CN103437725B - 钻井管具对中装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的钻井管具对中装置，包括支架、设置在支架上可转动的转圈、三个弧形对中臂、两个驱动液缸，所述弧形对中臂一端分别通过各自的对中臂销轴与支架转动连接，且三个弧形对中臂的对中臂销轴沿着转圈的内圈均布，同时三个弧形对中臂在竖直方向上错位设置；所述三个弧形对中臂靠近对中臂销轴的一端还分别通过各自的连杆与转圈连接，且各个连接点均为铰接；所述三个连杆分别与转圈的铰接点到对应连杆连接的弧形对中臂的对中臂销轴的距离相等；所述两个驱动液缸位于转圈的外圈外，且两个驱动液缸的缸体端分别与支架铰接，两个驱动液缸的活塞端分别与转圈的外圈铰接。该装置对管具的定位精准。

Description

钻井管具对中装置

技术领域

本发明涉及石油钻采机械设备中的管具处理装置，尤其涉及一种钻井用管具的对中装置。

背景技术

钻杆、钻铤、套管等管具是石油钻探作业中不可或缺的管具。其中钻杆和钻铤都是在钻井眼的时候使用；套管是在加固井壁时使用。为了提高钻井作业的效率，通常都需要提前将多根钻杆、钻铤或者套管分别连接起来（即将它们连接成立根），存放在井架指梁上。

在接立根作业的过程中，只有被连接的两根管具快速、准确的对准，才能顺利完成接立根的作业。这就需要专门的管具扶正、对准装置将被连接的管具对准。

现有的钻井管具对中装置如图1或者图2所示：该钻井管具对中装置主要包括支架01、轴对称分布在支架01上的左对中臂02和右对中臂03、分别驱动左对中臂02和右对中臂03的左驱动液缸04和右驱动液缸05，所述左对中臂02和右对中臂03分别通过各自的连杆与左驱动液缸04和右驱动液缸05连接。该钻井管具的工作原理为：对中时，管具(图中未画出)穿置在左对中臂02和右对中臂03形成的空腔内，两个驱动液缸04、05分别驱动左对中臂02和右对中臂03同时向内收拢，从而实现对管具的扶正和对中定位。然而实际使用过程中，我们发现现有技术的钻井管具对中装置存在以下缺点：

（1）由于采用左驱动液缸04和右驱动液缸05分别驱动左对中臂02和右对中臂03，两个驱动液缸04、05在驱动过程中，总会存在一个时间差，不可能达到完全的同步，其造成左对中臂02和右对中臂03在向内收拢的过程中也不同步，从而造成管具的定位不够准确，接立根的效率低。还可能造成管具没接好，发生脱落，造成事故；

（2）由于现有对中装置所有的对中臂都是由连杆直接和驱动液缸直接相连，造成连杆的尺寸较大，左驱动液缸04和右驱动液缸05也是左右对称的沿支架轴向分布，造成整个对中装置的结构也较复杂，体积大，给钻井用的钻机的总体布置也带来了很多困难。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种结构简单、同步性能好、对中准确度高的钻井管具对中装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种钻井管具对中装置，包括支架、设置在支架上可转动的转圈、三个弧形对中臂、两个驱动液缸，所述三个弧形对中臂一端分别通过各自的对中臂销轴与支架转动连接，且三个弧形对中臂的对中臂销轴沿着转圈的内圈均布，同时三个弧形对中臂在竖直方向上错位设置；所述三个弧形对中臂靠近对中臂销轴的一端还分别通过各自的连杆与转圈连接，且各个连接点均为铰接；所述三个连杆分别与转圈的铰接点到对应连杆连接的弧形对中臂的对中臂销轴的距离相等；所述两个驱动液缸位于转圈的外圈外，且两个驱动液缸的缸体端分别与支架铰接，两个驱动液缸的活塞端分别与转圈的外圈铰接。

采用以上结构，利用两个驱动液缸驱动转圈旋转，转圈通过三个连杆分别带动三个弧形对中臂转动，从而实现三个弧形对中臂的向内收拢或者向外打开。由于是利用驱动液缸先带动转圈转动，转圈再通过与其连接的三个连杆同步带动三个弧形对中臂的收拢或者打开。整个驱动过程经过转圈统一发出，所以三个弧形对中臂的运动一致性、同步性能好，避免了现有技术中的左、右对中臂由不同驱动液缸驱动造成的对中臂运动一致性不好、管具对中性能差的缺点，本发明在对钻井管具对中的过程中，钻井管具的对中性能好、接立根时管具定位精准。

优选方案为，所述转圈的外圈还设有四个转圈定位滚轮，所述四个转圈定位滚轮通过定位滚轮销轴转动设置在支架上，且所述四个转圈定位滚轮沿转圈外圈均布，同时与转圈的外圈相抵。采用此结构，能够防止转圈的晃动，实现弧形对中臂对管具的对中更加精准。

进一步的优选方案，所述两个驱动液缸为平行设置，且驱动液缸与支架轴向的夹角β为27度到29度。优选的夹角β为28.4度。驱动液缸相对于支架为斜向布置，且相互平行，因此不会产生偏心现象。同时这样的布局节约空间，整个机构结构紧凑。同时在优选的夹角范围内，驱动液缸动作灵活，避免了出现卡死的现象。

综上所述，本发明的钻井管具对中装置，采用两个相互平行布置的驱动液缸首先驱动转圈转动，再通过转圈带动三个弧形对中臂同步对管具进行对中，属于机械同步带动，对中的同步性和一致性都好，对管具的定位精准。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步详细说明本发明：

图1为现有钻井管具对中装置的立体结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图；

图3为本发明钻井管具对中装置的立体结构示意图；

图4为图3的俯视结构示意图；

图5为本发明钻井管具对中装置的对中臂打开时的俯视示意图。

具体实施方式

如图3至图5之一所示，本发明一种钻井管具对中装置，包括支架1、设置在支架1上可转动的转圈2、三个弧形对中臂3、两个驱动液缸4，所述三个弧形对中臂3一端分别通过各自的对中臂销轴31与支架1转动连接，且三个弧形对中臂3的对中臂销轴31沿着转圈2的内圈均布，同时三个弧形对中臂3在竖直方向上错位设置；所述三个弧形对中臂3靠近对中臂销轴31的一端还分别通过各自的连杆32与转圈2连接，且各个连接点均为铰接；所述三个连杆32分别与三个弧形对中臂3的铰接点位置相同，且三个连杆32分别与转圈2的铰接点到对应连杆32连接的弧形对中臂3的对中臂销轴31的距离相等；所述两个驱动液缸4位于转圈2的外圈外，且两个驱动液缸4的缸体端分别与支架1铰接，两个驱动液缸4的活塞端分别与转圈2的外圈铰接。所述两个驱动液缸4为平行设置，且驱动液缸4与支架1轴向的夹角β为28.4度。当然所述夹角β也可以为27度到29度之间任意的一个角度。驱动液缸4相对于支架1为斜向布置，且相互平行，因此不会产生偏心现象。同时这样的布局节约空间，整个机构结构紧凑。同时在优选的夹角范围内，驱动液缸4动作灵活，避免了出现卡死的现象。所述转圈2的外圈还设有四个转圈定位滚轮5，所述四个转圈定位滚轮5通过定位滚轮销轴转动设置在支架1上，且所述四个转圈定位滚轮5沿转圈2的外圈均布，同时与转圈2的外圈相抵。采用此结构，能够防止转圈2的晃动，实现弧形对中臂3对管具(图中未画出)的对中更加精准。

Claims (3)

1.一种钻井管具对中装置，其特征在于：其包括支架、设置在支架上可转动的转圈、三个弧形对中臂、两个驱动液缸，所述三个弧形对中臂一端分别通过各自的对中臂销轴与支架转动连接，且三个弧形对中臂的对中臂销轴沿着转圈的内圈均布，同时三个弧形对中臂在竖直方向上错位设置；所述三个弧形对中臂靠近对中臂销轴的一端还分别通过各自的连杆与转圈连接，且各个连接点均为铰接；三个所述连杆分别与转圈的铰接点到对应连杆连接的弧形对中臂的对中臂销轴的距离相等；所述两个驱动液缸位于转圈的外圈外，且两个驱动液缸的缸体端分别与支架铰接，两个驱动液缸的活塞端分别与转圈的外圈铰接。

2.根据权利要求1所述一种钻井管具对中装置，其特征在于:所述转圈的外圈还设有四个转圈定位滚轮，所述四个转圈定位滚轮通过定位滚轮销轴转动设置在支架上，且所述四个转圈定位滚轮沿转圈的外圈均布，同时与转圈的外圈相抵。

3.根据权利要求1所述一种钻井管具对中装置，其特征在于:所述两个驱动液缸相互平行，且驱动液缸与支架轴向的夹角β为27度到29度。