CN105619284B - 一种对中夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对中夹持装置，包括至少两组传动机构，每一组传动机构包括驱动缸、驱动套、轴座、轴、活动支架及导轮。活动支架包括第一臂部和第二臂部，第一臂部的一部分套在驱动套内，驱动套运动的过程中带动第一臂部绕轴旋转；导轮与第二臂部的另一端连接，并能够在第二臂部的另一端转动。被夹持物位于各导轮之间，活塞位于第一位置时，导轮与被夹持物不接触，被夹持物处于未对中夹持状态；活塞远离工作平台伸出的过程中，活塞带动驱动套运动，使得活动支架绕轴旋转，从而各导轮朝被夹持物运动，活塞运动至第二位置时，各导轮均与被夹持物接触，被夹持物的轴线与对中夹持装置的中心轴线在同一直线上，被夹持物处于对中夹持状态。

Description

一种对中夹持装置

技术领域

本发明涉及钻井设备领域，尤其涉及一种钻杆或套管的对中夹持装置。

背景技术

在钻井施工过程中，经常需要将钻杆和/或套管对中夹持，进而进行接钻杆和套管作业。在传统的钻井设备中，大多不具备这种对中夹持装置，需要人工操作卡瓦等工具进行对中，作业效率低，劳动强度大。

另外，目前市面出现的对中装置中主要有两种：一种采用弹性对中机构，即采用弹性片对中，这种对中方式适用在管径差别不大的场合，在大管径长时间使用后用于小管径时会出现弹力不足，对中性不好的问题，而且使用寿命较短，需要频繁更换弹簧片；一种采用油缸驱动刚性对中方式，这种方式采用油缸驱动刚性对中，钻杆或套管和对中结构间为干摩擦，噪声大，寿命短。

发明内容

基于上述问题，本发明提供了一种对中夹持装置，以解决现有设备对中夹持困难、作业效率低、操作不便、适用范围小的问题。

为达成上述目的，本发明提供一种对中夹持装置，包括至少两组传动机构，至少两组传动机构绕对中夹持装置的中心轴线对称布置，每一组传动机构包括驱动缸、驱动套、轴座、轴、活动支架及导轮。驱动缸的缸体固定于工作平台的下表面；驱动套与驱动缸的活塞杆连接；轴座固定于工作平台的下表面；轴固定于轴座；活动支架包括第一臂部和第二臂部，第一臂部的一端与第二臂部的一端固定连接，且与轴枢接，第一臂部和第二臂部之间具有夹角，第一臂部的一部分套在驱动套内，驱动套运动的过程中带动第一臂部绕轴旋转；导轮与第二臂部的另一端连接，并能够在第二臂部的另一端转动。被夹持物位于各导轮之间，活塞位于第一位置时，导轮与被夹持物不接触，被夹持物处于未对中夹持状态；活塞远离工作平台伸出的过程中，活塞带动驱动套运动，使得活动支架绕轴旋转，从而各导轮朝被夹持物运动，活塞运动至第二位置时，各导轮均与被夹持物接触，被夹持物的轴线与对中夹持装置的中心轴线在同一直线上，被夹持物处于对中夹持状态。

本发明相较于现有技术的有益效果在于：本发明的对中夹持装置可以安装在诸如动力鼠洞的装置中，实现对钻杆或套管的对中夹持，并能在对中过程中上下移动钻杆或套管。对中夹持装置可以放在钻台面之下，不占用宝贵的钻台面空间。并且，由于导轮可以转动，在导向过程中降低了与被夹持物的摩擦。同时驱动缸活塞的伸缩位移的变化可以改变活动支架的摆角，从而改变导轮之间的中心距，实现不同钻杆和套管的对中，同时可以通过调整驱动缸内压力大小获得不同的夹持力。因此，整套系统调整灵活方便，摩擦力小，适用直径范围广，使用寿命长，尤其适用于频繁对中并需要上下移动钻杆或套管的场合。

附图说明

图1为本发明的对中夹持装置的主视图，其示出了被夹持物处于未对中夹持状态和对中夹持状态。

图2为本发明的对中夹持装置的俯视图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的主要技术创意。

参照图1至图2所示，本发明提供一种对中夹持装置，其主要应用于钻井平台动力鼠洞等对中装置中，用于实现例如钻杆或套管等被夹持物的轴线的对中。对中夹持装置包括至少两组传动机构，至少两组传动机构绕对中夹持装置的中心轴线对称布置，每一组传动机构包括驱动缸10、轴座20、轴30、活动支架40、导轮50、驱动套61。驱动缸10的缸体11固定于工作平台100的下表面，工作平台例如为钻台。驱动套61与驱动缸10的活塞杆12连接。轴座20固定于工作平台100的下表面。轴30固定于轴座20。活动支架40包括第一臂部41和第二臂部42，第一臂部41的一端与第二臂部42的一端固定连接，且与轴30枢接，第一臂部41和第二臂部42之间具有夹角，第一臂部41的一部分套在驱动套61内，驱动套61运动的过程中带动第一臂部41绕轴30旋转。导轮50与第二臂部42的另一端连接，并能够在第二臂部42的另一端转动。

被夹持物200位于各导轮50之间，活塞12位于第一位置时，导轮50与被夹持物200不接触，被夹持物200处于未对中夹持状态，活动支架40的位置如图1中实线所示；活塞12远离工作平台100伸出的过程中，即向下运动的过程中，活塞12带动驱动套61运动，使得活动支架40绕轴30旋转，从而各导轮50朝被夹持物200运动，活塞12运动至第二位置时，各导轮50均与被夹持物200接触，被夹持物200的轴线与中夹持装置的中心轴线在同一直线上，且被各导轮50夹持，因此被夹持物200处于对中夹持状态，活动支架40的位置如图2所示。

本发明的对中夹持装置可以安装在诸如动力鼠洞的装置中，实现对钻杆或套管的对中夹持，并能在对中过程中上下移动钻杆或套管。对中夹持装置可以放在钻台面之下，不占用宝贵的钻台面空间。并且，由于导轮可以转动，在导向过程中降低了与被夹持物的摩擦。同时驱动缸活塞的伸缩位移的变化可以改变活动支架的摆角，从而改变导轮之间的中心距，实现不同钻杆和套管的对中。因此，整套系统调整灵活方便，摩擦力小，适用直径范围广，使用寿命长，尤其适用于频繁对中并需要上下移动钻杆或套管的场合。

本实施例中，传动机构的数量为两组，其处于一条直线上。

本实施例中，如图1至2所示，对中夹持装置还包括一框体62，框体62套设于被夹持物外部，各驱动套61与框体62固定连接。由于驱动套61、框体62与驱动缸10刚性连接，因此有利于双缸同步动作，即使其中一个驱动缸故障，也可保证导轮50同步运动，准确的实现对中。

本实施例中，如图1所示，初始状态时，活塞12位于第一位置，处于全部缩回状态，活套60在驱动缸10的作用下处于最上位，在重力作用下导轮50下放至最下位状态，对中装置处于最大位置，被夹持物300为此对中装置的极限夹持位置。当某一直径的钻杆或套管需要对中时，驱动缸10的活塞12伸出，活套60下移，并带动活动支架40转动，导轮50升起并向中间位置靠拢，直至接触钻杆或套管实现对中。

优选的，如图2所示，导轮的结构可以在径向实现自动对中，导轮为V型导轮。各导轮中心的连线穿过对中夹持装置的中心线，被夹持物能够与导轮的V形凹入的部分接触，从而能够被多个导轮稳定的夹持，对中性好，且摩擦力更小，噪声低，寿命长。

本实施例中，驱动缸可为液压缸，其具有动作平缓精准，调整方便等优点。可以通过设定液压缸的压力来保证对中夹持的效果。具体为，通过液压缸施加不同的压力，实现导轮对钻杆或套管不同的正压力，从而获得不同的对中夹紧力，同时能够在钻杆或套管的接头处也能通过调整液压缸伸缩位移或压力大小实现自动对中，并使其被导轮夹持。

优选的，驱动缸10还可设有位移测量装置(未示出)，用于测量活塞行程。活塞行程与被夹持物的外径对应，可预先针对每一被夹持物的外径测定相应的活塞行程，并记录此数据，实际操作时，输入相应的被夹持物的外径数据即可得知活塞行程，并由位移测量装置检测活塞的行程，当活塞运动到指定行程时，位移测量装置向驱动缸发出停止运动信号，从而实现精确对中夹持。

另外，还可采用三组传动机构实现更加精确快速的对中夹持。

综上所述，本发明的对中夹持装置可以安装在诸如动力鼠洞的装置中，实现对钻杆或套管的对中夹持，并能在对中过程中上下移动钻杆或套管。对中夹持装置可以放在钻台面之下，不占用宝贵的钻台面空间。并且，由于导轮可以转动，在导向过程中降低了与被夹持物的摩擦。同时驱动缸活塞的伸缩位移的变化可以改变活动支架的摆角，从而改变导轮之间的中心距，实现不同钻杆和套管的对中。因此，整套系统调整灵活方便，摩擦力小，适用直径范围广，使用寿命长，尤其适用于频繁对中并需要上下移动钻杆或套管的场合。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种对中夹持装置，包括至少两组传动机构，至少两组传动机构绕对中夹持装置的中心轴线对称布置，每一组传动机构包括：

驱动缸，其缸体固定于工作平台的下表面；

驱动套，其与驱动缸的活塞杆连接；

轴座，固定于工作平台的下表面；

轴，其固定于轴座；

活动支架，其包括第一臂部和第二臂部，第一臂部的一端与第二臂部的一端固定连接，且与轴枢接，第一臂部和第二臂部之间具有夹角，第一臂部的一部分套在驱动套内，驱动套运动的过程中带动第一臂部绕轴旋转；及

导轮，其与第二臂部的另一端连接，并能够在第二臂部的另一端转动；

被夹持物位于各导轮之间，活塞位于第一位置时，导轮与被夹持物不接触，被夹持物处于未对中夹持状态；活塞远离工作平台伸出的过程中，活塞带动驱动套运动，使得活动支架绕轴旋转，从而各导轮朝被夹持物运动，活塞运动至第二位置时，各导轮均与被夹持物接触，被夹持物的轴线与对中夹持装置的中心轴线在同一直线上，被夹持物处于对中夹持状态。

2.如权利要求1所述的对中夹持装置，其中，对中夹持装置还包括一框体，框体套设于被夹持物外部，各驱动套与框体固定连接。

3.如权利要求1所述的对中夹持装置，其中，导轮为V型导轮，第二臂部的另一端具有导轮轴，导轮套设于导轮轴，并能绕导轮轴转动。

4.如权利要求1所述的对中夹持装置，其中，通过调节驱动缸内压力使得导轮夹紧力可调。

5.如权利要求4所述的对中夹持装置，其中，驱动缸为液压缸。

6.如权利要求1所述的对中夹持装置，其中，驱动缸设有位移测量装置，用于测量活塞行程，活塞行程与被夹持物的外径对应，当活塞运动到指定行程时，位移测量装置向驱动缸发出停止运动信号。

7.如权利要求1所述的对中夹持装置，其中，传动机构的数量为两组或三组。

8.如权利要求1所述的对中夹持装置，其中，被夹持物为钻杆或套管。