一种伸缩式管线长度调整机构的制作方法

本实用新型涉及油气钻井(钻探)工程技术领域，更进一步讲，涉及一种钻井用排砂管汇设备。

背景技术：

气体钻井是一种以气体作为循环和携砂介质的钻井方式。与常规钻井液钻井相比，气体钻井井底压力远低于井底液柱压力，钻进过程中始终保持负压，实现了欠平衡钻井。气体钻井作为20世纪80年代在国内发展并成熟起来的新技术，形成了干气钻井(空气、氮气)、雾化钻井、泡沫钻井及充气钻井四大主体技术，具有提高机械钻速、治理恶性井漏、发现和保护储层等优势。近年来，在国内各油气田得到推广应用，并取得良好应用效果。

一般来讲，井场内排砂管线采用法兰连接，宜平直连接出井场外。由于排砂管线直径大、重量大，绝大多数时候，现场排砂管线之间的对接都很困难，很难做到一次对接到位。通常，两根排砂管线之间都会有间隙。为了保证连接做到严丝合缝，需要采用人工抬、撬杠撬等方式，将管线端部的法兰(或者卡箍)接触到一起，然后紧固。由于排砂管线重量很大，导致管线安装起来十分不方便。这不仅大大增加了安装作业时间，增加了工作人员的工作量和工作强度，还提高了作业人员成本和吊车使用费用，甚至会造成钻机等停，延长钻井周期的严重后果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本实用新型的目的之一在于提供一种能够适用于钻井排砂现场的硬管线对接工况要求的连接机构。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种伸缩式管线长度调整机构，所述伸缩式管线长度调整机构包括同轴设置的下基础法兰、下基础管、上基础管、一级伸出管、限位环、以及二级伸出管，其中，所述下基础法兰具有能够与排砂管线的上游硬管线连接的左侧部，以及设置有沿径向向外凸出的外突出部的右侧部；所述下基础管具有通过防转动构件与下基础法兰的右侧部的所述外突出部紧固连接的左侧部，以及内圆周面上设置有第一螺纹的右侧部；所述上基础管包括具有第一内径的左侧部和具有第二内径的右侧部，其中，第一内径大于第二内径，上基础管的所述左侧部的外圆周壁上设置有能够与下基础管的所述右侧部的第一螺纹配合的第二螺纹；所述一级伸出管包括具有第一外径的左侧部、具有第二外径的右侧部、以及设置在一级伸出管的所述右侧部的内圆周面上的限位突出部，其中，第一外径大于所述第一内径，且第二外径小于所述第一内径，一级伸出管的所述左侧部位于上基础管的左侧部的左端面与下基础法兰的外突出部的右端面之间，一级伸出管的所述右侧部位于上基础管的右侧部的左端面与下基础法兰的外突出部的右端面之间，且一级伸出管能够在下基础法兰的外突出部、下基础管和上基础管构成的空间中向左或向右移动；所述限位环固定连接在一级伸出管的所述左侧部的内圆周壁上；所述二级伸出管包括顺序连接的具有第三外径的左侧部、具有第四外径的中凸部、以及具有第五外径且能够与排砂管线的下游硬管线连接的右侧部，其中，所述第三外径小于第四外径，第五外径小于第四外径且等于所述第二内径，二级伸出管的所述左侧部穿过所述限位环后插入下基础法兰的所述右侧部内，所述中凸部位于一级伸缩管的所述限位突出部与所述限位环之间，以使二级伸出管能够在一级伸缩管的所述限位突出部与所述限位环之间向左或向右移动。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述伸缩式管线长度调整机构还可包括二级伸出管法兰，所述二级伸出管法兰能够将二级伸出管的所述右侧部与排砂管线的下游硬管线连接。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述伸缩式管线长度调整机构还可包括第一密封件、第二密封件和第三密封件，其中，所述第一密封件设置在一级伸出管的左侧部的外圆周壁与下基础管的内圆周壁之间，所述第二密封件设置在二级伸出管的左侧部的外圆周壁与下基础法兰的内圆周壁之间，所述第三密封件设置在二级伸出管的中凸部的外圆周壁与一级伸出管的右侧部的内圆周壁之间。此外，所述伸缩式管线长度调整机构还可进一步包括注液口，所述注液口能够将第一、第二和第三密封件围成的空间与第一液压器连接。这里，所述第一密封件、第二密封件和第三密封件中的一个或多个可包括相互配合的密封圈与密封槽。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述伸缩式管线长度调整机构还可包括第四密封件和第五密封件，其中，所述第四密封件设置在上基础管的左侧部与下基础管的右侧部之间，所述第五密封件设置在上基础管的右侧部与二级伸出管的右侧部之间。此外，所述伸缩式管线长度调整机构还可进一步包括回液口，所述回液口能够将第一、第三、第四和第五密封件围成的空间与第二液压器连接。这里，所述第四密封件和/或第五密封件可包括相互配合的密封圈与密封槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：能够轻松、便捷、随意地调整排砂管线长度，快速将排砂管线对接起来，避免反复抬、撬，大幅度降低工作人员的工作量和工作强度，缩短安装作业周期，节省作业人员成本和吊车使用费用，避免出现钻机等停、延长钻井周期等严重后果。

附图说明

图1a示出了本实用新型的伸缩式管线长度调整机构的一个示例性实施例的结构示意图；

图1b示出了对应于图1a中的h-h截面的剖视图；

图2示出了本实用新型的伸缩式管线长度调整机构的一个示例性实施例的外观示意图；

图3示出了本实用新型的伸缩式管线长度调整机构的一个示例性实施例的一级伸出状态的示意图；

图4示出了本实用新型的伸缩式管线长度调整机构的一个示例性实施例的二级伸出状态的示意图。

附图标记说明：

b1-下基础管法兰、b2-一级伸出管、b3-下基础管、b4-一级伸出管限位环、b5-上基础管、b6-二级伸出管、b7-二级伸出管法兰、b8-回油口、b9-内六角螺钉、以及b10-注油口。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例来详细说明本实用新型的伸缩式管线长度调整机构。

在本实用新型的一个示例性实施例中，伸缩式管线长度调整机构可包括同轴设置的下基础法兰、下基础管、上基础管、一级伸出管、限位环、以及二级伸出管。

下基础法兰的左侧能够与排砂管线的上游硬管线连接；下基础法兰的右侧可设置有沿径向向外凸出的外突出部。下基础法兰的外突出部可具有类凸缘的形状。

下基础管的左侧可通过防转动构件与下基础法兰的外突出部紧固连接。防转动构件能够限制下基础管与下基础法兰之间的相对转动。例如，防转动构件可以为内多角螺钉，然而本实用新型不限于此。下基础管的右侧的内圆周面上可设置有沿轴向具有预定宽度的第一螺纹。

上基础管可包括具有第一内径的左侧部和具有第二内径的右侧部。其中，第一内径大于第二内径。上基础管的左侧部的外圆周壁上可设置有能够与下基础管的第一螺纹配合的第二螺纹。通过第二螺纹与第一螺纹的配合，能够将上基础管与下基础管结合在一起。下基础管类似于母管，上基础管类似于公管。

一级伸出管可包括具有第一外径的左侧部、具有第二外径的右侧部、以及设置在一级伸出管的右侧部的内圆周面上的限位突出部。其中，第一外径大于第一内径，且第二外径小于第一内径。一级伸出管的所述左侧部位于上基础管的左侧部的左端面与下基础法兰的外突出部的右端面之间；一级伸出管的所述右侧部位于上基础管的右侧部的左端面与下基础法兰的外突出部的右端面之间，且一级伸出管能够在下基础法兰的外突出部、下基础管和上基础管构成的空间中沿轴向方向向左或向右移动。

限位环可固定连接在一级伸出管的所述左侧部的内圆周壁上。

二级伸出管可包括具有第三外径的左侧部、具有第四外径的中凸部、以及具有第五外径的右侧部。二级伸出管的左侧部、中凸部和右侧部沿轴向方向顺序连接。二级伸出管的右侧部能够与排砂管线的下游硬管线连接。例如，可通过二级伸出管法兰将二级伸出管的所述右侧部与排砂管线的下游硬管线连接，以使连接方式更加方便和易于操作，然而本实用新型不限于此。并且，所述第三外径小于第四外径，第五外径小于第四外径且等于所述第二内径。二级伸出管的所述左侧部能够穿过在限位环后插入下基础法兰的所述右侧部内。例如，限位环套装二级伸缩管的所述左侧部并位于下基础法兰的右侧部与二级伸出管的中凸部之间。二级伸出管的中凸部位于一级伸缩管的所述限位突出部与限位环之间，以使二级伸出管能够一级伸缩管的所述限位突出部与所述限位环之间向左或向右移动。

在本实用新型的另一个示例性实施例中，伸缩式管线长度调整机构还可在上述示例性实施例的结构基础之上进一步包括第一密封件、第二密封件和第三密封件。其中，第一密封件可设置在一级伸出管的左侧部分的外圆周壁与下基础管的内圆周壁之间，从而提高一级伸出管的左侧部分的外圆周壁与下基础管的内圆周壁彼此接触连接的密封性。例如，第一密封件可以为相互配合的密封圈与密封槽。第二密封件可设置在二级伸出管的左侧部分的外圆周壁(例如，二级伸出管插入下基础法兰的部分)与下基础法兰的内圆周壁之间，从而提高二级伸出管的左侧部分的外圆周壁与下基础法兰的内圆周壁彼此接触连接的密封性。例如，第二密封件可以为相互配合的密封圈与密封槽。第三密封件可设置在二级伸出管的中凸部的外圆周壁与一级伸出管的右侧部分的内圆周壁之间，从而提高二级伸出管的中凸部的外圆周壁与一级伸出管的右侧部分的内圆周壁之间彼此接触连接的密封性。例如，第三密封件可以为相互配合的密封圈与密封槽。然而，本实用新型所使用的密封件不限于此，其它能够实现有效密封作用的构件亦可。

此外，伸缩式管线长度调整机构还可包括注液口。该注液口能够将第一、第二和第三密封件围成的空间与第一液压器连接。例如，注液口可以为注油口。通过将注液口与液压设备连接，操作人员能够非常方便地通过操作液压设备实现将一级伸出管沿轴向向右推动以及将二级伸出管向右推动，即实现一级伸出管的向右移动和二级伸出管的向右移动。然而，本实用新型不限于此，例如，也可直接通过施加向右的外力来实现一级伸出管的向右移动和二级伸出管的向右移动。

在本实用新型的另一个示例性实施例中，所述伸缩式管线长度调整机构还可在具有第一密封件、第二密封件、第三密封件的基础之上，进一步包括第四密封件和第五密封件。第四密封件可设置在上基础管的左侧部分的外圆周面与下基础管的右侧部分的内圆周面之间，从而能够提高上基础管与下基础管之间的密封性。例如，第四密封件可以为相互配合的密封圈与密封槽。第五密封件可设置在上基础管的右侧部分的内圆周面与二级伸出管的右侧部的外圆周面之间，从而能够提高上基础管与二级伸出管接触处的密封性。例如，第五密封件可以为相互配合的密封圈与密封槽。

此外，伸缩式管线长度调整机构还可包括回液口。回液口能够将第一、第三、第四和第五密封件围成的空间与第二液压器连接。例如，回液口可以为回油口。通过将回液口与液压设备连接，操作人员能够非常方便地通过操作液压设备实现将一级伸出管沿轴向向左推动以及将二级伸出管向左推动，即实现一级伸出管的向左移动和二级伸出管的向左移动。然而，本实用新型不限于此，例如，也可直接通过施加向左的外力来实现一级伸出管的向左移动和二级伸出管的向左移动。

本实用新型的伸缩式管线长度调整机构可以被进行不同数量、不同位置的组合应用。当在管汇安装过程中，管线轴向安装位置有误差时，可以方便的调整连接法兰(或其他连接方式，比如接箍等)位置，保证顺利安装。

图1a示出了本实用新型的伸缩式管线长度调整机构的一个示例性实施例的结构示意图；图1b示出了对应于图1a中的h-h截面的剖视图。图2示出了本实用新型的伸缩式管线长度调整机构的一个示例性实施例的外观示意图。图3示出了本实用新型的伸缩式管线长度调整机构的一个示例性实施例的一级伸出状态的示意图；图4示出了本实用新型的伸缩式管线长度调整机构的一个示例性实施例的二级伸出状态的示意图。

如图1a和图1b所示，在本实用新型的一个示例性实施例中，伸缩式管线长度调整机构b可包括：下基础管法兰b1、一级伸出管b2、下基础管b3、一级伸出管限位环b4、上基础管b5、二级伸出管b6、二级伸出管法兰b7、回油口b8、内六角螺钉b9、以及注油口b10。

下基础管法兰b1左侧为上游入口，通过法兰(或者卡箍等方式)与上游管线连接。二级伸出管b6左侧插入下基础管法兰b1中，右侧通过螺纹与二级伸出管法兰b7连接。二级伸出管法兰b7右侧为下游出口，与下游管线连接。二级伸出管法兰b7可以是法兰连接，也可以是卡箍等其它连接方式。下基础管法兰b1右端通过内六角螺钉b9与下基础管b3紧固在一起。

上基础管b5与下基础管b3之间为螺纹连接。一级伸出管限位环b4与一级伸出管b2之间为螺纹连接。一级伸出管b2的右侧设置有沿径向方向向内凸出的限位突出部。二级伸出管b6的中部设置有沿径向方向向外凸出的中凸部，该中凸部能够使二级伸出管在一级伸出管限位环b4与一级伸出管b2的限位突出部之间左右移动。例如，二级伸出管的管体可使用φ244.5mm套管加工而成，套管材质和机械性能符合api标准，具有很高的抗内压强度，能够保证气体钻井作业的安全性。下基础管法兰b1右侧安装注油口b10，用于注入液压油。下基础管b3外侧开孔并通过螺纹与回油口b8连接。

当下基础管法兰b1与上游管线连接时，除一级伸出管b2、二级伸出管b6外，其它部件均已固定。一级伸出管b2则可以在b1下基础法兰和上基础管b5构成的空间内沿轴向左右移动，实现一级伸出，其状态可如图3所示。二级伸出管b6可在一级伸出管b2的限位突出部和一级伸出管限位环b4二者构成的内环槽的左右端面内沿轴向移动，实现二级伸出，其状态可如图4所示。可以根据需求设计多级伸缩，不仅仅局限于二级伸缩，而伸缩的总长度也可以根据需求设计。例如，一级伸缩的尺度可以为12～18mm，二级伸缩的尺度可以为40～50mm。如图1a所示，可在相应部件之间，设置密封槽，用密封圈实施密封。

下基础管法兰b1上的注油口b10和下基础管b3上的回油口b8可分别与手压泵连接。当需要伸长时，与注油口b10连接的手压泵压入液压油，推动一级伸出管b2和二级伸出管b6伸出，此时与回油口b8连接的手压泵处于泄压状态。当需要收缩时，与回油口b8连接的手压泵压入液压油，推动一级伸出管b2和二级伸出管b6收缩，此时与注油口b10连接的手压泵处于泄压状态。在实际应用过程中，当不具备手压泵条件时，也可以不采用液压油的方式驱动。打开回油口b8和注油口b10，使内部腔道与外界联通，可通过人力的方式拉长或收缩二级伸出管b6。

图2示出了本示例性实施例的外观示意图。

综上所示，本实用新型伸缩式管线长度调整机构可包括以下特点：

(1)可单独使用，也可与气体钻井管汇用径向方位角无级调角机构(授权公告号：cn106437579b)、气体钻井管线万向调整短节(授权公告号：cn206220883u)、行星式气体钻井管汇用转向机构(cn207377518u)中的一种或多种设备配合使用，组成功能更为完善的管汇系统；

(2)通过对本实用新型的伸缩式管线长度调整机构进行不同数量、不同位置的组合应用，能够适用于钻井排砂管汇安装的多种情况；当在管汇安装过程中，管线轴向安装位置有误差时，可以方便的调整连接法兰(或其他连接方式，比如接箍等)位置，保证顺利安装；

(3)可采用手压泵的液压方式，也可采用人力拖拽的方式实现伸长和缩短，可操作性强，方便可靠；

(4)伸长长度可根据需求进行调整，十分灵活，完全满足钻井排砂现场管线对接的距离要求；

(5)本实用新型的伸缩式管线长度调整机构主要用于气体钻井排砂管汇中，但也可以用于供气管汇的连接，甚至可以扩展应用到其它领域的硬管汇系统当中去。

尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本实用新型，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。