一种石油钻井钻杆刮泥器的制作方法

1.本发明专利涉及一种在石油钻井起钻杆作业中，刮除钻杆泥浆泥饼的机械装置，属石油钻井作业辅助机械类。


背景技术：

2.在钻井过程中常常要起出钻具，在起钻过程中，在钻杆柱外表上附着有泥浆和泥饼，当钻具上提到井口后，这些泥浆会洒到钻台上和工人身上。既污染环境，也给操作人员带来困难，现在很多钻井队还采取原始的人工刮泥方式，作业时由两个工人由手动刮泥器刮泥，手动刮泥器是由两个棍子中间连接一个软布胶皮条组成的，作业时工人需要一会儿给钻杆刮泥，一会儿又要进行打大钳、推钻具等作业，几个作业动作交替循环，劳动强度大，即使这样还是有残余泥浆流落到钻台上，污染了工作环境；而个别井队有的钻杆刮泥器是采用钢板骨架的橡胶整体式，这种钻杆刮泥器安装使用不方便，钻井时工人随时要观察井口泥浆上返情况，安装这种刮泥器会影响工人观察视线，同时由于钻杆母接头与钻杆公接头连接处有个台肩，在上提下放方钻柱时容易刮坏刮泥器，刮泥器的器件如果出现损坏及脱落，坠入井内会造成井下落物事故，影响钻井生产，钻井井口防爆要求高，钻台附近电器使用要严格达到防爆标准，电机驱动的刮泥器也不适合在井口使用，因此，多年来，国内外钻井行业一直没有合适应用的解决方案。


技术实现要素：

3.本发明专利的目的在于提供一种钻井起钻时安装使用方便刮泥效果好的钻杆刮泥装置。
4.本发明专利的技术方案如下：如图1所示，此种石油钻井钻杆刮泥器由旋转传感器、控制电路板、继电器及阀门、机柜、空气压缩机、轴承、旋转衬圈、轴承座、刮泥臂、刮泥臂轴、拉簧、刮泥刷、配重块、护罩、从动轮、卡箍座、传动带、消音器、主动轮、出气管线、进气管线、气动马达组成，其结构组装关系如下：本装置底部为一对半环状的卡箍，每半片卡箍的两端设有螺孔，由两套螺栓紧固形成卡箍座，装置的底座设置在其中一片卡箍上，装置上设有一个圆盘护罩，护罩底部基座上设有一个轴承座，轴承座内嵌有轴承，轴承内圈设有旋转衬圈，此种石油钻井钻杆刮泥器由旋转传感器、控制电路板、继电器及阀门、机柜、空气压缩机、轴承、旋转衬圈、轴承座、刮泥臂、刮泥臂轴、拉簧、刮泥刷、配重块、护罩、从动轮、卡箍座、传动带、消音器、主动轮、出气管线、进气管线、气动马达组成，其结构组装关系如下：本装置底部为一对半环状的卡箍，每半片卡箍的两端设有螺孔，由两套螺栓紧固形成卡箍座，装置的底座设置在其中一片卡箍上，装置上设有一个圆盘护罩，护罩底部基座上设有一个轴承座，轴承座内嵌有轴承，轴承内圈设有旋转衬圈，旋转衬圈顶部设有一个环形圆台，旋转衬圈可随轴承内圈转动，旋转衬圈的环形圆台表面设有两只呈圆弧形的刮泥臂，每只刮泥臂分别由轴固定在旋转衬圈的环形圆台上，在每个刮泥臂的前端设有刮泥刷，刮泥臂的尾部设有配重块，由一个拉簧将刮泥臂中部与边缘固定点拉紧，旋转衬圈的下部设有从动
轮，从动轮设有沟槽，用一条传动带穿过轴承座一侧的开口将从动轮与主动轮连接一起，主动轮设置在气动马达的输出轴上，气动马达设有进气管线和出气管线，其出气管线端头与消音器连接，如图4所示，整个装置通过卡箍座安装在井口套管母接箍上，用扳手将卡箍座的连接螺栓紧固;机柜设置在钻机场地一侧，柜内设有空气压缩机及控制电路板，控制电路板与继电器及阀门连接；在钻机的滚筒卷扬机的轴端头设有磁铁，在磁铁附近设有旋转传感器，旋转传感器通过数传模块与机柜的控制电路板连接。机柜的控制电路板连接。
5.在钻井起钻过程中，开启空气压缩机，给储气罐充气加压，当储气罐达到额定压力时，停机保持，将机柜控制电路板加电，系统处于待机状态，当钻机滚筒卷扬机转动带动钢丝绳旋转时，钢丝上吊起大钩及钻杆从井中徐徐起出，这时滚筒卷扬机转动带动设在其上的旋转传感器感应卷扬机的转动，将信号传给远处的机柜内的控制电路板，控制电路板接到信号后，将连接气动马达接头管线的继电器及阀门开启，空气压缩机内的高压气体通过进气管线进入气动马达，控制气动马达高速转动，气动马达带动同轴的主动轮转动，主动轮靠传动带的带动从动轮转动，从动轮带动旋转衬圈转动，衬圈转动带动其上的刮泥刷、刮泥臂及配重体转动，由于在旋转过程中，配重体在离心力的作用下绕刮泥臂轴向外甩出，而在刮泥臂轴另一侧的刮泥臂带动刮泥刷贴向钻杆的表面，旋转衬圈转动带动刮泥刷绕钻杆转动，将钻杆从井内带出的泥浆扫落到泥浆伞内，泥浆通过泥浆伞的开口回到井里，当一柱钻杆从井中起出后，工人控制滚筒卷扬机停止，上吊卡通过大钳卸下钻杆时，由于卷扬机停止，旋转传感器感应到卷扬机停转，将信号传给控制电路板，系统控制继电器及继电器及阀关闭，控制刮泥器的气动马达停止转动，这时，旋转衬圈表面的刮泥刷臂的配重块离心力消失，在拉簧的作用下刮泥刷臂带动刮泥刷离开钻杆，回到旋转衬圈边侧，这时钻井工人可透过喷气管及刮泥刷的空隙及时观察井内泥浆的上返情况，当卸完一柱钻杆，工人控制滚筒卷扬机带动钢丝绳吊起下一柱钻杆起出，滚筒卷扬机动作带动旋转传感器动作，旋转传感器发出信号，机柜内的控制电路板再次感应到信号，控制刮泥器马达重新开启，这样周而复始，完成数千米的钻杆柱从井下起出。
6.本发明专利结构新颖，工作可靠，经久耐用，由于非硬性接触，可避免井下落物，停止起钻作业期间的喷气管及刮泥刷停转后，不影响工人观察井下泥浆上返状况，利用它可以实现在钻井起钻作业中刮除钻杆柱上的泥浆，刮泥效果干净彻底，该装置应用后可减少钻井工人的劳动强度，提高起钻作业效率，减少泥浆对钻台的污染，改善工人的劳动环境，减少由于钻台泥泞、湿滑造成对工人的摔碰伤害。
7.附图说明：图1为本发明专利装置的结构示意图。
8.图2为本发明专利装置的另一种轴承结构示意图。
9.图3为本发明专利装置的旋转传感器结构示意图。
10.图4为本发明专利装置的现场安装示意图。
11.具体实施方式：以下结合附图对本发明专利的实施作进一步说明。
12.如图1所示，本发明专利装置由旋转传感器1、控制电路板2、继电器及阀门3、机柜4、空气压缩机5、轴承6、旋转衬圈7、轴承座8、刮泥臂9、刮泥臂轴10、拉簧11、刮泥刷12、配重块13、护罩14、从动轮15、卡箍座16、传动带17、消音器18、主动轮19、出气管线20、进气管线
21、气动马达22组成。
13.如图2所示，为本发明的另外一种轴承结构，该轴承6由上盖圈23、下盖圈26对扣在一起，上下盖圈相对设有若干个轴孔，每个轴孔设有小轴承轴25，每个小轴承轴25上穿有一个小轴承24，组成了由多个小轴承24组成的大轴承，这种轴承的每个小轴承24都有独立的密封，比常规的大轴承更能耐尘土，耐泥污，更适应钻井刮泥器的恶劣环境要求。
14.控制电路板2为单片机电路板，它能够接受旋转传感器1传来的信号，通过开关继电器及阀门3控制气动马达22的开启及关停。
15.空气压缩机5用来为气动马达22提供气动动力源。
16.如图3所示，滚筒卷扬机c为标准的钻井设备，旋转传感器1内设置霍尔传感器或电感线圈，滚筒卷扬机c上设有磁铁，同时设有旋转传感器电路板28、无线模块29、蓄电池30、微型发电机及传感器31，微型发电机及传感器31的轴与卷扬机c轴相连，旋转传感器1和机柜4上的控制电路板2均设有无线模块29，当微型发电机及传感器31的旋转轴随着卷扬机c旋转时发电，并将电能存储到蓄电池30中，同时微型发电机及传感器31内的霍尔传感器或电感线圈结果磁铁时，旋转传感器电路板28感应到旋转信号，信号通过无线模块29传送给远处机柜4内控制电路板2，控制电路板2通过继电器及阀门3对气动马达22实施开启及关停控制。
17.主动轮19、传动带17、从动轮15组成的传动机构，或由齿轮传动机构替代。
18.气动马达22、空气压缩机5的机构或由液压马达及液压泵机构代替，气动马达22、空气压缩机5的机构或由防爆马达的电动旋转机构代替。