一种方箱封堵装置及抢险系统的制作方法

1.本实用新型属于钻井装备技术领域，具体涉及一种方箱封堵装置及抢险系统。


背景技术：

2.对于地热能的钻探开发过程中，有可能会发生高温高压液体及水蒸气喷出井口的井喷事故，发生井喷的原因是对钻开的地层压力情况不清或预计不准，使用的钻井液密度不足以平衡地层压力，导致地层流体大量涌入井筒，再加上地面控制系统失灵无法有效控制。
3.井喷现象非常危险，通常会从井口喷出高温、高压的液体、蒸汽，对自然环境和人们的生命财产安全产生极大的威胁。对于常见的抢险方法是将密度大的钻井液从钻杆或者钻杆与套管的环空注入井内，以增加压力，止住井喷继续发生。
4.但是当高温液体、蒸汽从井口喷出，无有效井控装备或井控装置失效时，无法完成井口操作，从而无法实现压井。井内即使有钻具，但压力很大且井内钻具较少较轻时，会将钻具喷出井口或者顶在钻机动力头上，无法注入高密度钻井液，造成井喷无法控制。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种方箱封堵装置，其可以在井控设备失效的情况下，对井喷事故进行抢险，消除对自然环境和人们的生命财产安全产生极大的威胁。
6.本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种方箱封堵装置，其特殊之处在于：
7.包括两个结构相同的半箱体；
8.所述半箱体为一侧面开口的箱体，包括上底板、下底板、两个侧板和中板，两个侧板的一端分别和中板的两侧分别连接，下底板开设第一半圆孔，中板上开设放喷孔；上底板开设第二半圆孔；两个半箱体通过其侧板的端面对接成为下箱体，两个半箱体下底板的第一半圆孔合成第一圆孔；上底板上设有第一闸板、第一移动机构和第一滑轨，所述第一闸板上设有第三半圆孔，第一移动机构的端部与第一闸板铰接，第一移动机构带动第一闸板沿第一滑轨移动；两个下半箱上第一闸板上的第三半圆孔对接形成第三圆孔。
9.进一步地，上述第一移动机构为液压缸或者气压缸。
10.进一步地，上述侧板的端面设有通孔，两个上半箱体对接时，通孔内设置螺栓连接。
11.进一步地，上述第一半圆孔的孔径等于或小于第二半圆孔的孔径。
12.进一步地，上述第一闸板第三半圆孔孔径小于第二半圆孔的孔径。
13.进一步地，上述半箱体的中板上开设放喷孔。
14.进一步地，上述放喷孔上设有连接法兰。
15.另外，本发明还提出一种抢险系统，其特殊之处在于，包括上述方箱封堵装置，还包括钻杆锁紧装置；
16.钻杆锁紧装置包括上、下两层“口”字型安装架和约束机构，上、下两层“口”字型安
装架之间通过四根连接柱固定；前排和后排两根连接柱之间分别设有滑杆，
17.约束机构包括两个结构相同的约束件，约束件包括中部的弧形约束体，弧形约束体向两侧延伸形成固定段，固定段上设有两个通孔，分别为第一通孔和第二通孔，所述第一通孔靠近弧形约束体，第二通孔远离弧形约束体，两根滑杆分别穿过约束件两端的第一通孔，约束件可以沿着滑杆移动；两个约束件对应的第二通孔通过螺栓连接。
18.进一步地，上述钻杆锁紧装置中的滑杆与连接柱之间为可拆卸连接。
19.进一步地，上述滑杆包括一光滑杆，光滑杆的一端设有外六角挡块，另一端设有螺纹段，螺纹端上配合有螺母；所述连接柱上设有通孔，光滑杆穿过通孔，外六角挡块与螺母将滑杆固定在连接柱上。
20.本实用新型的优点：
21.1)本实用新型提出的方箱封堵装置，其可以有效对事故井进行压井，井眼状态恢复正常，消除对自然环境和人们的生命财产安全产生的威胁；
22.2)本实用新型安装简单，使用方便，保证施工人员在下钻和安装钻具过程的安全；
23.3)本实用新型方箱封堵装置结构巧妙，其下箱体由两部分对接组成，即使在动力头无法从钻杆卸载的情况下，仍可以在施工现场的套管上进行安装，从而进行侧方放喷，为工人接钻杆提供安全环境；
24.4)方箱封堵装置内设有闸板，闸板可以有效对钻杆和套管环空的高温高压蒸汽进行封堵；钻杆和套管环空的高温高压蒸汽从方箱封堵装置两侧的放喷孔侧喷，为钻台上工人施工创造环境；
25.5)本发明中钻杆锁紧装置，利用其约束件对钻杆进行固定，防止卸下动力头时，防止钻杆上窜威胁工人安全；
26.6)本发明中钻杆锁紧装置中的约束件可以沿着滑杆滑动，两个约束件通过螺栓连接，方便锁紧和松开钻杆；
27.7)本发明中钻杆锁紧装置中的滑杆通过外六角挡块、螺母固定在连接柱上，方便更换不同尺寸的约束件，以应对不同型号的钻杆。
附图说明
28.图1是本实用新型方箱封堵装置立体结构图；
29.图2是图1的剖视图；
30.图3是图2中半箱体的另一个方向视图。
31.图4是本实用新型钻杆锁紧装置的正视图；
32.图5是本实用新型钻杆锁紧装置的右视图；
33.图6是本实用新型钻杆锁紧装置的俯视图。
34.其中：6
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上底板；7
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下底板；8
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半箱体；10
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第一半圆孔；11、第二半圆孔； 12、第一闸板；13、第一移动机构；14、第一滑轨；15、第三半圆孔；25、“口”字型安装架；26、连接柱；27、滑杆；28、约束件；29、弧形约束体；30、固定段。
具体实施方式
35.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用
新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。
36.参见图1
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图3，一种方箱封堵装置，包括两个结构相同的半箱体8；所述半箱体8为一侧面开口的箱体，包括上底板6、下底板7、两个侧板和中板，两个侧板的一端分别和中板的两侧分别连接，下底板7开设第一半圆孔10，上底板 6开设第二半圆孔11；两个半箱体8通过其侧板的端面对接成为下箱体，两个半箱体8下底板7的第一半圆孔10合成第一圆孔；上底板6上设有第一闸板12、第一移动机构13和第一滑轨14，所述第一闸板12上设有第三半圆孔15，第一移动机构13的端部与第一闸板12铰接，第一移动机构13带动第一闸板12沿第一滑轨14移动；两个下半箱上第一闸板12上的第三半圆孔15对接形成第三圆孔。
37.第一闸板12对接后和下箱体的箱体形成密封腔，使环空的高压高温蒸汽只能从排气机构排出。
38.作为本实用新型的一个优选实施例，所述第一移动机构13为液压缸或者气压缸。
39.作为本实用新型的一个优选实施例，所述侧板的端面设有通孔，两个上半箱体对接时，通孔内设置螺栓连接。
40.作为本实用新型的一个优选实施例，所述第一半圆孔10的孔径等于或小于第二半圆孔11的孔径。
41.作为本实用新型的一个优选实施例，第一闸板12第三半圆孔15孔径小于第二半圆孔11的孔径。
42.作为本实用新型的一个优选实施例，所述半箱体8的中板上开设放喷孔。所述放喷孔上设有连接法兰，方便连接。
43.参见图1
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图6，一种抢险系统，包括上述方箱封堵装置；还包括钻杆锁紧装置，钻杆锁紧装置位于方箱封堵装置上方。
44.参见图4
‑
图6，钻杆锁紧装置，钻杆锁紧装置位于方箱封堵装置上方。
45.所述钻杆锁紧装置包括上、下两层“口”字型安装架25和约束机构，“口”字型安装架25为四根横梁首尾相接而成。上、下两层“口”字型安装架25之间通过四根连接柱26固定；前排和后排两根连接柱26之间分别设有滑杆27。
46.约束机构包括两个结构相同的约束件28，约束件28包括中部的弧形约束体 29，弧形约束体29向两侧延伸形成固定段30，固定段30上设有两个通孔，分别为第一通孔和第二通孔，所述第一通孔靠近弧形约束体29，第二通孔远离弧形约束体29，两根滑杆27分别穿过约束件28两端的第一通孔，约束件28可以沿着滑杆27移动；两个约束件28对应的第二通孔通过螺栓连接。
47.作为本实用新型的一个优选实施例，所述钻杆锁紧装置中的滑杆27与连接柱26之间为可拆卸连接。
48.具体地，所述滑杆27可以包括一根光滑杆27，光滑杆27的一端设有外六角挡块，另一端设有螺纹段，螺纹端上配合有螺母；所述连接柱26上设有通孔，光滑杆27穿过通孔，外
六角挡块与螺母将滑杆27固定在连接柱26上。
49.参见图1，优选地，还可以在第一闸板12上连接两根细长杆，细长杆的一端与第一闸板12连接，另一端用于人工进行推拉。此设计作为一个冗余设置，当第一移动机构13出现故障，无法打开或关闭第一闸板12，可以采用人工方式对第一闸板12进行开启和关闭。
50.上述一种抢险系统的工作原理，包括：
51.1)将半箱体8分别固定井口处；第一半圆孔10接触套管；
52.2)封堵环空，实现侧喷
53.启动第一移动机构13，使两个第一闸板12对接，将套管中的一级钻杆抱紧，此时钻杆和套管环空中的高压蒸汽进入下箱体并从两侧的放喷孔排出；
54.3)安装钻杆锁紧装置
55.在钻井平台下底面安装钻杆锁紧装置，钻杆锁紧装置位于方箱封堵装置正上方；
56.4)预备一根二级钻杆，一端接旋塞阀，另一端接转换接头，钻杆侧壁割孔，孔呈螺旋形分布；
57.5)钻具坐吊卡，用钻杆锁紧装置约束件28对钻杆进行锁紧，防止钻杆上窜，卸开动力头，用动力头将预备的二级钻杆通过转换接头连接至一级钻杆上；
58.6)打开两个第一闸板12，松开钻杆锁紧装置约束件28，下放钻杆至坐吊卡位置；关闭第一闸板12，关闭旋塞阀，钻杆止喷，卸开动力头，接箭型止回阀，再接动力头，打开旋塞阀；
59.7)下钻
60.打开第一闸板12，松开钻杆锁紧装置约束件28，下放钻杆至钻台面，关闭第一闸板12，钻杆锁紧装置约束件28锁紧钻杆；
61.8)重复步骤7)，下钻至目标深度；
62.9)压井
63.9.1)根据测算的井口压力，初步设计泥浆密度、粘度，配制100方抗高温泥浆；
64.9.2)提前准备好两台泵车，并连接好相关管线、供浆管线和供浆泵；
65.9.3)从钻杆内注入，进行压井；
66.10)待井口不返浆压井成功，开始起钻；
67.11)安装井口装置
68.起钻完开始拆卸方箱封堵装置，安装井口装置。
69.本实用新型方箱封堵装置特别适用于地热能钻采井的井喷事故抢险，当然也可用于油井、气井。
70.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，本领域的技术人员其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行调节，或者对其中部分技术特征进行等同替换。所以，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。