專利名稱：一種可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地下油氣藏開采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的水平定向鉆穿越砂層、卵礫石層等難成孔地層時(shí)，采用的是用夯管錘夯套管隔離卵礫石的工藝方法。但該方法不適用于全部的地質(zhì)類型，在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)各種問題，主要表現(xiàn)在以下幾方面(I)套管夯擊不到位，例如某條河流水平定向鉆穿越套管設(shè)計(jì)距離150米，實(shí)際僅夯入50米，導(dǎo)致定向鉆穿越無法施工，改為大開挖；(2)套管端部下沉度數(shù)高達(dá)4°，導(dǎo)致定向鉆行進(jìn)軌跡發(fā)生變化，穿越距離變長，增加了施工成本和時(shí)間；由于地下水位高，因此無法完成人工套管內(nèi)的取土作業(yè)，導(dǎo)致夯套管失敗，而機(jī)械式螺旋出土器易被大的礫石卡住，無法使用；(4)套管長度大，摩擦阻力大，夯擊的鋼套管無法完全深入硬度60Mpa的硬巖地層，導(dǎo)致水平定向鉆擴(kuò)孔時(shí)泥漿泄露和冒漿現(xiàn)象。例如，現(xiàn)有使用的普通“可回收核心部件的頂管掘進(jìn)機(jī)”存在類似的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在a)普通可回收核心部件的頂管掘進(jìn)機(jī)的刀盤為多個(gè)全折疊活動(dòng)式，強(qiáng)度低，僅適于砂層、土層等軟地質(zhì)掘進(jìn)，不適于卵礫石、強(qiáng)度較大的硬巖掘進(jìn)；b)普通可回收核心部件的頂管掘進(jìn)機(jī)需要人工拆卸成多個(gè)散件才能回收機(jī)體，僅能在地下水位低甚至地下水位上才能作業(yè)，由于地下水壓高時(shí)，回收核心部件時(shí)水易涌出，無法保證操作人員安全；c)普通可回收核心部件的頂管掘進(jìn)機(jī)僅能回收內(nèi)部核心部件，無法回收價(jià)格昂貴、精加工制造的外殼。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決傳統(tǒng)水平定向鉆穿越中夯擊套管不易到位，套管端部下沉度數(shù)大，以及高水壓下夯套管失敗等問題，本發(fā)明提供了一種可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)，包括可伸縮刀盤、 刀盤支撐板、錐形破碎裝置、前殼體、固定裝置、動(dòng)力系統(tǒng)、后殼體、油缸、回收系統(tǒng)、進(jìn)排泥漿管、泥漿噴嘴和刀盤定位銷；所述可伸縮刀盤通過所述刀盤定位銷與所述刀盤支撐板連接，所述可伸縮刀盤與錐形破碎裝置的旋轉(zhuǎn)主軸連接，所述錐形破碎裝置的旋轉(zhuǎn)主軸與動(dòng)力系統(tǒng)的主軸連接，所述錐形破碎裝置焊接在所述前殼體內(nèi)，所述回收系統(tǒng)安裝在所述后殼體的尾部，所述油缸通過固定座安裝在所述前殼體和后殼體上；所述固定裝置用于固定可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)和待安裝的鋼套管；所述進(jìn)排泥漿管固定在所述后殼體內(nèi)部下方， 用于泵入泥漿和排出巖屑；所述泥漿噴嘴圓周布置在所述錐形破碎裝置上面且朝向內(nèi)部腔體。所述刀盤支撐板上設(shè)置有“凹”槽。所述固定裝置由“ I ”形鋼條和“L”形槽口構(gòu)成；所述“ I ”形鋼條焊接在鋼套管內(nèi)壁，所述“L”形槽口焊接在所述后殼體外部。所述可伸縮刀盤由固定式刀盤、開合刀盤、開合刀盤凸出肋板、刀盤固定空心軸、 一體式刀盤外圈卡槽和銷軸構(gòu)成；所述開合刀盤通過所述銷軸連接在所述固定式刀盤上， 并卡在一體式刀盤外圈卡槽內(nèi)部；所述開合刀盤背面焊接有所述開合刀盤凸出肋板，所述開合刀盤凸出肋板插入所述刀盤支撐板的“凹”槽內(nèi)，所述開合刀盤凸出肋板通過所述刀盤定位銷固定在所述刀盤支撐板上；所述固定式刀盤和刀盤支撐板焊接在所述刀盤固定空心軸上，所述刀盤固定空心軸與錐形破碎裝置的旋轉(zhuǎn)主軸連接。本發(fā)明提供的可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，鋼套管安裝位置準(zhǔn)確、高效，無端部下沉現(xiàn)象，套管深度可達(dá)基巖內(nèi)20m，能夠滿足工程需要，且回收方案簡單可靠、 無卡死現(xiàn)象，能夠順利從套管內(nèi)整體回收。本發(fā)明提供的可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)中的固定式刀盤、開合刀盤及其背面的刀盤支撐板的強(qiáng)度大、變形小，能夠滿足硬巖礫石使用要求， 擴(kuò)大了地下巖層開采的適用范圍。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例提供的可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)整體結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)整體回收狀態(tài)示意圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的可伸縮刀盤正常工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的可伸縮刀盤閉合收縮狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
本發(fā)明實(shí)施例采用機(jī)械切削、刀盤開合式收縮回收和泥水輸送出渣的原理，研制
出了用于水平定向鉆穿越砂層、卵礫石安裝套管，并能夠從套管內(nèi)整體取出的機(jī)械裝備，可以用于復(fù)雜地質(zhì)條件下頂管穿越時(shí)的整體回收機(jī)頭、清除障礙物或更換刀具。如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)，包括可伸縮刀盤 I、刀盤支撐板2、錐形破碎裝置3、前殼體4、固定裝置5、動(dòng)力系統(tǒng)6、后殼體8、油缸9、回收系統(tǒng)10、進(jìn)排泥漿管11、泥漿噴嘴12和刀盤定位銷13 ;可伸縮刀盤I通過刀盤定位銷13與刀盤支撐板2連接，可伸縮刀盤I與錐形破碎裝置3的旋轉(zhuǎn)主軸連接，錐形破碎裝置3的旋轉(zhuǎn)主軸與動(dòng)力系統(tǒng)6的主軸連接，錐形破碎裝置3的旋轉(zhuǎn)主軸通過軸承與軸承箱體焊接在前殼體4內(nèi)；回收系統(tǒng)10安裝在后殼體8的尾部，用于整體回收掘進(jìn)機(jī)；油缸9通過固定座安裝在前殼體4和后殼體8上，用于連接前殼體4和后殼體8 ;固定裝置5用于固定可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)和待安裝的鋼套管7 ;進(jìn)排泥漿管11固定在后殼體8內(nèi)部下方，用于泵入泥漿和排出巖屑；泥漿噴嘴12圓周布置在所述錐形破碎裝置3上面且朝向內(nèi)部腔體，用于噴射7-10bar的泥漿，促進(jìn)巖屑排出。其中，刀盤支撐板2上設(shè)置有“凹”槽。如圖2所示，固定裝置5由“I”形鋼條和“L”形槽口構(gòu)成。其中“I”形鋼條焊接在鋼套管7內(nèi)壁，“L”形槽口焊接在后殼體8外部。本實(shí)施例的可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)與其外部鋼套管7內(nèi)壁為“I”形16和“L”形17成插旋轉(zhuǎn)固定式連接方式。入土前設(shè)備安裝時(shí)，將可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)的“ I ”形鋼條對(duì)準(zhǔn)鋼套管“L”形槽口的空隙18插入并逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)掘進(jìn)機(jī)，則該掘進(jìn)機(jī)被卡入在“L”形槽口內(nèi)，如圖2所示的固定狀態(tài)14。套管安裝完成后，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)套管安裝掘進(jìn)機(jī)，將帶“I”形鋼條的掘進(jìn)機(jī)從“L”形槽口中旋出并從“L”形槽口的空隙18中抽出，如圖2所示的旋轉(zhuǎn)拆卸狀態(tài)15。如圖3和圖4所示，可伸縮刀盤I由固定式刀盤19、開合刀盤20、開合刀盤凸出肋板21、刀盤固定空心軸22、一體式刀盤外圈卡槽23和銷軸24構(gòu)成；開合刀盤20通過銷軸24連接在固定式刀盤19上，并卡在一體式刀盤外圈卡槽23內(nèi)部；開合刀盤20背面焊接有開合刀盤凸出肋板21，開合刀盤凸出肋板21插入刀盤支撐板2的“凹”槽內(nèi)，開合刀盤凸出肋板21通過刀盤定位銷13固定在刀盤支撐板2上；固定式刀盤19和刀盤支撐板2焊接在刀盤固定空心軸22上，刀盤固定空心軸22與錐形破碎裝置3的旋轉(zhuǎn)主軸連接。開合刀盤 20由刀盤支撐板2和固定式刀盤19外圈共同提供支撐，可以承受高達(dá)2000噸的頂推力； 圓周方向，開合刀盤20背面的刀盤支撐板2、一體式刀盤外圈卡槽23、開合刀盤20的固定槽及銷軸24共同承擔(dān)圓周切削阻力，能夠在砂層、卵礫石、碎石、較大石塊(Φ 200mm以上) 地質(zhì)中完成切削及巖石破碎作業(yè)，并可隨整機(jī)從套管內(nèi)回收。下面給出利用本實(shí)施例的可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)安裝套管的應(yīng)用實(shí)例，其中地質(zhì)條件為卵碌石層，石塊最大直徑為500mm,巖石最大抗壓強(qiáng)度85Mpa,地下水壓O. 2Mpa ； 所安裝鋼套管長191m、直徑Φ 2064mm、入土角度16°。具體實(shí)施方案如下進(jìn)入施工現(xiàn)場后，將可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)通過固定裝置5旋轉(zhuǎn)，固定安裝在鋼套管7內(nèi)部，并用推管機(jī)推動(dòng)鋼套管7提供頂推力；可伸縮刀盤I在動(dòng)力系統(tǒng)6的作用下旋轉(zhuǎn)切削巖土，巖土被破碎成直徑小于200mm的碎石通過刀盤開口進(jìn)入刀盤破碎腔，由錐形破碎裝置3進(jìn)行二次破碎為粒徑小于50_的碎石；碎石通過進(jìn)排泥漿管11排出，每個(gè)泥漿噴嘴12能夠提供流量 10-50m3/h、壓力O. 05-0. IMpa的泥漿，將破碎腔的碎石充分?jǐn)嚢杌旌?，以利于排渣，提高了排渣效率，油?最大能夠提供2. 5°的糾偏角度，精確控制套管安裝的入土角度，糾正管端下沉；套管安裝完成后，與該設(shè)備配套的外部鉆機(jī)鉆桿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，將可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)外壁“I”形鋼條從套管壁的“L”形槽口內(nèi)拉伸取出；鉆機(jī)施加100噸拉力，將刀盤定位銷(13)剪斷,刀盤開合部分閉合、收縮,連同殼體從套管內(nèi)部整體回收。本實(shí)施例提供的可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是(I)全地質(zhì)型，可在砂層、 卵礫石、碎石、較大石塊(Φ IOOmm以上)，以及抗壓強(qiáng)度高達(dá)IOOMpa的巖層完成套管安裝； 改人工取土為泥水輸送排渣，適合最大地下水壓可達(dá)O. 25MPa;突破了夯管錘夯擊套管的地質(zhì)不適應(yīng)性和局限性。(2)套管安裝距離長，精度高；采用機(jī)械切削和泥水輸送的原理， 可以將套管安裝長度擴(kuò)展到200m以上，且能夠深入硬度大的基巖；該可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)帶油缸，可以調(diào)節(jié)安裝角度，避免套管端部下沉。(3)該可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)為一體化設(shè)計(jì)，能夠借助于水平定向鉆機(jī)帶動(dòng)鉆桿將之整體取出，不用人員進(jìn)入拆卸成散件分塊運(yùn)出，保證了高水壓下人員的安全，提高了施工效率。(4)該可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)為一體式回收，可重復(fù)使用，經(jīng)濟(jì)、方便。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)，其特征在于，包括可伸縮刀盤(I)、刀盤支撐板(2)、錐形破碎裝置(3)、前殼體(4)、固定裝置(5)、動(dòng)力系統(tǒng)(6)、后殼體(8)、油缸(9)、回收系統(tǒng) (10)、進(jìn)排泥漿管(11 )、泥漿噴嘴(12)和刀盤定位銷(13);所述可伸縮刀盤(I)通過所述刀盤定位銷(13)與所述刀盤支撐板(2)連接，所述可伸縮刀盤(I)與錐形破碎裝置(3)的旋轉(zhuǎn)主軸連接，所述錐形破碎裝置(3)的旋轉(zhuǎn)主軸與動(dòng)力系統(tǒng)(6)的主軸連接，所述錐形破碎裝置(3 )焊接在所述前殼體(4)內(nèi)，所述回收系統(tǒng)(10 )安裝在所述后殼體(8 )的尾部，所述油缸(9 )通過固定座安裝在所述前殼體(4 )和后殼體(8 )上；所述固定裝置(5 )用于固定可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)和待安裝的鋼套管(7);所述進(jìn)排泥漿管(11)固定在所述后殼體(8)內(nèi)部下方，用于泵入泥漿和排出巖屑；所述泥漿噴嘴(12)圓周布置在所述錐形破碎裝置(3) 上面且朝向內(nèi)部腔體。
2.如權(quán)利要求I所述的可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)，其特征在于，所述刀盤支撐板(2)上設(shè)置有“凹”槽。
3.如權(quán)利要求2所述的可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)，其特征在于，所述固定裝置(5)由“I” 形鋼條和“L”形槽口構(gòu)成；所述“I”形鋼條焊接在鋼套管(7)內(nèi)壁，所述“L”形槽口焊接在所述后殼體(8)外部。
4.如權(quán)利要求3所述的可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)，其特征在于，所述可伸縮刀盤(I)由固定式刀盤(19)、開合刀盤(20)、開合刀盤凸出肋板(21)、刀盤固定空心軸(22)、一體式刀盤外圈卡槽(23)和銷軸(24)構(gòu)成；所述開合刀盤(20)通過所述銷軸(24)連接在所述固定式刀盤(19)上，并卡在一體式刀盤外圈卡槽(23)內(nèi)部；所述開合刀盤(20)背面焊接有所述開合刀盤凸出肋板(21)，所述開合刀盤凸出肋板(21)插入所述刀盤支撐板(2)的“凹”槽內(nèi)， 所述開合刀盤凸出肋板(21)通過所述刀盤定位銷(13)固定在所述刀盤支撐板(2)上；所述固定式刀盤(19)和刀盤支撐板(2)焊接在所述刀盤固定空心軸(22)上，所述刀盤固定空心軸(22)與錐形破碎裝置(3)的旋轉(zhuǎn)主軸連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)，屬于地下油氣藏開采技術(shù)領(lǐng)域。所述掘進(jìn)機(jī)包括可伸縮刀盤、刀盤支撐板、錐形破碎裝置、前殼體、固定裝置、動(dòng)力系統(tǒng)、后殼體、油缸、回收系統(tǒng)、進(jìn)排泥漿管、泥漿噴嘴和刀盤定位銷；可伸縮刀盤通過刀盤定位銷與刀盤支撐板連接，可伸縮刀盤與錐形破碎裝置的旋轉(zhuǎn)主軸連接，錐形破碎裝置的旋轉(zhuǎn)主軸與動(dòng)力系統(tǒng)的主軸連接，錐形破碎裝置焊接在前殼體內(nèi)，回收系統(tǒng)安裝在后殼體的尾部，油缸通過固定座安裝在前殼體和后殼體上；進(jìn)排泥漿管固定在后殼體內(nèi)部下方；泥漿噴嘴布置在錐形破碎裝置上。本發(fā)明的可伸縮套管安裝掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，鋼套管安裝位置準(zhǔn)確高效，無端部下沉現(xiàn)象，回收方案簡單可靠、無卡死現(xiàn)象。
文檔編號(hào)E21B7/20GK102587833SQ20121006523
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者劉艷利, 孫玉高, 張倩, 張寶強(qiáng), 江勇, 焦如義, 王磊, 袁春, 韓濤 申請(qǐng)人:中國石油天然氣管道局, 中國石油天然氣集團(tuán)公司