全機(jī)械式外卡頂驅(qū)下套管裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油機(jī)械，具體涉及一種全機(jī)械式外卡頂驅(qū)下套管裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]頂驅(qū)下套管裝置是一種基于頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)、用于下套管作業(yè)的全機(jī)械式裝置。它可以不依賴于液壓系統(tǒng)，具有安裝方便快捷的優(yōu)點(diǎn)，可以大大節(jié)省設(shè)備成本。申請(qǐng)?zhí)枮?01320856096.2的中國實(shí)用新型專利申請(qǐng)公開了一種機(jī)械式頂驅(qū)下套管裝置，采用內(nèi)卡的方式與套管連接，該連接方式向外脹開卡緊套管，可能造成較大的形變，其尺寸受套管內(nèi)徑限制，其承受拉力的能力也受到限制，存在套管從下套管裝置中滑脫的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種結(jié)構(gòu)合理、安全可靠的全機(jī)械式外卡頂驅(qū)下套管裝置。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:它包括上接頭和心軸，心軸上端與上接頭連接，下端設(shè)有密封皮碗和引錐，所述心軸的外圍設(shè)有用于卡緊套管外壁的鎖緊裝置，該鎖緊裝置包括卡瓦內(nèi)筒、卡瓦外筒和卡瓦楔塊，心軸上端與上接頭連接處設(shè)有上螺紋套，卡瓦內(nèi)筒上端設(shè)有與上螺紋套相配合的下螺紋套，上螺紋套與下螺紋套相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可帶動(dòng)卡瓦內(nèi)筒軸向運(yùn)動(dòng)，卡瓦內(nèi)筒環(huán)筒壁開有若干窗口，卡瓦楔塊內(nèi)側(cè)設(shè)有卡瓦牙，外側(cè)設(shè)有帶有導(dǎo)引斜面的楔塊體，卡瓦外筒內(nèi)壁設(shè)有與楔塊體相配合的帶有導(dǎo)引斜面的導(dǎo)引凹槽，卡瓦外筒套在卡瓦內(nèi)筒外，卡瓦外筒上端與上接頭連接，卡瓦楔塊置于卡瓦內(nèi)筒筒壁的窗口內(nèi)，其外側(cè)的楔塊體嵌在卡瓦外筒的導(dǎo)引凹槽內(nèi)，且卡瓦楔塊與卡瓦內(nèi)筒之間設(shè)有徑向的用于將卡瓦楔塊推向外側(cè)的復(fù)位彈簧，當(dāng)卡瓦內(nèi)筒和卡瓦外筒之間相對(duì)軸向移動(dòng)時(shí)，卡瓦楔塊做徑向移動(dòng)，從而卡緊或松開套管。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)效果是:它具有結(jié)構(gòu)合理、操作簡單方便、載荷大、安全可靠及尚效的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]利用全機(jī)械式外卡頂驅(qū)下套管裝置作業(yè)，可以減少復(fù)雜情況的發(fā)生，可以自動(dòng)將上扣動(dòng)作分解為低扭矩旋扣和大扭矩上扣，保護(hù)套管螺紋不受傷害，省去了傳統(tǒng)的液壓式頂驅(qū)下套管裝置需配備液壓源帶來的麻煩，極大地提高了下套管作業(yè)的效率和質(zhì)量。
[0007]能充分發(fā)揮頂驅(qū)鉆井的所有優(yōu)點(diǎn)，在下套管作業(yè)過程中可同時(shí)實(shí)現(xiàn)套管柱的旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)下套管)、提放、灌漿、循環(huán)泥漿及套管試壓作業(yè)；全機(jī)械式結(jié)構(gòu)不需配置液壓源及液壓管線，只需頂驅(qū)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)操作，結(jié)構(gòu)簡單操作方便，減少設(shè)備故障和避免了作業(yè)現(xiàn)場漏油造成的環(huán)境污染；消除了套管從下套管裝置中滑脫的可能性；能提高下套管生產(chǎn)效率，提高安全性，增強(qiáng)了下套管作業(yè)的自動(dòng)化程度；還可配置智能化監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能化下套管作業(yè)。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實(shí)用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2為圖1A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3為圖1B-B截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖4為圖1C-C截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖5為本實(shí)用新型端面凸輪展開圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1至5所示，它包括上接頭I和心軸14，心軸14上端與上接頭I連接，下端設(shè)有密封皮碗15和引錐16，所述心軸14的外圍設(shè)有用于卡緊套管17外壁的鎖緊裝置，該鎖緊裝置包括卡瓦內(nèi)筒9、卡瓦外筒和卡瓦楔塊11，心軸14上端與上接頭I連接處設(shè)有上螺紋套3，卡瓦內(nèi)筒9上端設(shè)有與上螺紋套3相配合的下螺紋套4，上螺紋套3與下螺紋套4相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可帶動(dòng)卡瓦內(nèi)筒9軸向運(yùn)動(dòng)，卡瓦內(nèi)筒9環(huán)筒壁開有若干窗口，卡瓦楔塊11內(nèi)側(cè)設(shè)有卡瓦牙12，外側(cè)設(shè)有帶有導(dǎo)引斜面的楔塊體18，卡瓦外筒內(nèi)壁設(shè)有與楔塊體18相配合的帶有導(dǎo)引斜面的導(dǎo)引凹槽，卡瓦外筒套在卡瓦內(nèi)筒9外，卡瓦外筒上端與上接頭I連接，卡瓦楔塊11置于卡瓦內(nèi)筒9筒壁的窗口內(nèi)，其外側(cè)的楔塊體18嵌在卡瓦外筒的導(dǎo)引凹槽內(nèi)，且卡瓦楔塊11與卡瓦內(nèi)筒9之間設(shè)有徑向的用于將卡瓦楔塊11推向外側(cè)的復(fù)位彈簧10，當(dāng)卡瓦內(nèi)筒9和卡瓦外筒之間相對(duì)軸向移動(dòng)時(shí)，卡瓦楔塊11做徑向移動(dòng)，從而卡緊或松開套管17。
[0014]所述下螺紋套4的上端面和上螺紋套3外壁上部或上接頭I的下端面設(shè)有相配合的端面凸輪，用于在下螺紋套4上行至頂位時(shí)起鎖止作用。
[0015]所述卡瓦外筒可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在上接頭I上，且卡瓦外筒與所述卡瓦內(nèi)筒9間設(shè)有使二者只能做軸向位移的鍵槽連接。
[0016]所述卡瓦內(nèi)筒9和下螺紋套4通過下螺紋套壓帽8連接，下螺紋套4下段的外壁設(shè)有臺(tái)肩，下螺紋套壓帽8套在該臺(tái)肩處，下螺紋套4與下螺紋套壓帽8連接的臺(tái)肩面處設(shè)有碟簧7。
[0017]所述下螺紋套4和下螺紋套壓帽8之間設(shè)有使二者只能做軸向位移的鍵槽連接。
[0018]所述卡瓦外筒由上筒體2、中筒體6和下筒體13構(gòu)成，上筒體2固定在上接頭I上，中筒體6通過擋環(huán)5及環(huán)槽可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在上筒體2上，下筒體13固定在中筒體6上。
[0019]所述中筒體6內(nèi)壁和卡瓦內(nèi)筒9間設(shè)有使二者只能做軸向位移的鍵槽連接。
[0020]結(jié)構(gòu)與工作原理:上接頭I通過螺紋與上筒體2和上螺紋套3相連接，上螺紋套3通過多頭螺紋和其端面的凸輪(棘齒結(jié)構(gòu))與下螺紋套4相連，凸輪輪廓曲線與多頭螺紋配合，實(shí)現(xiàn)當(dāng)上螺紋套3正轉(zhuǎn)時(shí)遠(yuǎn)離下螺紋套4，反轉(zhuǎn)時(shí)接近下螺紋套4，并在反轉(zhuǎn)到達(dá)起點(diǎn)時(shí)由凸輪的停止平面實(shí)現(xiàn)上螺紋套3相對(duì)于下螺紋套4的剛性停止，從而實(shí)現(xiàn)了把頂驅(qū)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為下螺紋套4及其所連接部件的軸向運(yùn)動(dòng)；下螺紋套4通過下螺紋套壓帽8和碟簧7與卡瓦內(nèi)筒9相連實(shí)現(xiàn)扭矩的傳遞，通過蝶簧7的變形，可以起到自動(dòng)鎖緊的作用；上筒體2通過擋環(huán)5與中筒體6相連，中筒體6通過螺紋與下筒體13相連；卡瓦楔塊11與卡瓦牙12組成卡瓦(可以是整體或分體結(jié)構(gòu))裝配在卡瓦內(nèi)筒9上的窗口內(nèi)，卡瓦楔塊11上的斜面與下筒體13上的對(duì)應(yīng)斜面配合實(shí)現(xiàn)當(dāng)卡瓦內(nèi)筒9相對(duì)于下筒體13下移時(shí)，卡瓦徑向內(nèi)收卡緊套管17，從而實(shí)現(xiàn)扭矩和上提力的傳遞，并且由于采用外卡方式卡緊套管17，卡緊面直徑小于接箍19外徑，因此消除了套管17從下套管裝置中滑脫的可能性；作業(yè)時(shí)，接箍19處采用護(hù)絲20連接保護(hù)，并且在心軸插入套管過程中給引錐16和密封皮碗15提供對(duì)中導(dǎo)向。并可通過護(hù)絲20與下螺紋套4間采用卡嵌連接實(shí)現(xiàn)扭矩傳遞；心軸14中間有水眼，上端通過螺紋與上接頭I相連，下端通過螺紋與密封皮碗15和引錐16相連實(shí)現(xiàn)套管17內(nèi)徑與外部的封隔密封從而實(shí)現(xiàn)灌漿、循環(huán)和套管試壓的功能。
[0021]本實(shí)用新型是一種基于頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)、用于下套管作業(yè)的全機(jī)械式裝置。該裝置上端與頂驅(qū)主軸或浮動(dòng)接頭相連接，可以通過頂驅(qū)傳動(dòng)精確控制下套管作業(yè)時(shí)套管的上扣扭矩；采用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下端只需通過頂驅(qū)主軸的正/反旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)卡瓦復(fù)位/張開，進(jìn)而松開/卡緊套管，以傳遞旋轉(zhuǎn)及提升載荷，完成上扣及提放套管及旋轉(zhuǎn)下套管動(dòng)作。該裝置采用自封式皮碗密封套管，可以在下套管作業(yè)的同時(shí)隨時(shí)灌注泥漿，也可在套管遇阻時(shí)及時(shí)循環(huán)泥漿，以減少或避免復(fù)雜事故的發(fā)生，同時(shí)具備套管試壓功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.全機(jī)械式外卡頂驅(qū)下套管裝置，包括上接頭(I)和心軸(14)，心軸(14)上端與上接頭(I)連接，下端設(shè)有密封皮碗(15)和引錐(16)，其特征在于，所述心軸(14)的外圍設(shè)有用于卡緊套管(17)外壁的鎖緊裝置，該鎖緊裝置包括卡瓦內(nèi)筒(9)、卡瓦外筒和卡瓦楔塊(11)，心軸(14)上端與上接頭(I)連接處設(shè)有上螺紋套(3)，卡瓦內(nèi)筒(9)上端設(shè)有與上螺紋套(3)相配合的下螺紋套(4)，上螺紋套(3)與下螺紋套(4)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可帶動(dòng)卡瓦內(nèi)筒(9)軸向運(yùn)動(dòng)，卡瓦內(nèi)筒(9)環(huán)筒壁開有若干窗口，卡瓦楔塊(11)內(nèi)側(cè)設(shè)有卡瓦牙(12)，夕卜側(cè)設(shè)有帶有導(dǎo)引斜面的楔塊體(18)，卡瓦外筒內(nèi)壁設(shè)有與楔塊體(18)相配合的帶有導(dǎo)引斜面的導(dǎo)引凹槽，卡瓦外筒套在卡瓦內(nèi)筒(9)外，卡瓦外筒上端與上接頭(I)連接，卡瓦楔塊(11)置于卡瓦內(nèi)筒(9)筒壁的窗口內(nèi)，其外側(cè)的楔塊體(18)嵌在卡瓦外筒的導(dǎo)引凹槽內(nèi)，且卡瓦楔塊(11)與卡瓦內(nèi)筒(9)之間設(shè)有徑向的用于將卡瓦楔塊(11)推向外側(cè)的復(fù)位彈簧(10)，當(dāng)卡瓦內(nèi)筒(9)和卡瓦外筒之間相對(duì)軸向移動(dòng)時(shí)，卡瓦楔塊(11)做徑向移動(dòng)，從而卡緊或松開套管(17)。2.如權(quán)利要求1所述的全機(jī)械式外卡頂驅(qū)下套管裝置，其特征在于，所述下螺紋套(4)的上端面和上螺紋套(3)外壁上部或上接頭(I)的下端面設(shè)有相配合的端面凸輪，用于在下螺紋套上行至頂位時(shí)起鎖止作用。3.如權(quán)利要求1所述的全機(jī)械式外卡頂驅(qū)下套管裝置，其特征在于，所述卡瓦外筒可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在上接頭(I)上，且卡瓦外筒與所述卡瓦內(nèi)筒(9)間設(shè)有使二者只能做軸向位移的鍵槽連接。4.如權(quán)利要求1或2所述的全機(jī)械式外卡頂驅(qū)下套管裝置，其特征在于，所述卡瓦內(nèi)筒(9)和下螺紋套(4)通過下螺紋套壓帽(8)連接，下螺紋套(4)下段的外壁設(shè)有臺(tái)肩，下螺紋套壓帽(8)套在該臺(tái)肩處，下螺紋套(4)與下螺紋套壓帽(8)連接的臺(tái)肩面處設(shè)有碟簧(7)。5.如權(quán)利要求4所述的全機(jī)械式外卡頂驅(qū)下套管裝置，其特征在于，所述下螺紋套(4)和下螺紋套壓帽(8)之間設(shè)有使二者只能做軸向位移的鍵槽連接。6.如權(quán)利要求1所述的全機(jī)械式外卡頂驅(qū)下套管裝置，其特征在于，所述卡瓦外筒由上筒體(2)、中筒體(6)和下筒體(13)構(gòu)成，上筒體(2)固定在上接頭(I)上，中筒體(6)通過擋環(huán)(5)及環(huán)槽可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在上筒體(2)上，下筒體(13)固定在中筒體(6)上。7.如權(quán)利要求6所述的全機(jī)械式外卡頂驅(qū)下套管裝置，其特征在于，所述中筒體(6)內(nèi)壁和卡瓦內(nèi)筒(9)間設(shè)有使二者只能做軸向位移的鍵槽連接。
【專利摘要】全機(jī)械式外卡頂驅(qū)下套管裝置涉及石油機(jī)械，心軸（14）的外圍設(shè)有用于卡緊套管（17）外壁的鎖緊裝置，鎖緊裝置包括卡瓦內(nèi)筒（9）、卡瓦外筒和卡瓦楔塊（11），心軸（14）上端與上接頭（1）連接處設(shè)有上螺紋套（3），卡瓦內(nèi)筒（9）上端設(shè)有下螺紋套（4），卡瓦楔塊（11）外側(cè)設(shè)有帶有導(dǎo)引斜面的楔塊體（18），卡瓦外筒內(nèi)壁設(shè)有帶有導(dǎo)引斜面的導(dǎo)引凹槽，卡瓦外筒上端與上接頭（1）連接，卡瓦楔塊（11）置于卡瓦內(nèi)筒（9）筒壁的窗口內(nèi)，其外側(cè)的楔塊體（18）嵌在卡瓦外筒的導(dǎo)引凹槽內(nèi)，且卡瓦楔塊（11）與卡瓦內(nèi)筒（9）之間設(shè)有復(fù)位彈簧（10）。它具有結(jié)構(gòu)合理、操作簡單方便、載荷大、安全可靠及高效的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】E21B7/20
【公開號(hào)】CN204782764
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520506694
【發(fā)明人】潘志偉, 彭廣盛, 姜海成, 程友, 韓靖, 遇廣富, 孫華, 劉洋, 譚策, 徐萌, 許巖峰
【申請(qǐng)人】黑龍江北方雙佳鉆采機(jī)具有限責(zé)任公司
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月14日