CN101737016B - 一种可承扭钻杆吊卡装置 - Google Patents
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Abstract
可承扭钻杆吊卡装置，应用于动力水龙头进行钻杆起下作业。上防扭装置为螺栓侧面固定的夹紧卡箍，上防扭装置固定在上连接短接的顶部外壁上。上连接短接下端为双吊耳，垂直两块吊耳钢板上有销孔。下连接短接上端为单吊耳，下端有两个平行向下的吊杆，两个吊杆下端焊接在主夹持块圆环形柱体外侧壁上。通过安全销将副夹持块锁定在主夹持块上。下防扭装置的卡瓦牙抱紧钻杆接箍，使钻杆接箍能够随着主夹持块与副夹持块一同旋转。效果是：起下钻杆作业时实现对钻杆的牢固夹持；液压动力链钳完成钻杆与连接管柱的上卸扣时的紧扣、绷扣作业；动力水龙头通过钻杆吊卡装置完成钻杆与连接管柱的旋扣作业。提高钻杆起下作业效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油、煤层气钻井技术领域，特别涉及一种钻杆吊卡，是一种能配合动力水龙头实现常规钻杆起下钻的可承扭钻杆吊卡装置。
背景技术
动力水龙头具有价格低廉、体积小，并具备部分顶驱特点。动力水龙头具有旋转功能，采用动力水龙头进行起下钻杆作业，与普通的转盘和方钻杆配合钻井作业相比具有较大优势。国内采用动力水龙头起下钻杆作业时，由于没有针对性的井口工具相配合，所以起下钻杆作业仍采用传统作业方法，即采用常规吊卡配合液压大钳等井口工具实现起下钻杆作业。国外采用动力水龙头作业主要是使用特种钻杆，钻杆开有横槽或加工出棱角进行起下钻，进行起下钻杆作业时采用配套的专用工具实现，对于国内的常规钻杆不能使用动力水龙头起下钻作业。常规吊卡是扣在钻杆接箍下面，用以悬挂、提升和下入钻杆。采用常规吊卡进行起下钻杆作业方法存在以下不足：1)占用井口空间大。动力水龙头不能用于钻杆的旋扣，井口需配备液压大钳或旋扣工具进行旋扣作业，为安装和操作井口工具，需要较大的井口工作面积，导致钻台或井架体积大、质量大，占用井场面积大，不利于安装和移运。2)工人劳动强度大，起下钻杆效率低。采用双吊卡起下钻杆作业，工人需要频繁地倒换吊卡。不能利用动力水龙头进行起下钻杆作业，动力水龙头的旋扣功能不能得到充分利用。
国内外由于没有针对动力水龙头进行常规钻杆起下作业的专用吊卡，传统的起下作业方式又存在很多不足，因此限制了动力水龙头在国内的发展和应用。
发明内容
本发明的目的是：提供一种可承扭钻杆吊卡装置，连接在动力水龙头的下端保护接头短接，能够用于动力水龙头实现常规钻杆起下作业的钻杆可承扭吊卡装置，将动力水龙头的旋转扭矩传递给钻杆，实现旋扣作业，有效减少井口空间，降低工人劳动强度，简化井口工具。克服目前钻井队有动力水龙头，但配备的是常规吊卡，起下作业存在占用井口空间大、工人劳动强度大的不足。
本发明采用的技术方案是：可承扭钻杆吊卡装置，主要由上防扭装置、上连接短接、连接销、下连接短接、主夹持块、固定轴销、副夹持块、下防扭装置和安全销组成，其特征在于：
上防扭装置为双螺栓侧面固定带垫的夹紧卡箍结构，即上防扭装置是是由两块半圆弧形钢板和螺栓组成，半圆弧形钢板的两端分别连接有平钢板，在平钢板上有螺栓孔，两块半弧形圆钢板相对后外壁为近似圆柱体形，两端连接的平钢板相互平行，两端连接的平钢板之间的垂直距离为5～25毫米。螺栓穿过平钢板上的螺栓孔并将两块半圆钢板固定。上防扭装置固定在上连接短接的顶部外壁上。当上连接短接与动力水龙头的下端保护接头短接螺纹连接后，上防扭装置一半卡箍在上连接短接的外壁上；另一半卡箍在动力水龙头的下端保护接头短接的外壁上，能防止动力水龙头正、反方向旋转作业时下端保护接头短接与上连接短接松动。为了提高上防扭装置的卡紧力，在上防扭装置两块半圆钢板内壁上有条形卡瓦牙。
上连接短接为双吊耳结构，即上连接短接上部是圆柱体形，圆柱体的顶端有钻具内螺纹，圆柱体的下端垂直焊接在圆形钢板的上平面上，在圆形钢板的下平面上垂直焊接有两块吊耳钢板，两块吊耳钢板平行，两块吊耳钢板之间的距离在25～80毫米之间，垂直两块吊耳钢板上有销孔。
下连接短接上端为单吊耳钢板，下连接短接单吊耳钢板垂直焊接在连接钢板的上平面上，连接钢板的下平面垂直焊接有两块平行吊杆，单吊耳钢板有销孔。单吊耳钢板插入上连接短接的两块吊耳钢板之间，连接销穿在上连接短接两块吊耳钢板的销孔和下连接短接单吊耳钢板的销孔内，将下连接短接连接在上连接短接的下部。下连接短接的平行吊杆下端焊接在主夹持块圆环形柱体外侧壁上。
主夹持块是圆周角为200～230°的圆环柱体，圆环柱体内弧面有台阶，即上部圆环内弧面内径为161～163毫米(大于所夹持钻杆接箍外径5毫米)，下部圆环内弧面内径为128.5～129.5毫米(大于所夹持钻杆本体外径2毫米)。在圆环形柱体的两个端部各有一个凸出的固定板，一个固定板上有轴销孔，轴销孔通过固定轴销将主夹持块与副夹持块连接在一起；安全销为圆柱销结构，安全销插入主夹持块和副夹持块的销孔，实现主夹持块与副夹持块的锁定，具体是这样实现的，打开副夹持块钻杆进入主夹持块中心孔，关闭副夹持块(主夹持块与副夹持块的销孔对正)并将安全销插入主夹持块与副夹持块的销孔，通过安全销将副夹持块锁定在主夹持块上。
副夹持块是圆周角为100～120°圆环柱体，圆环柱体内弧面台阶结构与主夹持块圆环柱体内弧面的台阶结构相同。副夹持块上端圆环内侧沿轴向开有楔形槽，在楔形槽内插入有下防扭装置。
下防扭装置是楔形卡瓦牙。
所述的副夹持块内侧楔形槽的锥度为1∶3、上开口尺寸为30毫米、开口轴向长度为100毫米的；所述的楔形卡瓦牙的两侧面锥度为1∶3、楔形卡瓦牙的宽度为30毫米、长度为100毫米，楔形卡瓦牙的内侧圆弧面的半径为81毫米。
为了方便安装下防扭装置，在楔形卡瓦牙的上端有横向凸出矩形块，在副夹持块内侧上端面有矩形槽，楔形卡瓦牙的矩形块能插入副夹持块内侧上端面的矩形槽内。
主夹持块与副夹持块锁定钻杆本体后，钻工将下防扭装置插入副夹持块上的楔形槽内并敲紧下防扭装置，使下防扭装置上的卡瓦牙紧紧抱紧钻杆接箍，使钻杆接箍能够随着主夹持块与副夹持块一同旋转。
简述可承扭钻杆吊卡装置起下钻杆作业原理：参阅图1。上连接短接2与动力水龙头下端保护接头短接螺纹连接后，上防扭装置1夹紧卡箍在螺纹连接处，使承受扭矩时螺纹不会自动松开；上连接短接2与下连接短接4通过吊耳钢板和连接销3连接；下连接短接4与主夹持块5焊接；主夹持块5与副夹持块7通过固定轴销6连接在一起，并且副夹持块7能够通过固定轴销6相对主夹持块5旋转；副夹持块7主夹持块5与副夹持块7通过安全销9固定在一起；下防扭装置8通过副夹持块7上的楔形槽固定在副夹持块7上；起下钻杆作业时，主夹持块5与副夹持块7的下部圆环内弧面悬持钻杆接箍；防扭装置8插入副夹持块7上的楔形槽内，使下防扭装置8上的卡瓦牙紧紧抱紧钻杆接箍，使承受扭矩时螺纹不会自动松开。
可承扭钻杆吊卡装置的主要特点是：下连接短接4能够绕着连接销3相对于上连接短接2摆动；上连接短接2与下连接短接4能够传递旋转扭矩。
通过钻杆卡瓦实现钻杆的井口夹持；液压动力钳完成钻杆与连接管柱的上卸扣时的紧扣、绷扣作业；动力水龙头带动上防扭装置1、上连接短接2、主夹持块5、副夹持块7旋转，下防扭装置8将主夹持块5与副夹持块7的扭矩传给钻杆接箍，从而带动钻杆旋转，完成钻杆与连接管柱的旋扣作业。
本发明的有益效果：本发明可承扭钻杆吊卡装置，能用于动力水龙头起下作业。可承扭钻杆吊卡装置与常规吊卡相比较，可承扭钻杆吊卡装置具有传递扭矩功能，通过与动力水龙头、液压动力链钳配合作业，取代传统的吊环、吊卡、液压大钳、B型吊钳，进行起下钻作业，能减小井口操作空间，减少工人的劳动强度，提高钻杆起下作业效率。
附图说明
图1是本发明可承扭钻杆吊卡装置结构示意图。
图2是本发明下连接短接结构示意图。
图3是本发明下防扭装置结构示意图。
图中，1.上防扭装置，2.上连接短接，3.连接销，4.下连接短接，5.主夹持块，6.固定销，7.副夹持块，8.下防扭装置，9.安全销。
具体实施方式
实施例1：以一件应用在本体外径为127毫米的钻杆起下作业过程的可承扭钻杆吊卡装置为例，对本发明作进一步详细说明。
参阅图1。可承扭钻杆吊卡装置，主要由上防扭装置1、上连接短接2、连接销3、下连接短接4、主夹持块5、固定轴销6、副夹持块7、下防扭装置8和安全销9组成。
上防扭装置1为双螺栓侧面固定的夹紧卡箍结构，即上防扭装置1是由两块半圆弧形钢板和两个螺栓组成，半圆弧形钢板的两端分别连接有平钢板，钢板厚度20毫米。两块半圆弧形钢板内壁上轴向布满条形卡瓦牙。在平钢板上有两个螺栓孔。两块半圆钢板相对后外壁为近似圆柱体形，两端连接的平钢板相互平行，两端连接的平钢板之间的垂直距离为15毫米。螺栓穿过平钢板上的螺栓孔并将两块半圆钢板固定。上防扭装置1固定在上连接短接2的顶部外壁上。
上连接短接2为双吊耳，即上连接短接2上部是圆柱体形钢管，圆柱体形钢管的顶端有API标准的钻具内螺纹，能连接动力水龙头。圆柱体形钢管的下端垂直焊接在圆形钢板的上平面上，在圆形钢板的下平面上垂直焊接有两块吊耳钢板，两块吊耳钢板平行，两块吊耳钢板之间的距离为50毫米，垂直两块吊耳钢板上有销孔。
下连接短接4上端为单吊耳，下端为两个间距为170毫米的平行吊杆，吊杆的长度为360毫米、横截面为60×60毫米的长方体，下连接短接4上端单吊耳和下端吊杆分别垂直焊接在连接钢板的两个平面上。连接钢板长度300毫米、宽度180毫米、厚度55毫米。单吊耳钢板的厚度为49.5毫米。在单吊耳钢板中部有一个销孔。单吊耳钢板插入上连接短接2的两块吊耳钢板之间，连接销3穿在上连接短接2的两块吊耳钢板上的销孔和下连接短接4单吊耳钢板的销孔内，将下连接短接4连接在上连接短接2的下部。连接销3的直径为60毫米，两端有外螺纹，外螺纹上带有螺母和背帽。下连接短接4的平行吊杆下端焊接在主夹持块5圆环形柱体外侧壁上。
主夹持块5是圆周角为200°的圆环形柱体，圆环形柱体内弧面有台阶，即上部圆环内弧面内径为162毫米(大于所夹持钻杆接箍外径5毫米)，下部圆环内弧面内径为129毫米(大于所夹持钻杆本体外径2毫米)。在圆环形柱体的两个端部各有一个凸出的固定板，一个固定板上有轴销孔，轴销孔通过固定轴销6将主夹持块5与副夹持块7连接在一起；安全销9为常规单锥销结构，通过插入主夹持块5与副夹持块7的销孔，实现主夹持块5与副夹持块7的锁定，具体是这样实现的，打开副夹持块7钻杆进入主夹持块5中心孔，关闭副夹持块7，主夹持块5与副夹持块7的销孔对正，并将安全销9插入主夹持块5与副夹持块7的销孔，通过安全销9将副夹持块7锁定在主夹持块5上。
副夹持块7是100°圆周角的圆环形柱体，圆环形柱体内弧面台阶结构与主夹持块5圆环形柱体内弧面的台阶结构相同。副夹持块7上端圆环内侧沿轴向开有锥度为1∶3、上开口尺寸为30毫米、开口长度为100毫米的楔形槽；在楔形槽内放置有下防扭装置8。
参阅图3。下防扭装置8结构类似常规卡瓦牙，其锥度为1∶3、宽度为30毫米、长度为100毫米。主夹持块5与副夹持块7锁定钻杆本体后，钻工将下防扭装置8插入副夹持块7上的楔形槽内并敲紧，使下防扭装置8上的卡瓦牙紧紧抱紧钻杆接箍，使钻杆接箍能够随着主夹持块5与副夹持块7一同旋转。
简述可承扭钻杆吊卡装置的使用方法，以一个配有J-1动力水龙头、WA24A液压动力链钳、FG型动力卡瓦车载15钻机的本体外径为127毫米的钻杆起下作业过程为例。
1、下钻杆时：先将上连接短接2与动力水龙头螺纹连接，通过上防扭装置1紧固；下上连接短接2与下连接短接4通过连接销3连接；小绞车将待下钻杆提到大门坡上；主夹持块5卡住钻杆本体，副夹持块7与主夹持块5通过安全销9扣合；上提可承扭钻杆吊卡装置，使之与钻杆接箍扣合；防扭装置8一侧通过楔形槽固定在副夹持块7上，防止钻杆接箍随可承扭钻杆吊卡装置旋转；动力水龙头通过可承扭钻杆吊卡装置带动待下钻杆向上移动到钻杆公接箍下端面距井口夹持管柱母接箍上端面200毫米的距离后下放钻杆，完成钻杆与井口夹持管柱的对扣作业；可承扭钻杆吊卡装置将动力水龙头的扭矩传递到钻杆上，完成钻杆与井口夹持管柱的旋扣作业；液压动力链钳完成钻杆与井口夹持管柱的紧扣作业；上提钻杆300毫米，摘掉钻杆卡瓦；下放钻杆直到钻杆上部母接箍上端面距井口500毫米左右，动力钻杆卡瓦夹持钻杆；手动卸掉防扭装置8、卸掉安全销9、旋开副夹持块7；下根钻杆下入作业重复上述步骤。
2、起钻杆时：动力钻杆卡瓦夹持钻杆，保证待起钻杆上部母接箍上端面距井口500毫米左右；上连接短接2与动力水龙头螺纹连接，通过上防扭装置1紧固；下上连接短接2与下连接短接4通过连接销3连接；主夹持块5卡住钻杆本体，副夹持块7与主夹持块5通过安全销9扣合；上提可承扭钻杆吊卡装置，使之与钻杆接箍扣合；防扭装置8一侧通过楔形槽固定在副夹持块7上，防止钻杆接箍随可承扭钻杆吊卡装置旋转；动力钻杆卡瓦释放钻杆；动力水龙头通过可承扭钻杆吊卡装置带动待下钻杆向上移动到钻杆公接箍下端面距井口夹持管柱母接箍上端面200毫米的距离；动力钻杆卡瓦夹持钻杆；液压动力链钳完成钻杆的绷扣作业；钻杆吊卡装置将动力水龙头的扭矩传递到钻杆上，完成钻杆与井口夹持管柱的旋扣作业；钻工将钻杆摆至地面；手动卸掉防扭装置8、卸掉安全销9、旋开副夹持块7；下根钻杆起升作业重复上述步骤。
Claims (4)
1.一种可承扭钻杆吊卡装置，主要由上防扭装置(1)、上连接短接(2)、连接销(3)、下连接短接(4)、主夹持块(5)、固定轴销(6)、副夹持块(7)、下防扭装置(8)和安全销(9)组成；其特征在于：
上防扭装置(1)为螺栓侧面固定夹紧卡箍结构，上防扭装置(1)是由两块半圆弧形钢板和螺栓组成，半圆弧形钢板的两端分别连接有平钢板，在平钢板上有螺栓孔，两块半圆弧形钢板相对后外壁为近似圆柱体形，两端连接的平钢板相互平行，两端连接的平钢板之间的垂直距离为5～25毫米，螺栓穿过平钢板上的螺栓孔并将两块半圆弧形钢板固定，上防扭装置(1)固定在上连接短接(2)的顶部外壁上；
上连接短接(2)下端为双吊耳，上连接短接(2)上部是圆柱体形，圆柱体的顶端有钻具内螺纹，圆柱体的下端垂直焊接在圆形钢板的上平面上，在圆形钢板的下平面上垂直焊接有两块吊耳钢板，两块吊耳钢板平行，两块吊耳钢板之间的距离在25～80毫米之间，垂直两块吊耳钢板上有销孔；
下连接短接(4)上端为单吊耳钢板，下连接短接(4)单吊耳钢板垂直焊接在连接钢板的上平面上，连接钢板的下平面垂直焊接有两块平行吊杆，单吊耳钢板有销孔，单吊耳钢板插入上连接短接(2)的两块吊耳钢板之间，连接销(3)穿在上连接短接(2)两块吊耳钢板的销孔和下连接短接(4)单吊耳钢板的销孔内，将下连接短接(4)连接在上连接短接(2)的下部，下连接短接(4)的平行吊杆下端焊接在主夹持块(5)圆环形柱体外侧壁上；
主夹持块(5)是圆周角为200～230°的圆环柱体，圆环柱体内弧面有台阶，上部圆环内弧面内径为161～163毫米，下部圆环内弧面内径为128.5～129.5毫米，在扇形圆环柱体的两个端部各有一个凸出的固定板，一个固定板上有轴销孔，轴销孔通过固定轴销(6)将主夹持块(5)与副夹持块(7)连接在一起；安全销(9)为圆柱销，安全销(9)插入主夹持块(5)和副夹持块(7)的销孔，实现主夹持块(5)与副夹持块(7)的锁定；
副夹持块(7)是圆周角为100～120°圆环柱体，圆环柱体内弧面台阶结构与主夹持块(5)扇形圆环柱体内弧面的台阶结构相同，副夹持块(7)上端圆环内侧沿轴向开有楔形槽，在楔形槽内插入有下防扭装置(8)；
下防扭装置(8)是楔形卡瓦牙。
2.根据权利要求1所述的可承扭的钻杆吊卡装置，其特征是：在上防扭装置(1)两块半圆弧形钢板内壁上有条形卡瓦牙。
3.根据权利要求1所述的可承扭的钻杆吊卡装置，其特征是：所述的副夹持块(7)内侧楔形槽的锥度为1∶3、上开口尺寸为30毫米、开口轴向长度为100毫米的；所述的楔形卡瓦牙的两侧面锥度为1∶3、楔形卡瓦牙的宽度为30毫米、长度为100毫米，楔形卡瓦牙的内侧圆弧面的半径为81毫米。
4.根据权利要求3所述的可承扭的钻杆吊卡装置，其特征是：在楔形卡瓦牙的上端有横向凸出矩形块，在副夹持块(7)内侧上端面有矩形槽。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |