一種鑽斜井用衝扣動力鉗的製作方法

2023-08-07 08:14:26

一種鑽斜井用衝扣動力鉗的製作方法
【專利摘要】一種鑽斜井用衝扣動力鉗，由衝扣主鉗1、衝扣背鉗2、衝扣油缸3和3′、定位架10、限位滾子11、支撐板12和12′、滾輪13和13′、扶正滾子14、浮動彈簧15連接在一起構成鉗體總成；在衝扣主鉗1與衝扣背鉗2的軸向之間通過限位滾子11和滾輪13和13′分別約束兩鉗使其平行；通過鉗體105與蓋板107之間構成的密封腔A，使齒輪構成閉式傳動，避免了鑽井液浸蝕齒輪；在衝扣主鉗1與衝扣背鉗2的徑向之間，通過扶正滾子14，使傾斜鉗體保持對中可相對旋轉；鉗體總成置於鉗體籠架4內，並隨鉗體籠架4在遊動支架5內上、下移動，遊動支架5又在固定支架6內進退，通過液、氣壓系統的遠程控制，實現對斜鑽管柱夾緊位置的移動調整和衝扣，完成衝扣作業。
【專利說明】—種鑽斜井用衝扣動力鉗
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種上卸管柱螺紋的衝扣動力鉗，特別是鑽斜井工程中用於上卸管柱螺紋的一種鑽斜井用衝扣動力鉗，屬於石油裝備設計製造【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在現有直井鑽井工程中，動力鉗通過懸繩懸掛在豎直井架上，動力鉗與懸繩之間連接有油缸，通過升降油缸使動力鉗能升降一定高度實施上卸管柱螺紋作業。鑽機豎直井架內有開闊的平臺，方便操作人員站立在動力鉗旁實施操作；井臺上有方便安裝氣缸的空間，由氣缸平行推送動力鉗對管柱實施衝扣或旋扣，然後退回原處不妨礙井口作業。在平行推送動力鉗的作業中，鑽井液不易進入鉗體因而不影響動力鉗正常運轉。而傾斜井架不僅沒有方便操作的平臺，且安裝動力鉗的空間也較狹小，不具備直井鑽機動力鉗的使用條件。隨著斜鑽技術的快速發展，要求與斜井鑽機配套動力鉗必須隨鑽具傾斜操作；在衝扣主鉗和衝扣背鉗重心不在同一重心線上時，能夠保證兩鉗平行；在鑽井液極易灌進的情況下，能經受鑽井液侵襲且不影響正常使用；能在一定範圍內升降實施上卸管柱螺紋作業；能在作業完後退回，不影響正常提放鑽具。斜鑽機有頂驅動力，完成管柱旋扣，其上扣衝緊和卸扣鬆開由衝扣動力鉗來完成。

【發明內容】

[0003]現有用於直井鑽機上的動力鉗不能用來與斜井鑽機配套，本發明的目的在於提供一種適用於與斜井鑽機配套的衝扣動力鉗。
[0004]為了實現上述目的，本發明的技術方案是:一種鑽斜井用衝扣動力鉗，包括衝扣主鉗1、衝扣背鉗2、衝扣油缸3和3'、鉗體籠架4、遊動支架5、固定支架6、升降油缸7、槓桿8、推送氣缸9、定位架10、限位滾子11、支撐板12和12'、滾輪13和13'、扶正滾子14、浮動彈簧15，其中衝扣主鉗1、衝扣背鉗2、衝扣油缸3和3'、定位架10、限位滾子11、支撐板12和12'、滾輪13和13'、扶正滾子14、浮動彈簧15連接在一起構成鉗體總成；衝扣主鉗I與衝扣油缸3和:V的活塞杆相連，衝扣背鉗2與衝扣油缸3和:V的缸體相連；定位架10固定在衝扣背鉗2上，定位架10上設有限位滾子11，支撐板12和12'固定在衝扣主鉗I上，支撐板12和12'上分別設有滾輪13和13';在衝扣主鉗I和衝扣背鉗2之間設有扶正滾子14和浮動彈簧15，浮動彈簧15使衝扣主鉗I浮動於衝扣背鉗2之上，可隨管柱螺紋旋進或旋出浮動；鉗體總成置於鉗體籠架4內，其中衝扣背鉗2下部兩側裝有凸塊201，鉗體籠架4固定有彈簧402，工作時，凸塊201壓縮一側彈簧402，衝扣背鉗2能相對於鉗體籠架4少量轉動，工作完畢，彈簧402推動凸塊201使衝扣背鉗2復位；鉗體籠架4處在遊動支架5內；升降油缸7上端活塞杆通過槓桿8與鉗體籠架4相連，升降油缸7的缸體下端鉸接在遊動支架5上；鉗體籠架4上設有滾輪401，在升降油缸7推動下可沿遊動支架5上的軌道槽上下移動；遊動支架5上設有滾輪501，在推送氣缸9的推送下，可沿固定支架6上的軌道槽前進或後退；固定支架6用來支持在斜井鑽機井架上，保持衝扣主鉗I的旋轉中心線與斜鑽管柱中心線平行；衝扣主鉗I與衝扣背鉗2的軸向之間，通過設置限位滾子11和滾輪13和13'，分別約束衝扣主鉗I和衝扣背鉗2，實現兩鉗在鉗體傾斜的工況下仍然保持平行；其徑向之間，通過設置扶正滾子14，實現兩鉗同軸可相對旋轉；衝扣主鉗1、衝扣背鉗2的鉗頭均為行星爪式卡緊機構，行星爪轉軸101 —端固定有行星齒輪102，另一端固定有行星爪106，齒條柱塞AllO推動雙聯齒輪104及介輪105帶動行星爪106同向轉動；衝扣主鉗1、衝扣背鉗2各傳動齒輪處在鉗體105與蓋板107之間構成的各自密封腔A內成為閉式傳動，不但腔內保持良好潤滑，且腔外鑽井液不能侵入；衝扣主鉗1、衝扣背鉗2的上扣或卸扣切換由旋鈕齒輪軸109控制，旋鈕齒輪軸109由齒條柱塞Blll驅動轉向，實現遠程控制。
[0005]本發明將鉗體總成置於鉗體籠架4內，且相對於鉗體籠架4能少量轉動，並能自動復位，保證在管柱和井架不動的狀態下，衝扣背鉗2可靠卡緊管柱，鉗體籠架4在升降油缸7作用下可在遊動支架5內上、下移動，遊動支架5通過推送氣缸9作用可相對於固定支架6前進或後退，鉗體總成在傾斜工況下，通過液、氣壓系統對升降油缸7、推送氣缸9的遠程控制，從而實現鉗體總成相對於斜鑽管柱上扣衝緊和卸扣衝開，且卡緊位置可調整。
[0006]本發明在衝扣主鉗I與衝扣背鉗2的軸向之間通過限位滾子11和滾輪13和⑶分別約束兩鉗平行，衝扣主鉗I與衝扣背鉗2的徑向之間，通過設置扶正滾子14，使兩鉗在傾斜的工況下，仍然保持平行對中且可相對旋轉，達到上扣衝緊和卸扣衝開的目的。
[0007]本發明還通過鉗體105與蓋板107之間構成的密封腔A結構，使傳動齒輪形成閉式傳動，從而解決了鉗體處於傾斜工況下，鑽井液容易浸蝕傳動齒輪問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發明的主視結構示意圖；
圖2為本發明的俯視結構示意圖；
圖3為圖1中A-A剖視結構示意圖，即衝扣背鉗2相對於鉗體籠架4少量轉動的示意
圖；
圖4為本發明的鉗體總成主視結構示意圖；
圖5為本發明的鉗體總成俯視結構示意圖；
圖6為本發明衝扣主鉗1、衝扣背鉗2的齒輪傳動結構示意圖；
圖7為本發明衝扣主鉗1、衝扣背鉗2鉗頭行星爪式卡緊結構示意圖；
圖8為圖4中B-B截面剖視結構示意圖；
圖9為圖5中C-C旋轉截面剖視結構示意圖；
圖10為圖5中D-D截面剖視結構示意圖；
圖11為本發明液壓控制系統的液控流程原理圖；
圖12為本發明氣壓控制系統的氣控流程原理圖。
[0009]在圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12中:1衝扣主鉗、101行星爪轉軸、102行星齒輪、103介輪、104雙聯齒輪、105鉗體、106行星爪、107蓋板、108控制擋銷、109旋鈕齒輪軸、110齒條柱塞A、lll齒條柱塞B、2衝扣背鉗、201凸塊、3和3'衝扣油缸、4鉗體籠架、401滾輪、402彈簧、5遊動支架、501滾輪、6固定支架、7升降油缸、8槓桿、9推送氣缸、10定位架、11限位滾子、12和12'支撐板、13和13'滾輪、14扶正滾子、15浮動彈簧、a排汙孔、A密封腔、Fl為上扣或卸扣切換控制閥、F2為鉗體總成升降閥、F3為主背鉗夾緊鬆開控制閥、F4為衝扣油缸控制閥、YB為液壓壓力表、NB為扭矩表、ZKG為主鉗上卸扣轉換控制油缸、BKG為背甜上卸扣轉換控制油缸、ZG為王甜彳了星爪驅動油缸、BG為背甜彳了星爪驅動油缸、Y為溢流閥、QB為氣壓壓力表、F5為推送氣缸控制閥。
【具體實施方式】
[0010] 如圖1、2、4、5、10所示，衝扣主鉗1、衝扣背鉗2、衝扣油缸3和:V、定位架10、限
位滾子11、支撐板12和12'、滾輪13和13'、扶正滾子14、浮動彈簧15連接在一起構成鉗體總成；衝扣油缸3和3'的活塞杆與衝扣主鉗I相連，其缸體鉸接在衝扣背鉗2上，兩隻衝扣油缸3和3' —推一拉，使衝扣主鉗I與衝扣背鉗2產生相對轉動，實施對管柱衝扣；鉗體總成置於鉗體籠架4內，鉗體籠架4上設有滾輪401可沿遊動支架5的軌道上下移動；遊動支架5與推送氣缸9的活塞杆相連，推送氣缸9缸體支持在固定支架6後部，遊動支架5上裝有滾輪501可沿固定支架6的軌道前進或後退移動；升降油缸7底座鉸接在遊動支架5上，其活塞杆與槓桿8相連，槓桿8 一端與鉗體籠架4上端相連，升降油缸7伸縮，帶動鉗體籠架4在遊動支架5中上、下移動；固定支架6安裝在斜井鑽機井架上，保持鉗頭旋轉中心線與管柱軸線平行。
[0011]如圖3所示，凸塊201分別裝在衝扣背鉗2下部兩側，凸塊201兩側與裝在鉗體籠架4上的彈簧402相連，彈簧402預壓縮，使衝扣背鉗2能相對鉗體籠架4少量轉動並在彈簧402作用下能自動復位。
[0012]如圖4、5、6、7、10所示，衝扣主鉗1、衝扣背鉗2的鉗頭均為行星爪式卡緊結構，故僅以衝扣主鉗I為例詳細說明:行星爪轉軸101 —端固定有行星齒輪102，另一端固定有行星爪106，齒條柱塞AllO推動雙聯齒輪104及介輪105帶動行星爪106同向轉動，使行星爪106夾緊或鬆開管柱；雙聯齒輪104上設置有控制擋銷108，旋鈕齒輪軸109端部缺口方向決定控制擋銷108的轉動方向，也就控制衝扣主鉗1、衝扣背鉗2是上扣夾緊還是卸扣夾緊；齒條柱塞Blll驅動旋鈕齒輪軸109換向，實現衝扣主鉗1、衝扣背鉗2的上扣或卸扣切換；行星爪106的轉動空間後部設有排汙孔a，使進入鉗體105內的流體雜物順勢排出；鉗體105與蓋板107之間構成的密封腔A，保證各傳動齒輪閉式傳動，良好潤滑，不受鑽井液影響。
[0013]如圖4、5、8、9所示，衝扣主鉗I與衝扣背鉗2的軸向之間，通過固定在衝扣背鉗2上的定位架10和定位架10上端的限位滾子11，及固定在衝扣主鉗I上的支撐板12、12^下部的滾輪13、13'，分別約束衝扣主鉗I和衝扣背鉗2實現兩鉗在鉗體傾斜的工況下仍然保持平行；徑向之間，通過設置扶正滾子14，實現兩鉗同軸可相對旋轉。
[0014]如圖11所示，由液壓元件組合構成遠程控制的液控流程。
[0015]如圖12所示，由氣動元件組合構成遠程控制的氣控流程。
[0016]具體操作如下:當鉗體總成上扣或卸扣時，先操縱圖11所示的上扣或卸扣切換控制閥Fl，啟動主鉗上卸扣轉換控制油缸ZKG和背鉗上卸扣轉換控制油缸BKG，帶動旋鈕齒輪軸109轉動，使衝扣主鉗1、衝扣背鉗2處於上扣或卸扣工況狀態；操縱圖12所示的氣缸控制閥F5將鉗體總成推向管柱，氣壓壓力表QB顯示其推送壓力大小；操縱鉗體總成升降閥F2，使衝扣主鉗行星爪對準鑽杆公接頭；操縱主背鉗夾緊鬆開控制閥F3，使衝扣主鉗1、衝扣背鉗2內的行星爪106出牙接觸管柱；再操控衝扣油缸控制閥F4，實施上扣或卸扣衝扣，液壓壓力表YB顯示其實際壓力大小，扭矩表NB顯示其衝扣扭矩值，上、卸扣時，根據上、卸扣扭矩要求調節溢流閥Y壓力大小，緊扣或衝開螺紋後，操縱主背鉗夾緊鬆開控制閥F3使衝扣主鉗1、衝扣背鉗2內的行星爪106撤離管柱；再操控衝扣油缸控制閥F4，使衝扣主鉗I回復到初始位置，操縱鉗體總成升降閥F2，使鉗體總成下降到最低位置；最後操縱推送氣缸控制閥F5使鉗體總成退回原位，改由斜井鑽機頂驅旋扣，完成一次上扣或卸扣作業，其衝扣過程為遠程控制。
[0017]鉗體總成升降閥F2具有升降調速功能；主背鉗夾緊鬆開控制閥F3具有調壓和串壓功能，其串壓功能可使衝扣油缸3和3'與驅動行星爪106夾緊的主鉗行星爪驅動油缸ZG、背鉗行星爪驅動油缸BG同時升壓或降壓，壓力保持一致，增強行星爪106卡緊可靠性；上扣或卸扣切換控制閥Fl的換向不改變油壓主流道方向。
[0018]本發明通過鉗體籠架4上的滾輪401在遊動支架5的軌道槽中的滾動結構，實現上、下移動；遊動支架5上的滾輪501在固定支架6的軌道槽中的滾動結構，實現前進或後退，從而滿足了鉗體總成在傾斜工況下移送和升降的需要。
[0019]本發明在衝扣主鉗I與衝扣背鉗2的軸向之間，通過固定連接在衝扣背鉗2上的定位架10上端的限位滾子11及固定在衝扣主鉗I上的支撐板12和12'下部的滾輪13和13'，分別約束衝扣主鉗I和衝扣背鉗2，實現兩鉗在鉗體傾斜的情況下仍然保持平行且減輕衝扣油缸活塞杆附加力；徑向之間，通過設置在衝扣主鉗I和衝扣背鉗2之間的扶正滾子14，實現兩鉗同軸並可相對旋轉。
[0020]本發明還通過鉗體105和蓋板107之間構成的密封腔A結構，使傳動齒輪形成閉式傳動，從而解決了鉗體處於傾斜工況下，鑽井液易浸蝕傳動齒輪問題。
【權利要求】
1.一種鑽斜井用衝扣動力鉗，包括衝扣主鉗(I)、衝扣背鉗(2 )、衝扣油缸(3 )和(3')、鉗體籠架(4)、遊動支架(5)、固定支架(6)、升降油缸(7)、槓桿(8)、推送氣缸(9)、定位架(10)、限位滾子(11)、支撐板(12)和(12')、滾輪(13)和(13')、扶正滾子(14)、浮動彈簧(15)，其中衝扣主鉗(I)、衝扣背鉗(2)、衝扣油缸(3)和(3')、定位架(10)、限位滾子(11)、支撐板(12)和(12')、滾輪(13)和(13')、扶正滾子(14)、浮動彈簧(15)連接在一起構成鉗體總成；衝扣主鉗(I)與衝扣油缸(3)和(3^ )的活塞杆相連，衝扣背鉗(2)與衝扣油缸(3)和(3^ )的缸體相連；定位架(10)固定在衝扣背鉗(2)上，定位架(10)上設有限位滾子(11)，支撐板(12)和(12')固定在衝扣主鉗(I)上，支撐板(12)和(12')上分別設有滾輪(13)和(13');在衝扣主鉗(I)和衝扣背鉗(2)之間設有扶正滾子(14)和浮動彈簧(15)，浮動彈簧(15)使衝扣主鉗(I)浮動於衝扣背鉗(2)之上，可隨管柱螺紋旋進或旋出浮動，其特徵在於: 所述鉗體總成置於鉗體籠架(4)內，鉗體籠架(4)處在遊動支架(5)內，升降油缸(7)上端活塞杆通過槓桿(8)與鉗體籠架(4)相連，升降油缸(7)的缸體下端鉸接在遊動支架(5)上；鉗體籠架(4)上設有滾輪(401)，在升降油缸(7)推動下可沿遊動支架(5)上的軌道槽上下移動；遊動支架(5)上設有滾輪(501)，在推送氣缸(9)的推送下，可沿固定支架(6)上的軌道槽前進或後退； 所述衝扣主鉗(I)與衝扣背鉗(2)的軸向之間，通過設置限位滾子(11)和滾輪(13)和(13')，分別約束衝扣主鉗(I)和衝扣背鉗(2)，實現兩鉗在鉗體傾斜的工況下仍然保持平行；徑向之間，通過設置扶正滾子(14)，實現兩鉗同軸可相對旋轉； 所述衝扣主鉗(I)、衝扣背鉗(2)的鉗頭均為行星爪式卡緊結構，行星爪轉軸(101) —端固定有行星齒輪(102) ，另一端固定有行星爪(106)，其分別通過齒條柱塞A (110)推動雙聯齒輪(104)及介輪(105)帶動行星爪(106)同向轉動； 所述衝扣主鉗(I)、衝扣背鉗(2 )各傳動齒輪處在鉗體(105 )與蓋板(107 )之間構成的各自密封腔(A)內成為閉式傳動。
2.如權利要求1所述的一種鑽斜井用衝扣動力鉗,其特徵在於:所述衝扣主鉗(I)、衝扣背鉗(2)的上扣、卸扣切換由旋鈕齒輪軸(109)控制，旋鈕齒輪軸(109)由齒條柱塞B(111)驅動轉向。
3.如權利要求1所述的一種鑽斜井用衝扣動力鉗，其特徵在於:所述衝扣背鉗(2)與鉗體籠架(4)之間通過凸塊(201)和彈簧(402)相連，衝扣背鉗(2)能相對於鉗體籠架(4)少量轉動。
【文檔編號】E21B19/16GK103939035SQ201310662522
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】傅永森, 喬從華, 朱萬春 申請人:鹽城特達鑽採設備有限公司