一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖屑的制取裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石油與天然氣開發鉆井技術領域，更具體地涉及一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置。
【背景技術】
[0002]氣體鉆井鉆速快、有效保護儲層、有效防止井漏事故的發生，在鉆井行業運用的越來越廣泛。但是由于氣體鉆井循環的介質為空氣，而空氣的密度遠遠小于巖肩的密度，所以氣體鉆井巖肩的運移一直是氣體鉆井亟待解決的一個重大難題。實驗研究是解決該問題的一個非常有效的方法，可是對于氣體鉆井初次破碎的巖肩制取非常的困難。一些研究者利用堅硬的物質砸巖石顆粒的方法來制取巖肩，還有一部分研究者采用粉碎機對巖石顆粒進行粉碎來制取巖肩，可是這些方法制造出來的巖肩顆粒粒度分布和幾何形態上與真實的空氣鉆井鉆頭破碎的巖肩相差甚大。因此，如果能制造出一種獲得氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的裝置，以上的問題就能夠得到有效的解決，使得對氣體鉆井巖肩運移的實驗研究更加科學。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的是:提供一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：
[0005]本實用新型一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置，包括絞車、固定架、箱體、膠墊、巖塊、進氣口、出氣口、壁面、鋼絲繩、支架、滑輪、加重塊、電動機、鉆桿、膠圈、扶正塊、流道、牙輪鉆頭、觀察窗、錐形底面、導管、分離器。鋼絲繩一端與絞車連接，一端借助滑輪與加重塊連接；固定架一端焊接在壁面上，另一端焊接在箱體上;箱體為正方形箱體，上部敞口，膠墊和巖塊都可放置在箱體內部，膠墊放置于巖塊和箱體之間；扶正塊焊接在壁面上，為圓環形，在下部的扶正塊上開有進氣口、出氣口和流道;上部支架一端連接滑輪，另一端焊接在壁面上，下部的支架一端焊接在壁面，一端與地面接觸；電動機固定在加重塊內部，并與鉆桿連接;鉆桿一端連接電動機，另一端與牙輪鉆頭相連;膠圈采用耐磨橡膠制成，位于扶正塊和鉆桿之間；觀察窗安置在壁面上，采用鋼化玻璃制成;錐形底面上部和壁面連接，下部和導管連接，導管采用合金鋼制成，具有耐研磨性，導管末端和分離器連接。在箱體中放置好巖塊和膠墊后，開啟電動機，利用絞車，將加重塊的部分重量通過鉆桿施加到轉動的牙輪鉆頭上，同時從注氣口注入高速氣流，經流道，最后從出氣口噴出，將牙輪鉆頭破碎的巖肩及時帶離，最后巖肩在氣流的帶動下，經箱體和壁面之間的空隙、錐形底面、導管，最終到達分離器，這就達到了制取氣體鉆井鉆頭初次破碎巖石巖肩的目的。
[0006]本實用新型的優點：結構簡單，操作方便，能成功制取氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩。
【附圖說明】
[0007]圖I是本實用新型一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置的結構示意圖。
[0008]圖2是圖I的A-A剖面的結構示意圖。
[0009]圖3是圖I的B-B剖面的結構示意圖。
[0010]圖4是圖I的C-C剖面的結構示意圖。
[0011]圖5是圖I的D-D剖面的結構示意圖。
[0012]圖中：1.絞車，2.固定架，3.箱體，4.膠墊，5.巖塊，6.進氣口，7.出氣口，8.壁面，9.鋼絲繩10.支架，11.滑輪，12.加重塊，13.電動機，14.鉆桿，15.膠圈，16.扶正塊，17.流道，
18.牙輪鉆頭，19.觀察窗，20.錐形底面，21.導管，22.分離器。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0014]如圖I、圖2、圖3、圖4、圖5所示，本實用新型一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置的結構示意圖，主要由絞車I、固定架2、箱體3、膠墊4、巖塊5、進氣口6、出氣口7、壁面
8、鋼絲繩9、支架10、滑輪11、加重塊12、電動機13、鉆桿14、膠圈15、扶正塊16、流道17、牙輪鉆頭18、觀察窗19、錐形底面20、導管21、分離器22組成。絞車I用于拉動鋼絲繩9，從而帶動加重塊12上下移動，并帶動鉆桿（14)和牙輪鉆頭（18)上下移動，滑輪11用于減少鋼絲繩9拉動過程中的阻力；固定架2能夠將箱體3固定，箱體3用于放置巖塊5和膠墊4，可避免牙輪鉆頭18鉆巖塊5過程中巖塊5發生轉動，膠墊4可使巖塊5牢牢固定在箱體3內；進氣口 6位于下部扶正塊16外側，用于向該裝置內注入氣體，流道17位于下部扶正塊內部，用于流通氣體，出氣口7位于下部扶正塊16內側下方，用于改變氣流方向，使氣流沖擊牙輪鉆頭18，進而可以冷卻牙輪鉆頭18，并將巖肩從牙輪鉆頭18底部及時帶離;壁面8、下部扶正塊16、觀察窗
19、錐形底面20可避免制取的巖肩到處飛濺，保證整個制取過程的安全;支架10不僅可以固定滑輪11，還可以支撐整個裝置;加重塊12可以通過電動機13和鉆桿14給牙輪鉆頭18施加壓力，保證牙輪鉆頭18的破巖效率；電動機13主要用于給鉆桿14和牙輪鉆頭18提供旋轉的動力，鉆桿14可以將動力傳遞到牙輪鉆頭18，牙輪鉆頭18可以破碎巖塊;膠圈15可防止氣體和巖肩向上運移;兩個扶正塊16可使鉆桿一直保持垂直狀態，保證制取的效率;觀察窗19可以打開，打開觀察窗19后，可以往箱體3內部放置巖塊5和膠墊4，關閉觀察窗19可觀察裝置內部破巖的過程;錐形底面20側面和軸線成60°角，可引導大的巖肩顆粒流入導管21，以防巖肩顆粒在底部堆積;導管21是氣體和巖肩的流動通道，分離器22用于將氣體和巖肩顆粒分咼。
[0015]將巖塊5和膠墊4放置在箱體3內部后，關閉觀察窗19，開啟電動機13，鉆桿14和鉆頭18開始轉動，通過絞車I下放加重塊12，使牙輪鉆頭18逐漸下移并與巖塊接觸，并給牙輪鉆頭18—定的鉆壓，牙輪鉆頭18開始破巖，同時從注氣口 6注入高速氣流，高速氣流經流道17和出氣口7，沖擊牙輪鉆頭18和鉆開的巖肩，并將巖肩攜帶到錐形底面20，然后經由導管21進入到分離器22，最后氣固流體被分離器22分離，從而得到了氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩。該裝置原理簡單，能有效避免巖肩被鉆頭的重復破碎和長距離運移過程中的重復破碎，而且制取效率高，制取的巖肩能夠滿足實驗要求，對研究氣體鉆井巖肩的運移有非常重要的意義。
【主權項】
1.一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置，包括絞車（I)、固定架(2)、箱體(3)、膠墊(4)、巖塊(5)、進氣口（6)、出氣口（7)、壁面(8)、鋼絲繩(9)、支架（10)、滑輪（11)、加重塊(12)、電動機（13)、鉆桿（14)、膠圈（15)、扶正塊（16)、流道（17)、牙輪鉆頭（18)、觀察窗(19)、錐形底面(20)、導管（21)、分離器(22)，其特征在于:箱體(3)為正方形箱體，上部敞口，用于放置膠墊(4)和巖塊(5)，可避免牙輪鉆頭（18)鉆巖塊(5)過程中巖塊5發生轉動，膠墊(4)可使巖塊(5)牢牢固定在箱體(3)內；氣體經進氣口（6)進入，流經流道(17)，最后從出氣口（7)流出，沖擊并冷卻牙輪鉆頭（18)，并將巖肩從牙輪鉆頭（18)底部及時帶離;兩個扶正塊（16)可使鉆桿（14)一直保持垂直狀態，保證制取的效率；電動機（13)固定在加重塊(12)內部，并與鉆桿(14)連接，鉆桿（14)另一端與牙輪鉆頭（18)相連，電動機(13)轉動可帶動鉆桿（14)轉動，進而帶動牙輪鉆頭（18)轉動;通過絞車（I)和鋼絲繩(9)帶動加重塊（12)上下移動，可將加重塊（12)的部分重量通過鉆桿（14)施加到轉動的牙輪鉆頭（18)上，提高破巖的效率;錐形底面(20)側面和軸向成60°角，可引導大的巖肩顆粒流入導管(21)，以防巖肩顆粒在底部堆積;分離器(22)可將氣體和巖肩分離。2.根據權利要求I所述的一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置，其特征在于:膠圈（15)采用耐磨橡膠制成，位于扶正塊(16)和鉆桿(14)之間，可防止氣體和巖肩向上運移。3.根據權利要求I所述的一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置，其特征在于:觀察窗（19)安置在壁面(8)上，采用鋼化玻璃制成，觀察窗（19)可以打開，打開觀察窗（19)后，可以往箱體(3)內部放置巖塊(5)和膠墊(4)，關閉觀察窗（19)可觀察裝置內部破巖的過程。4.根據權利要求I所述的一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖肩的制取裝置，其特征在于：導管(21)采用合金鋼制成，具有耐研磨性。
【專利摘要】本實用新型提供一種氣體鉆井鉆頭初次破巖巖屑的制取裝置，它主要包括絞車、固定架、箱體、膠墊、巖塊、進氣口、出氣口、壁面、鋼絲繩、支架、滑輪、加重塊、電動機、鉆桿、膠圈、扶正塊、流道、牙輪鉆頭、觀察窗、錐形底面、導管、分離器。通過絞車、鋼絲繩和滑輪可帶動加重塊上下移動，并將加重塊的部分重量通過鉆桿施加給牙輪鉆頭，可提高破巖效率；箱體用于放置巖塊和膠墊，膠墊可使巖塊牢牢固定在箱體內；氣體可以從注氣口進入，流經流道，從出氣口流出，沖擊和冷卻牙輪鉆頭，并將巖屑及時從牙輪鉆頭底部帶走；電動機可以為鉆桿的轉動提供動能，通過鉆桿帶動牙輪鉆頭轉動；錐形底面可以防止大的巖屑顆粒堆積，分離器可以將氣體和巖屑顆粒進行分離。開啟電動機，通過絞車將加重塊下放，使轉動的牙輪鉆頭接觸巖塊開始破巖，破碎的巖石在氣流的沖擊下，離開牙輪鉆頭底部，隨著氣流運動，最后進入分離器，進行分離，從而得到氣體鉆井鉆頭初次破巖的巖屑。本實用新型結構簡單、操作方便、制取巖屑效率高，制取的巖屑能夠滿足實驗研究的要求。<!-- 2 -->
【IPC分類】G01N1/08
【公開號】CN205157229
【申請號】CN201520956036
【發明人】唐漢林, 孟英峰, 李皋, 谷雨桐, 孫愛生
【申請人】西南石油大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月26日