[实用新型]一种在线钻具自动清洁装置

说明书

技术领域

石油机械。

背景技术

石油钻井施工中，为了保持施工现场的环境整洁和便于检查和检测在线钻具存在的瑕疵，确保施工安全顺利进行，起钻时必须对钻具进行清洁。传统使用的方法有人工清洁、刮泥器清洁和水流冲洗清洁，但三种方法各有利弊：

①人工清洁：人工清洁就是两名工人各持一个刮泥套相对站立，两个刮泥套相对套在钻具上，在钻具上形成一个闭合的刮擦区域，在线钻具起出时，钻具上附着的泥浆污染物被刮泥套刮落回到喇叭口。人工清洁的优点是可以边清洁边肉眼检查钻具，对比较明显的缺陷可以及时发现。但缺点是增加了工人的劳动强度和出现事故时造成伤害的风险，同时对钻具的清洁不彻底，不能完全满足仪器对钻具检测的要求；

②刮泥器清洁方法：刮泥器清洁法是用橡胶刮泥器装在喇叭口和转盘中间，起钻时，在线钻具通过刮泥器中间的圆孔，钻具上附着的泥浆污染物被刮泥器刮落回到喇叭口，刮泥器清洁方法的优点是刮泥效果较好，缺点是成本较高、更换麻烦，而且刮泥器使用一段时间后容易破碎掉入井筒，造成次生钻进复杂甚至导致钻井事故的发生；

③水流冲洗清洁方法：水流冲刷清洁法就是用水管对准起出的钻具，水流直接将钻具上的泥浆污染物冲回喇叭口，水流冲洗清洁方法的优点是简单易行，但缺点是浪费水资源，同时持续不断的水流进入井筒会对钻井用泥浆的性能造成较大影响，严重时会导致钻井事故。

发明内容

一种在线钻具自动清洁装置，是由增压储能装置、减压调压装置、自动控制装置和工作装置四大部分组成，增压储能装置由增压控制阀、增压泵、单向阀、储能罐和储能压力表组成，减压调压装置主要是减压调压阀，自动控制装置由电磁控制阀和行程开关组成，工作装置由清洁头和固定装置组成，固定装置包括弹簧和弹簧固定箍。其基本原理是：经气动增压储能后，将现场0.3～0.8Mpa的低压不稳定气源调整为1.5Mpa以上的高压稳定气源，然后再通过减压调压装置，将气源压力调整为0.8～1.2Mpa之间任何一个恒定的工作用压力，开始起钻时，行程开关启动，电磁阀自动打开，调压后的压缩气流自动通过管线，进入清洁头并保持恒压喷出，在喇叭口内对在线钻具形成持续环绕冲击，所有喷嘴喷出的压缩气流和移动的钻具面呈30°夹角，钻具表面的泥浆被吹落后返回喇叭口，完成了对在线钻具表面的自动清洁，清洁头开始工作时，储能罐压力下降，增压泵会自动启动补压储能。清洁头内径320mm，清洁头外径372mm，可以覆盖2-7/8″～9″的常用规格钻具，清洁头为不锈钢材质，可以防腐、防锈，并采用了柔性防碰固定设计，以确保在恶劣环境的使用寿命。

附图说明

图1是在线钻具自动清洁装置示意图。

图2是在线钻具自动清洁装置清洁头工作示意图。

图3是图2的剖示图

图中1.气源压力表，2. 总进气阀，3.增压泵控制阀，4.增压泵，5.单向阀，6.储能罐7.储能压力表，8.减压调压阀，9. 行程开关，10.电磁阀，11.清洁头，12.在线钻具，13.压缩气流，14.喇叭口，15.弹簧，16.弹簧固定箍，17.泥浆。

具体实施方式

在中原油田文19-279井钻井施工中，为了取芯需要起钻，首先将在线钻具自动清洁装置的清洁头(11)固定在喇叭口(14)上，接上现场的压缩气源，当时气源压力0.5Mpa，打开总进气阀(2)，关闭增压泵控制阀(3)，3分钟后储能压力表(7)指数和气源压力表(1)指数相等，打开增压泵控制阀(3)，增压泵(4)开始工作，储能压力表(7)指数逐渐大于气源压力表(1)指数，1分钟后储能压力表(7)指数达到2.5Mpa时，增压泵(4)自动停止工作，调整减压调压阀(8)指数为1.0Mpa，开始起钻作业，在线钻具(12)从泥浆(17)中起出向上运动，行程开关(9)自动启动，打开电磁阀(10)，给清洁头(11)提供1.0Mpa的压缩气流（13），喷出的压缩气流(13)向下呈30°角环绕聚中作用于向上运动的在线钻具(12)表面，在线钻具（12）表面沾附的泥浆（17）被压缩气流（13）吹落，重新回到喇叭口（14）内，起出喇叭口（14）的在线钻具（12）保持了清洁，肉眼可见其本体颜色，清洁头（11）开始工作时，储能罐（6）压力下降，增压泵（4）自动启动，开始补压储能，卸下起出的在线钻具（12）并下放吊卡的过程中，行程开关（9）自动断开，电磁阀（10）关闭，清洁头（11）停止工作，下一柱在线钻具（12）开始向上运动时，行程开关（9）再次自动开启并打开电磁阀（10），清洁头（11）重新开始工作，整个施工共起出125柱在线钻具，自动清洁效果明显。

在大港油田庄27-64井的钻井施工中，为了更换钻头需要起钻，首先将在线钻具自动清洁装置的清洁头(11)固定在喇叭口(14)上，接上现场的压缩气源，当时气源压力0.3Mpa，打开总进气阀(2)，关闭增压泵控制阀(3)，5分钟后储能压力表(7)指数达到0.3Mpa，打开增压泵控制阀(3)，增压泵(4)开始工作，储能压力表(7)指数逐渐大于气源压力表(1)指数，3分钟后储能压力表(7)指数达到1.5Mpa时，增压泵(4)自动停止工作，调整减压调压阀(8)指数为1.0Mpa，开始起钻作业，在线钻具(12)从泥浆(17)中起出向上运动，行程开关(9)自动开启，打开电磁阀(10)，给清洁头(11)提供1.0Mpa的压缩气流（13），压缩气流(13)向下呈30°角环绕聚中作用于向上运动的在线钻具(12)表面，在线钻具（12）表面沾附的泥浆（17）被压缩气流（13）吹落，重新回到喇叭口（14）内，起出喇叭口（14）的在线钻具（12）保持了清洁，肉眼可见其本体颜色，清洁头（11）开始工作时，储能罐（6）压力下降，增压泵（4）自动启动，开始补压储能，卸下起出的在线钻具（12）并下放吊卡的过程中，行程开关（9）自动断开，关闭电磁阀（10），清洁头（11）停止工作，下一柱在线钻具（12）开始向上运动时，行程开关（9）再次自动启动并打开电磁阀（10），清洁头（11）重新开始工作，整个施工共起出在线钻具48柱，达到了预期的清洁效果。