用于返流槽泄流口的截止结构的制作方法

本发明涉及井场循环系统领域，具体涉及用于返流槽泄流口的截止结构。

背景技术：

在石油钻井领域，循环系统是井场八大系统之一，用于钻井液、完井液在地面的循环。循环系统的地面部分包括了返流槽、沉淀池、泥浆池等结构。其中从井内返出的钻井液从井口位置进入返流槽，通过返流槽流动至固控系统中的振动筛上筛出岩屑。井队不可能只配备一台振动筛，因为在大排量钻进时，单台振动筛的处理能力无法满足处理需求，会导致钻井液大量跑浆。因此，返流槽的下游端一般都有三台及以上并排的振动筛，在返流槽上逐一开设泄流口，便于钻井液流入不同的振动筛上。当然，在钻井现场一般不会开启所有振动筛，总会有一两台振动筛作为备用设备，当常用的振动筛出现故障需要修理、或需要更换筛网筛布时，才启用备用的振动筛。在启用备用振动筛时，需要切断待停用的振动筛与返流槽之间的流通通道、打开备用振动筛与返流槽之间的流通通道。

现有技术中，基于方便启闭的考虑，返流槽与振动筛之间普遍通过泄流口和闸板实现通断。具体的，在返流槽的槽壁上开设泄流口，钻井液通过泄流口流至振动筛的入口端；泄流口两侧的槽壁上均开设插槽，当需要停用某个振动筛时，工人自上而下放入闸板，使闸板的两端进入两侧的插槽内，即可通过闸板阻止钻井液向该振动筛流动，具体如图1所示。当需要打开时，工人直接上提闸板即可。但是，在现场操作过程中，当需要上提闸板时，工人经常遇到闸板根本无法人力提起，究其原因，除了流动过程中的钻井液的水压外，更主要的是钻井液中本就携带大量岩屑，无论是泥页岩地层的泥质岩屑还是砂岩岩盐地层的硬质颗粒岩屑，都会逐渐被挤压在闸板两侧与插槽的缝隙之间，虽然该缝隙能够容纳的岩屑总量很少，但是钻井液中的硬质颗粒岩屑搭设骨架、泥质岩屑又对骨架缝隙进行充填，以此形成了较为稳定的致密结构，最终导致了闸板两端在插槽内的严重卡涩、通过人力上提方式难以将闸板提起的问题。为此，现有技术中，工人一般只能够用铁锤反复敲击返流槽侧壁，直到闸板与插槽之间的缝隙松动、岩屑脱落，再尝试将闸板提起。这种暴力敲击的方式虽然被广泛使用，但其依然存在较大弊端：为了保证能够提起闸板，工人敲击力度一般较大，非常容易导致插槽两侧的槽壁局部变形，长期下来插槽两侧的槽壁不仅受损严重，而且还容易由于变形过度导致闸板无法顺利插入，导致泄流口启闭失效、无法关闭、需要对切割掉原有泄流口重新焊接新的泄流口。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供用于返流槽泄流口的截止结构，以解决现有技术中振动筛泄流口处闸板上提难度大、强行敲击容易导致槽壁变形受损的问题，实现便于快速将闸板提起、同时不会导致槽壁损伤变形的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

用于返流槽泄流口的截止结构，包括槽壁、位于槽壁上的泄流口，所述泄流口两侧的槽壁上均开设插槽，所述泄流口两侧的槽壁上还开设缺口，所述缺口与在泄流口同侧的插槽连通、且缺口位于插槽朝向返流槽内部方向的一侧；所述缺口内设置转轴，所述转轴的外表面与泄流口侧面的槽壁所在平面、插槽与缺口相邻的一侧侧壁所在平面均相切；还包括用于驱动所述转轴转动的驱动机构。

针对现有技术中振动筛泄流口处闸板上提难度大、强行敲击容易导致槽壁变形受损的问题，本发明提出用于返流槽泄流口的截止结构，本结构在泄流口两侧的槽壁上均开设缺口，该缺口用于容纳转轴。缺口与同侧的插槽连通，且缺口位于插槽朝向返流槽内部方向的一侧，也就是说，缺口位于返流槽的槽子与插槽之间，所以当插槽内插入闸板时，位于缺口内的转轴是位于闸板朝向返流槽内部方向的一侧。当在两个插槽之间插入闸板时，携带有岩屑的钻井液会局部浸没转轴。转轴的外表面与泄流口侧面的槽壁所在平面相切，避免转轴相对泄流口侧面的槽壁凸出或凹陷，有利于防止岩屑在该处的静止堆积。转轴的外表面还与插槽和缺口相邻的一侧侧壁所在平面均相切，其中插槽和缺口相邻的一侧侧壁，是指插槽内靠近缺口所在方向的一侧侧壁，此种设置能够使得本来与插槽相匹配的闸板两端，与转轴表面是相切的，即是转轴与闸板之间线接触。本申请在正常使用时，与现有方式一样，将闸板两端放置在泄流口两侧的插槽内，实现对钻井液的截流，此时两侧的滚轴始终保持与闸板表面的相切。当需要拔出闸板时，若遇到无法提起闸板的情况时，此时即是岩屑在闸板与滚轴之间所形成的缝隙内搭设骨架、充填致密的情况。此时，工人通过驱动机构驱动两侧的转轴转动，转轴不断掠过闸板表面，破坏岩屑自动建立起的致密填充结构，直到闸板两端堆积的岩屑都已经被破坏，此时工人再将上提闸板时，钻井液中岩屑导致的卡阻消失，即可较为轻松的将闸板提起。并且，转轴转动时必然带动作为填充骨架的硬质颗粒岩屑产生位移，骨架一旦被破坏，整个岩屑填充所形成的致密结构也就必然瓦解。本申请相较于现有技术而言，首先不用使用铁锤大力敲击返流槽的槽壁，在闸板上提受阻时能够降低人力消耗，工人能够较为轻松的消除由于岩屑导致的卡涩、阻塞；其次不会出现槽壁变形受损的问题，更不会出现由于槽壁变形导致无法再与闸板相匹配的情况；最后还能够显著提高对单个振动筛开启控制的效率：因为省略了工人要到处寻找铁锤，然后又要多次尝试敲击、逐渐增大敲击力度、多次尝试上提闸板的过程，显著提高了开启闸板、启用对应振动筛的效率。优选的，本申请使用时，转轴的转动方向为：转轴掠过闸板表面时，朝向泄流槽中心方向运动。

进一步的，所述转轴表面设置若干凸棱；所述缺口的内壁呈与转轴匹配的弧形曲面，且缺口在横截面上所对应的圆心角呈180°～270°。转轴表面设置若干凸棱，用于更好的刮落、破坏填充在转轴与闸板之间的致密岩屑，显著提高对岩屑的破坏能力、提高对粘接在闸板表面的泥质胶结物的刮落能力。若干凸棱优选的可随机分布。此外，缺口呈与转轴相匹配的弧形，即是转轴外径等于缺口内径，转轴恰好容纳在缺口内，避免附着在转轴表面的泥岩岩屑进入缺口中。本方案中缺口的横截面是指沿着垂直于缺口轴线的平面所做的截面，在横截面上，缺口对应的圆心角为180°～270°，因此对于转轴而言，即是有四分之一至一半的部分是裸露在缺口外的，该部分就能够用于对堆积的岩屑进行破坏。

进一步的，所述泄流口两侧的槽壁上均设置朝向返流槽内部方向凸起的加厚部，所述缺口局部位于加厚部内，且缺口顶部封闭。传统的返流槽槽壁一般较薄，为此本方案在泄流口两侧的槽壁上加设加厚部，且加厚部朝向返流槽的槽体内部。通过加厚部来设置缺口、安装转轴。

进一步的，两个加厚部中，位于上游方向的加厚部侧壁连接第一导流块、位于下游方向的加厚部侧壁连接第二导流块，第一导流块与第二导流块均为底部与返流槽槽底接触、顶部与槽壁等高的楔形块；

所述第一导流块位于对应的加厚部朝向返流槽内部方向的一侧，第一导流块的厚度沿着液体在返流槽内的流动方向逐渐增大；

所述第二导流块位于对应的加厚部朝向泄流口中心方向的一侧，第二导流块的厚度沿着液体在泄流口的排液方向逐渐增大。

对于返流槽而言，钻井液都有一定的流动方向，即钻井液从井口流出后在返流槽内的流动方向是固定的，因此在泄流口两侧的两个加厚部，必然有一个位于上游方向、另一个位于下游方向。第一导流块和第二导流块的底部、顶部分别与返流槽的槽底、槽顶等高，确保在纵向上的整体导流。本方案在位于上游方向的加厚部侧壁连接第一导流块，第一导流块位于该加厚部朝向返流槽内部方向的一侧，通过自身的楔形结构，将泄流口上游的钻井液引导至稍微偏离泄流口的位置，钻井液中携带的岩屑也会稍微偏离泄流口的位置通过泄流口附近，从而有效减少岩屑从泄流口上游端进入泄流口处，以此减少岩屑在上游端的插槽处卡涩闸板的情况。同理，在位于下游方向的加厚部侧壁连接第二导流块，第二导流块位于对应的加厚部朝向泄流口中心方向的一侧，通过第二导流块的楔形结构，将泄流口下游端的钻井液引导至稍微便宜泄流口的位置，使钻井液继续向下游方向流动，进入下一个泄流口处。钻井液中携带的岩屑也会稍微偏离泄流口下游端的位置彻底通过该泄流口，从而有效减少岩屑从泄流口下游端进入下游端的插槽，以此减少岩屑在下游端的插槽处卡涩闸板的情况。

进一步的，所述转轴的顶部固定连接传动轴，传动轴的顶端位于槽壁上方，所述传动轴与缺口顶部之间通过轴承配合；

所述驱动机构为与传动轴顶端固定连接的摇柄；

或所述驱动机构为输出端与传动轴顶端固定连接的电机，所述电机通过架设在插槽顶部的支架进行安装。

通过传动轴带动转轴转动，传动轴与缺口顶部之间通过轴承配合，确保稳定转动，使用时仅需通过驱动机构驱动传动轴即可。本方案给出了两种传动轴的驱动方式：第一种为通过摇柄人力驱动，便于工人快速操作、具有较高的自主性与灵活性。第二种为通过电机带动传动轴转动，此种方式可以设定电机的转动方向，有利于将填充在转轴与闸板之间的岩屑向泄流口中心方向排出，并且还能够进一步的减少人力消耗。

进一步的，还包括活动设置在插槽内的推板、位于槽壁外侧的定位板，推板与定位板相互正对，且推板与定位板之间通过若干弹性件连接；所述槽壁外侧还设置锁止装置，所述锁止装置用于使定位板与槽壁外表面保持贴合。推板位于插槽内、定位板位于槽壁外侧，两者之间通过若干弹性件进行连接，锁止装置用于使定位板与槽壁外表面保持贴合。本方案使用时，在闸板放入插槽后，人力从外部将定位板推至贴合在槽壁外表面，再用锁紧装置保持定位板与槽壁的相对固定，此时在弹性件的作用下，将推板向闸板方向推动，使得推板牢固的抵靠在闸板表面，通过推板传递各弹性件的弹性力，使得闸板稳定的抵拢插槽的另一侧，此时闸板即与转轴实现稳定的线接触，确保更少的岩屑卡涩在转轴与闸板之间，使得在需要取出闸板时，转动转轴所需的动力更小，更加方便的确保快速将闸板提起。

进一步的，所述弹性件为压簧，插槽与槽壁外侧之间开设若干用于所述压簧穿过的通孔，所述通孔与压簧一一对应，压簧两端分别与推板、定位板固定连接。通过压簧确保弹性件始终对推板施加作用力。当锁止装置锁住定位板时，由于定位板无法移动，此时即可推动推板朝向闸板方向紧密的贴合。当需要取出闸板时，松开锁止装置，推板自然会松动，不会阻止闸板的取出。

进一步的，所述锁止装置包括若干转动连接在槽壁上的l型卡扣；当定位板与槽壁外表面贴合时，所述l型卡扣的一端能够转动至与定位板外表面贴合。l型卡扣的一端转动连接在槽壁上、另一端扣住定位板即可。当需要松开对定位板的锁止时，仅需转动l型卡扣，使其转动至不限制定位板即可。本方案中的锁紧装置结构简单、使用方便。

进一步的，所述推板朝向定位板所在方向的一侧表面为平面；所述推板顶端设置尖锥部，所述尖锥部从上往下厚度逐渐增大。推板朝向定位板所在方向的一侧表面为平面，确保定位板与推板之间的整体贴合。推板顶端设置尖锥部，尖锥部从上往下厚度逐渐增大，使得从上往下插入闸板时，推板的顶端能够对闸板起到引导作用，使得闸板顺利插入所需位置。

进一步的，所述推板为厚度小于或等于5mm的金属板。金属板表面光滑能够确保闸板的顺畅出入，避免造成无谓的卡阻。推板厚度小于或等于5mm，确保能够稳定的向闸板传递各弹性件的作用力即可。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明用于返流槽泄流口的截止结构，遇到无法提起闸板的情况时，工人通过驱动机构驱动两侧的转轴转动，转轴不断掠过闸板表面，破坏岩屑自动建立起的致密填充结构，直到闸板两端堆积的岩屑结构都已经被破坏，此时岩屑不再致密，工人再上提闸板时就较为轻松；随着闸板的上提岩屑逐渐向下掉落。本申请相较于现有技术而言，不用使用铁锤大力敲击返流槽的槽壁，在闸板上提受阻时能够降低人力消耗，工人能够较为轻松的消除由于岩屑导致的卡涩与阻塞。

2、本发明用于返流槽泄流口的截止结构，不会出现槽壁变形受损的问题，更不会出现由于槽壁变形导致无法再与闸板相匹配的情况，显著延长了返流槽排泄口的使用寿命，对返流槽进行了充分的保护。

3、本发明用于返流槽泄流口的截止结构，因为省略了工人要到处寻找铁锤，然后又要多次尝试敲击、逐渐增大敲击力度、多次尝试上提闸板的过程，所以显著提高了开启闸板、启用该泄流口对应的振动筛的效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为现有技术的结构示意图；

图2为本发明具体实施例的结构示意图；

图3为图2中a处的局部放大图；

图4为图2中b处的局部放大图；

图5为本发明具体实施例中泄流口一侧的示意图；

图6为过图5中c-c方向线的剖视图；

图7为过图5中d-d方向线的剖视图；

图8为本发明具体实施例中泄流口处的局部俯视图；

图9为本发明具体实施例的结构示意图；

图10为本发明具体实施例中放入闸板时泄流口一侧的示意图；

图11为本发明具体实施例中提起闸板时泄流口一侧的示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-槽壁，2-泄流口，3-插槽，4-转轴，5-凸棱，6-加厚部，7-第一导流块，8-第二导流块，9-传动轴，10-轴承，11-摇柄，12-电机，13-支架，14-定位板，15-弹性件，16-锁止装置，17-通孔，18-尖锥部，19-闸板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

用于返流槽泄流口的截止结构，如图2至图8所示，包括槽壁1、位于槽壁1上的泄流口2，泄流口2两侧的槽壁1上均开设插槽3，泄流口2两侧的槽壁1上还开设缺口，缺口与在泄流口2同侧的插槽3连通、且缺口位于插槽3朝向返流槽内部方向的一侧；缺口内设置转轴4，转轴4的外表面与泄流口2侧面的槽壁1所在平面、插槽3与缺口相邻的一侧侧壁所在平面均相切；还包括用于驱动转轴4转动的驱动机构。泄流口2两侧的槽壁1上均设置朝向返流槽内部方向凸起的加厚部6，缺口局部位于加厚部6内，且缺口顶部封闭。

更为优选的实施方式是：转轴4表面设置若干凸棱5；缺口的内壁呈与转轴4匹配的弧形曲面，且缺口在横截面上所对应的圆心角呈270°。转轴4的顶部固定连接传动轴9，传动轴9的顶端位于槽壁1上方，传动轴9与缺口顶部之间通过轴承10配合；驱动机构为与传动轴9顶端固定连接的摇柄11。

优选的，上述凸棱5在转轴4表面呈螺旋状分布；且凸棱5在转轴4径向方向上的厚度不超过1mm。

本实施例在正常使用时，与如图1所示的现有方式一样，将闸板两端放置在泄流口2两侧的插槽3内，实现对钻井液的截流，此时两侧的滚轴始终保持与闸板表面的相切。当需要拔出闸板时，若遇到无法提起闸板的情况时，此时即是岩屑在闸板与滚轴之间所形成的缝隙内搭设骨架、充填致密的情况。工人则摇动摇柄11，驱动两侧的转轴转动，转轴不断掠过闸板表面，破坏岩屑自动建立起的致密填充结构，直到闸板两端堆积的岩屑结构都已经被破坏，此时岩屑不再致密，工人再上提闸板时就较为轻松，岩屑能够向下掉落。

实施例2：

用于返流槽泄流口的截止结构，如图5所示，在实施例1的基础上，驱动机构为输出端与传动轴9顶端固定连接的电机12，电机12通过架设在插槽3顶部的支架13进行安装。本实施例中，由电机12作为驱动机构，提前设置电机的转动方向，使转轴掠过闸板表面时，朝向泄流槽中心方向运动；以图3与图4中的转轴举例说明，即是使图3中的转轴顺时针方向转动，图4中的转轴逆时针方向转动。

实施例3：

在上述任一实施例的基础上，本实施例的两个加厚部6中，位于上游方向的加厚部6侧壁连接第一导流块7、位于下游方向的加厚部6侧壁连接第二导流块8，第一导流块7与第二导流块8均为底部与返流槽槽底接触、顶部与槽壁1等高的楔形块；

第一导流块7位于对应的加厚部6朝向返流槽内部方向的一侧，第一导流块7的厚度沿着液体在返流槽内的流动方向逐渐增大；

第二导流块8位于对应的加厚部6朝向泄流口2中心方向的一侧，第二导流块8的厚度沿着液体在泄流口2的排液方向逐渐增大。

对于返流槽而言，钻井液都有一定的流动方向，即钻井液从井口流出后在返流槽内的流动方向是固定的，图2与图8中的箭头方向即是展示了本实施例中钻井液在返流槽内的流动方向。如图3所示，本实施例在位于上游方向的加厚部6侧壁连接第一导流块7，第一导流块7位于该加厚部6朝向返流槽内部方向的一侧，通过自身的楔形结构，将泄流口上游的钻井液引导至稍微偏离泄流口的位置，钻井液中携带的岩屑也会稍微偏离泄流口的位置通过泄流口附近，从而有效减少岩屑从泄流口上游端进入泄流口处，以此减少岩屑在上游端的插槽处卡涩闸板的情况。同理，如图4所示，在位于下游方向的加厚部6侧壁连接第二导流块8，第二导流块8位于对应的加厚部6朝向泄流口中心方向的一侧，通过第二导流块8的楔形结构，将泄流口下游端的钻井液引导至稍微偏离泄流口的位置，使钻井液继续向下游方向流动，进入下一个泄流口处。钻井液中携带的岩屑也会稍微偏离泄流口下游端的位置彻底通过该泄流口，从而有效减少岩屑从泄流口下游端进入下游端的插槽，以此减少岩屑在下游端的插槽处卡涩闸板的情况。

实施例4：

在实施例3的基础上，本实施例中，第一导流块7与第二导流块8的楔形面斜面均设置为向内凹陷的弧面，如图8所示。对于第一导流块7而言，携带岩屑的钻井液划过其表面时沿弧形曲面流动、做离心运动，质量更大的岩屑在离心力作用下更容易远离泄流口上游端附近。同理，对于第二导流块8而言，携带岩屑的钻井液划过其表面时沿弧形曲面流动、做离心运动，质量更大的岩屑在离心力作用下更容易远离泄流口下游端附近。本实施例通过在第一导流块7与第二导流块8上设置凹陷弧面，从而更加显著的减少岩屑从泄流口两端进入插槽。

实施例5：

在上述任一实施例的基础上，还包括活动设置在插槽3内的推板13、位于槽壁1外侧的定位板14，推板13与定位板14相互正对，且推板13与定位板14之间通过若干弹性件15连接；槽壁1外侧还设置锁止装置16，锁止装置16用于使定位板14与槽壁1外表面保持贴合。弹性件15为压簧，插槽3与槽壁1外侧之间开设若干用于压簧穿过的通孔17，通孔17与压簧一一对应，压簧两端分别与推板13、定位板14固定连接。

优选的，锁止装置16包括若干转动连接在槽壁1上的l型卡扣；当定位板14与槽壁1外表面贴合时，l型卡扣的一端能够转动至与定位板14外表面贴合。推板13朝向定位板14所在方向的一侧表面为平面；推板13顶端设置尖锥部18，尖锥部18从上往下厚度逐渐增大。推板13为厚度小于或等于5mm的金属板。

本实施例中，推板13与闸板19的总厚度等于插槽的宽度。

闸板19插入时，闸板19将推板13向外侧方向挤压，再人力从外部将定位板推至贴合在槽壁外表面，再用l型卡扣保持定位板与槽壁的相对固定，如图10所示，此时在各弹性件的作用下，将推板向闸板方向推动，使得推板牢固的抵靠在闸板表面，通过推板传递各弹性件的弹性力，使得闸板稳定的抵拢插槽的另一侧，此时闸板即与转轴实现稳定的线接触，确保更少的岩屑卡涩在转轴4与闸板19之间，使得在需要取出闸板时，转动转轴所需的动力更小，更加方便的确保快速将闸板提起。当需要取出闸板19时，转动l型卡扣至图11所示，推板自然会松动，不会阻止闸板的取出。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。