一种浅层钻水泥塞设备安全环保装置的制作方法

本实用新型涉及油田修井作业技术领域，尤其是一种浅层钻水泥塞设备安全环保装置。

背景技术：

随着油田的不断开发，油水井在开采和注水过程中，由于开发方案的不断调整和井下情况的恶化，在开采过程中油层改造措施频繁，其中钻水泥塞是经常遇到的一种作业。在作业过程往往出现以下问题：

1、由于需要循环洗井，用水力驱动螺杆钻钻进，由于循环压力稍大，则返出液体溢出会对环境造成污染，尤其对于海上平台，对环境造成的损害更大，虽然有井控防喷装置，但该装置是在发生井喷时才能关闭，且关闭时间较长，正常作业过程中是不允许关闭的。另外为防止突然钻开灰塞，油气携带钻屑喷出井口，需要研制一种方便钻头钻具进出又能防喷(封闭管柱外部环空)的装置，如采用现有的环形封则对管柱摩擦较大，由于井浅，原本就轻的管柱下放和产生钻压就变得更加困难；

2、水泥塞下压力情况未知，一旦井内存在高压，在钻透的一瞬间，会造成飞管等安全事故。钻水泥塞管柱需要经常进行提放活动，才能防止管柱被钻屑卡住。而防管柱突然性上顶功能会与提放活动管柱的要求相矛盾，因此需要研究一种能够解决这一矛盾的技术。现在普遍在井口上方安装一台油管防顶卡瓦，但由于钻进过程中经常需要上提下放活动管柱，固定的防顶卡瓦无法在关闭的情况下实现此动作；

3、浅层水泥塞使用螺杆钻钻塞管柱钻塞时，水马达在驱动钻头相对于管柱转动，钻头产生摩擦力，同时会以反扭矩的形式，传递给管柱，由于管柱轻，与井壁的摩擦力小，会引起管柱的反向转动，如不消除这种转动，钻头相对于灰塞的转速会大大降低。而且管柱的转动对环空封闭和卡瓦咬合的可靠性都会产生影响，因此需要研制不影响管柱上下移动的防管柱反转结构。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种浅层钻水泥塞设备安全环保装置，包括无接箍油管和油管防顶卡瓦，还包括液动单闸板防喷器、油管防转器和特种重型油缸系统；

液动单闸板防喷器设置在井控防喷器组件的上端，液动单闸板防喷器上部通过螺栓连接油管防转器；

特种重型油缸系统包括油缸固定组件、特种油缸和油路控制组件；油缸固定组件包括游动横梁、下固定横梁和稳定卡箍，油缸活塞与游动横梁的两侧固定，游动横梁通过螺栓固定在油管防顶卡瓦上，下固定横梁固定设置在液动单闸板防喷器与井控防喷器组件之间，特种油缸穿设固定在下固定横梁两端，特种油缸下部通过稳定卡箍固定在井控防喷器组件上。

油管防顶卡瓦设置在游动横梁上部。

优选地，油管防转器包括中空法兰底盘、位于法兰底盘上对称设置的第一固定座和第二固定座，第一固定座和第二固定座上均设置有活动臂，活动臂通过销轴固定在第一固定座、第二固定座的两端，第一固定座两端的活动臂之间设置有第一摩擦轮，第二固定座两端的活动臂之间设置有第二摩擦轮，位于两个固定座相同一侧的两活动臂通过气缸连接，且位于两固定座两侧的气缸设置方向相反。

优选地，摩擦轮通过深沟球轴承固定安装在活动臂之间。

优选地，摩擦轮上设有无牙箍。

优选地，油路控制组件包括连接特种油缸升降油口的高压管线，和设置在所述高压管线上的溢流阀和节流阀。

优选地，特种油缸上、下腔体积相同，缸径100mm，油缸壁厚15mm，行程500mm。

优选地，无接箍油管上喷涂有高硬度磨阻材料。

本实用新型相比传统的装置有如下优点：

1、防喷防循环液外溢，符合环保要求；

2、特种重型油缸设计，从而实现管柱防顶状态下安全提放要求；

3、油管防转器设计，抱管时不影响管柱上下移动的防管柱反转效果，提高钻透钻灰塞效率。

附图说明

图1是本实用新型浅层钻水泥塞设备安全环保装置组装结构图；

图2是本实用新型浅层钻水泥塞设备安全环保装置中油管防转器结构示意图；

其中：1-井控防喷器组件；2-无接箍油管；3-油管防顶卡瓦；4-液动单闸板防喷器；5-油管防转器；501-法兰底盘；502-第一固定座；503-第二固定座；504-第一摩擦轮；505-第二摩擦轮；506-气缸；601-游动横梁；602-下固定横梁；603-稳定卡箍；604-特种油缸。

具体实施方式

如图1所示一种浅层钻水泥塞设备安全环保装置，包括无接箍油管2和油管防顶卡瓦3，还包括液动单闸板防喷器4、油管防转器5；液动单闸板防喷器4设置在井控防喷器组件1的上端(此处的井控防喷器组件1为井口上自有的常规设备)，液动单闸板防喷器4上部通过螺栓连接油管防转器5；

如图2所示，油管防转器包括中空法兰底盘501、位于法兰底盘501上对称设置的第一固定座502和第二固定座503，第一固定座502和第二固定座503上均设置有活动臂，活动臂通过销轴固定在第一固定座502、第二固定座503的两端，第一固定座502两端的活动臂之间设置有第一摩擦轮504，第二固定座503两端的活动臂之间设置有第二摩擦轮505，位于两个固定座相同一侧的两活动臂通过气缸连接，且位于两固定座两侧的气缸设置方向相反506，使得活动臂上分别安装在两个气缸的尾座机活塞头部，使得两个气缸能带动活动臂转动，从而带动第一摩擦轮504和第二摩擦轮505抱紧无接箍油管2，防止其反转，同时摩擦轮通过深沟球轴承固定安装在活动臂之间，可实现旋转，与无接箍油管2接触的摩擦轮圆弧面上还设有无牙箍，可不影响无接箍油管2的上下运动，同时在夹持过程中也不会在无接箍油管2留下牙痕，无接箍油管2，上还可喷涂高硬度磨阻材料。

如图1所示，油管防顶卡瓦3设置在游动横梁601上部。

还包括特种重型油缸系统，特种重型油缸系统包括油缸固定组件、特种油缸和油路控制组件；

油缸固定组件包括游动横梁601、下固定横梁602和稳定卡箍603，特种油缸604活塞上部与游动横梁601的两侧固定，游动横梁601通过螺栓固定在油管防顶卡瓦3上，从而实现管柱防顶状态下安全提放要求，下固定横梁602固定设置在液动单闸板防喷器4与井控防喷器组件1之间，下固定横梁602中部设有与井控防喷器组件1匹配的安装螺纹孔及钢圈槽，中间为通径，上部放置液动单闸板防喷器4，安装时液动单闸板防喷器4、下固定横梁602通脱螺栓及钢圈与井控防喷器组件1上部相连，特种油缸604穿设固定在下固定横梁602两端，下固定横梁602两侧通过安装孔及油缸法兰连接两根特种油缸604，特种油缸604下部通过稳定卡箍603固定在井控防喷器组件1如环形防喷器下法兰上。

油路控制组件包括连接特种油缸升降油口的高压管线，和设置在所述高压管线上的溢流阀和节流阀，特种油缸604，缸径100mm，油缸壁厚达15mm，可承受35mpa压力，行程500mm，油缸上下腔设计为体积相同，工作过程中油缸内部充满液压油，升降油口通过高压管线相连，管线中间连接溢流阀及节流阀，节流阀用来控制提放管柱的升降速度，溢流阀用来防止管柱突然上顶造成上腔压力过高。两个特种油缸604活塞上部通过游动横梁601连接油管防顶卡瓦3，从而实现管柱防顶状态下安全提放要求。

实施钻塞过程该装置操作程序：

(1)无接箍油管2通过该装置，操作油管防顶卡瓦3控制阀，使其刚好贴住油管外壁，由于卡瓦为自紧式，所使无接箍油管2只能下放，不能上提，一旦出现上顶力则卡瓦就会抱紧管柱，带动特种油缸604的活塞及游动横梁601、油管防顶卡瓦3一起升起。

(2)操作油管防转器5控制阀，使其抱住无接箍油管2，无接箍油管2可上下自由活动，但不能旋转。

(3)操作液动单闸板防喷器4控制阀，关闭单闸板防喷器，调整关闭压力，使无接箍油管2既可自由下放又能防止循环液喷出，保证钻进。

本实用新型是结合我国油田浅层钻水泥塞设备使用现状，结合各油田实用需求及近年来的安全环保要求，在实施浅层钻水泥塞工艺基础上专项设计的浅层钻水泥塞设备安全环保装置，采用不改变原有井口设备的基础上，增加fz18-21液动单闸板防喷器、气动油管防转器、特种油缸、wfd18-70t游动气动防顶卡瓦、游动横梁、下固定横梁、油缸固定卡箍，几个装置安装与原井口设备上，钻进管柱选用无接箍油管。控制部分。气源选用作业车上气源，增加两套气动调压阀及开关控制阀，来分别控制气动油管防转器和wfd18-70t气动防顶卡瓦。液压动力源，选用地面防喷器控制装置上的备用控制阀控制fz18-21液动单闸板防喷器，控制阀关路增加一套减压阀，由于循环液压力不高，可降低液动单闸板防喷器的关闭压力，只要保证密封即可，从而减小管柱下放的摩擦力。

本实用新型并不局限于上述实施方式，任何本领域技术人员都可做多种修改和变化，在不脱离本实用新型的精神下，都在本实用新型所要求保护范围。