[发明专利]钻机气控防冻装置及其气控防冻系统

说明书

技术领域

本发明属于石油工业的钻井设备，特别是钻机气控防冻装置及其气控防冻系统，适用于各种在-20℃以上环境温度中工作的钻机。

技术背景

在石油工业中，现有的钻机气控系统主要由四部分组成：一、动力机构：包括空压机和储气罐；二、辅助设施：包括气管线、接头和维护装置等；三、控制机构：包括各种气控元件；四、执行机构：把气压能转换为机械能的转换设备。由于气控系统使用的是压缩空气，总含有一定的水蒸汽，所以当温度低于零度时，就会造成气路冻结，最易发生冻结的是一些气控元件，严重时气路管线也会发生冻结。特别是钻井在野外施工，工作环境恶劣，迁装比较频繁，涉及气控系统的范围广，整个系统保温工作量和难度都比较大，所以每到冬季，钻机气控系统防冻保温问题显的格外突出。目前的气控系统虽然通过采取一些措施，如干燥、保温、加温等，仍不能把压缩空气中的水分全部去除，采取的措施也做不到万无一失。在温度低于零度时，还会发生冻结失灵现象，不但增加了生产成本，给操作者带来不便，甚至还会造成钻井事故。

发明内容

本发明的目的是制造钻机气控防冻装置及其气控防冻系统，克服现有技术中防冻效果差、成本高的缺陷，使它能够方便的给压缩空气混入防冻的气体，使系统中的压缩空气变成低冻结点混合气，达到在-20℃以上无需保温就可防冻的目的。

本技术解决方案可达上述目的：钻机气控防冻装置，由进口闸门、出口闸门、壳体等组成，进口闸门和出口闸门安装在壳体的上部，壳体内装有挥发棒和防冻液。

使用钻机气控防冻装置的钻机气控防冻系统由空压机、储气罐、控制机构、辅助设施和执行机构组成，将钻机气控防冻装置串联安装于储气罐和控制机构之间，进口闸门与储气罐连接，出口闸门与控制机构连接。

使用本发明后，在钻机气控系统的控制机构前端串联一个防冻装置，当压缩空气通过钻机气控防冻装置时，压缩空气中混入防冻的气体变为防冻的压缩混合气，流向各控制机构，从而保证整个气控系统在-20℃的环境下工作而不发生冻结。本发明体积小、制造、安装、使用方便。本装置相对整个气控系统而言，成本增加甚微，却能省去保温设备与措施的投入，节约了保温费用，使综合成本大幅度下降。另外保证了钻井工作的顺利完成，方便了操作，避免了因气控系统冻结引发的事故，降低了工人的劳动强度。

附图说明

附图1为本发明钻机气控防冻装置的结构示意图。

附图2为本发明钻机气控防冻系统的安装示意框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的详述：参见附图1，钻机气控防冻装置，由进口闸门13、出口闸门2和壳体5等组成，进口闸门13和出口闸门2安装在壳体5的上部，壳体5内装有挥发棒11和防冻液。壳体5是耐压容器，耐压强度大于2Mpa。其底端是底座，外周设有固定孔9；顶端由顶盖和防冻液加入口1组成，防冻液加入口1与壳体5内腔连通，用盖密封。壳体5的内腔被挡板3分为液体室6和气体混合室12，挡板3上有孔，挥发棒11从中穿过进入气体混合室12，壳体5的内腔容积达到25-70升。挥发棒11由硬质棒状体外裹吸水材料制作，固定在底座上。硬质棒状体是指由塑料、木质材料或金属材料制成的棒状材体。吸水材料包括柔性材料和细网包裹的粉未材料制作的吸水体，如：棉纱、海绵与毛簪等材料均可包裹于棒状体外制成挥发棒11。将细木渣等用细网包裹后固定于棒状体外也可制成挥发棒11。壳体5的外部设有液体显示计7，由闸门4、8和显示管组成，显示管用透明材料制作，标有刻度，亦可不标示刻度。闸门4和8装于显示管的两端，均与壳体5连通。壳体5的底部设有废液排出闸门10，钻机气控防冻装置经过长期使用后，废液从此闸中排出。壳体5中充入的防冻液为工业无水酒精，它价格低，不污染环境，并且冰点低，在此处用作防冻液比较理想。使用钻机气控防冻装置的钻机气控防冻系统，参见附图1和2，由空压机14、储气罐15、控制机构17、辅助设施18和执行机构19组成，辅助设施18主要是指连接气管线和接头等。将钻机气控防冻装置16串联安装于储气罐15和控制机构17之间，进口闸门13与储气罐15连接，出口闸门2与控制机构17连接。使用本发明时，把钻机气控防冻装置16串联至离储气罐15较近的地方，并通过底座上的固定孔9安装固定到合适的位置。关闭出口闸门2、废液排出闸门10和进口闸门13，打开加入口1与闸门4和8，加入工业无水酒精，加入量可通过计量计7显示出来。加入完毕，打开出口闸门2和进口闸门13，并把加入口1用盖密封，空压机14供气后就可使用。液体室6中的酒精通过挥发棒11挥发一定量的酒精气进入气体混合室12，压缩空气从进口闸门13进入气体混合室12后，压缩空气与挥发的酒精气体自然混合在一起，通过出口闸门2进入气控系统的控制机构17、经辅助设施18再进入执行机构19为钻井所用。由于进入控制机构17的气体含有一定量的酒精，降低了冰点又能保证安全，达到不冻结的目的。当液体室6内的酒精减少后，可按初始加入的方法通过液体加入口1进行补充。经长期使用后，当液体室6中有残余不易挥发液体时，可打开废液排出闸门10将其排出放掉。