CN104913928B - 钻具拆卸试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻具拆卸试验台，包括底座、移动板、丝杆、液压马达、卸扣钳和夹紧钳，所述卸扣钳和夹紧钳均设置在移动板上，所述卸扣钳和夹紧钳之间通过液压浮动系统浮动设置，所述移动板滑动设置在底座上，所述移动板通过丝杆驱动，所述丝杆通过液压马达驱动。该钻具拆卸试验台综合了钻具螺纹拆卸、部件定位安装、整机水力测试等功能；冲扣钳和卸扣钳均可移动，在两者之间有浮动装置；推拉和移动丝杆均采用液压马达一丝杠结构推拉定子，而固定转子，比照常规的液压缸推拉的方式节省了距离；丝杠的端部安装了光电编码器，利用旋转圈数计算安装距离，精度较高。

Description

钻具拆卸试验台

技术领域

本发明涉及钻探试验领域，尤其涉及一种钻具拆卸试验台。

背景技术

在现有技术中，现有技术的钻具液压拆卸机械均采用液压缸直接推拉的方式拆卸或者安装钻具筒体内部的零部件，现有技术的不足在于：(1)液压缸的长度需要略大于钻具的长度才可完成拆卸，占用的地方空间较大，使用不方便；(2)钻具拧卸时，浮动机构考虑较小，多依靠螺纹旋转力强行顶开，容易伤害螺纹；(3)现常用钻具液压拆卸机械结构复杂，不容易维护；(4)现有拆卸实验台功能单一，无法同时提供钻具的水力输出特性的测试功能。

发明内容

针对上述现有技术中的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种占地空间小、不伤害接头螺纹，操作简单，容易维护，且能够同时具备钻具水力性能测试的多功能拆卸测试实验台。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种钻具拆卸试验台，包括底座、移动板、丝杆、液压马达、卸扣钳和夹紧钳，所述卸扣钳和夹紧钳均设置在移动板上，所述卸扣钳和夹紧钳之间通过液压浮动系统浮动设置，所述移动板滑动设置在底座上，所述移动板通过丝杆驱动，所述丝杆通过液压马达驱动。

优选地，所述卸扣钳包括卸扣马达、多个用于夹紧钻具的夹持片、冲扣液缸和冲扣钳；所述冲扣钳包括固定架、安装框和多个夹紧液缸，所述夹紧液缸成环形均匀安装在安装框上，所述夹紧液缸的活塞杆均正对夹紧液缸形成的环形的圆心，所述安装框通过轴套安装在固定架上，所述轴套通过轴承支撑在固定架上；所述冲扣液缸的安装座铰接在固定架上，活塞杆铰接在安装框上；所述卸扣马达安装在固定架的一侧，用于夹紧钻具的夹持片安装在轴套远离夹紧钳的一端，所述卸扣马达的主动轴和轴套之间通过皮带连接。

优选地，所述夹紧钳包括固定架和多个夹紧液缸，所述夹紧液缸成环形均匀安装在固定架上，所述夹紧液缸的活塞杆均正对夹紧液缸形成的环形的圆心，所述固定架中间开孔，在孔内安装有轴套，所述轴套通过轴承支撑在固定架上。

优选地，所述液压浮动系统包括拆装换向阀、减压阀、浮动液缸、梭阀、低压溢流阀、浮动换向阀、液压源和油箱，所述液压源出口连通减压阀和浮动换向阀，所述拆装换向阀和浮动换向阀均为三位四通换向阀，所述减压阀连通拆装换向阀的进油口，所述拆装换向阀的两个工作口分别连通液压马达控制液压马达的正反转，所述浮动换向阀的液压控制口分别与拆装换向阀的两个工作口导通，所述浮动换向阀的两个工作口分别连通浮动液缸的两个缸控制浮动液缸的移动方向；在所述浮动液缸的两个缸的进口连通一个梭阀，在所述梭阀中部连通一个溢流阀。

优选地，在所述夹紧液缸的活塞杆端部安装有硬质合金块。

优选地，所述减压阀为定值减压阀，所述定值减压阀的出口压力为16MPa。

优选地，所述溢流阀的压力设定为0.5MPA。

优选地，还包括辅助底座，所述辅助底座安装在底座远离夹紧钳的一端，在所述辅助底座上安装有固定座，在所述固定座上安装有正对轴套的铰接头；所述支撑架通过滑轮滑动安装在底座上，在所述支撑架的顶端设置有夹紧轮。

优选地，还包括负载模拟系统，所述负载模拟系统包括电力测功机、负载减速器和可调节头，所述电力测功机和负载减速器通过联轴器连接在一起，所述可调节头通过负载减速器驱动。

优选地，在所述丝杆端部安装有用以计算旋转圈数的光电编码器。

与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点：

本发明钻具拆卸试验台综合了钻具螺纹拆卸、部件定位安装、整机水力测试等功能；冲扣钳和卸扣钳均可移动，在两者之间有浮动装置；推拉和移动丝杆均采用液压马达-丝杠结构推拉定子，而固定转子，比照常规的液压缸推拉的方式节省了距离；丝杠的端部安装了光电编码器，利用旋转圈数计算安装距离，精度较高。

附图说明

图1为本发明钻具拆卸试验台的装配结构示意图；

图2为本发明钻具拆卸试验台的液压浮动系统的原理示意图；

图3为本发明钻具拆卸试验台的卸扣钳的结构示意图；

图4为本发明钻具拆卸试验台的夹紧钳的结构示意图；

图5为本发明钻具拆卸试验台的支撑架的结构示意图；

图6为本发明钻具拆卸试验台的夹持片的结构示意图；

图7为本发明钻具拆卸试验台装配负载加载系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1-图7和实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种钻具拆卸试验台，包括底座1、移动板2、丝杆3、液压马达4、卸扣钳和夹紧钳，所述卸扣钳和夹紧钳均设置在移动板2上，所述卸扣钳和夹紧钳之间通过液压浮动系统浮动设置，所述移动板2滑动设置在底座1上，所述移动板2通过丝杆3驱动，所述丝杆3通过液压马达4驱动。

所述卸扣钳包括卸扣马达5、多个用于夹紧钻具的夹持片6、冲扣液缸7和冲扣钳；所述冲扣钳包括固定架8、安装框9和多个夹紧液缸10，所述夹紧液缸10成环形均匀安装在安装框9上，所述夹紧液缸10的活塞杆均正对夹紧液缸10形成的环形的圆心，所述安装框9通过轴套安装在固定架8上，所述轴套通过轴承支撑在固定架8上；所述冲扣液缸7的安装座铰接在固定架8上，活塞杆铰接在安装框9上；所述卸扣马达5安装在固定架8的一侧，用于夹紧钻具的夹持片6安装在轴套远离夹紧钳的一端，所述卸扣马达5的主动轴和轴套之间通过皮带连接。

所述夹紧钳包括固定架8和多个夹紧液缸10，所述夹紧液缸10成环形均匀安装在固定架8上，所述夹紧液缸10的活塞杆均正对夹紧液缸10形成的环形的圆心，所述固定架8中间开孔，在孔内安装有轴套，所述轴套通过轴承支撑在固定架8上。

所述液压浮动系统包括拆装换向阀11、减压阀12、浮动液缸13、梭阀14、低压溢流阀15、浮动换向阀16、液压源17和油箱18，所述液压源17出口连通减压阀12和浮动换向阀16，所述拆装换向阀11和浮动换向阀16均为三位四通换向阀，所述减压阀12连通拆装换向阀11的进油口，所述拆装换向阀11的两个工作口分别连通液压马达4控制液压马达4的正反转，所述浮动换向阀16的液压控制口分别与拆装换向阀11的两个工作口导通，所述浮动换向阀16的两个工作口分别连通浮动液缸13的两个缸控制浮动液缸13的移动方向；在所述浮动液缸13的两个缸的进口连通一个梭阀14，在所述梭阀14中部连通一个低压溢流阀15。

液压浮动工作原理：

如图1所示，减压阀12为定值减压阀12，保证卸扣马达5的高压口压力保持为16MPa；拆装换向阀11控制卸扣马达5正反转，当拆装换向阀11左位时，卸扣马达5正转卸扣，A口处于高压；当拆装换向阀11右位时，卸扣马达5反转上扣，B口处于高压。

浮动换向阀16为液控形式，弹簧复位，当卸扣马达5的A口压力高于B口时，浮动换向阀16处于左位，浮动液缸13下腔进油，给予钻具一个外推的力，保证钻具及时脱离；当卸扣马达5的B口压力高于A口时，浮动换向阀16处于右位，浮动液缸13上腔进油，给予钻具一个往里推的力，保证钻具及时上扣。

在浮动液缸13进口设置一梭阀14，梭阀14中部连接低压溢流阀15，该低压溢流阀15的压力设定为0.5MPa，无论是外推还是里推，都保证有一个合适的力推动钻具和钳子系统浮动。

在所述夹紧液缸10的活塞杆端部安装有硬质合金块19。

还包括辅助底座24，所述辅助底座24安装在底座1远离夹紧钳的一端，在所述辅助底座24上安装有固定座25，在所述固定座25上安装有正对轴套的铰接头26；所述支撑架27通过滑轮滑动安装在底座1上，在所述支撑架27的顶端设置有夹紧轮28。

还包括负载模拟系统，所述负载模拟系统包括电力测功机20、负载减速器21和可调节头22，所述电力测功机20和负载减速器21通过联轴器23连接在一起，所述可调节头22通过负载减速器21驱动。

在所述丝杆3端部安装有用以计算旋转圈数的光电编码器。

动力钻具的基本结构为长圆柱形，由多节通过锥螺纹连接的钻杆组装而成，在各节内部的部件可以分为定子部件和转子部件，定子部件包括筒体和筒体内部不旋转的部分，转子部件包括叶片和心轴等旋转部分。

如图2所示的钻具性能的整体测试原理；

1.支撑架27、冲扣钳、夹紧钳等依次分开，孔下动力钻具整体固定在其上，冲扣钳和夹紧钳夹紧动力钻具外筒。

2.动力钻具的转子轴通过联轴器23与负载模拟系统的可调接头22相连接。

3.高压泥浆或者水经过泥浆泵输入到动力钻具的进口，驱动动力钻具转子轴旋转；从动力钻具出口输出经过泥浆管路流回到泥浆池中。

4.电力测功机20自动适应转子输出的转速和扭矩，并将此转速和扭矩输出到测量系统，通过调节不同流量开展负载模拟匹配测试。即测量出了动力钻具的特性。

钻具的拆装过程：

1.钻具卸扣时，钻具外筒需要被卸扣处的两节分别由夹紧钳和冲扣钳夹住，其中夹紧钳起背钳作用，冲扣钳起到拧卸螺纹扣的作用。拧卸螺纹包括两个阶段，首先是冲扣液缸7利用液压力突然冲击拧松第一扣，然后卸扣马达5带动皮带轮旋转被拧松的钻具，直至拧下钻具，完成卸扣过程。

2.钻具上扣时，钻具外筒需要被上扣处的两节分别由夹紧钳和冲扣钳夹住，其中夹紧钳起背钳作用，冲扣钳起到拧紧螺纹扣的作用。拧紧螺纹包括两个阶段，首先是卸扣马达5带动皮带轮旋转被待紧的钻具，直至无法拧紧钻具，最后，设定冲扣压力，冲扣液缸7利用液压力突然冲击拧紧最后一扣到指定扭矩，完成上扣过程。

3.钻具上扣和卸扣过程中，必然会带来钻具两节之间的结合和分离，使得冲扣钳和卸扣钳之间的距离发生变化，这时，浮动系统的作用及时根据需要自动调节两者之间的距离。

4.钻具拆卸时，钻具内部的心轴固定在拆装台边侧的铰接轴上，冲扣钳和夹紧钳抱紧钻具外筒，缓慢移动，使得心轴和串在上部的部件被拉出，支撑架27放置在心轴下部，防止完全拉出时掉落。

4.钻具安装时，钻具内部的心轴通过拉绳固定在拆装台边侧的铰接轴上，冲扣钳和夹紧钳抱紧钻具外筒，缓慢移动，使得心轴和串在上部的部件被拉进，支撑架27放置在心轴下部，防止完全拉进前时掉落。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种钻具拆卸试验台，其特征在于，包括底座、移动板、丝杆、液压马达、卸扣钳和夹紧钳，所述卸扣钳和夹紧钳均设置在移动板上，所述卸扣钳和夹紧钳之间通过液压浮动系统浮动设置，所述移动板滑动设置在底座上，所述移动板通过丝杆驱动，所述丝杆通过液压马达驱动；所述液压浮动系统包括拆装换向阀、减压阀、浮动液缸、梭阀、低压溢流阀、浮动换向阀、液压源和油箱，所述液压源出口连通减压阀和浮动换向阀，所述拆装换向阀和浮动换向阀均为三位四通换向阀，所述减压阀连通拆装换向阀的进油口，所述拆装换向阀的两个工作口分别连通液压马达控制液压马达的正反转，所述浮动换向阀的液压控制口分别与拆装换向阀的两个工作口导通，所述浮动换向阀的两个工作口分别连通浮动液缸的两个缸控制浮动液缸的移动方向；在所述浮动液缸的两个缸的进口连通一个梭阀，在所述梭阀中部连通一个溢流阀。

2.根据权利要求1所述的钻具拆卸试验台，其特征在于，所述卸扣钳包括卸扣马达、多个用于夹紧钻具的夹持片、冲扣液缸和冲扣钳；所述冲扣钳包括固定架、安装框和多个夹紧液缸，所述夹紧液缸成环形均匀安装在安装框上，所述夹紧液缸的活塞杆均正对夹紧液缸形成的环形的圆心，所述安装框通过轴套安装在固定架上，所述轴套通过轴承支撑在固定架上；所述冲扣液缸的安装座铰接在固定架上，活塞杆铰接在安装框上；所述卸扣马达安装在固定架的一侧，用于夹紧钻具的夹持片安装在轴套远离夹紧钳的一端，所述卸扣马达的主动轴和轴套之间通过皮带连接。

3.根据权利要求1所述的钻具拆卸试验台，其特征在于，所述夹紧钳包括固定架和多个夹紧液缸，所述夹紧液缸成环形均匀安装在固定架上，所述夹紧液缸的活塞杆均正对夹紧液缸形成的环形的圆心，所述固定架中间开孔，在孔内安装有轴套，所述轴套通过轴承支撑在固定架上。

4.根据权利要求2或3所述的钻具拆卸试验台，其特征在于，在所述夹紧液缸的活塞杆端部安装有硬质合金块。

5.根据权利要求1所述的钻具拆卸试验台，其特征在于，所述减压阀为定值减压阀，所述定值减压阀的出口压力为16MPa。

6.根据权利要求1所述的钻具拆卸试验台，其特征在于，所述溢流阀的压力设定为0.5MPA。

7.根据权利要求1所述的钻具拆卸试验台，其特征在于，还包括辅助底座和支撑架，所述辅助底座安装在底座远离夹紧钳的一端，在所述辅助底座上安装有固定座，在所述固定座上安装有正对轴套的铰接头；所述支撑架通过滑轮滑动安装在底座上，在所述支撑架的顶端设置有夹紧轮。

8.根据权利要求7所述的钻具拆卸试验台，其特征在于，还包括负载模拟系统，所述负载模拟系统包括电力测功机、负载减速器和可调节头，所述电力测功机和负载减速器通过联轴器连接在一起，所述可调节头通过负载减速器驱动。

9.根据权利要求1所述的钻具拆卸试验台，其特征在于，在所述丝杆端部安装有用以计算旋转圈数的光电编码器。