CN103132932A - 一种用于钻具接头的旋、紧、卸扣装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于钻具接头的旋、紧、卸扣装置，属于石油钻具加工技术领域。本发明包括：主钳部分、背钳部分、旋扣滚轮装置。主钳钳体的上侧轴连接两个旋扣滚轮装置，每个旋扣滚轮装置的旋转端分别通过一个单作用油缸与主钳钳体连接，通过两个单作用油缸控制两个旋扣滚轮装置的合拢、张开；主钳钳体下端放置背钳钳体，主钳钳体前端外侧固定的紧扣油缸的前作用杆与背钳钳体前端轴连接，背钳钳体前端外侧固定的紧扣油缸的前作用杆与主钳钳体前端轴连接。本发明装置结构简单，占地空间小，操作方便，能够同时完成对钻具接头的旋、紧、卸扣操作，具有较高的推广价值。

Description

一种用于钻具接头的旋、紧、卸扣装置

技术领域

本发明涉及一种用于钻具接头的旋、紧、卸扣装置，属于石油钻具加工技术领域。

背景技术

在钻井平台的操作中，需要对相邻端各带有内外螺纹的两个钻具接头进行旋扣、紧扣、卸扣等工作。以往的工具诸如吊钳、旋绳、液压大钳都属于手动控制，生产效率低下，安全存在隐患。随着钻井设备自动化程度的不断提高，已远远不能满足高速钻井发展的需要。其他铁钻工产品上所采用的旋扣与紧扣装置是分别布置在上下两个工作面，使整机的体积增大，结构也相对复杂，在“寸土寸金”的钻井平台，节约位置空间很重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统用于钻具接头的旋、紧、卸扣装置存在整机体积增大，结构相对复杂，笨重不灵活等问题，提出一种集旋、紧、卸扣于一体的工作机构。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种用于钻具接头的旋、紧、卸扣装置，包括：主钳部分、背钳部分、旋扣滚轮装置。

主钳部分包括：中心轴I、夹紧油缸I、主钳钳体；主钳钳体为通过中心轴I使两个钳体分件中段交叉连接而成的合件，使两个钳体分件成剪刀式连接；主钳钳体两分件的后端端部与夹紧油缸I的两个端部轴连接，通过夹紧油缸I控制主钳钳体两分件前端的开合；主钳钳体两分件的前端开有与主钳钳体开合方向垂直的连接销孔，主钳钳体一个分件的前端外侧固定有支架I，另一个分件的前端外侧固定有推杆I；主钳钳体两分件的前端内侧镶贴有主钳钳牙。

旋扣滚轮装置包括液压马达、减速齿轮、滚轮支座、滚轮；滚轮支座的一侧轴连接两个相互平行的滚轮，两个滚轮通过减速齿轮连接液压马达，通过液压马达实现两个滚轮同向旋转。

背钳部分包括背钳钳体、夹紧油缸II、中心轴II；背钳钳体为通过中心轴II使两个钳体分件中段交叉连接而成的合件，使两个钳体分件成剪刀式连接；背钳钳体两分件的后端端部通过夹紧油缸II连接，通过夹紧油缸II控制背钳钳体两分件前端的开合；背钳钳体一个分件的前端外侧固定有支架II，另一个分件的前端外侧固定有推杆II，且背钳部分的支架和推杆安装位置与主钳部分的支架和推杆安装位置相反；主钳钳体两分件的前端内侧镶贴有背钳钳牙；

主钳钳体两分件前端的连接销孔处的上侧分别通过一个连接销轴连接一个旋扣滚轮装置，使两个旋扣滚轮装置的滚轮一侧相对，且使两个旋扣滚轮装置的滚轮位置合拢位置与主钳钳体前端内侧的钳牙位置相匹配，每个旋扣滚轮装置的旋转端分别通过一个单作用油缸与主钳钳体连接，通过两个单作用油缸控制两个旋扣滚轮装置的合拢、张开；

主钳部分的下端放置背钳部分，使二者钳口朝向相同，主钳钳体前端外侧的支架I和背钳钳体前端外侧的支架II各固定一个紧扣油缸，主钳钳体前端外侧的支架I上安装的紧扣油缸的前作用杆与背钳钳体前端外侧的推杆II轴连接，且背钳钳体前端外侧的支架II上安装的紧扣油缸的前作用杆与主钳钳体前端外侧的推杆I轴连接。

另外背钳钳体两分件的上表面加工有与背钳钳体开合方向垂直的隔离销安装通孔，隔离销安装通孔的上端口部向内加工有环形卡位台，隔离销安装通孔下端加工有环形卡位槽，且下端环形卡位槽的内壁加工有内螺纹；

隔离销圆柱体结构，隔离销的上部向外延伸出定位台；

隔离销从隔离销安装通孔下端插入，隔离销通过隔离销安装通孔上端的环形卡位台向上限位，隔离销的定位台后端套有弹簧，隔离销安装通孔下端的环形卡位槽内螺纹连接螺堵，螺堵紧顶弹簧，使隔离销上端从隔离销安装通孔穿出。通过隔离销结构的加入保证了主钳和背钳两工件之间的间隙量，避免两者在工作时之间的刚性接触。

本发明还包括导向板，导向板上开有与一个中心孔和两个弧形槽，该中心孔和弧形槽的加工位置分别相匹配于主钳钳体两个分件连接的中心轴I和主钳钳体后端与夹紧油缸I连接的两个连接轴的位置。

主钳钳体两个钳体分件连接的中心轴I和主钳钳体后端与夹紧油缸I连接的两个连接轴分别向上延伸出导向柱。

导向板1放置在主钳钳体的上端，且使主钳钳体上端延伸的各导向柱同时插入导向板1的中心孔和弧形槽内，对主钳钳体在开合过程中限位。

工作过程：

上扣工作时：

第一步：背钳部分的背钳钳体在夹紧油缸II的作用下，使背钳钳体两分件的前端向内收缩用背钳钳牙夹紧钻具下接头。

第二步：在两个单作用油缸的作用下，推动主钳钳体前端连接的两个旋扣滚轮装置向内收缩，并使两个旋扣滚轮装置的各滚轮夹紧钻具上接头，然后通过液压马达带动两个滚轮同向旋转，完成旋扣作业。

第三步：紧扣工作，单作用油缸收回，此时，旋扣滚轮失去作用，主钳部分在夹紧油缸I作用下，用主钳钳牙夹紧同一钻具，两个紧扣油缸采用相反的作用力作用前端的推杆，使主钳部分与背钳部分发生相对旋转，完成紧扣工作。

卸扣工作时；

第一步同上扣工作的第一步。

第二步同上扣工作的第三步，不同之处是两紧扣油缸伸出和缩回动作上扣工作时相反，完成预卸扣。

第三步同上扣工作的第二步，不同之处是液压马达控制滚轮的转向与上扣工作时相反。

有益效果

本发明装置结构简单，占地空间小，操作方便，能够同时完成对钻具接头的旋、紧、卸扣操作，具有较高的推广价值。

附图说明

图1为本发明装置的总体结构示意图；

图2为本发明装置中主钳部分与旋扣滚轮装置的连接结构示意图；

图3为本发明装置中旋扣滚轮装置的结构示意图；

图4为本发明装置中背钳部分的结构示意图；

图5为本发明装置中主钳部分与背钳部分采用隔离销连接的结构示意图；

其中，1-导向板；2-主钳部分；3-紧扣油缸；4-背钳部分；5-旋扣滚轮装置；6-中心轴I；7-夹紧油缸I；8-导向轴；9-单作用油缸；10-主钳钳体；11-连接销轴；12-液压马达；13-减速箱；14-滚轮支座；15-滚轮；16-背钳钳体；17-夹紧油缸II；19-中心轴II；20-隔离销安装通孔；21-隔离销；22-弹簧；23-螺堵；25-支架I；26-推杆I；27-支架II；28-推杆II；29-主钳钳牙；背钳钳牙30。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步说明。

实施例

本发明的一种用于钻具接头的旋、紧、卸扣装置，如图1所示，包括：主钳部分2、背钳部分4、旋扣滚轮装置5。

如图2所示，主钳部分2包括：中心轴I6、夹紧油缸I7、主钳钳体10；主钳钳体10为通过中心轴I6使两个钳体分件中段交叉连接而成的合件，使两个钳体分件成剪刀式连接；主钳钳体10两分件的后端端部与夹紧油缸I7的两个端部轴连接，通过夹紧油缸I7控制主钳钳体10两分件前端的开合；主钳钳体10两分件的前端开有与主钳钳体开合方向垂直的连接销孔，主钳钳体10一个分件的前端外侧固定有支架I25，另一个分件的前端外侧固定有推杆I26；主钳钳体10两分件的前端内侧镶贴有主钳钳牙29。

如图3所示，旋扣滚轮装置5包括液压马达12、减速齿轮13、滚轮支座14、滚轮15；滚轮支座14的一侧轴连接两个相互平行的滚轮，两个滚轮通过减速齿轮13连接液压马达12，通过液压马达12实现两个滚轮同向旋转。

如图4所示，背钳部分4包括背钳钳体16、夹紧油缸II17、中心轴II19；背钳钳体16为通过中心轴II19使两个钳体分件中段交叉连接而成的合件，使两个钳体分件成剪刀式连接；背钳钳体16两分件的后端端部通过夹紧油缸II17连接，通过夹紧油缸II17控制背钳钳体16两分件前端的开合；背钳钳体16一个分件的前端外侧固定有支架II27，另一个分件的前端外侧固定有推杆II28，且背钳部分4的支架和推杆安装位置与主钳部分2的支架和推杆安装位置相反；主钳钳体10两分件的前端内侧镶贴有背钳钳牙30；

主钳钳体10两分件前端的连接销孔处的上侧分别通过一个连接销轴连接一个旋扣滚轮装置，使两个旋扣滚轮装置的滚轮一侧相对，且使两个旋扣滚轮装置的滚轮位置合拢位置与主钳钳体10前端内侧的钳牙位置相匹配，每个旋扣滚轮装置的旋转端分别通过一个单作用油缸与主钳钳体10连接，通过两个单作用油缸控制两个旋扣滚轮装置的合拢、张开；

主钳部分2的下端放置背钳部分4，使二者钳口朝向相同，主钳钳体10前端外侧的支架I25和背钳钳体16前端外侧的支架II27各固定一个紧扣油缸，主钳钳体10前端外侧的支架I25上安装的紧扣油缸的前作用杆与背钳钳体16前端外侧的推杆II28轴连接，且背钳钳体16前端外侧的支架II27上安装的紧扣油缸的前作用杆与主钳钳体10前端外侧的推杆I26轴连接。

另外背钳钳体16两分件的上表面加工有与背钳钳体开合方向垂直的隔离销安装通孔20，隔离销安装通孔的上端口部向内加工有环形卡位台，隔离销安装通孔下端加工有环形卡位槽，且下端环形卡位槽的内壁加工有内螺纹；

隔离销21圆柱体结构，隔离销的上部向外延伸出定位台；

隔离销21从隔离销安装通孔下端插入，隔离销21通过隔离销安装通孔上端的环形卡位台向上限位，隔离销的定位台后端套有弹簧22，隔离销安装通孔下端的环形卡位槽内螺纹连接螺堵23，螺堵23紧顶弹簧，使隔离销上端从隔离销安装通孔穿出。通过隔离销结构的加入保证了主钳和背钳两工件之间的间隙量，避免两者在工作时之间的刚性接触。

本发明还包括导向板1，导向板1上开有与一个中心孔和两个弧形槽，该中心孔和弧形槽的加工位置分别相匹配于主钳钳体10两个分件连接的中心轴I6和主钳钳体10后端与夹紧油缸I7连接的两个连接轴的位置。

主钳钳体10两个钳体分件连接的中心轴I6和主钳钳体10后端与夹紧油缸I7连接的两个连接轴分别向上延伸出导向柱。

导向板1放置在主钳钳体的上端，且使主钳钳体10上端延伸的各导向柱同时插入导向板1的中心孔和弧形槽内，对主钳钳体10在开合过程中限位。

工作过程：

上扣工作时：

第一步：背钳部分4的背钳钳体16在夹紧油缸II17的作用下，使背钳钳体16两分件的前端向内收缩用背钳钳牙30夹紧钻具下接头。

第二步：在两个单作用油缸9的作用下，推动主钳钳体10前端连接的两个旋扣滚轮装置向内收缩，并使两个旋扣滚轮装置的各滚轮夹紧钻具上接头，然后通过液压马达12带动两个滚轮同向旋转，完成旋扣作业。

第三步：紧扣工作，单作用油缸9收回，此时，旋扣滚轮失去作用，主钳部分2在夹紧油缸I7作用下，用主钳钳牙29夹紧同一钻具，两个紧扣油缸采用相反的作用力作用前端的推杆，使主钳部分2与背钳部分4发生相对旋转，完成紧扣工作。

卸扣工作时；

第一步同上扣工作的第一步。

第二步同上扣工作的第三步，不同之处是两紧扣油缸伸出和缩回动作上扣工作时相反，完成预卸扣。

第三步同上扣工作的第二步，不同之处是液压马达12控制滚轮的转向与上扣工作时相反。

Claims (3)

1.一种用于钻具接头的旋、紧、卸扣装置，其特征是：包括主钳部分、背钳部分、旋扣滚轮装置；

主钳部分包括：中心轴I、夹紧油缸I、主钳钳体；主钳钳体为通过中心轴I使两个钳体分件中段交叉连接而成的合件，使两个钳体分件成剪刀式连接；主钳钳体两分件的后端端部与夹紧油缸I的两个端部轴连接，通过夹紧油缸I控制主钳钳体两分件前端的开合；主钳钳体两分件的前端开有与主钳钳体开合方向垂直的连接销孔，主钳钳体一个分件的前端外侧固定有支架I，另一个分件的前端外侧固定有推杆I；主钳钳体两分件的前端内侧镶贴有主钳钳牙；

旋扣滚轮装置包括液压马达、减速齿轮、滚轮支座、滚轮；滚轮支座的一侧轴连接两个相互平行的滚轮，两个滚轮通过减速齿轮连接液压马达，通过液压马达实现两个滚轮同向旋转；

背钳部分包括背钳钳体、夹紧油缸II、中心轴II、弹簧浮动机构；背钳钳体为通过中心轴II使两个钳体分件中段交叉连接而成的合件，使两个钳体分件成剪刀式连接；背钳钳体两分件的后端端部通过夹紧油缸II连接，通过夹紧油缸II控制背钳钳体两分件前端的开合；背钳钳体一个分件的前端外侧固定有支架II，另一个分件的前端外侧固定有推杆II，且背钳部分的支架和推杆安装位置与主钳部分的支架和推杆安装位置相反；主钳钳体两分件的前端内侧镶贴有背钳钳牙；

主钳钳体两分件前端的连接销孔处的上侧分别通过一个连接销轴I连接一个旋扣滚轮装置，使两个旋扣滚轮装置的滚轮一侧相对，且使两个旋扣滚轮装置的滚轮位置合拢位置与主钳钳体前端内侧的钳牙位置相匹配，每个旋扣滚轮装置的旋转端分别通过一个单作用油缸与主钳钳体连接，通过两个单作用油缸控制两个旋扣滚轮装置的合拢、张开；

主钳部分的下端放置背钳部分，使二者钳口朝向相同，主钳钳体前端外侧的支架I和背钳钳体前端外侧的支架II各固定一个紧扣油缸，主钳钳体前端外侧的支架I上安装的紧扣油缸的前作用杆与背钳钳体前端外侧的推杆II轴连接，且背钳钳体前端外侧的支架II上安装的紧扣油缸的前作用杆与主钳钳体前端外侧的推杆I轴连接。

2.如权利要求1所述的一种用于钻具接头的旋、紧、卸扣装置，其特征是：背钳钳体两分件的上表面加工有与背钳钳体开合方向垂直的隔离销安装通孔，隔离销安装通孔的上端口部向内加工有环形卡位台，隔离销安装通孔下端加工有环形卡位槽，且下端环形卡位槽的内壁加工有内螺纹；

隔离销圆柱体结构，隔离销的上部向外延伸出定位台；

隔离销从隔离销安装通孔下端插入，隔离销通过隔离销安装通孔上端的环形卡位台向上限位，隔离销的定位台后端套有弹簧，隔离销安装通孔下端的环形卡位槽内螺纹连接螺堵，螺堵紧顶弹簧，使隔离销上端从隔离销安装通孔穿出。

3.如权利要求1所述的一种用于钻具接头的旋、紧、卸扣装置，其特征是：还包括导向板，导向板上开有与一个中心孔和两个弧形槽，该中心孔和弧形槽的加工位置分别相匹配于主钳钳体两个分件连接的中心轴I和主钳钳体后端与夹紧油缸I连接的两个连接轴的位置；

主钳钳体两个钳体分件连接的中心轴I和主钳钳体后端与夹紧油缸I连接的两个连接轴分别向上延伸出导向柱；

导向板1放置在主钳钳体的上端，且使主钳钳体上端延伸的各导向柱同时插入导向板1的中心孔和弧形槽内，对主钳钳体在开合过程中限位。

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