CN105201417A - 一种水平定向钻管道回拖钻杆的防回弹装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平定向钻管道回拖钻杆的防回弹装置，包括：支架，底座，球形座，空心千斤顶壳体，卡块，卡块座，轨道，锥形壳，固定座，空心活塞，弹簧，弹簧柱销，卡块顶杆，通过各个部件的配合，可以阻止钻杆回弹，并实现管道的连续回拖，提高工作效率。

Description

一种水平定向钻管道回拖钻杆的防回弹装置

技术领域

本申请涉及石油勘探技术领域，尤其涉及一种水平定向钻管道回拖钻杆的防回弹装置。

背景技术

随着非开挖技术的发展，水平定向钻穿越管径由Φ610mm到Φ1219mm再到中俄东线的Φ1422mm，随着穿越管径的增加，孔洞成孔质量难以控制，导致塌孔、卡钻问题增多。在较大口径的管道回拖或者虽然口径较小但成孔质量较差的管道回拖时会出现回拖力较大。当回拖力超过200吨时，就会出现卸钻杆时回拖力突然释放导致螺纹破坏，降低钻杆使用寿命，同时钻杆向孔洞方向回弹。一般钻杆回弹距离1-2m左右，个别工程达到2.6m。此时回弹的钻杆超出钻机装卸钳范围，导致钻机不能与回弹的钻杆连接。

传统方法是钻机接一根较短的钻铤去连接缩回的钻杆进行过渡，因此每回拖一根钻杆长度的管道，由于需要多装卸1次钻铤，效率较正常工序多耗费一倍工时，成本增加，而且难以满足管道回拖对时效性的高要求。

发明内容

本发明提供了一种水平定向钻管道回拖钻杆的防回弹装置，以解决现有的活脱钻杆的方法无法满足回拖对时效性的要求。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种水平定向钻管道回拖钻杆的防回弹装置，包括：

底座，所述底座上设置有支架；

所述支架上设置有球形座，所述球形座和空心千斤顶壳体的一端连接，所述空心千斤顶壳体的另一端连接有锥形壳；钻杆穿设过所述球形座、所述空心千斤顶壳体、所述锥形壳后插入装卸钳中；

空心活塞，用于在所述空心千斤顶壳体内部活动，所述空心活塞的一端设置有卡块座；当所述空心活塞移动时，可带动所述卡块座轴向移动；

卡块，连接所述卡块座，所述卡块处于轨道内；所述卡块上设置有卡块顶杆，所述卡块顶杆上设置有弹簧柱销，所述卡块上套设有弹簧；所述弹簧、所述弹簧柱销和所述卡块顶杆辅助所述卡块复位，避免所述卡块在所述卡块座的摩擦阻力过大；

在使用所述防回弹装置时，将所述钻机的动力头穿过所述防回弹装置的所述穿心套与所述钻杆相连，开始管道回拖；当所述钻杆到位后，启动所述防回弹装置执行缩缸动作以推动所述空心活塞运动，使所述卡块座轴向移动，从而带动所述卡块沿所述轨道位移，将通径减小；当所述通径小于所述钻杆的接头直径，可以阻止所述钻杆回弹，此时通过所述装卸钳将回拖到位的所述钻杆的螺纹扣扭松，卸下所述钻杆后，所述钻机的动力头与后续钻杆连接，继续回拖管道，与此同时所述防回弹装置伸缸，推动所述卡块座轴向移动，从而带动所述卡块沿所述轨道向外位移，将所述通径增大，以便后续钻杆的接头通过所述防回弹装置。

优选的，所述底座上固定有半圆卡和固定圈，所述半圆卡和所述固定圈固定连接；所述半圆卡上设置有销轴，所述销轴用于连接所述支架和所述半圆卡；所述固定圈上设置有拉杆，所述拉杆用于将所述支架固定在所述底座上。

优选的，所述固定圈内固定有固定筒。

优选的，所述装卸钳和所述空心千斤顶壳体连接有管汇。

优选的，所述半圆卡和所述固定圈螺接。

优选的，所述支架和所述球形座通过固定座连接。

优选的，所述防回弹装置还包括：穿心套，设置在所述空心活塞内部用于供钻机的动力头穿设，并和所述钻杆连接。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种水平定向钻管道回拖钻杆的防回弹装置，包括：支架，底座，球形座，空心千斤顶壳体，卡块，卡块座，轨道，锥形壳，固定座，空心活塞，弹簧，弹簧柱销，卡块顶杆，通过各个部件的配合，将所述钻机的动力头穿过所述防回弹装置的所述穿心套与所述钻杆相连，开始管道回拖；当所述钻杆到位后，启动所述防回弹装置执行缩缸动作以推动所述空心活塞运动，将所述卡块座轴向移动，从而带动所述卡块沿所述轨道位移，将通径减小；当所述通径小于所述钻杆的接头直径，可以阻止所述钻杆回弹，此时通过所述装卸钳将回拖到位的所述钻杆的螺纹扣扭松，卸下所述钻杆后，所述钻机的动力头与后续钻杆连接，继续回拖管道，与此同时所述防回弹装置伸缸，推动所述卡块座轴向移动，从而带动所述卡块沿所述轨道向外位移，将所述通径增大，以便后续钻杆的接头通过所述防回弹装置，如此往复循环，能够防止钻杆卸扣后回弹，实现管道的连续回拖，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明防回弹装置的整体结构示意图；

图2为本发明防回弹装置的夹持机构剖面示意图；

图3为本发明防回弹装置的夹持机构端面示意图。

附图标记说明：支架1，拉杆2，半圆卡3，固定圈4，底座5，球形座6，管汇7，空心千斤顶壳体8，卡块9，卡块座10，轨道11，锥形壳12，固定座13，空心活塞14，穿心套15，钻杆16，弹簧17，弹簧柱销18，卡块顶杆19，装卸钳20，钻机21，固定筒22，销轴23。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

本发明提供了一种水平定向钻管道回拖钻杆的防回弹装置。

下面请参看图1-图3，是防回弹装置的各个方面的结构示意图。

具体来说，防回弹装置具有以下结构。

底座5，所述底座5上设置有支架1。支架1通过销轴23与底座5铰接，拉杆2通过销轴23将支架1和底座5相连。

具体来说，底座5和支架1的连接关系是：所述底座5上固定有半圆卡3和固定圈4，所述半圆卡3和所述固定圈4固定连接。具体来说，所述半圆卡3和所述固定圈4螺接。

所述半圆卡3上设置有销轴23，所述销轴23用于连接所述支架1和所述半圆卡3；所述固定圈4上设置有拉杆2，所述拉杆2用于将所述支架1固定在所述底座5上。所述固定圈4内固定有固定筒22。

所述支架1上设置有球形座6。具体来说，所述支架1和所述球形座6通过固定座13连接。固定座13用于固定整个夹持装置，属于限位作用，防止脱落。而固定座13与支架1通过螺栓连接。另外，固定座13的螺孔大于螺栓直径，球形座6与支架1形成球面副铰接。

所述球形座6和空心千斤顶壳体8的一端连接，所述空心千斤顶壳体8的另一端连接有锥形壳12。由此可以看出，滑块外有空心千斤顶壳体8包裹，减小空心千斤顶的顶力，提高了防回弹装置的稳定性。

钻杆16穿设过所述球形座6、所述空心千斤顶壳体8、所述锥形壳12后插入装卸钳20中。具体来说，所述装卸钳20和所述空心千斤顶壳体8连接有管汇7。

由此可以看出，本发明采用了锥形壳，锥形壳可以用作锥形轨道，实现夹持器中空直径大小的变化，减小了周向尺寸，避开了水平定向钻机油管导链的阻挡。

空心活塞14，用于在所述空心千斤顶壳体8内部活动，所述空心活塞14的一端设置有卡块座10；当所述空心活塞14移动时，可带动所述卡块座10轴向移动。

卡块9，连接所述卡块座10，所述卡块9处于轨道11内。

具体来说，卡块9置于卡块座10，卡块9与固定于锥形壳12上的轨道11形成移动结构。

卡块座10与空心活塞14固定，卡块座10开盲孔，卡块9与卡块座10通过弹簧17、弹簧柱销18和卡块顶杆19连接。

卡块9上设置有卡块顶杆19，所述卡块顶杆19上设置有弹簧柱销18，所述卡块9上套设有弹簧17；所述弹簧17、所述弹簧柱销18和所述卡块顶杆19辅助所述卡块9复位，避免所述卡块9在所述卡块座10的摩擦阻力过大。

另外，所述防回弹装置还包括：穿心套15，设置在所述空心活塞14内部用于供钻机21的动力头穿设，并和所述钻杆16连接。

另外，防回弹装置的地锚与钻机地锚固定，保证防回弹装置与钻机入土角度的一致性。

下面介绍防回弹装置的实施原理。

在使用所述防回弹装置时，将所述钻机21的动力头穿过所述防回弹装置的所述穿心套15与所述钻杆16相连，开始管道回拖；当所述钻杆16到位后，启动所述防回弹装置执行缩缸动作以推动所述空心活塞14运动，将所述卡块座10轴向移动，从而带动所述卡块9沿所述轨道11位移，将通径减小；当所述通径小于所述钻杆16的接头直径，可以阻止所述钻杆16回弹，此时通过所述装卸钳20将回拖到位的所述钻杆16的螺纹扣扭松，卸下所述钻杆16后，所述钻机21的动力头与后续钻杆连接，继续回拖管道，与此同时所述防回弹装置伸缸，推动所述卡块座10轴向移动，从而带动所述卡块9沿所述轨道11向外位移，将所述通径增大，以便后续钻杆的接头通过所述防回弹装置。

下面使用具体的示例进行介绍。

以此实施例具体说明本发明的具体实施方式。本例是适用于大直径长距离的水平定向钻管道回拖。以某穿越工程为例，定向钻穿越水平长度1309m，穿越入土角16°，出土角9。管道直径为φ660输气管道。如图1所示，具体方案如下：

该工程经过导向孔施工，扩洗孔后于某日开始穿越管道的正式回拖。回拖过程中拉力为87吨左右。前108根钻杆的回拖数据一切正常，到109根时，拉力增加到100吨，速度减缓下来。到110根时，起步120吨拉力管子不动，随后逐渐增加拉力到150吨、200吨、220吨，钻杆回弹明显，开始安装防回弹装置。首先水平定向钻机21停止管道回拖，装卸钳20将钻杆16的螺纹扣扭松，卸下钻杆16后将支架1安装到底座5上，拉杆2通过销轴23将支架1和底座5连接固定。固定座13通过螺栓将止回装置球形座6与支架1连接固定。将防回弹装置通过管汇7与钻机21液压动力系统连接。

防回弹装置安装完毕试运行正常后将钻机21的动力头穿过防回弹装置的穿心套15与钻杆16相连，开始管道回拖。当回拖的钻杆16到位后，启动防回弹装置，执行缩缸动作推动空心活塞14，将卡块座10轴向移动，从而带动卡块9沿轨道11位移，将通径减小。弹簧17、弹簧柱销18和卡块顶杆19辅助卡块9复位，避免卡块9在卡块座10摩擦阻力过大。当通径小于钻杆16的接头直径，可以阻止钻杆16回弹，此时装卸钳20将回拖到位的钻杆16的螺纹扣扭松，卸下钻杆16后，钻机21的动力头与下一根钻杆连接，开始继续回拖管道，与此同时防回弹装置伸缸，推动卡块座10轴向移动，从而带动卡块9沿轨道11向外位移，将通径增大，以便下一根钻杆的接头通过防回弹装置。如此往复循环，防止钻杆卸扣后回弹，实现管道的连续回拖。

试验结果表明该水平定向钻管道回拖钻杆防回弹装置能够满足工程需要，避免钻铤过渡，提高工效，保障管道的顺利回拖。

试验表明，本水平定向钻管道回拖钻杆防回弹装置经样机试用，能够阻挡钻杆200吨的回弹力。其拉杆2可以通过双头螺柱实现定向钻管道回拖防回弹装置与钻机入土角的匹配微调，保证同轴以避免卡块受力不均。其通径通过空心千斤顶的伸缸和缩缸实现卡块在轨道11上的位移，从而使钻杆16通过和夹持。可实现管道大吨位回拖时，卸钻杆后防回弹装置对钻杆的夹持阻挡，防止钻杆回弹，实现管道的连续回拖。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种水平定向钻管道回拖钻杆的防回弹装置，包括：支架，底座，球形座，空心千斤顶壳体，卡块，卡块座，轨道，锥形壳，固定座，空心活塞，弹簧，弹簧柱销，卡块顶杆，通过各个部件的配合，将所述钻机的动力头穿过所述防回弹装置的所述穿心套与所述钻杆相连，开始管道回拖；当所述钻杆到位后，启动所述防回弹装置执行缩缸动作以推动所述空心活塞运动，将所述卡块座轴向移动，从而带动所述卡块沿所述轨道位移，将通径减小；当所述通径小于所述钻杆的接头直径，可以阻止所述钻杆回弹，此时通过所述装卸钳将回拖到位的所述钻杆的螺纹扣扭松，卸下所述钻杆后，所述钻机的动力头与后续钻杆连接，继续回拖管道，与此同时所述防回弹装置伸缸，推动所述卡块座轴向移动，从而带动所述卡块沿所述轨道向外位移，将所述通径增大，以便后续钻杆的接头通过所述防回弹装置，如此往复循环，能够防止钻杆卸扣后回弹，实现管道的连续回拖，提高工作效率。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种水平定向钻管道回拖钻杆的防回弹装置，其特征在于，包括：

底座，所述底座上设置有支架；

所述支架上设置有球形座，所述球形座和空心千斤顶壳体的一端连接，所述空心千斤顶壳体的另一端连接有锥形壳；钻杆穿设过所述球形座、所述空心千斤顶壳体、所述锥形壳后插入装卸钳中；

空心活塞，用于在所述空心千斤顶壳体内部活动，所述空心活塞的一端设置有卡块座；当所述空心活塞移动时，可带动卡块座轴向移动；

卡块，连接所述卡块座，所述卡块处于轨道内；所述卡块上设置有卡块顶杆，所述卡块顶杆上设置有弹簧柱销，所述卡块上套设有弹簧；所述弹簧、所述弹簧柱销和所述卡块顶杆辅助所述卡块复位，避免所述卡块在所述卡块座的摩擦阻力过大；

在使用所述防回弹装置时，将所述钻机的动力头穿过所述防回弹装置的所述穿心套与所述钻杆相连，开始管道回拖；当所述钻杆到位后，启动所述防回弹装置执行缩缸动作以推动所述空心活塞运动，使所述卡块座轴向移动，从而带动所述卡块沿所述轨道位移，将通径减小；当所述通径小于所述钻杆的接头直径，可以阻止所述钻杆回弹，此时通过所述装卸钳将回拖到位的所述钻杆的螺纹扣扭松，卸下所述钻杆后，所述钻机的动力头与后续钻杆连接，继续回拖管道，与此同时所述防回弹装置伸缸，推动所述卡块座轴向移动，从而带动所述卡块沿所述轨道向外位移，将所述通径增大，以便后续钻杆的接头通过所述防回弹装置。

2.如权利要求1所述的防回弹装置，其特征在于，所述底座上固定有半圆卡和固定圈，所述半圆卡和所述固定圈固定连接；所述半圆卡上设置有销轴，所述销轴用于连接所述支架和所述半圆卡；所述固定圈上设置有拉杆，所述拉杆用于将所述支架固定在所述底座上。

3.如权利要求2所述的防回弹装置，其特征在于，所述固定圈内固定有固定筒。

4.如权利要求1所述的防回弹装置，其特征在于，所述装卸钳和所述空心千斤顶壳体连接有管汇。

5.如权利要求1所述的防回弹装置，其特征在于，所述半圆卡和所述固定圈螺接。

6.如权利要求1所述的防回弹装置，其特征在于，所述支架和所述球形座通过固定座连接。

7.如权利要求1所述的防回弹装置，其特征在于，所述防回弹装置还包括：穿心套，设置在所述空心活塞内部用于供钻机的动力头穿设，并和所述钻杆连接。