專利名稱：鉆井管柱旋扣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油礦場機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及地質(zhì)鉆探、石油鉆井 作業(yè)中，用于管柱旋扣的裝置。具體地講是一種用于鉆井管柱上扣或 卸扣的專用工具。
技術(shù)背景
在地質(zhì)勘探、石油鉆井過程中，需要將兩端帶有螺紋的鉆桿、鉆鋌 及各種接頭連接在一起，形成作業(yè)管柱。通常使用吊鉗進(jìn)行連接或拆卸 鉆桿、鉆鋌及接頭端部絲扣，實(shí)現(xiàn)連接或拆卸管柱的目的。吊鉗具有結(jié) 構(gòu)簡單、卡緊可靠，且體積小、重量輕，操作使用方便的特點(diǎn)。由于吊 鉗采用手工操作、使用頻繁，勞動(dòng)強(qiáng)度大，容易發(fā)生人身事故；由于管 柱連接、拆卸扭矩大，難以控制，近年來國內(nèi)外先后研制各種形式的動(dòng) 力鉗。如氣液鉆桿鉗、便攜式動(dòng)力鉗等，共同缺點(diǎn)是配備有多種型 號(hào)的卡緊牙座，在連接或拆卸不同外徑管柱時(shí)，需要更換相應(yīng)規(guī)格的卡 緊牙座。更換卡緊牙座會(huì)影響鉆井作業(yè)速度，增加鉆井工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種鉆井管柱旋扣裝置，實(shí)現(xiàn)石油勘探 鉆井作業(yè)過程中，鉆桿、鉆鋌及各種管柱接頭端部絲扣的連接或拆卸， 也可用于其它領(lǐng)域圓形管柱接頭螺紋的上扣或卸扣，并且能夠適應(yīng)不同 外徑管柱和接頭。克服作業(yè)時(shí)需要更換相應(yīng)規(guī)格卡緊牙座的不足。
本實(shí)用新型釆用的技術(shù)方案是鉆井管柱旋扣裝置包括安裝座、旋 轉(zhuǎn)架、上鉗總成、下鉗總成、液壓旋扣馬達(dá)、齒輪減速傳動(dòng)器和液壓控 制臺(tái)。其特征在于安裝座上固定有旋轉(zhuǎn)架，在旋轉(zhuǎn)架中間有上鉗總成
和下鉗總成。上鉗總成和下鉗總成由一個(gè)銷軸串聯(lián)在一起。
下鉗總成由左下鉗體和右下鉗體組成。左下鉗體和右下鉗體由銷軸 連接，開口、閉口液壓缸的兩端分別由固定銷連接在左下鉗體和右下鉗 體的尾部。開口、閉口液壓缸的伸縮能實(shí)現(xiàn)左下鉗體和右下鉗體以銷軸 為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)左下鉗體和右下鉗體張開與閉合。左下鉗體和右下 鉗體閉合后，左下鉗體和右下鉗體之間有圓形鉗口。在左下鉗體和右下 鉗體上分別各固定有一個(gè)卡緊液壓缸，兩個(gè)卡緊液壓缸相對，兩個(gè)卡緊 液壓缸端部有卡緊牙座。兩個(gè)卡緊液壓缸同時(shí)伸出時(shí)，能推動(dòng)卡緊牙座 卡緊管柱外壁，固定管柱?？ňo牙座能卡緊或松開管柱是由卡緊液壓缸
的伸縮實(shí)現(xiàn)的。能適應(yīng)不同規(guī)格外徑的管柱，管柱外徑在85—210mm范 圍內(nèi)無需更換任何零部件。
上鉗總成由左上鉗體和右上鉗體組成。左上鉗體和右上鉗體由銷軸 連接。開口、閉口液壓缸的兩端分別由固定銷連接在左上鉗體和右上鉗 體的尾部。開口、閉口液壓缸的伸縮能實(shí)現(xiàn)左上鉗體和右上鉗體以銷軸 為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)左上鉗體和右上鉗體張開與閉合。左上鉗體和右上 鉗體閉合后，左上鉗體和右上鉗體之間有圓形鉗口。在左上鉗體和右上 鉗體上分別各固定有一個(gè)卡緊液壓缸，兩個(gè)卡緊液壓缸相對，兩個(gè)卡緊 液壓缸端部有卡緊牙座。兩個(gè)卡緊液壓缸同時(shí)伸出時(shí)，能推動(dòng)卡緊牙座 卡緊管柱外壁，固定管柱。在左上鉗體和右上鉗體上分別各固定有兩個(gè) 旋扣液壓缸，四個(gè)旋扣液壓缸放射狀固定。每個(gè)旋扣液壓缸的端部有旋 扣輪。四個(gè)旋扣液壓缸同時(shí)伸出，能推動(dòng)旋扣輪卡緊管柱外壁并旋轉(zhuǎn)， 能帶動(dòng)管柱向左或向右旋轉(zhuǎn)。
所述的四個(gè)旋扣輪通過齒輪減速傳動(dòng)器連接液壓旋扣馬達(dá)。液壓旋 扣馬達(dá)固定在左上鉗體上。液壓旋扣馬達(dá)為動(dòng)力，帶動(dòng)齒輪減速傳動(dòng)器 并帶動(dòng)四個(gè)旋扣輪實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，能完成管柱旋扣(包括上扣或卸扣)。
所述的旋扣輪的外圓上有凸出的管牙，能卡緊管柱外壁，帶動(dòng)管柱
旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)打滑。
在上鉗總成和下鉗總成的尾部分別與扭矩液壓缸連接，能夠?qū)崿F(xiàn)以 管柱為軸心，上鉗總成相對下鉗總成的扭轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)管柱松扣或緊扣。
在所述上鉗總成與下鉗總成的卡緊牙座頂部有鉗牙塊。
安裝座固定在現(xiàn)今任何鉆臺(tái)面上，無需任何吊索，液壓缸推動(dòng)旋轉(zhuǎn) 架旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)上鉗總成和下鉗總成到達(dá)井口和小鼠洞。不用時(shí)還可以手動(dòng) 繞安裝座使上鉗總成和下鉗總成移至其它位置。
本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型鉆井管柱旋扣裝置實(shí)現(xiàn)石油 勘探鉆井作業(yè)過程中，鉆桿、鉆鋌及各種管柱接頭端部絲扣的連接或拆
卸，能夠適應(yīng)不同外徑管柱，管柱外徑在85—210mm范圍內(nèi)無需更換任 何零部件。鉗頭開口或閉合靠液壓缸伸縮實(shí)現(xiàn)，進(jìn)入或退離井口靈活。 卡緊牙座與卡緊液壓缸連接，能夠適應(yīng)不同外徑規(guī)格管柱，旋扣液壓缸 帶動(dòng)旋扣輪卡緊管柱并且旋扣(包括上扣或卸扣)。扭矩液壓缸完成緊 扣或松扣，同時(shí)扭矩大小可調(diào)節(jié)控制，為不同規(guī)格的鉆具，提供精確緊 扣扭矩?？朔袆?dòng)力鉗作業(yè)時(shí)需要更換相應(yīng)規(guī)格卡緊牙座的不足。 以下通過附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步加以說明。


圖1是本實(shí)用新型鉆井管柱旋扣裝置整體結(jié)構(gòu)縱剖面示意圖。 圖2是圖l俯視圖。
圖3是鉆井管柱旋扣裝置下鉗總成5結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是鉆井管柱旋扣裝置上鉗總成4結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中，l.安裝座，2.旋轉(zhuǎn)架，3.液壓旋扣馬達(dá)，4.上鉗總成，5. 下鉗總成，6.銷軸，7.液壓控制臺(tái)，8.扭矩液壓缸，9.左下鉗體，10. 右下鉗體，ll.卡緊液壓缸，12.卡緊牙座，13.牙塊，14.開口、閉口液 壓缸，15.固定銷，16.左上鉗體，17.右上鉗體，18.旋扣輪，19.旋扣
液壓缸。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:參閱圖l。本實(shí)用新型鉆井管柱旋扣裝置的包括安裝座l
高度2500毫米，下部有能旋轉(zhuǎn)的底盤。旋轉(zhuǎn)架2為"C"字形，上鉗總成 4上部與旋轉(zhuǎn)架2之間采用橫向銷軸連接。上鉗總成4上固定有液壓旋扣 馬達(dá)3。液壓旋扣馬達(dá)3連接齒輪減速傳動(dòng)器。上鉗總成4上固定一個(gè)液 壓控制臺(tái)7。安裝座1上固定有一個(gè)旋轉(zhuǎn)架2，在旋轉(zhuǎn)架2中間一個(gè)上鉗總 成4和一個(gè)下鉗總成5。上鉗總成4和下鉗總成5之間由一個(gè)縱向的銷軸6 串聯(lián)在一起。液壓旋扣馬達(dá)3與液壓控制臺(tái)7之間有高壓管線連接。參閱 圖2。在上鉗總成4和下鉗總成5的尾部分別與扭矩液壓缸8連接，扭矩液 壓缸8的缸徑為150毫米。扭矩液壓缸8的作用是使上鉗總成4和下鉗總成 5之間產(chǎn)生相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，完成緊扣和卸扣動(dòng)作。
參閱圖3。下鉗總成5由左下鉗體9和右下鉗體10組成。左下鉗體9 和右下鉗體10由銷軸6連接。開口、閉口液壓缸14的兩端分別由固定銷 15連接在左下鉗體9和右下鉗體10的尾部。開口、閉口液壓缸14的伸縮 能帶動(dòng)左下鉗體9和右下鉗體10以銷軸6為中心轉(zhuǎn)動(dòng)。開口、閉口液壓缸 14的缸徑為80毫米。左下鉗體9和右下鉗體10閉合后，左下鉗體9和右下 鉗體10之間有圓形鉗口。所述的圓形鉗口內(nèi)徑為220毫米。在左下鉗體9 和右下鉗體10上分別各固定有一個(gè)卡緊液壓缸11。兩個(gè)卡緊液壓缸ll 的缸徑為120毫米。兩個(gè)卡緊液壓缸ll相對，兩個(gè)卡緊液壓缸ll端部有 卡緊牙座12。每個(gè)卡緊牙座12頂部有2塊鉗牙塊13?？ňo液壓缸ll與液 壓控制臺(tái)7之間有高壓管線連接。
參閱圖4。上鉗總成4由左上鉗體16和右上鉗體17組成。左上鉗體16 和右上鉗體17由銷軸6連接。開口、閉口液壓缸14的兩端分別由固定銷 15連接在左上鉗體16和右上鉗體17的尾部。開口、閉口液壓缸14的伸縮 能帶動(dòng)左上鉗體16和右上鉗體17以銷軸6為中心轉(zhuǎn)動(dòng)。左上鉗體16和右
下鉗體17閉合后，左下鉗體16和右下鉗體17之間有圓形鉗口。所述的圓 形鉗口內(nèi)徑為220毫米。在左上鉗體16和右上鉗體17上分別各固定有一 個(gè)卡緊液壓缸ll，兩個(gè)卡緊液壓缸ll、卡緊牙座12和鉗牙塊13的結(jié)構(gòu)形 狀、位置關(guān)系與下鉗總成5相同。在左上鉗體16和右上鉗體17上分別各 固定有兩個(gè)旋扣液壓缸19，旋扣液壓缸19的缸徑為80毫米。四個(gè)旋扣液 壓缸19放射狀固定，每個(gè)旋扣液壓缸19的端部有一個(gè)旋扣輪18。旋扣輪 18的外圓上有均勻分布有條狀的凸出管牙。旋扣液壓缸19與液壓控制臺(tái) 7之間有高壓管線連接。所述的四個(gè)旋扣輪18通過齒輪減速傳動(dòng)器連接 液壓旋扣馬達(dá)3。液壓旋扣馬達(dá)3固定在左上鉗體16上。液壓旋扣馬達(dá)3 與液壓控制臺(tái)7之間有高壓管線連接。
敘述鉆井管柱旋扣裝置的使用過程，有助于理解本實(shí)用新型。
1、 上扣過程-
操作液壓控制臺(tái)7，使開口、閉口液壓缸14縮短，上鉗總成4和下鉗 總成5開口，井口管柱進(jìn)入上鉗總成4和下鉗總成5的圓形鉗口。然后， 開口、閉口液壓缸14伸長，推動(dòng)上鉗總成4和下鉗總成5閉合。此時(shí)，操 作液壓控制臺(tái)7使下鉗總成5的兩個(gè)卡緊液壓缸11伸長，推動(dòng)卡緊牙座12 卡緊管柱接頭下部。上鉗總成5的四個(gè)旋扣液壓缸19伸長，帶動(dòng)旋扣輪 18卡緊管柱接頭上部；并且液壓旋扣馬達(dá)3帶動(dòng)齒輪減速傳動(dòng)器和旋扣 輪18旋轉(zhuǎn)，迫使管柱上部轉(zhuǎn)動(dòng)并上扣。此時(shí)盡是上扣，并沒有緊扣。然 后，上鉗總成4的旋扣液壓缸19縮短，旋扣輪18回退，松開管柱。上鉗 總成4的兩個(gè)卡緊液壓缸11伸長，卡緊牙座12隨著靠近井口管柱上部并 且卡緊。扭矩液壓缸8縮短，帶動(dòng)上鉗總成4以管柱為中心相對下鉗總成 5扭轉(zhuǎn)一定角度，實(shí)現(xiàn)管柱緊扣。最后，開口、閉口液壓缸14縮短，上 鉗總成4和下鉗總成5開口；上鉗總成4和下鉗總成5退出井口管柱。
2、 卸扣過程
操作液壓控制臺(tái)7，使開口、閉口液壓缸14縮短，上鉗總成4和下鉗
總成5開口，井口管柱進(jìn)入上鉗總成4和下鉗總成5的圓形鉗口。然后，
開口、閉口液壓缸14伸長，上鉗總成4和下鉗總成5閉合。此時(shí)，操作液 壓控制臺(tái)7使下鉗總成5的兩個(gè)卡緊液壓缸11伸長，推動(dòng)卡緊牙座12卡緊 管柱接頭下部。上鉗總成4的兩個(gè)卡緊液壓缸11伸長，卡緊牙座12隨著 靠近井口管柱上部并且卡緊。液壓扭矩缸8伸長，帶動(dòng)上鉗總成4以管柱 為中心相對下鉗總成5扭轉(zhuǎn)一定角度，實(shí)現(xiàn)管柱松扣。此時(shí)盡是松扣， 沒有卸扣。上鉗總成4卡緊液壓缸11縮短，帶動(dòng)卡緊牙座12縮回。上鉗 總成4的四個(gè)旋扣液壓缸19伸出帶動(dòng)旋扣輪18卡緊管柱上部，并且旋扣 輪18旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)管柱上部轉(zhuǎn)動(dòng)快速卸扣。最后旋扣液壓缸19縮短，旋扣輪 18跟著退回，松開管柱。開口、閉口液壓缸14縮短，上鉗總成4和下鉗 總成5鉗頭開口，并退出井口。
權(quán)利要求1、一種鉆井管柱旋扣裝置，包括安裝座(1)、旋轉(zhuǎn)架(2)、上鉗總成(4)、下鉗總成(5)、液壓旋扣馬達(dá)(3)、齒輪減速傳動(dòng)器和液壓控制臺(tái)(7)，其特征在于安裝座(1)上固定有旋轉(zhuǎn)架(2)，在旋轉(zhuǎn)架(2)中間有上鉗總成(4)和下鉗總成(5)，上鉗總成(4)和下鉗總成(5)由一個(gè)銷軸(6)串聯(lián)在一起，液壓旋扣馬達(dá)(3)與液壓控制臺(tái)(7)之間有高壓管線連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鉆井管柱旋扣裝置，其特征是下鉗總成 (5)由左下鉗體(9)和右下鉗體(10)組成，左下鉗體(9)和右下鉗體(10) 由銷軸(6)連接，開口、閉口液壓缸(14)的兩端分別由固定銷(15)連接 在左下鉗體(9)和右下鉗體(10)的尾部，開口、閉口液壓缸(14)的伸縮 能帶動(dòng)左下鉗體(9)和右下鉗體(10)以銷軸(6)為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，左下鉗體(9) 和右下鉗體(10)閉合后，左下鉗體(9)和右下鉗體(10)之間有圓形鉗口， 在左下鉗體(9)和右下鉗體(10)上分別各固定有一個(gè)卡緊液壓缸(11)， 兩個(gè)卡緊液壓缸(11)相對，兩個(gè)卡緊液壓缸(11)端部有卡緊牙座(12)， 卡緊液壓缸(11)與液壓控制臺(tái)(7)之間有高壓管線連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鉆井管柱旋扣裝置，其特征是上鉗總成 (4)由左上鉗體(16)和右上鉗體(17)組成，左上鉗體(16)和右上鉗體(17) 由銷軸(6)連接，開口、閉口液壓缸(14)的兩端分別由固定銷(15)連接 在左上鉗體(16)和右上鉗體(17)的尾部，開口、閉口液壓缸(14)的伸縮 能帶動(dòng)左上鉗體(16)和右上鉗體(17)以銷軸(6)為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，左上鉗體 (16)和右上鉗體(17)閉合后，左上鉗體(16)和右上鉗體(17)之間有圓形 鉗口 ，在左上鉗體(16)和右上鉗體(17)上分別各固定有一個(gè)卡緊液壓缸(11) ，兩個(gè)卡緊液壓缸(ll)相對，兩個(gè)卡緊液壓缸(ll)端部有卡緊牙座(12) ，在左上鉗體(16)和右上鉗體(17)上分別各固定有兩個(gè)旋扣液壓缸 (19)，四個(gè)旋扣液壓缸(19)放射狀固定，每個(gè)旋扣液壓缸(19)的端部有 旋扣輪(18)，旋扣液壓缸(19)與液壓控制臺(tái)(7)之間有高壓管線連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆井管柱旋扣裝置，其特征是所述的四個(gè)旋扣輪(18)通過齒輪減速傳動(dòng)器連接液壓旋扣馬達(dá)(3)，液壓旋扣馬 達(dá)(3)固定在左上鉗體(16)上，液壓旋扣馬達(dá)(3)與液壓控制臺(tái)(7)之 間有高壓管線連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的鉆井管柱旋扣裝置，其特征是所述 的旋扣輪(18)的外圓上有凸出的管牙。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的鉆井管柱旋扣裝置，其特征是所述 的圓形鉗口內(nèi)徑在180—250毫米之間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的鉆井管柱旋扣裝置，其特征是: 在上鉗總成(4)和下鉗總成(5)的尾部分別與扭矩液壓缸(8)連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的鉆井管柱旋扣裝置，其特征是: 在所述上鉗總成(4)與下鉗總成(5)的卡緊牙座(12)頂部有鉗牙塊(13)。
專利摘要鉆井管柱旋扣裝置應(yīng)是一種用于鉆井管柱上扣或卸扣的專用工具。包括安裝座、旋轉(zhuǎn)架、上鉗總成、下鉗總成、液壓旋扣馬達(dá)、齒輪減速傳動(dòng)器和液壓控制臺(tái)。其特征是安裝座上固定有旋轉(zhuǎn)架，在旋轉(zhuǎn)架中間有上鉗總成和下鉗總成。上鉗總成和下鉗總成由一個(gè)銷軸串聯(lián)在一起。效果是實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)過程中，鉆桿、鉆鋌及各種管柱接頭端部絲扣的連接或拆卸。鉗頭開口或閉合靠液壓缸伸縮實(shí)現(xiàn)，進(jìn)入或退離井口靈活?？ňo牙座與卡緊液壓缸連接，能夠適應(yīng)不同外徑規(guī)格管柱，旋扣液壓缸帶動(dòng)旋扣輪卡緊管柱并且旋扣。扭矩液壓缸完成緊扣或松扣，保證鉆桿上、卸扣快捷、安全和可靠，同時(shí)扭矩大小可調(diào)節(jié)控制，提供精確緊扣扭矩。
文檔編號(hào)E21B19/16GK201065743SQ20072015474
公開日2008年5月28日 申請日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日
發(fā)明者偉 盧, 溫振生, 郝立平 申請人:河北華北石油榮盛機(jī)械制造有限公司