CN109025826B - 一种液力灌浆循环装置及其使用方法 - Google Patents

一种液力灌浆循环装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液力灌浆循环装置及其使用方法，所述液力灌浆循环装置，包括U型提环组件、多级液压缸总成、密封囊组件及泥浆阀；所述U型提环组件包括U型提环和横梁，U型提环上端挂于游车大钩上，U型提环下端固定于横梁上；所述多级液压缸总成通过销轴与横梁连接，多级液压缸总成包括缸帽、中空管、活塞杆、活塞套及缸体外壳，所述缸帽上设有上压力液进出口，缸体外壳的下端侧壁上安装有下压力液进出口，且所述上压力液进出口通过流道与缸体外壳内腔体连通；所述密封囊组件固定于活塞杆下端，泥浆阀安装于缸帽上部且泥浆阀上设有泥浆进口。本发明所述装置可根据需要改变装置长度，满足游车大钩和吊卡钻机的使用。

Description

一种液力灌浆循环装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及下套管时套管灌浆和循环的井口装置，特别涉及一种液力灌浆循环装置及其使用方法。
背景技术
灌浆和循环装置是一种用于下套管时灌浆和循环的井口工具。下放套管时，其能在不安装套管短节的情况下快速进行循环，其可大大减轻工人的劳动强度，改善井口的作业环境。
例如公开号：CN203879429U公开了一种自动灌浆循环装置，包括从上至下依次连接的钻杆接头、加长接头、芯轴、柔性管、泥浆阀和导向锥，加长接头上固定有系缆环，系缆环上连接有安全链，芯轴与柔性管的连接处套设有连接接头，位于连接接头上方的芯轴外壁套设有密封总成。使用时，钻杆接头与顶部驱动装置的中心管相连接，通过顶部驱动装置的上下移动实现本装置的移动，导向锥***套管内进行灌浆即可。
公开号CN2789407Y，公开了一种套管作业自动灌浆循环装置，其包括环形液缸，而环形液缸包括环形液缸上接头、液缸外壳、环形活塞、液缸芯管、液缸下盖和空芯活塞杆，液缸芯管的上端固定安装在环形液缸上接头上，环形活塞固定安装在空芯活塞杆的上端，环形活塞和空芯活塞杆一起套在液缸芯管上且能上下移动，液缸外壳的上端固定安装在环形液缸上接头上，液缸外壳的下端固定安装有液缸下盖，液缸外壳与液缸芯管之间形成能使环形活塞上下移动的环形活塞腔，在环形液缸上接头或液缸外壳上端有与环形活塞腔上腔相通的压力液上进出口，在液缸外壳下端或液缸下盖上有与环形活塞腔下腔相通的压力液下进出口，在空芯活塞杆的下部安装有不少于一个的内外封隔器，在空芯活塞杆的下端安装有压力控制单向阀和堵泥浆接头。在现有下套管作业过程中需要灌浆或/和建立循环时，将环形液缸上接头接在进浆三通接头的出浆管嘴上，并将堵泥浆接头、压力控制单向阀和空芯活塞杆一起通入准备下入的套管内，在压力液上进出口和压力液下进出口接上现有液压控制***的压力液控制管，通过向压力液上进出口加入压力液使空芯活塞杆与准备下入的套管之间形成密封状态，从而就可通过进浆三通接头、液缸芯管和空芯活塞杆将泥浆灌入准备下入的套管，这样在现有下套管作业过程中就可根据需要进行灌浆或/和建立循环的操作；在完成一根套管下放后，停泥浆泵，并通过向压力液下进出口加入压力液使空芯活塞杆与完成下入的套管之间解除密封，并将空芯活塞杆等从完成下入的套管内抽出，再按上述等步骤进行下一根套管下入的操作。
现有的灌浆和循环装置是油井、水井钻探设备必不可少的重要部分，在钻探作业中，将泥浆经处理后加压循环使用，能起到灌浆和循环的作用，但其存在如下缺点和不足：1、下套管时直接接泥浆管线人工灌浆，循环时需接方钻杆，耗时长，效率低；3、为固定式结构，长度不可变；2、不适用于使用游车大钩和吊卡的钻机。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种液力灌浆循环装置及其使用方法，其目的一是采用一体化结构设计，方便安装；目的二是可根据需要改变装置长度，满足游车大钩和吊卡钻机的使用；目的三是减轻了工人的劳动强度，改善井口的作业环境。
为此，本发明所采用的技术方案如下：
一种液力灌浆循环装置，包括U型提环组件、多级液压缸总成、密封囊组件及泥浆阀；
所述U型提环组件包括U型提环和横梁，所述U型提环上端挂于游车大钩上，U型提环下端固定于横梁上；
所述多级液压缸总成通过销轴与横梁连接，多级液压缸总成包括缸帽、中空管、活塞杆、活塞套及缸体外壳，所述缸帽通过销轴固定于横梁上，缸帽下端内腔装有缸帽中空管，中空管与缸帽中空管连通，活塞杆套设于中空管上并可沿中空管往复运动；活塞套安装于活塞杆上，缸体外壳安装于活塞套上，活塞套可沿缸体外壳做往复运动；且缸体外壳的上端固定于缸帽上，所述缸帽上设有上压力液进出口，缸体外壳的下端侧壁上安装有下压力液进出口，且所述上压力液进出口通过流道与缸体外壳内腔体连通；
所述密封囊组件固定于活塞杆下端，泥浆阀安装于缸帽上部且泥浆阀上设有泥浆进口。
所述密封囊组件至少包括固定于活塞杆下端外壁圆周上的密封囊，所述密封囊的上端设置有上压环，密封囊的下端设置有下压环，下压环下方设有压紧帽。
所述泥浆阀为双向止流阀，所述泥浆阀包括大阀头、大压簧、外壳、压紧螺帽、小阀头及小压簧，所述外壳横向设置并固定于缸帽上，外壳一端端部设有压紧螺帽，外壳的内腔装有大阀头，所述大阀头一端开有大直径横向通孔，所述大直径横向通孔内装有大压簧，大压簧一端顶住大阀头，大压簧另一端作用于压紧螺帽上；大阀头另一端中部设有小直径横向通孔，且其端部装有小阀头，所述小直径横向通孔内装有小压簧，小压簧一端顶住大阀头，小压簧另一端作用于小阀头上。
所述大阀头与外壳之间通过密封件六密封。
所述泥浆阀通过螺纹与缸帽连接固定并通过密封件七密封。
所述大阀头上还开设有径向通孔，该径向通孔与中空管及活塞杆中孔连通并形成泥浆通路，所述中空管、活塞杆外部及活塞套内外与缸体外壳之间充满压力液。
所述中空管与活塞杆上端之间通过密封件一密封连接。
所述活塞杆与活塞套上端之间通过密封件二密封连接；活塞杆与活塞套下端之间通过密封件四密封连接。
所述活塞套与缸体外壳上端之间通过密封件三密封；所述活塞套与缸体外壳下端之间通过密封件五密封。
一种液力灌浆循环装置的使用方法，在下套管作业过程中需要灌浆或建立循环时，开启上压力液进出口，接通压力液并进入缸体外壳与中空管之间的腔体内，同时开启下压力液进出口驱动活塞杆和活塞套做伸出运动，使密封囊进入套管并到位后关闭上压力液进出口并断开压力液；开泥浆泵使泥浆通过泥浆阀、中空管和活塞杆内孔进入套管，可根据需要进行灌浆或建立循环的操作；在完成一根套管下放后，停泥浆泵，接通下压力液通路并开启上压力液进出口，使得活塞杆和活塞套收回，关闭下压力液进出口并断开压力液；再按上述等步骤进行下一根套管下入的操作。
本发明是提供一种适用于使用双吊卡的非顶驱式钻机下套管时的灌浆和循环作业，采用U型吊环和多级缸结构，中孔多级液压缸总成与横梁组件连接，其内部装有中孔管和上下密封件，中空多级液压缸总成上部安装有泥浆阀，密封囊组件固定于活塞杆上。其中泥浆阀和多级缸活塞杆中孔为泥浆通路，活塞杆外部于缸体外壳之间充满液压油。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、适用于使用游车大钩和吊卡的钻机。
2、采用一体化结构设计，现场安装使用简单方便。
3、内部运动部件均在油溶中，因而动作灵活，使用安全可靠。
4、由于使用液压站控制活塞杆长短变化，能对其进行简单快速调节，因而能对密封囊位置精确控制，保证灌浆和循环时的可靠性。
5、由于采用了双向止流阀，使得在灌浆和循环后泥浆无泄漏的特点，大大减轻了工人的劳动强度，改善了井口的作业环境。
6、采用可更换式密封囊组件，可适用于不同的套管口径。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的结构剖视图；
图3是泥浆阀的结构示意图。
附图标记说明
A、U型提环组件；B、多级活塞组件；C、密封囊组件；D、泥浆阀；
1、U型提环；2、横梁；3、销轴；4、缸帽；5、中空管；6、活塞杆；7、密封件一；8、密封件二；9、活塞套；10、密封件三；11、密封件四；12、缸体外壳；13、密封件五；14、上压环；15、密封囊；16、下压环；17、压紧帽；18、大阀头；19、大压簧；20、外壳；21、密封件六；22、压紧螺帽；23、小阀头；24、小压簧；25、密封件七；26、径向通孔；27、上压力液进出口；28、下压力液进出口；29、泥浆进口。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2所示，一种液力灌浆循环装置，包括U型提环组件A、多级液压缸总成B、密封囊组件C及泥浆阀D；
所述U型提环组件A包括U型提环1和横梁2，所述U型提环1上端挂于游车大钩上，U型提环1下端固定于横梁2上；
所述多级液压缸总成B通过销轴3与横梁2连接，多级液压缸总成B包括缸帽4、中空管5、活塞杆6、活塞套9及缸体外壳12，所述缸帽4通过销轴3固定于横梁2上，缸帽4下端内腔装有缸帽中空管，中空管5与缸帽中空管连通，活塞杆6套设于中空管5上并可沿中空管5往复运动；活塞套9安装于活塞杆6上，缸体外壳12安装于活塞套9上，活塞套9可沿缸体外壳12做往复运动；且缸体外壳12的上端固定于缸帽4上，所述缸帽4上设有上压力液进出口27，缸体外壳12的下端侧壁上安装有下压力液进出口28，且所述上压力液进出口27通过流道与缸体外壳12内腔体连通；
所述密封囊组件C固定于活塞杆6下端，泥浆阀D安装于缸帽4上部且泥浆阀D上设有泥浆进口29。
本发明是提供一种适用于使用游车大钩和吊卡的钻机用的液力灌浆循环装置，由于游车大钩和吊卡之间的空间位置相对固定不可随时调整，故采用U型吊环和多级缸结构，可有效的利用有限空间，根据使用改变密封囊的位置，达到了满足游车大钩和吊卡钻机的使用，有效的克服或避免上述现有技术中存在的不足或缺点。本发明使用液压站控制活塞杆长短变化，能对其进行简单快速调节，因而能对密封囊位置精确控制，保证灌浆和循环时的可靠性。
实施例2
在实施例1的基础上，如图1所示，所述密封囊组件C至少包括固定于活塞杆6下端外壁圆周上的密封囊15，所述密封囊15的上端设置有上压环14，密封囊15的下端设置有下压环16，下压环16下方设有压紧帽17。
密封囊组件的可更换式结构，可适用于不同的套管口径。
实施例3
在上述实施例的基础上，如图3所示，所述泥浆阀D包括大阀头18、大压簧19、外壳20、压紧螺帽22、小阀头23及小压簧24，所述外壳20横向设置并固定于缸帽4上，外壳20一端端部设有压紧螺帽22，外壳20的内腔装有大阀头18，所述大阀头18一端开有大直径横向通孔，所述大直径横向通孔内装有大压簧19，大压簧19一端顶住大阀头18，大压簧19另一端作用于压紧螺帽22上；大阀头18另一端中部设有小直径横向通孔，且其端部装有小阀头23，所述小直径横向通孔内装有小压簧24，小压簧24一端顶住大阀头18，小压簧24另一端作用于小阀头23上。
所述大阀头18与外壳20之间通过密封件六21密封。
所述泥浆阀D通过螺纹与缸帽4连接固定并通过密封件七25密封。
所述大阀头18上还开设有径向通孔26，该径向通孔26与中空管5及活塞杆6中孔连通并形成泥浆通路，所述中空管5、活塞杆6外部及活塞套9内外与缸体外壳12之间充满压力液。
所述中空管5与活塞杆6上端之间通过密封件一7密封连接。
所述活塞杆6与活塞套9上端之间通过密封件二8密封连接；活塞杆6与活塞套9下端之间通过密封件四11密封连接。
所述活塞套9与缸体外壳12上端之间通过密封件三10密封；所述活塞套9与缸体外壳12下端之间通过密封件五13密封。
所述泥浆阀D为双向止流阀，使得在灌浆和循环后泥浆具有无泄漏的特点，大大减轻了工人的劳动强度，改善了井口的作业环境。
实施例4
一种液力灌浆循环装置的使用方法，在下套管作业过程中需要灌浆或建立循环时，开启上压力液进出口27，接通压力液并进入缸体外壳12与中空管5之间的腔体内，同时开启下压力液进出口28驱动活塞杆6和活塞套9做伸出运动，使密封囊15进入套管并到位后关闭上压力液进出口27并断开压力液；开泥浆泵使泥浆通过泥浆阀D、中空管5和活塞杆6内孔进入套管，可根据需要进行灌浆或建立循环的操作；在完成一根套管下放后，停泥浆泵，接通下压力液通路并开启上压力液进出口27，使得活塞杆6和活塞套9收回，关闭下压力液进出口28并断开压力液；再按上述等步骤进行下一根套管下入的操作。

Claims (7)

1.一种液力灌浆循环装置，其特征在于：包括U型提环组件（A）、多级液压缸总成（B）、密封囊组件（C）及泥浆阀（D）；
所述U型提环组件（A）包括U型提环（1）和横梁（2），所述U型提环（1）上端挂于游车大钩上，U型提环（1）下端固定于横梁（2）上；
所述多级液压缸总成（B）通过销轴（3）与横梁（2）连接，多级液压缸总成（B）包括缸帽（4）、中空管（5）、活塞杆（6）、活塞套（9）及缸体外壳（12），所述缸帽（4）通过销轴（3）固定于横梁（2）上，缸帽（4）下端内腔装有缸帽中空管，中空管（5）与缸帽中空管连通，且中空管（5）与活塞杆（6）上端之间通过密封件一（7）密封连接，活塞杆（6）套设于中空管（5）上并可沿中空管（5）往复运动；活塞套（9）安装于活塞杆（6）上，且活塞杆（6）与活塞套（9）上端之间通过密封件二（8）密封连接，活塞杆（6）与活塞套（9）下端之间通过密封件四（11）密封连接；缸体外壳（12）安装于活塞套（9）上，且活塞套（9）与缸体外壳（12）上端之间通过密封件三（10）密封；所述活塞套（9）与缸体外壳（12）下端之间通过密封件五（13）密封；活塞套（9）可沿缸体外壳（12）做往复运动；且缸体外壳（12）的上端固定于缸帽（4）上，所述缸帽（4）上设有上压力液进出口（27），缸体外壳（12）的下端侧壁上安装有下压力液进出口（28），且所述上压力液进出口（27）通过流道与缸体外壳（12）内腔体连通；
所述密封囊组件（C）固定于活塞杆（6）下端，泥浆阀（D）安装于缸帽（4）上部且泥浆阀（D）上设有泥浆进口（29）。
2.根据权利要求1所述的一种液力灌浆循环装置，其特征在于：所述密封囊组件（C）至少包括固定于活塞杆（6）下端外壁圆周上的密封囊（15），所述密封囊（15）的上端设置有上压环（14），密封囊（15）的下端设置有下压环（16），下压环（16）下方设有压紧帽（17）。
3.根据权利要求1所述的一种液力灌浆循环装置，其特征在于：所述泥浆阀（D）为双向止流阀，所述泥浆阀（D）包括大阀头（18）、大压簧（19）、外壳（20）、压紧螺帽（22）、小阀头（23）及小压簧（24），所述外壳（20）横向设置并固定于缸帽（4）上，外壳（20）一端端部设有压紧螺帽（22），外壳（20）的内腔装有大阀头（18），所述大阀头（18）一端开有大直径横向通孔，
所述大直径横向通孔内装有大压簧（19），大压簧（19）一端顶住大阀头（18），大压簧（19）另一端作用于压紧螺帽（22）上；大阀头（18）另一端中部设有小直径横向通孔，且其端部装有小阀头（23），所述小直径横向通孔内装有小压簧（24），小压簧（24）一端顶住大阀头（18），小压簧（24）另一端作用于小阀头（23）上。
4.根据权利要求3所述的一种液力灌浆循环装置，其特征在于：所述大阀头（18）与外壳（20）之间通过密封件六（21）密封。
5.根据权利要求1所述的一种液力灌浆循环装置，其特征在于：所述泥浆阀（D）通过螺纹与缸帽（4）连接固定并通过密封件七（25）密封。
6.根据权利要求3所述的一种液力灌浆循环装置，其特征在于：所述大阀头（18）上还开设有径向通孔（26），该径向通孔（26）与中空管（5）及活塞杆（6）中孔连通并形成泥浆通路，所述中空管（5）、活塞杆（6）外部及活塞套（9）内外与缸体外壳（12）之间充满压力液。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种液力灌浆循环装置的使用方法，其特征在于：在下套管作业过程中需要灌浆或建立循环时，开启上压力液进出口（27），接通压力液并进入缸体外壳（12）与中空管（5）之间的腔体内，同时开启下压力液进出口（28）驱动活塞杆（6）和活塞套（9）做伸出运动，使密封囊（15）进入套管并到位后关闭上压力液进出口（27）并断开压力液；开泥浆泵使泥浆通过泥浆阀（D）、中空管（5）和活塞杆（6）内孔进入套管，可根据需要进行灌浆或建立循环的操作；在完成一根套管下放后，停泥浆泵，接通下压力液通路并开启上压力液进出口（27），使得活塞杆（6）和活塞套（9）收回，关闭下压力液进出口（28）并断开压力液；再按上述等步骤进行下一根套管下入的操作。
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