一種頂驅(qū)鉆井設備接箍卡緊式下套管裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種頂驅(qū)鉆井設備接箍卡緊式下套管裝置，中心管從上至下依次設有旋轉(zhuǎn)密封連接板、懸掛支撐座、主液壓缸和鉗頭主體，鉗頭主體下方設有套管吊卡，懸掛支撐座下端設有懸掛體懸掛體下端面固定連接有吊環(huán)，吊環(huán)下端與套管吊卡連接，吊環(huán)表面上設有吊環(huán)傾斜液壓缸。本裝置既防止套管脫落的同時還可以在下放套管過程中進行適當旋扣和下壓套管，既防止了卡鉆現(xiàn)象，又安全可靠，提高工作效率，減少工人勞動量。
【專利說明】一種頂驅(qū)鉆井設備接箍卡緊式下套管裝置

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種下套管裝置，尤其是一種頂驅(qū)鉆井設備接箍卡緊式下套管裝置，屬于石油固井【技術(shù)領域】。

【背景技術(shù)】
[0002]頂部驅(qū)動鉆井裝置是20世紀80年代以來發(fā)展起來的新型重大石油鉆井技術(shù)裝備，它取代傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)盤加方鉆桿而直接驅(qū)動鉆柱鉆進，具有精確控制轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等優(yōu)點，無論在鉆進過程中，還是在起下鉆過程中，都可以邊旋轉(zhuǎn)鉆柱邊循環(huán)泥漿，極大減少了遇阻、卡鉆等復雜情況的發(fā)生。
[0003]國外頂驅(qū)下套管裝置研發(fā)較早，主要有內(nèi)卡式和外卡式兩種。內(nèi)卡式頂驅(qū)下套管裝置夾持套管內(nèi)表面，外卡式頂驅(qū)下套管裝置夾持套管外表面。國外的這兩種頂驅(qū)下套管裝置通過頂驅(qū)的液壓源，使驅(qū)動機構(gòu)上、下油缸充油，推動驅(qū)動機構(gòu)上、下運動，進而實現(xiàn)夾持機構(gòu)與套管的松開或夾緊。該裝置的夾持機構(gòu)為卡瓦牙結(jié)構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)為楔形錐面結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的下套管裝置對管柱的夾持力隨下放管柱重力的增大而增大，當下放管柱的重力過大時，卡瓦牙夾持機構(gòu)會損壞管柱表面，因此該結(jié)構(gòu)的下套管裝置適用于中淺井。同時，對于不同直徑套管進行下套管作業(yè)需要更換卡瓦牙夾持機構(gòu)，會影響生產(chǎn)效率和作業(yè)時間。
[0004]國內(nèi)最近幾年才開始對頂驅(qū)下套管裝置進行研發(fā)，主要生產(chǎn)廠家有中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院北京石油機械廠。北京石油機械廠的頂驅(qū)下套管裝置的工作原理與Tesco公司的產(chǎn)品相似，都采用液壓驅(qū)動的方式，其主要產(chǎn)品有XTG178和XTG244兩種型號。以上存在的缺陷和不足仍然存在，影響到下套管裝置的安全性和效率實現(xiàn)，制約了下套管裝置的推廣與應用。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種頂驅(qū)鉆井設備接箍卡緊式下套管裝置，通過將中心管與頂驅(qū)裝置連接，液壓缸提供主要動力，驅(qū)動中心管帶動鉗頭主體，鉗頭主體通過兩個楔形法蘭斜面的配合作用，抓緊套管，防止套管脫落的同時還可以在下放套管過程中進行適當旋扣和下壓套管，既防止了卡鉆現(xiàn)象，又安全可靠，提高工作效率，減少工人勞云力量。
[0006]為解決以上問題，本實用新型的具體技術(shù)方案如下:一種頂驅(qū)鉆井設備接箍卡緊式下套管裝置，中心管從上至下連接依次設有旋轉(zhuǎn)密封連接板、懸掛支撐座、主液壓缸和鉗頭主體，鉗頭主體下方設有套管吊卡，懸掛支撐座下端面設有懸掛體，懸掛體下端面固定連接有吊環(huán)，吊環(huán)下端與套管吊卡連接，吊環(huán)表面上設有吊環(huán)傾斜液壓缸。
[0007]優(yōu)選地，所述鉗頭主體上端面設有環(huán)形球面法蘭，環(huán)形球面法蘭套裝在中心管下半部分，環(huán)形球面法蘭下端面固定連接有楔形法蘭I，環(huán)形球面法蘭和楔形法蘭I之間設有環(huán)形外球面塊，螺栓依次貫穿環(huán)形球面法蘭和環(huán)形外球面塊后和楔形法蘭I固定連接，楔形法蘭I內(nèi)側(cè)與楔形法蘭II活動連接，楔形法蘭I和楔形法蘭II的斜面配合滑動連接，楔形法蘭II圓周分布在鉗頭主體的外圓周面上，楔形法蘭II內(nèi)側(cè)固定連接有鉗牙，鉗牙長度與鉗頭主體對應，鉗牙與鉗頭主體中心線平行設置。
[0008]優(yōu)選地，所述中心管外圓周設有壓塊，壓塊另一側(cè)與楔形法蘭II連接，壓塊下端面設有剛性密封圈，剛性密封圈與所述鉗牙上端面連接；所述的中心管外圓周設有舌形密封塞，舌形密封塞的長度與環(huán)形球面法蘭厚度對應；所述的楔形法蘭I和壓塊之間設有蝶型彈簧，蝶型彈簧一端與楔形法蘭I連接，另一端與壓塊連接。
[0009]優(yōu)選地，所述楔形法蘭II為8個均勻分布在鉗頭主體的外圓周面上；所述的中心管貫穿主液壓缸而且中心管的中心線與主液壓缸的中心線重合。
[0010]優(yōu)選地，所述中心管上端設有API螺紋，螺紋呈楔形。
[0011]本實用新型的有益效果為:
[0012]1、中心管上方與頂驅(qū)液壓系統(tǒng)螺紋連接，通過頂驅(qū)液壓系統(tǒng)使驅(qū)動油缸充油，繼而推動圓筒型主液壓缸機構(gòu)上下移動，進而驅(qū)動兩個楔形錐面法蘭相對于斜面移動，通過鉗牙抓緊套管進行下放套管，頂驅(qū)液壓系統(tǒng)不僅可以有效控制鉗牙加持力的大小，還可以提供扭矩，通過扭矩對裝置進行上扣，吊環(huán)、吊卡和懸掛體與整個裝置實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能，使用安全可靠。吊環(huán)傾斜液壓缸用于驅(qū)動吊環(huán)張開一定傾角，從而帶動吊卡抓取石油套管，提升一定高度與下石油套管對扣。
[0013]2、鉗頭主體采用接箍卡緊旋扣技術(shù)，只需根據(jù)套管的不同更換相匹配的鉗牙即可，安全方便，提高工作效率。
[0014]3、楔形法蘭I內(nèi)側(cè)與楔形法蘭II活動連接，楔形法蘭I和楔形法蘭II的斜面配合滑動連接，在液壓缸驅(qū)動力的作用下，楔形法蘭I和各個楔形法蘭II之間實現(xiàn)斜面移動，從而收緊各個楔形法蘭II，從而使得與楔形法蘭II固定連接的鉗牙收緊后抓緊套管，通過動力裝置可以控制鉗牙夾持力的大小。
[0015]4、壓塊下端面設有的剛性密封圈和中心管外圓周設有的舌形密封塞，保證了各部件在連接過程中的密封性，不需要更換密封膠塞，可以隨時啟動鉆井液循環(huán)，楔形法蘭I和壓塊之間設有的蝶型彈簧，通過蝶型彈簧的變形實現(xiàn)中心管向下的位移補償。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為圖1的剖視圖。
[0018]圖3為圖1的局部視圖。
[0019]其中，1-中心管，2-旋轉(zhuǎn)密封連接板，3-懸掛支撐座，4-主液壓缸，5-鉗頭主體，6-套管吊卡，7-懸掛體，8-吊環(huán)傾斜液壓缸，9-吊環(huán)，10-環(huán)形球面法蘭，11-楔形法蘭I，12-環(huán)形外球面塊，13-楔形法蘭II，14-鉗牙，15-壓塊，16-剛性密封圈，17-舌形密封塞，18-蝶型彈簧，19-API螺紋。

【具體實施方式】
[0020]如圖1和圖2所示，一種頂驅(qū)鉆井設備接箍卡緊式下套管裝置，中心管I從上至下一側(cè)設有旋轉(zhuǎn)密封連接板2、懸掛支撐座3、主液壓缸4和鉗頭主體5，鉗頭主體5下方設有套管吊卡6，懸掛支撐座3下端面連接有懸掛體7，懸掛體7下端面固定連接有吊環(huán)9，吊環(huán)9下端與套管吊卡6連接，吊環(huán)9表面上設有吊環(huán)傾斜液壓缸8。
[0021]如圖3所示，優(yōu)選地，所述鉗頭主體5上端面設有環(huán)形球面法蘭10，環(huán)形球面法蘭10套裝在中心管I下半部分，環(huán)形球面法蘭10下端面固定連接有楔形法蘭I 11，環(huán)形球面法蘭10和楔形法蘭I 11之間設有環(huán)形外球面塊12，螺栓依次貫穿環(huán)形球面法蘭10和環(huán)形外球面塊12后和楔形法蘭I 11固定連接，楔形法蘭I 11內(nèi)側(cè)與楔形法蘭II 13活動連接，楔形法蘭I 11和楔形法蘭II 13的斜面配合滑動連接，楔形法蘭II 13圓周分布在鉗頭主體5的外圓周面上，楔形法蘭II 13內(nèi)側(cè)固定連接有鉗牙14，鉗牙14長度與鉗頭主體5對應，鉗牙14與鉗頭主體5中心線平行設置。
[0022]優(yōu)選地，所述中心管I外圓周設有壓塊15，壓塊15另一側(cè)與楔形法蘭II 13連接，壓塊15下端面設有剛性密封圈16，剛性密封圈16與所述鉗牙14上端面連接；所述的中心管I外圓周設有舌形密封塞17，舌形密封塞17的長度與環(huán)形球面法蘭10厚度對應；所述的楔形法蘭I 11和壓塊15之間設有蝶型彈簧18，蝶型彈簧18 —端與楔形法蘭I 11連接，另一端與壓塊15連接。
[0023]優(yōu)選地，所述楔形法蘭II 14為8個均勻分布在鉗頭主體5的外圓周面上；所述的中心管I貫穿主液壓缸4而且中心管I的中心線與主液壓缸4的中心線重合。
[0024]優(yōu)選地，所述中心管I上端設有API螺紋19，螺紋呈楔形。
[0025]工作過程:
[0026]I)首先，通過旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)密封連接板2使得API螺紋19連接與頂驅(qū)液壓系統(tǒng)相連；
[0027]2)其次，通過開啟頂驅(qū)液壓系統(tǒng)驅(qū)動吊環(huán)傾斜液壓缸8，使懸掛在懸掛體7上的吊環(huán)9傾斜一定角度，打開套管吊卡6抓取石油套管，整體裝置在頂驅(qū)的帶動下向上移動，使抓取的套管與地面套管的管扣對中；
[0028]3)接著，將主液壓缸4充油，推動中心管I上下運動，進而中心管I帶動鉗頭主體5運動；
[0029]4)再次，通過主液壓缸4驅(qū)動環(huán)形球面法蘭10向下移動，通過環(huán)形球面法蘭10與環(huán)形外球面塊12的球面配合使鉗頭主體5旋轉(zhuǎn)一定角度，令石油套管順利進入鉗頭主體5的角度補償，通過蝶型彈簧18實現(xiàn)縱向位移補償，環(huán)形球面法蘭10繼續(xù)下移，繼而推動楔形法蘭I 11下移，使得楔形法蘭I 11和楔形法蘭II 13各個塊之間實現(xiàn)斜面滑動，從而收緊個楔形法蘭II 13，使得各個鉗牙14收緊進而抓緊套管；
[0030]5)最后，通過控制頂驅(qū)液壓系統(tǒng)使得抓取套管和地面套管順利對接。
[0031]以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施例。應當指出，對于本領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干變型和改進，也應視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種頂驅(qū)鉆井設備接箍卡緊式下套管裝置，包括頂驅(qū)液壓系統(tǒng)，其特征在于:頂驅(qū)液壓系統(tǒng)下方設有中心管，中心管從上至下依次設有旋轉(zhuǎn)密封連接板、懸掛支撐座、主液壓缸和鉗頭主體，鉗頭主體下方設有套管吊卡，懸掛支撐座下端面設有懸掛體，懸掛體下端面固定連接有吊環(huán)，吊環(huán)下端與套管吊卡連接，吊環(huán)表面上設有吊環(huán)傾斜液壓缸。
2.如權(quán)利要求1所述的一種頂驅(qū)鉆井設備接箍卡緊式下套管裝置，其特征在于:所述的鉗頭主體上端面設有環(huán)形球面法蘭，環(huán)形球面法蘭套裝在中心管下半部分，環(huán)形球面法蘭下端面固定連接有楔形法蘭I，環(huán)形球面法蘭和楔形法蘭I之間設有環(huán)形外球面塊，螺栓依次貫穿環(huán)形球面法蘭和環(huán)形外球面塊后和楔形法蘭I固定連接，楔形法蘭I內(nèi)側(cè)與楔形法蘭II活動連接，楔形法蘭I和楔形法蘭II的斜面配合滑動連接，楔形法蘭II圓周分布在鉗頭主體的外圓周面上，楔形法蘭II內(nèi)側(cè)固定連接有鉗牙，鉗牙長度與鉗頭主體對應，鉗牙與鉗頭主體中心線平行設置。
3.如權(quán)利要求2所述的一種頂驅(qū)鉆井設備接箍卡緊式下套管裝置，其特征在于:所述的中心管外圓周設有壓塊，壓塊另一側(cè)與楔形法蘭II連接，壓塊下端面設有剛性密封圈，剛性密封圈與所述鉗牙上端面連接；所述的中心管外圓周設有舌形密封塞，舌形密封塞的長度與環(huán)形球面法蘭厚度對應；所述的楔形法蘭I和壓塊之間設有蝶型彈簧，蝶型彈簧一端與楔形法蘭I連接，另一端與壓塊連接。
4.如權(quán)利要求2所述的一種頂驅(qū)鉆井設備接箍卡緊式下套管裝置，其特征在于:所述的楔形法蘭II為8個均勻分布在鉗頭主體的外圓周面上；所述的中心管貫穿主液壓缸而且中心管的中心線與主液壓缸的中心線重合。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的一種頂驅(qū)鉆井設備接箍卡緊式下套管裝置，其特征在于:所述的中心管上端設有API螺紋，螺紋呈楔形。
【文檔編號】E21B19/06GK204040906SQ201420409033
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】汪鞍亞, 李昌 申請人:鞍山正發(fā)機械有限公司