[實用新型]雙柱塞式高壓磨料注入裝置

有效

• 申請號: 201420111802.5
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN203742920U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 李建波;成向陽;李慶陸;邢雪陽;黃澤超;蔡春雷;周毅;高佳佳;王瑞英
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F04B15/02
• 分類號: F04B15/02;F04B49/22;E21B7/18;F16J15/00
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

技術領域

本實用新型涉及一種雙柱塞式高壓磨料注入裝置，主要應用于石油鉆井工程磨料射流技術領域。

背景技術

目前，磨料射流切削效率比相同條件下的水射流高8-10倍，廣泛應用于清洗、切割、除銹和破碎巖石等領域。磨料射流鉆井技術是通過將磨料加入到高壓鉆井液中，以高壓磨料射流進行鉆井的技術，磨料濃度的大小關乎鉆井效果的好壞。如何控制磨料的濃度是磨料射流鉆井中的一個重要問題，因此實現磨料的連續可控注入非常關鍵。目前磨料的連續均勻可控注入仍是國內外磨料射流鉆井領域的難題，且目前沒有有效的設備進行解決此難題。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：提供一種可以實現均勻、穩定、連續地向高壓鉆井液中注入磨料，且速率可控、結構簡單的雙柱塞式高壓磨料注入裝置。

本實用新型所述的雙柱塞式高壓磨料注入裝置，包括磨料料斗，磨料料斗一側對稱設置兩注入管，另一側連接高壓鉆井液管，兩注入管分別通過高壓由壬連接兩液壓式柱塞驅動裝置，磨料料斗的上部貫穿設置轉軸，轉軸上安裝有高壓連接閥，轉軸的一端設置動作桿。

磨料料斗用來儲存高壓鉆井液，注入管是注入系統的核心，通過液壓式柱塞驅動裝置中的柱塞的前后運動，同時配合高壓連接閥的預設動作，磨料漿體被反復吸入注入管內，再被注入到高壓鉆井液管中；為保證磨料的連續注入，設計了兩個注入管，液壓式柱塞驅動裝置用于吸入磨料漿體，并給磨料漿體足夠的推動力和行程，柱塞的運動速度決定了磨料的注入量，可以精確控制，高壓連接閥及其動作桿用以控制每個注入管與高壓鉆井液管的連通或者截止，高壓連接閥順次接通注入管，使磨料漿體可以連續均勻地注入到高壓鉆井液管中。

所述的高壓連接閥包括閥體，閥體兩端安裝高壓密封體，閥體內設有閥腔，上部縱向貫穿有縱向通孔，縱向通孔與閥腔連通，縱向通孔底部安裝濾網，頂部連接平衡壓力管，平衡壓力管另一端連接高壓鉆井液管，平衡壓力管與高壓鉆井液管連接處設置濾網，磨料料斗內側對應注入管和高壓鉆井液管分別設有耐磨孔板。閥腔用于連通注入管與高壓鉆井液管，使注入通路通暢；耐磨孔板與閥體之間安裝高壓密封體的設置可增強高壓連接閥的密封效果；平衡壓力管一端連通高壓鉆井液管，另一端連通縱向通孔上部，保證高壓連接閥閥腔內壓力與高壓鉆井液管中壓力平衡，濾網可防止磨料堵塞平衡管。

所述的高壓密封體包括壓環，壓環外側設置PTFE密封體，PTFE密封體嵌裝在硬質合金掃環內，PTFE密封體與與耐磨孔板的接觸面上設置掃掠脊，注入管位于同一端的耐磨孔板設置為雙孔耐磨板，與高壓鉆井液管位于同一端的耐磨孔板設置為單孔耐磨板。掃掠脊被硬質合金掃環壓緊在精研磨的耐磨板上，隨著使用時間的推移對密封進行損失補償。硬質合金掃環應有足夠的強度來承擔擺動時清掃磨料的任務。同時主密封結構采用PTFE材料，保證在摩擦的高溫情況下仍有很長的使用壽命。

所述的磨料料斗為半圓形頂部開口容器，磨料料斗與注入管和高壓鉆井液管相連的兩側面均為半圓形。進行磨料鉆井時，磨料料斗內的混合漿體隨注入的進行不斷減少，為保證磨料漿體注入的連續性，設計磨料料斗為開口容器，滿足磨料漿體不斷補充到磨料料斗的要求。磨料料斗的上部貫穿設置轉軸，轉軸上安裝有高壓連接閥。高壓連接閥通過預設動作，隨著轉軸的轉動，在磨料料斗內擺動，考慮高壓連接閥的運動軌跡，設計磨料料斗兩側面為半圓形。

所述的液壓式柱塞驅動裝置包括液壓系統和缸體，缸體內設置柱塞桿，柱塞桿兩端分別設置柱塞和活塞，缸體兩端分別設置前缸套和后缸蓋，前缸套和后缸蓋內分別通過高壓油管連接液壓系統，缸體與注入管通過高壓由壬連接。液壓式柱塞驅動裝置內部密封采用高壓密封件，液壓系統為整套系統的工作提供動力；液壓系統通過連接在前缸套上的高壓油管向缸體內注入液壓油，液壓油作用在柱塞桿的活塞上，使柱塞桿向后移動，同時柱塞后移，使缸體前端內產生負壓，從而吸入磨料漿體；液壓系統通過連接在后缸蓋上的高壓油管向缸體內注入液壓油，液壓油作用在柱塞桿的活塞上，使柱塞桿向前移動，同時柱塞前移，柱塞將吸入缸體內的磨料漿體推出；兩液壓式柱塞驅動裝置交互進行上述動作，即一個驅動裝置吸入磨料漿體，而另一個驅動裝置則推出磨料漿體。缸體與注入管通過高壓由壬連接，混合漿液連續吸入與推出，實現連續注入的動作。

工作原理：