CN111364945A - 一种天然气开采井洞加固施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种天然气开采井洞加固施工方法，其使用了一种天然气开采井洞加固施工设备，该天然气开采井洞加固施工设备包括安装架、防护装置与震动装置，所述安装架外壁上设置有防护装置，安装架内部设置有震动装置，防护装置与震动装置之间通过一号弹簧伸缩杆连接。本发明可以解决目前对于天然气井洞的加固，使用事先通过管道模具做好的水泥管道，而天然气开采的地方比较特殊，对于水泥管道的运输增加困难，还有地质原因，出现水泥管道与井洞内壁的土壤贴合度不够，导致天然气泄漏；因此需要一个可以在采气现场对采气井洞做加固的设备，但是在水泥加固后，水泥外侧的防护装置确很难拆解，这样会造成后续工作的延迟。
Description
技术领域
本发明涉及天然气开采技术领域，具体的说是一种天然气开采井洞加固施工方法。
背景技术
天然气开采时，钻出来的井洞需要进行加固才能承担后期天然气开采时带来的风险，以保证天然气开采设备和开采人员的安全，由于天然气密度小，为0.75～0.8千克/立方米，井筒气柱对井底的压力小；天然气粘度小，在地层和管道中的流动阻力也小；又由于膨胀系数大，其弹性能量也大。因此天然气开采时一般采用自喷方式。这和自喷采油方式基本一样。不过因为气井压力一般较高加上天然气属于易燃易爆气体，对采气井口装置的承压能力和密封性能比对采油井口装置的要求要高的多，因此需要对采气井口做一个初步的加固。
目前对于天然气井洞的加固，大多数是安装了事先通过管道模具做好的水泥管道，这些管道需要在专门生产水泥管道的地方做好之后通过运输送到天然气开采现场，而天然气开采的地方往往比较特殊，对于水泥管道的运输增加了困难，而且有些地区由于地质的原因，在采气井洞内安装已经做好的水泥管道，会出现水泥管道与井洞内壁的土壤贴合度不够，导致天然气泄漏造成能源浪费；因此需要一个可以在采气现场对采气井洞做加固的设备，但是这些设备虽然能够实现更好的加固采气井洞，但是用水泥加固后，水泥外侧的防护装置确很难拆解，这样会造成后续工作的延迟。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然气开采井洞加固施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种天然气开采井洞加固施工方法，其使用了一种天然气开采井洞加固施工设备，该天然气开采井洞加固施工设备包括安装架、防护装置与震动装置，采用上述天然气开采井洞加固施工设备对天然气开采井洞钻孔进行加固施工作业时具体方法如下：
步骤一、准备作业：对已经钻出的井洞周围以及井洞内需要加固的地方进行清理修整；
步骤二、放置防护装置：将安装架放入步骤一中已经清理修整好的井洞内，把防护侧板依次安装在安装架上，并启动一号气缸，将防护底板打开，再把上围板固定在安装架顶端；这时防护侧板、防护底板、上围板以及井洞内壁之间形成一个环形腔；
步骤三、水泥灌注：将水泥灌注到步骤二形成的防护装置内，并使用水泥震动装置对防护装置内灌注的水泥进行震动；水泥灌注到防护装置内之后，需要使用水泥震动装置对水泥进行震动，使得水泥可以将环形腔内的缝隙填满，使得水泥分子之间靠的更近，以加强水泥管的强度；
步骤四、水泥固化后处理：待步骤三中灌注的水泥固化后，启动震动装置对安装架和固化后水泥进行震动作业；
步骤五、设备移除：待步骤四中防护板与水泥分离后，启动一号气缸将防护底板收回，并一同拆除防护侧板和上围板，最后将天然气开采井洞加固施工设备移出井洞；
安装架外壁上设置有防护装置，安装架内部设置有震动装置，防护装置与震动装置之间通过一号弹簧伸缩杆连接；其中：
所述防护装置包括防护侧板、防护底板组件与上围板，安装架外侧壁上均匀开设有若干个T型道，T型道内设置有T型长块，T型长块上安装有防护侧板，安装架底端安装有防护底板组件，安装架顶端均匀设置有若干个带有通孔的矩形块，通孔内***圆杆，圆杆一端安装有上围板，防护侧板位于上围板内侧，矩形块上表面设置有锁紧螺栓；
所述震动装置包括支撑架、传动机构、二号连杆机构、伸缩机构与震动块，安装架内中部安装有支撑架，支撑架上表面安装有传动机构，安装架内下部安装有二号连杆机构，支撑架下表面与二号连杆机构之间通过伸缩机构连接，安装架下端内壁均匀安装有若干个震动块。
作为本发明进一步的方案：所述防护底板组件包括支撑圆板、一号气缸与一号连杆机构，支撑圆板上表面中间安装有一号气缸，一号气缸顶端与一号连杆机构连接；
作为本发明进一步的方案：所述一号连杆机构包括连接块、一级连杆、二级连杆、转杆与防护底板，连接块边缘通过销轴均匀设置有若干个一级连杆，连接块上表面边缘设置有限位圆环，限位圆环位于一级连杆的后端，一级连杆前端左右两侧通过销轴对称设置有两个二级连杆，二级连杆前端安装有防护底板，二级连杆中部开设有腰型道，腰型道内穿过转杆。
作为本发明进一步的方案：所述传动机构包括传动电机、丝杆、导向杆、异形丝块、二号气缸、移动轮与推送块，支撑架上设置有矩形板，矩形板上安装有传动电机，矩形板下方设置有丝杆，丝杆两侧对称设置有导向杆，传动电机两端的输出轴与丝杆两端通过齿轮传动方式连接，丝杆和导向杆上安装有异形丝块，异形丝块下表面呈凸型，支撑架底板上开设有圆孔，圆孔内滑动安装二号气缸，支撑架底板与二号气缸上端之间连接有回复弹簧，二号气缸上端安装有移动轮，二号气缸下端安装有推送块。
作为本发明进一步的方案：所述二号连杆机构包括支撑板、一级竖杆、二级斜杆、推送柱与击打块，支撑板下表面均匀设置有一级竖杆，一级竖杆与二级斜杆通过销轴连接，二级斜杆后端通过铰链安装有推送柱，二级斜杆前端安装有击打块，击打块上表面通过压缩弹簧连接有圆块。
作为本发明进一步的方案：所述伸缩机构包括导向槽、下齿柱、上齿柱与二号弹簧伸缩杆，支撑板上表面均匀开设有若干个安装孔，安装孔上安装有导向槽，导向槽内下方安装有下齿柱，导向槽内上方安装有上齿柱，下齿柱与上齿柱不完全啮合连接，上齿柱表面设置有导向筋，上齿柱底端与支撑架下表面之间通过二号弹簧伸缩杆连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
可以解决目前对于天然气井洞的加固，大多数是安装了事先通过管道模具做好的水泥管道，这些管道需要在专门生产水泥管道的地方做好之后通过运输送到天然气开采现场，而天然气开采的地方往往比较特殊，对于水泥管道的运输增加了困难，而且有些地区由于地质的原因，在采气井洞内安装已经做好的水泥管道，会出现水泥管道与井洞内壁的土壤贴合度不够，导致天然气泄漏造成能源浪费；因此需要一个可以在采气现场对采气井洞做加固的设备，但是这些设备虽然能够实现更好的加固采气井洞，但是用水泥加固后，水泥外侧的防护装置确很难拆解，这样会造成后续工作的延迟。
本发明设备在对天然气井洞进行加固作业时，只需要将该设备运输到天然气开采现场，然后对已经钻出的井洞周围以及井洞内需要加固的地方进行清理修整，将安装架放入步骤一中已经清理修整好的井洞内，把防护侧板依次安装在安装架上，并启动一号气缸，将防护底板打开，再把上围板固定在安装架顶端；这时防护侧板、防护底板、上围板以及井洞内壁之间形成一个环形腔；将水泥灌注到步骤二形成的防护装置内，并使用水泥震动装置对防护装置内灌注的水泥进行震动；水泥灌注到防护装置内之后，需要使用水泥震动装置对水泥进行震动，使得水泥可以将环形腔内的缝隙填满，使得水泥分子之间靠的更近，以加强水泥管的强度，待灌注的水泥固化后，启动震动装置对安装架和固化后水泥进行震动作业，在传动机构、二号连杆机构和伸缩机构的配合工作下，实现对防护板轻重交错的敲打，使得水泥与防护板分离，大大提高了，防护板拆解效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的作业流程图；
图2是本发明的立体结构示意图；
图3是本发明的俯视平面结构示意图；
图4是本发明的正视剖面平面结构示意图；
图5是本发明的防护底板组件立体结构示意图；
图6是本发明的震动装置立体结构示意图；
图7是本发明的伸缩机构立体结构示意图；
图8是本发明的伸缩机构剖面平面结构示意图；
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图1至图8，对本发明进行进一步阐述。
一种天然气开采井洞加固施工方法，其使用了一种天然气开采井洞加固施工设备，该天然气开采井洞加固施工设备包括安装架1、防护装置2与震动装置3，其特征在于：采用上述天然气开采井洞加固施工设备对天然气开采井洞钻孔进行加固施工作业时具体方法如下：
步骤一、准备作业：对已经钻出的井洞周围以及井洞内需要加固的地方进行清理修整；
步骤二、放置防护装置：将安装架1放入步骤一中已经清理修整好的井洞内，把防护侧板21依次安装在安装架1上，并启动一号气缸222，将防护底板2235打开，再把上围板23固定在安装架1顶端；这时防护侧板21、防护底板2235、上围板23以及井洞内壁之间形成一个环形腔；
步骤三、水泥灌注：将水泥灌注到步骤二形成的防护装置2内，并使用水泥震动装置对防护装置2内灌注的水泥进行震动；水泥灌注到防护装置2内之后，需要使用水泥震动装置对水泥进行震动，使得水泥可以将环形腔内的缝隙填满，使得水泥分子之间靠的更近，以加强水泥管的强度；
步骤四、水泥固化后处理：待步骤三中灌注的水泥固化后，启动震动装置3对安装架1和固化后水泥进行震动作业；
步骤五、设备移除：待步骤四中防护板与水泥分离后，启动一号气缸222将防护底板2235收回，并一同拆除防护侧板21和上围板23，最后将天然气开采井洞加固施工设备移出井洞；
安装架1外壁上设置有防护装置2，安装架1内部设置有震动装置3，防护装置2与震动装置3之间通过一号弹簧伸缩杆连接11；其中：
所述防护装置2包括防护侧板21、防护底板组件22与上围板23，安装架1外侧壁上均匀开设有若干个T型道12，T型道12内设置有T型长块13，T型长块13上安装有防护侧板21，安装架1底端安装有防护底板组件22，安装架1顶端均匀设置有若干个带有通孔的矩形块14，通孔内***圆杆15，圆杆15一端安装有上围板23，防护侧板21位于上围板23内侧，矩形块14上表面设置有锁紧螺栓16；具体工作时，将防护侧板21安装在T型长块13上，再将T型长块13插到T型道12内，然后将防护底板组件22打开，再将圆杆15***到矩形块14的通孔内，用锁紧螺栓16锁紧，上围板23安装完成，这时防护侧板21、防护底板2235、上围板23以及井洞内壁之间形成一个环形腔，然后将水泥灌注进去即可。
所述防护底板组件22包括支撑圆板221、一号气缸222与一号连杆机构223，支撑圆板221上表面中间安装有一号气缸222，一号气缸222顶端与一号连杆机构223连接；具体工作时，支撑圆板221上的一号气缸222启动，通过一号连杆机构223将防护底板2235进行打开或者合拢。
所述一号连杆机构223包括连接块2231、一级连杆2232、二级连杆2233、转杆2234与防护底板2235，连接块2231边缘通过销轴均匀设置有若干个一级连杆2232，连接块2231上表面边缘设置有限位圆环2236，限位圆环2236位于一级连杆2232的后端，一级连杆2232前端左右两侧通过销轴对称设置有两个二级连杆2233，二级连杆2233前端安装有防护底板2235，二级连杆2233中部开设有腰型道2237，腰型道2237内穿过转杆2234；具体工作时，在一号气缸222的带动下，连接块2231移动，带动一级连杆2232移动，然后二级连杆2233在转杆2234上运动，使得防护底板2235打开或者合拢。
所述震动装置3包括支撑架31、传动机构32、二号连杆机构33、伸缩机构34与震动块35，安装架1内中部安装有支撑架31，支撑架31上表面安装有传动机构32，安装架1内下部安装有二号连杆机构33，支撑架31下表面与二号连杆机构33之间通过伸缩机构34连接，安装架1下端内壁均匀安装有若干个震动块35；具体工作时，支撑架31上的传动机构32启动，带动二号连杆机构33运动，从而推动伸缩机构34运动，使得震动块35被击打。
所述传动机构32包括传动电机321、丝杆322、导向杆323、异形丝块324、二号气缸325、移动轮326与推送块327，支撑架31上设置有矩形板311，矩形板311上安装有传动电机321，矩形板311下方设置有丝杆322，丝杆322两侧对称设置有导向杆323，传动电机321两端的输出轴与丝杆322两端通过齿轮传动方式连接，丝杆322和导向杆323上安装有异形丝块324，异形丝块324下表面呈凸型，支撑架31底板上开设有圆孔，圆孔内滑动安装二号气缸325，支撑架31底板与二号气缸325上端之间连接有回复弹簧，二号气缸325上端安装有移动轮326，二号气缸325下端安装有推送块327；具体工作时，启动传动电机321，通过齿轮传动带动丝杆322转动，使得异形丝块324在导向杆323上来回运动，然后移动轮326和二号气缸325在异形丝块324和回复弹簧的作用下，实现上下往复运动，带动推送块327推动推送柱334.
所述二号连杆机构33包括支撑板331、一级竖杆332、二级斜杆333、推送柱334与击打块335，支撑板331下表面均匀设置有一级竖杆332，一级竖杆332与二级斜杆333通过销轴连接，二级斜杆333后端通过铰链安装有推送柱334，二级斜杆333前端安装有击打块335，击打块335上表面通过压缩弹簧连接有圆块3351；具体工作时，推送块327推动推送柱334移动，然后通过一级竖杆332和二级斜杆333带动击打块335上移与伸缩机构34接触，下移击打震动块35，实现对防护板与固化后水泥的震动分离。
所述伸缩机构34包括导向槽341、下齿柱342、上齿柱343与二号弹簧伸缩杆344，支撑板331上表面均匀开设有若干个安装孔，安装孔上安装有导向槽341，导向槽341内下方安装有下齿柱342，导向槽341内上方安装有上齿柱343，下齿柱342与上齿柱343不完全啮合连接，上齿柱343表面设置有导向筋3431，上齿柱343底端与支撑架31下表面之间通过二号弹簧伸缩杆344连接；具体工作时，击打块335上移推动下齿柱342，内部可以旋转的为上齿柱343，下齿柱342和上齿柱343的啮合为不完全啮合，只有齿尖部咬合了一部分，而咬合的两个齿后面的导向筋3431，被设计在同一个导向槽341里面滑动，当上齿柱343在下齿柱342推动下滑出导向槽341后，由于二号弹簧伸缩杆344的作用，上齿柱343的齿会沿着相啮合的下齿柱342的齿的斜面滑动，这样在斜面的作用下，上齿柱343会转过一个角度，滑到另一侧去，这样击打块335会被回弹回去，并且力度轻重交错，实现对防护板与固化后水泥的轻重打击，使得防护板与水泥快速分离，不会造成防护板和水泥的损伤。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种天然气开采井洞加固施工方法，其使用了一种天然气开采井洞加固施工设备，该天然气开采井洞加固施工设备包括安装架(1)、防护装置(2)与震动装置(3)，其特征在于：采用上述天然气开采井洞加固施工设备对天然气开采井洞进行加固施工作业时具体方法如下：
步骤一、准备作业：对已经钻出的井洞周围以及井洞内需要加固的地方进行清理修整；
步骤二、放置防护装置：将安装架(1)放入步骤一中已经清理修整好的井洞内，把防护侧板(21)依次安装在安装架(1)上，并启动一号气缸(222)，将防护底板(2235)打开，再把上围板(23)固定在安装架(1)顶端；
步骤三、水泥灌注：将水泥灌注到步骤二设置的防护装置内，并使用水泥震动装置(3)对防护装置内灌注的水泥进行震动；
步骤四、水泥固化后处理：待步骤三中灌注的水泥固化后，启动震动装置(3)对安装架(1)和固化后水泥进行震动作业；
步骤五、设备移除：待步骤四中防护板与水泥分离后，启动一号气缸(222)将防护底板(2235)收回，并一同拆除防护侧板(21)和上围板(23)，最后将天然气开采井洞加固施工设备移出井洞；
安装架(1)外壁上设置有防护装置(2)，安装架(1)内部设置有震动装置(3)，防护装置(2)与震动装置(3)之间通过一号弹簧伸缩杆连接(11)；其中：
所述防护装置(2)包括防护侧板(21)、防护底板组件(22)与上围板(23)，安装架(1)外侧壁上均匀开设有若干个T型道(12)，T型道(12)内设置有T型长块(13)，T型长块(13)上安装有防护侧板(21)，安装架(1)底端安装有防护底板组件(22)，安装架(1)顶端均匀设置有若干个带有通孔的矩形块(14)，通孔内***圆杆(15)，圆杆(15)一端安装有上围板(23)，防护侧板(21)位于上围板(23)内侧，矩形块(14)上表面设置有锁紧螺栓(16)；
所述震动装置(3)包括支撑架(31)、传动机构(32)、二号连杆机构(33)、伸缩机构(34)与震动块(35)，安装架(1)内中部安装有支撑架(31)，支撑架(31)上表面安装有传动机构(32)，安装架(1)内下部安装有二号连杆机构(33)，支撑架(31)下表面与二号连杆机构(33)之间通过伸缩机构(34)连接，安装架(1)下端内壁均匀安装有若干个震动块(35)。
2.根据权利要求1所述的一种天然气开采井洞加固施工方法，其特征在于：所述防护底板组件(22)包括支撑圆板(221)、一号气缸(222)与一号连杆机构(223)，支撑圆板(221)上表面中间安装有一号气缸(222)，一号气缸(222)顶端与一号连杆机构(223)连接。
3.根据权利要求1所述的一种天然气开采井洞加固施工方法，其特征在于：所述一号连杆机构(223)包括连接块(2231)、一级连杆(2232)、二级连杆(2233)、转杆(2234)与防护底板(2235)，连接块(2231)边缘通过销轴均匀设置有若干个一级连杆(2232)，连接块(2231)上表面边缘设置有限位圆环(2236)，限位圆环(2236)位于一级连杆(2232)的后端，一级连杆(2232)前端左右两侧通过销轴对称设置有两个二级连杆(2233)，二级连杆(2233)前端安装有防护底板(2235)，二级连杆(2233)中部开设有腰型道(2237)，腰型道(2237)内穿过转杆(2234)。
4.根据权利要求1所述的一种天然气开采井洞加固施工方法，其特征在于：所述传动机构(32)包括传动电机(321)、丝杆(322)、导向杆(323)、异形丝块(324)、二号气缸(325)、移动轮(326)与推送块(327)，支撑架(31)上设置有矩形板(311)，矩形板(311)上安装有传动电机(321)，矩形板(311)下方设置有丝杆(322)，丝杆(322)两侧对称设置有导向杆(323)，传动电机(321)两端的输出轴与丝杆(322)两端通过齿轮传动方式连接，丝杆(322)和导向杆(323)上安装有异形丝块(324)，异形丝块(324)下表面呈凸型，支撑架(31)底板上开设有圆孔，圆孔内滑动安装二号气缸(325)，支撑架(31)底板与二号气缸(325)上端之间连接有回复弹簧，二号气缸(325)上端安装有移动轮(326)，二号气缸(325)下端安装有推送块(327)。
5.根据权利要求1所述的一种天然气开采井洞加固施工方法，其特征在于：所述二号连杆机构(33)包括支撑板(331)、一级竖杆(332)、二级斜杆(333)、推送柱(334)与击打块(335)，支撑板(331)下表面均匀设置有一级竖杆(332)，一级竖杆(332)与二级斜杆(333)通过销轴连接，二级斜杆(333)后端通过铰链安装有推送柱(334)，二级斜杆(333)前端安装有击打块(335)，击打块(335)上表面通过压缩弹簧连接有圆块(3351)。
6.根据权利要求1所述的一种天然气开采井洞加固施工方法，其特征在于：所述伸缩机构(34)包括导向槽(341)、下齿柱(342)、上齿柱(343)与二号弹簧伸缩杆(344)，支撑板(331)上表面均匀开设有若干个安装孔，安装孔上安装有导向槽(341)，导向槽(341)内下方安装有下齿柱(342)，导向槽(341)内上方安装有上齿柱(343)，下齿柱(342)与上齿柱(343)不完全啮合连接，上齿柱(343)表面设置有导向筋(3431)，上齿柱(343)底端与支撑架(31)下表面之间通过二号弹簧伸缩杆(344)连接。
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- 2020-03-16 CN CN202010182393.8A patent/CN111364945B/zh active Active
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