一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖屑的制取裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油與天然氣開(kāi)發(fā)鉆井技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體鉆井鉆速快、有效保護(hù)儲(chǔ)層、有效防止井漏事故的發(fā)生，在鉆井行業(yè)運(yùn)用的越來(lái)越廣泛。但是由于氣體鉆井循環(huán)的介質(zhì)為空氣，而空氣的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于巖肩的密度，所以氣體鉆井巖肩的運(yùn)移一直是氣體鉆井亟待解決的一個(gè)重大難題。實(shí)驗(yàn)研究是解決該問(wèn)題的一個(gè)非常有效的方法，可是對(duì)于氣體鉆井初次破碎的巖肩制取非常的困難。一些研究者利用堅(jiān)硬的物質(zhì)砸?guī)r石顆粒的方法來(lái)制取巖肩，還有一部分研究者采用粉碎機(jī)對(duì)巖石顆粒進(jìn)行粉碎來(lái)制取巖肩，可是這些方法制造出來(lái)的巖肩顆粒粒度分布和幾何形態(tài)上與真實(shí)的空氣鉆井鉆頭破碎的巖肩相差甚大。因此，如果能制造出一種獲得氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的裝置，以上的問(wèn)題就能夠得到有效的解決，使得對(duì)氣體鉆井巖肩運(yùn)移的實(shí)驗(yàn)研究更加科學(xué)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是:提供一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：
[0005]本實(shí)用新型一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置，包括絞車、固定架、箱體、膠墊、巖塊、進(jìn)氣口、出氣口、壁面、鋼絲繩、支架、滑輪、加重塊、電動(dòng)機(jī)、鉆桿、膠圈、扶正塊、流道、牙輪鉆頭、觀察窗、錐形底面、導(dǎo)管、分離器。鋼絲繩一端與絞車連接，一端借助滑輪與加重塊連接；固定架一端焊接在壁面上，另一端焊接在箱體上;箱體為正方形箱體，上部敞口，膠墊和巖塊都可放置在箱體內(nèi)部，膠墊放置于巖塊和箱體之間；扶正塊焊接在壁面上，為圓環(huán)形，在下部的扶正塊上開(kāi)有進(jìn)氣口、出氣口和流道;上部支架一端連接滑輪，另一端焊接在壁面上，下部的支架一端焊接在壁面，一端與地面接觸；電動(dòng)機(jī)固定在加重塊內(nèi)部，并與鉆桿連接;鉆桿一端連接電動(dòng)機(jī)，另一端與牙輪鉆頭相連;膠圈采用耐磨橡膠制成，位于扶正塊和鉆桿之間；觀察窗安置在壁面上，采用鋼化玻璃制成;錐形底面上部和壁面連接，下部和導(dǎo)管連接，導(dǎo)管采用合金鋼制成，具有耐研磨性，導(dǎo)管末端和分離器連接。在箱體中放置好巖塊和膠墊后，開(kāi)啟電動(dòng)機(jī)，利用絞車，將加重塊的部分重量通過(guò)鉆桿施加到轉(zhuǎn)動(dòng)的牙輪鉆頭上，同時(shí)從注氣口注入高速氣流，經(jīng)流道，最后從出氣口噴出，將牙輪鉆頭破碎的巖肩及時(shí)帶離，最后巖肩在氣流的帶動(dòng)下，經(jīng)箱體和壁面之間的空隙、錐形底面、導(dǎo)管，最終到達(dá)分離器，這就達(dá)到了制取氣體鉆井鉆頭初次破碎巖石巖肩的目的。
[0006]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，能成功制取氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖I是本實(shí)用新型一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2是圖I的A-A剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖3是圖I的B-B剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖4是圖I的C-C剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖5是圖I的D-D剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中：1.絞車，2.固定架，3.箱體，4.膠墊，5.巖塊，6.進(jìn)氣口，7.出氣口，8.壁面，9.鋼絲繩10.支架，11.滑輪，12.加重塊，13.電動(dòng)機(jī)，14.鉆桿，15.膠圈，16.扶正塊，17.流道，
18.牙輪鉆頭，19.觀察窗，20.錐形底面，21.導(dǎo)管，22.分離器。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014]如圖I、圖2、圖3、圖4、圖5所示，本實(shí)用新型一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，主要由絞車I、固定架2、箱體3、膠墊4、巖塊5、進(jìn)氣口6、出氣口7、壁面
8、鋼絲繩9、支架10、滑輪11、加重塊12、電動(dòng)機(jī)13、鉆桿14、膠圈15、扶正塊16、流道17、牙輪鉆頭18、觀察窗19、錐形底面20、導(dǎo)管21、分離器22組成。絞車I用于拉動(dòng)鋼絲繩9，從而帶動(dòng)加重塊12上下移動(dòng)，并帶動(dòng)鉆桿（14)和牙輪鉆頭（18)上下移動(dòng)，滑輪11用于減少鋼絲繩9拉動(dòng)過(guò)程中的阻力；固定架2能夠?qū)⑾潴w3固定，箱體3用于放置巖塊5和膠墊4，可避免牙輪鉆頭18鉆巖塊5過(guò)程中巖塊5發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，膠墊4可使巖塊5牢牢固定在箱體3內(nèi)；進(jìn)氣口 6位于下部扶正塊16外側(cè)，用于向該裝置內(nèi)注入氣體，流道17位于下部扶正塊內(nèi)部，用于流通氣體，出氣口7位于下部扶正塊16內(nèi)側(cè)下方，用于改變氣流方向，使氣流沖擊牙輪鉆頭18，進(jìn)而可以冷卻牙輪鉆頭18，并將巖肩從牙輪鉆頭18底部及時(shí)帶離;壁面8、下部扶正塊16、觀察窗
19、錐形底面20可避免制取的巖肩到處飛濺，保證整個(gè)制取過(guò)程的安全;支架10不僅可以固定滑輪11，還可以支撐整個(gè)裝置;加重塊12可以通過(guò)電動(dòng)機(jī)13和鉆桿14給牙輪鉆頭18施加壓力，保證牙輪鉆頭18的破巖效率；電動(dòng)機(jī)13主要用于給鉆桿14和牙輪鉆頭18提供旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，鉆桿14可以將動(dòng)力傳遞到牙輪鉆頭18，牙輪鉆頭18可以破碎巖塊;膠圈15可防止氣體和巖肩向上運(yùn)移;兩個(gè)扶正塊16可使鉆桿一直保持垂直狀態(tài)，保證制取的效率;觀察窗19可以打開(kāi)，打開(kāi)觀察窗19后，可以往箱體3內(nèi)部放置巖塊5和膠墊4，關(guān)閉觀察窗19可觀察裝置內(nèi)部破巖的過(guò)程;錐形底面20側(cè)面和軸線成60°角，可引導(dǎo)大的巖肩顆粒流入導(dǎo)管21，以防巖肩顆粒在底部堆積;導(dǎo)管21是氣體和巖肩的流動(dòng)通道，分離器22用于將氣體和巖肩顆粒分咼。
[0015]將巖塊5和膠墊4放置在箱體3內(nèi)部后，關(guān)閉觀察窗19，開(kāi)啟電動(dòng)機(jī)13，鉆桿14和鉆頭18開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)絞車I下放加重塊12，使牙輪鉆頭18逐漸下移并與巖塊接觸，并給牙輪鉆頭18—定的鉆壓，牙輪鉆頭18開(kāi)始破巖，同時(shí)從注氣口 6注入高速氣流，高速氣流經(jīng)流道17和出氣口7，沖擊牙輪鉆頭18和鉆開(kāi)的巖肩，并將巖肩攜帶到錐形底面20，然后經(jīng)由導(dǎo)管21進(jìn)入到分離器22，最后氣固流體被分離器22分離，從而得到了氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩。該裝置原理簡(jiǎn)單，能有效避免巖肩被鉆頭的重復(fù)破碎和長(zhǎng)距離運(yùn)移過(guò)程中的重復(fù)破碎，而且制取效率高，制取的巖肩能夠滿足實(shí)驗(yàn)要求，對(duì)研究氣體鉆井巖肩的運(yùn)移有非常重要的意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置，包括絞車（I)、固定架(2)、箱體(3)、膠墊(4)、巖塊(5)、進(jìn)氣口（6)、出氣口（7)、壁面(8)、鋼絲繩(9)、支架（10)、滑輪（11)、加重塊(12)、電動(dòng)機(jī)（13)、鉆桿（14)、膠圈（15)、扶正塊（16)、流道（17)、牙輪鉆頭（18)、觀察窗(19)、錐形底面(20)、導(dǎo)管（21)、分離器(22)，其特征在于:箱體(3)為正方形箱體，上部敞口，用于放置膠墊(4)和巖塊(5)，可避免牙輪鉆頭（18)鉆巖塊(5)過(guò)程中巖塊5發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，膠墊(4)可使巖塊(5)牢牢固定在箱體(3)內(nèi)；氣體經(jīng)進(jìn)氣口（6)進(jìn)入，流經(jīng)流道(17)，最后從出氣口（7)流出，沖擊并冷卻牙輪鉆頭（18)，并將巖肩從牙輪鉆頭（18)底部及時(shí)帶離;兩個(gè)扶正塊（16)可使鉆桿（14)一直保持垂直狀態(tài)，保證制取的效率；電動(dòng)機(jī)（13)固定在加重塊(12)內(nèi)部，并與鉆桿(14)連接，鉆桿（14)另一端與牙輪鉆頭（18)相連，電動(dòng)機(jī)(13)轉(zhuǎn)動(dòng)可帶動(dòng)鉆桿（14)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)牙輪鉆頭（18)轉(zhuǎn)動(dòng);通過(guò)絞車（I)和鋼絲繩(9)帶動(dòng)加重塊（12)上下移動(dòng)，可將加重塊（12)的部分重量通過(guò)鉆桿（14)施加到轉(zhuǎn)動(dòng)的牙輪鉆頭（18)上，提高破巖的效率;錐形底面(20)側(cè)面和軸向成60°角，可引導(dǎo)大的巖肩顆粒流入導(dǎo)管(21)，以防巖肩顆粒在底部堆積;分離器(22)可將氣體和巖肩分離。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置，其特征在于:膠圈（15)采用耐磨橡膠制成，位于扶正塊(16)和鉆桿(14)之間，可防止氣體和巖肩向上運(yùn)移。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置，其特征在于:觀察窗（19)安置在壁面(8)上，采用鋼化玻璃制成，觀察窗（19)可以打開(kāi)，打開(kāi)觀察窗（19)后，可以往箱體(3)內(nèi)部放置巖塊(5)和膠墊(4)，關(guān)閉觀察窗（19)可觀察裝置內(nèi)部破巖的過(guò)程。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置，其特征在于：導(dǎo)管(21)采用合金鋼制成，具有耐研磨性。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖屑的制取裝置，它主要包括絞車、固定架、箱體、膠墊、巖塊、進(jìn)氣口、出氣口、壁面、鋼絲繩、支架、滑輪、加重塊、電動(dòng)機(jī)、鉆桿、膠圈、扶正塊、流道、牙輪鉆頭、觀察窗、錐形底面、導(dǎo)管、分離器。通過(guò)絞車、鋼絲繩和滑輪可帶動(dòng)加重塊上下移動(dòng)，并將加重塊的部分重量通過(guò)鉆桿施加給牙輪鉆頭，可提高破巖效率；箱體用于放置巖塊和膠墊，膠墊可使巖塊牢牢固定在箱體內(nèi)；氣體可以從注氣口進(jìn)入，流經(jīng)流道，從出氣口流出，沖擊和冷卻牙輪鉆頭，并將巖屑及時(shí)從牙輪鉆頭底部帶走；電動(dòng)機(jī)可以為鉆桿的轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)能，通過(guò)鉆桿帶動(dòng)牙輪鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)；錐形底面可以防止大的巖屑顆粒堆積，分離器可以將氣體和巖屑顆粒進(jìn)行分離。開(kāi)啟電動(dòng)機(jī)，通過(guò)絞車將加重塊下放，使轉(zhuǎn)動(dòng)的牙輪鉆頭接觸巖塊開(kāi)始破巖，破碎的巖石在氣流的沖擊下，離開(kāi)牙輪鉆頭底部，隨著氣流運(yùn)動(dòng)，最后進(jìn)入分離器，進(jìn)行分離，從而得到氣體鉆井鉆頭初次破巖的巖屑。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、制取巖屑效率高，制取的巖屑能夠滿足實(shí)驗(yàn)研究的要求。<!-- 2 -->
【IPC分類】G01N1/08
【公開(kāi)號(hào)】CN205157229
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520956036
【發(fā)明人】唐漢林, 孟英峰, 李皋, 谷雨桐, 孫愛(ài)生
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日