一种气体钻井全自动孔口密封及相关作业系统技术方案

本发明专利技术公开了一种气体钻井全自动孔口密封及相关作业系统，包括有孔口密封及开合机构、排渣管拆卸机构、孔口密封运移机构、孔口密封拆卸机构、吊卡开合机构和电控机构，其中孔口密封及开合机构套设在井口上部的钻杆上，排渣管拆卸机构设在井口排渣管处的架体上，孔口密封运移机构和孔口密封拆卸机构对应排渣管拆卸机构设置，孔口密封运移机构和孔口密封拆卸机构装配在孔口密封及开合机构下部的架体上，吊卡开合机构设在孔口密封运移机构和孔口密封拆卸机构的下部，有益效果：能够实现全自动拆卸密封器，无需人力劳动，控制方式简单可靠、结构稳定、承载能力强，大幅提高拆卸效率，拆卸过程仅需人为远程操控，保证作业安全。保证作业安全。保证作业安全。

【技术实现步骤摘要】
一种气体钻井全自动孔口密封及相关作业系统


[0001]本专利技术涉及一种密封及相关作业系统，特别涉及一种气体钻井全自动孔口密封及相关作业系统。

技术介绍

[0002]目前，气体反循环钻井技术是一种以压缩气体作为循环介质，将钻进过程中产生的岩屑经钻杆中心通道携带至地面的欠平衡钻井技术，由于其机械钻速快、地层适应性强、排渣效果好等优点，在地质勘探、油气资源开发及矿山应急救援等领域得到了广泛应用。但受地层、反循环钻头结构及其它因素的影响，实际应用时反循环效果不理想，导致气体从钻柱与井壁的环形间隙上返，正循环和反循环钻进同时存在，影响现场作业安全，严重时甚至会导致井底排渣不彻底，易发生卡钻等事故。现有孔口相关作业系统密封方式单一、操作流程繁杂，现场使用极为不便，迫切需要开发一种气体钻井全自动孔口作业系统，以提高孔口密封性能，降低工作人员的劳动强度，节省钻进辅助时间，提高气体反循环钻井钻进效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决现有反循环钻探中所用的井口相应作业系统存在的密封方式单一、操作流程繁杂以及现场使用极为不便的问题而提供的一种气体钻井全自动孔口密封及相关作业系统。
[0004]本专利技术提供的气体钻井全自动孔口密封及相关作业系统包括有孔口密封及开合机构、排渣管拆卸机构、孔口密封运移机构、孔口密封拆卸机构、吊卡开合机构和电控机构，其中孔口密封及开合机构套设在井口上部的钻杆上，排渣管拆卸机构设在井口排渣管处的架体上，孔口密封运移机构和孔口密封拆卸机构对应排渣管拆卸机构设置，孔口密封运移机构和孔口密封拆卸机构装配在孔口密封及开合机构下部的架体上，吊卡开合机构设在孔口密封运移机构和孔口密封拆卸机构的下部，吊卡开合机构套设在井口处的内套管上，电控机构分别与孔口密封及开合机构、排渣管拆卸机构、孔口密封运移机构、孔口密封拆卸机构和吊卡开合机构相连接，电控机构控制孔口密封及开合机构、排渣管拆卸机构、孔口密封运移机构、孔口密封拆卸机构和吊卡开合机构的工作。
[0005]孔口密封及开合机构包括有内套管、外密封管体和内密封管体，其中内套管、外密封管体和内密封管体均套设在钻杆上，内套管的顶端与外密封管体底端之间相螺接，外密封管体与内密封管体之间通过轴承相连接，内密封管体能够独立进行旋转，外密封管体的侧壁上开设有排渣口，排渣口处连接有排渣管，外密封管体的顶端一侧边上固连有枢接轴，枢接轴上枢接有钻杆密封体，钻杆密封体为两个半圆相对的开合结构，两个半圆的钻杆密封体相对套设在钻杆上，两个半圆的钻杆密封体能够绕外密封管体顶端的枢接轴进行转动从而使两个半圆的钻杆密封体进行开合，外密封管体上在钻杆密封体的底部对称固连有两个支臂，两个支臂上分别设有第一电动推杆，两个第一电动推杆的一端分别与两个半圆的钻杆密封体相连接，在两个第一电动推杆的带动下两个半圆的钻杆密封体能够绕枢接轴进
行开合，两个第一电动推杆均与电控机构相连接并由电控机构控制工作。
[0006]钻杆密封体与钻杆之间填塞有密封橡胶进行动态密封，钻杆密封体的底部与外密封管体顶端之间设有橡胶密封圈进行密封。
[0007]排渣管拆卸机构包括有伸缩管、固定管、两个第二电动推杆和两个第三电动推杆，其中伸缩管的一端通过压块与排渣管的出口相连接，伸缩管的另一端插设在固定管内，固定管固连在架体上，伸缩管与固定管之间通过密封圈进行密封，两个第二电动推杆的一端均固连在伸缩管上，两个第二电动推杆的另一端与压块相连接，在两个第二电动推杆的带动下通过压块使伸缩管与排渣管进行连接或分离，两个第三电动推杆的一端均固连在架体上，两个第三电动推杆的另一端均与伸缩管相固连，在两个第三电动推杆的带动下伸缩管能够进行伸缩，两个第二电动推杆和两个第三电动推杆均与电控机构相连接并由电控机构控制工作。
[0008]孔口密封运移机构包括有平移架和抬升架，其中平移架装配在架体的水平滑道上，平移架连接有两个第四电动推杆，两个第四电动推杆能够带动平移架沿架体上的水平滑道进行移动，抬升架装配在平移架上的竖直滑道上，抬升架连接有四个第五电动推杆，四个第五电动推杆能够带动抬升架沿平移架上的竖直滑道进行滑动，抬升架的前端设有两个卡槽，外密封管体上的两个支臂能够卡接在两个卡槽内，抬升架能够与外密封管体同步进行移动，两个第四电动推杆和四个第五电动推杆均与电控机构相连接并由电控机构控制工作。
[0009]孔口密封拆卸机构包括有驱动电机、锥齿轮和锥齿轮盘，其中驱动电机的驱动轴与锥齿轮相连接，驱动电机带动锥齿轮进行转动，锥齿轮盘套设在外密封管体的底部，锥齿轮能够与锥齿轮盘相啮合，锥齿轮与锥齿轮盘相啮合过程中带动外密封管体与内套管的连接和分离，驱动电机装配在孔口密封运移机构上的抬升架上，驱动电机能够与抬升架进行同步移动，驱动电机与电控机构相连接并由电控机构控制工作。
[0010]吊卡开合机构包括有吊卡和两个第六电动推杆，其中吊卡套设在内套管的上部，两个第六电动推杆的一端均固连在架体上，两个第六电动推杆的另一端固连在吊卡上，两个第六电动推杆能够带动吊卡与内套管进行固连或分离，两个第六电动推杆与电控机构相连接并由电控机构控制工作。
[0011]电控机构包括有信号输入模块、信号处理模块和信号输出模块，其中信号输入模块与信号处理模块相连接，信号处理模块还与信号输出模块相连接，信号输入模块能够把接收到的数据实时传输给信号处理模块进行处理，信号处理模块能够把接收到的数据处理后发送给信号输出模块向外传输，信号输入模块和信号输出模块均与控制系统中的中心控制模块相连，中心控制模块实现实时控制，信号输入模块还分别与两个第一电动推杆、两个第二电动推杆、两个第三电动推杆、两个第四电动推杆、四个第五电动推杆、驱动电机和两个第六电动推杆相连，信号输入模块能够实时接收两个第一电动推杆、两个第二电动推杆、两个第三电动推杆、两个第四电动推杆、四个第五电动推杆、驱动电机和两个第六电动推杆的位移数据，信号输出模块与两个第一电动推杆、两个第二电动推杆、两个第三电动推杆、两个第四电动推杆、四个第五电动推杆、驱动电机和两个第六电动推杆相连接，信号输出模块控制两个第一电动推杆、两个第二电动推杆、两个第三电动推杆、两个第四电动推杆、四个第五电动推杆、驱动电机和两个第六电动推杆的工作。
[0012]上述的第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆、第四电动推杆、第五电动推杆、驱动电机和第六电动推杆均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。
[0013]本专利技术的工作原理如下：
[0014]本专利技术提供的气体钻井全自动孔口密封及相关作业系统在钻进回次结束后需要拆卸时，其工作过程如下所述：
[0015]第一步：两个第二电动推杆启动，两个第二电动推杆收回使压块旋转并与排渣管分离，然后两个第三电动推杆启动，两个第三电动推杆收回带动伸缩管向远离排渣管的方向移动；
[0016]第二步：两个第一电动推杆启动，两个第一电动推杆收回带动两个半圆的钻杆密封体进行旋转，使两个半圆的钻杆密封体与钻杆分离，然后钻机将钻杆拆卸并向上提出；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体钻井全自动孔口密封及相关作业系统，其特征在于：包括有孔口密封及开合机构、排渣管拆卸机构、孔口密封运移机构、孔口密封拆卸机构、吊卡开合机构和电控机构，其中孔口密封及开合机构套设在井口上部的钻杆上，排渣管拆卸机构设在井口排渣管处的架体上，孔口密封运移机构和孔口密封拆卸机构对应排渣管拆卸机构设置，孔口密封运移机构和孔口密封拆卸机构装配在孔口密封及开合机构下部的架体上，吊卡开合机构设在孔口密封运移机构和孔口密封拆卸机构的下部，吊卡开合机构套设在井口处的内套管上，电控机构分别与孔口密封及开合机构、排渣管拆卸机构、孔口密封运移机构、孔口密封拆卸机构和吊卡开合机构相连接，电控机构控制孔口密封及开合机构、排渣管拆卸机构、孔口密封运移机构、孔口密封拆卸机构和吊卡开合机构的工作。2.根据权利要求1所述的一种气体钻井全自动孔口密封及相关作业系统，其特征在于：所述的孔口密封及开合机构包括有内套管、外密封管体和内密封管体，其中内套管、外密封管体和内密封管体均套设在钻杆上，内套管的顶端与外密封管体底端之间相螺接，外密封管体与内密封管体之间通过轴承相连接，内密封管体能够独立进行旋转，外密封管体的侧壁上开设有排渣口，排渣口处连接有排渣管，外密封管体的顶端一侧边上固连有枢接轴，枢接轴上枢接有钻杆密封体，钻杆密封体为两个半圆相对的开合结构，两个半圆的钻杆密封体相对套设在钻杆上，两个半圆的钻杆密封体能够绕外密封管体顶端的枢接轴进行转动从而使两个半圆的钻杆密封体进行开合，外密封管体上在钻杆密封体的底部对称固连有两个支臂，两个支臂上分别设有第一电动推杆，两个第一电动推杆的一端分别与两个半圆的钻杆密封体相连接，在两个第一电动推杆的带动下两个半圆的钻杆密封体能够绕枢接轴进行开合，两个第一电动推杆均与电控机构相连接并由电控机构控制工作。3.根据权利要求2所述的一种气体钻井全自动孔口密封及相关作业系统，其特征在于：所述的钻杆密封体与钻杆之间填塞有密封橡胶进行动态密封，钻杆密封体的底部与外密封管体顶端之间设有橡胶密封圈进行密封。4.根据权利要求1所述的一种气体钻井全自动孔口密封及相关作业系统，其特征在于：所述的排渣管拆卸机构包括有伸缩管、固定管、两个第二电动推杆和两个第三电动推杆，其中伸缩管的一端通过压块与排渣管的出口相连接，伸缩管的另一端插设在固定管内，固定管固连在架体上，伸缩管与固定管之间通过密封圈进行密封，两个第二电动推杆的一端均固连在伸缩管上，两个第二电动推杆的另一端与压块相连接，在两个第二电动推杆的带动下通过压块使伸缩管与排渣管进行连接或分离，两个第三电动推杆的一端均固连在架体上，两个第三电动推杆的另一端均与伸缩管相固连，在两个第三电动推杆的带动下伸缩管能够进行伸缩，两个第二电动推杆和两个第三电动推杆均与电控机构相连接并由电控机构控制工作。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬玉平，郝登峰，盛智炜，张晓昂，齐治虎，徐影，王立峰，靳光均，陈艳吉，陈卓，
申请(专利权)人：河南豫中地质勘查工程有限公司，
类型：发明
国别省市：