)動(dòng),半圓卡3帶動(dòng)推力調(diào)心滾子軸承9和推力圓柱滾子軸承12轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)短節(jié)6與固定短節(jié)1之間用多層(通常為3層)“O”型密封圈2實(shí)施徑向密封,二者間隙內(nèi)涂抹黃油若為潤(rùn)滑,大大降低旋轉(zhuǎn)短節(jié)6在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的靜摩擦。旋轉(zhuǎn)短節(jié)6在旋轉(zhuǎn)過程中,除了與固定短節(jié)1插接的地方有少許靜摩擦力,其余均為推力調(diào)心滾子軸承9和推力圓柱滾子軸承12產(chǎn)生的滾動(dòng)摩擦。由于滾動(dòng)摩擦遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于靜摩擦力,故旋轉(zhuǎn)短節(jié)6可以在360°范圍內(nèi)輕松、快速地調(diào)整角度。

防塵尼龍圈a10套在調(diào)心滾子軸承9外面,防塵尼龍圈b11套在推力圓柱滾子軸承12外面,目的是為了防止外界環(huán)境的雜質(zhì)進(jìn)入到調(diào)心滾子軸承9和推力圓柱滾子軸承12內(nèi)部,導(dǎo)致兩個(gè)軸承無法轉(zhuǎn)動(dòng)。防塵尼龍圈a10位于半圓卡3和懸掛法蘭5之間的凹槽內(nèi),且防塵尼龍圈a10在軸向上有5mm左右活動(dòng)空間,可避免產(chǎn)生靜摩擦力而給徑向360°無級(jí)變角轉(zhuǎn)動(dòng)造成阻力。防塵尼龍圈a11位于半圓卡3和固定短節(jié)1之間的凹槽內(nèi),且防塵尼龍圈a11在軸向上也有5mm左右活動(dòng)空間15,目的也是避免在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生靜摩擦力。

旋轉(zhuǎn)短節(jié)6與固定短節(jié)1插接處的兩個(gè)端面有2mm左右的間隙。半圓卡3為兩個(gè),二者之間通過螺釘緊固,避免徑向360°無級(jí)變角在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)二者發(fā)生相對(duì)位移甚至脫落。旋轉(zhuǎn)短節(jié)6上開有6個(gè)旋轉(zhuǎn)孔14,一旦人力無法轉(zhuǎn)動(dòng)該機(jī)構(gòu)時(shí),可將加力杠插入其中,增加力臂,提高旋轉(zhuǎn)扭矩。旋轉(zhuǎn)短節(jié)6是預(yù)制好的固定角度短節(jié),可以是90°,也可以是其它角度。盲板8處可以連接其它短節(jié)或管線。

本發(fā)明在裝配時(shí),首先應(yīng)當(dāng)依次將懸掛法蘭5、推力調(diào)心滾子軸承9、防塵尼龍圈a10、半圓卡3、推力圓柱滾子軸承12和防塵尼龍圈b11貫入旋轉(zhuǎn)短節(jié)6中,然后壓上固定短節(jié)1,最后穿入長(zhǎng)螺桿套件4并拉緊。在此過程中,需要給推力調(diào)心滾子軸承9、推力圓柱滾子軸承12以及“O”型密封圈2三處地方涂抹足夠的黃油。

本發(fā)明若用于排砂管線中,其入口端和出口端可以是法蘭連接,也可以是卡箍連接,具體連接方式由相鄰管線連接方式?jīng)Q定。同時(shí),固定短節(jié)1、半圓卡3、懸掛法蘭5、旋轉(zhuǎn)短節(jié)6、盲板8均采用鋼級(jí)為J55和N80的套管材料制成(符合API標(biāo)準(zhǔn))。

旋轉(zhuǎn)短節(jié)6可以繞固定短節(jié)1的軸線作360°轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)方位角的無級(jí)變換。

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