CN110529059A - 一种钻杆提引器 - Google Patents
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Abstract
一种钻杆提引器，包括由上至下设置的机械手、连接钢丝绳和钢杯，机械手由第一、第二卡瓦对合而成，各卡瓦分别设有弧形的卡瓦体，卡瓦体的外侧设有上凸台、下凸台，上凸台的一端设有锁定部位，机械手还设有铰接长销轴和锁定短销轴，铰接长销轴穿过两卡瓦的上凸台及下凸台将两卡瓦铰接，锁定短销轴穿过两卡瓦的卡瓦锁定部位将两卡瓦锁定；钢杯为桶状，钢杯设有杯柄，杯柄上设有扣环，连接钢丝绳两端分别连接机械手和钢杯，机械手的上承吊环连接卷扬机钢绳。本发明结构简单、便于操作。相比现有提引器无需使用蘑菇头，简化了操作过程；相比动力头抬头回转式加接钻杆成本可大幅度降低。本发明可减少现场配浆的人力物力，降低生产成本，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻井用辅助装置，特别是一种用于地质钻探岩心钻机的钻杆提引器。
背景技术
岩心钻机是岩心钻探设备的一种，主要用于金属及非金属固体矿产的普查与勘探，另外，也可用于工程地质勘查，水文地质调查，油气田的普查和勘探以及水井钻凿等。岩心钻机所用的钻杆提引器为地质钻探领域使用的辅助工作装置之一，属于机械岩心钻探中具有较高安全可靠性的特殊部件。在动力头钻机钻井施工中，随着钻进的不断深入，需要频繁加接和拧卸钻杆。目前，所采用的钻杆加接方式主要是通过钻杆加接蘑菇头后用钢丝绳提引及人工对扣动力头，或者采用动力头抬头回转式加接钻杆。前一种方式加接钻杆过程需要装拆蘑菇头，耗时又耗力，影响钻进工作效率；后一种加接方式所要求的钻机结构较为复杂，而且往往需设计与动力头配合使用的、实现钻杆输送、夹持和抬头的专用工具，这将大大增加钻机及其配套机构的经济成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低，无需使用蘑菇头即可便捷的加接钻杆的钻杆提引器。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种钻杆提引器，包括由上至下设置的机械手、连接钢丝绳和钢杯，所述机械手由第一卡瓦、第二卡瓦相互对合而成，各卡瓦分别设有弧形的卡瓦体，卡瓦体的外侧分别设有上凸台、下凸台，上凸台的一端设有向远离卡瓦体几何中心方向延伸的锁定部位，机械手还设有铰接长销轴和锁定短销轴，铰接长销轴穿过两卡瓦的上凸台靠近锁定部位处及下凸台将两卡瓦铰接，锁定短销轴穿过两卡瓦的卡瓦锁定部位将两卡瓦锁定，机械手的上下分别设有上承吊环、下承吊环；所述钢杯为桶状，钢杯一侧设有杯柄，杯柄上设有扣环，连接钢丝绳两端分别连接机械手的下承吊环和钢杯的扣环，机械手的上承吊环连接卷扬机钢绳。
上述钻杆提引器，所述卡瓦体为上、中、下三段结构，上段位于上凸台上部、下段位于下凸台下部，中段位于上凸台、下凸台之间；第一卡瓦的卡瓦体的上段、下段的弧长小于中段的弧长；第二卡瓦的卡瓦体的上段、下段的弧长大于中段的弧长；第一卡瓦的上、下凸台间距小于第二卡瓦的上、下凸台间距；第一卡瓦、第二卡瓦锁定部位分别设有8字形的短销轴孔。
上述钻杆提引器，所述钢杯内由大到小设有三个同心的环槽，各环槽的分别对应不同直径的钻杆。
上述钻杆提引器，所述第一卡瓦、第二的内壁上分别设有衬套。
上述钻杆提引器，所述连接钢丝绳的长度为钻杆长度的0.5—0.8倍。
上述钻杆提引器，扣环位于杯柄上部远离钢杯中心处，钢杯对应杯柄的外侧上部设有钢杯偏心配重。
本发明针对解决岩心钻机加接钻杆耗时费力的问题进行了改进，设计了一种简单、实用的钻杆提引器。所述提引器包括机械手、钢杯和连接机械手、钢杯钢丝绳，机械手套装在钻杆外侧，钢杯托在钻杆底部，随钻机卷扬机的旋转带动机械手沿钻杆上移，机械手带动钢杯将钻杆提起至竖直状态，然后再进行钻杆上下端的对位连接。本发明结构简单、便于操作、易于实现。相比现有提引器无需使用蘑菇头，简化了操作过程；相比动力头抬头回转式加接钻杆实施成本可大幅度降低。采用本发明可减少现场配浆所需的人力物力，降低生产成本，提高工作效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明使用状态示意图；
图2是机械手的立体图；
图3是机械手的主视图；
图4是图3的左视图；
图5是钢杯的立体图；
图6是第一卡瓦的立体图；
图7是第二卡瓦的立体图；
图8-图10分别是本发明提引不同直径钻杆时机械手闭合状态的示意图。
图中各标号为：1、动力头；2、卷扬机钢绳，3、动力头主轴变径接头，4、机械手，4-1、卡瓦体，4-2、上凸台，4-3、下凸台，4-4、锁定部位，4-5、短销轴孔，4-6、锁定短销轴，4-7、上承吊环,4-8、铰接长销轴，4-9、下承吊环，4-10、衬套，5、连接钢绳，6、钻杆，7、钢杯，7-1、杯柄，7-2、7-3、环槽，7-4、配重块，8、钻杆夹持器，K1、第一卡瓦，K2、第一卡瓦。
具体实施方式
参看图1，本发明包括机械手4、连接钢丝绳5和钢杯。机械手可以呈开启或闭合状态，加接钻杆时，机械手为闭合状态，套装在钻杆6的外侧。机械手的上部经卷扬机钢绳2连接卷扬机，机械手的下部经连接钢绳5连接钢杯，钢杯套装在钻杆的底部，托起钻杆底部。
参看图2-4及图6、图7，机械手由第一卡瓦K1、第二卡瓦K2相互对合铰接而成。各卡瓦分别设有弧形板的卡瓦体4-1，卡瓦体的外侧分别设有近似半圆形的上凸台4-2、下凸台4-3。上凸台的一端(铰接端)设有向远离卡瓦体几何中心方向延伸的锁定部位4-4。机械手还设有用于铰接两卡瓦的铰接长销轴4-8和用于锁定两卡瓦状态的锁定短销轴4-6。铰接长销轴穿过两卡瓦上凸台靠近锁定部位处及下凸台，将两卡瓦铰接。锁定短销轴穿过两卡瓦的卡瓦锁定部位将两卡瓦锁定。为了能够适用于不同直径的钻杆，第一卡瓦、第二卡瓦锁定部位分别设有由两个连在一起的8字形的短销轴孔4-5，短销轴孔有两个安装销轴的孔位，调整第一卡瓦和第二卡瓦短销轴孔上下对应的位置，可以得到卡瓦不同的锁定状态。机械手的上下分别设有安装卷扬机钢绳的上承吊环4-7和安装连接钢绳的下承吊环4-9。为适应对不同直径钻杆的抱合，卡瓦体设计为上、中、下三段结构，上段位于上凸台上部、下段位于下凸台下部，中段位于上凸台、下凸台之间。第一卡瓦的卡瓦体的上段、下段的弧长小于中段的弧长(即卡瓦体上段、下段的宽度小于中段的宽度)；第二卡瓦的卡瓦体的上段、下段的弧长大于中段的弧长(即卡瓦体上段、下段的宽度大于中段的宽度)。第一卡瓦的上、下凸台间距小于第二卡瓦的上、下凸台间距，当卡瓦闭合状态，第一卡瓦的上、下凸台位于第二卡瓦的上、下凸台之间。第一卡瓦的卡瓦体的上段、下段的弧长所对应其几何中心的圆心角为75°-85°度，第一卡瓦的卡瓦体的中段所对应其几何中心的圆心角为150°-160°；第二卡瓦的卡瓦体的上段、下段的弧长所对应其几何中心的圆心角为150°-160°，第二卡瓦的卡瓦体的中段所对应其几何中心的圆心角为75°-85°。本发明对卡瓦的结构设计可以在机械手用于提引大直径钻杆时，卡瓦闭合状态下两卡瓦能将大直径钻杆的外壁包含；在机械手用于提引小直径钻杆时，两卡瓦闭合状态下既能将钻杆抱合又不发生相互干涉。
图8所示为本发明用于提引73毫米直径钻杆时卡瓦的状态示意图，该状态下锁定短销轴穿入第一卡瓦短销轴孔的右侧孔位、第二卡瓦短销轴孔的左侧孔位。
图9所示为本发明用于提引89毫米直径钻杆时卡瓦的状态示意图，该状态下锁定短销轴穿入第一卡瓦短销轴孔的左侧孔位、第二卡瓦短销轴孔的左侧孔位。
图10所示，本发明用于提引114毫米直径钻杆时卡瓦的状态示意图，该状态下锁定短销轴穿入第一卡瓦短销轴孔的左侧孔位、第二卡瓦短销轴孔的右侧孔位。
参看图5，所述钢杯为桶状，钢杯内由大到小设有三个同心的环槽7-3，各环槽的分别对应不同直径的钻杆。钢杯的一侧设有杯柄7-1，杯柄上设有安装连接钢绳扣环7-2，扣环位于杯柄上部远离钢杯中心处，钢杯对应杯柄的外侧上部设有钢杯偏心配重7-4。设置偏心配重，有利于钢杯脱离钻杆后，在连接钢绳的悬吊下，向远离钻杆的方向偏移。
参看图6，为减少机械手与钻杆之间的摩擦阻力，且防止划伤钻杆外表面，在第一卡瓦、第二的内壁上分别设有尼龙材质的衬套4-10。
参看图1，本发明的工作过程如下：当需要加接钻杆时，卷扬机钢绳2挂住机械手的上承吊环；拔出锁定短销轴，使机械手的两卡瓦张开，将机械手穿到钻杆上，合上两卡瓦，根据钻杆直径将锁定短销轴安装到合适位置，将卡瓦的闭合状态锁定；将钢杯套在钻杆6的最下端，使钻杆底部进入与钻杆直径匹配的环槽内；卷扬机带动机械手沿钻杆上移，随着机械手在钻杆上的滑动，连接钢绳5被拉紧后钻杆提起至竖直状态；将钻杆的上接头与动力头主轴变径接头3对位，动力头正转，钻杆通过丝扣旋入动力头主轴变径接头内；卷扬机钢绳下放，机械手沿着钻杆向下滑动，钢杯先脱离钻杆，然后机械手脱离钻杆；动力头向下滑动，至钻杆的下接头与夹持器8中的钻杆对位后，动力头正转至孔内钻杆拧上扣为止。上述过程无需借助蘑菇头即可提引钻杆，大大减少了现场操作的人力物力。
Claims (6)
1.一种钻杆提引器，其特征在于：包括由上至下设置的机械手(4)、连接钢丝绳(5)和钢杯，所述机械手由第一卡瓦(K1)、第二卡瓦(K2)相互对合而成，各卡瓦分别设有弧形的卡瓦体(4-1)，卡瓦体的外侧分别设有上凸台(4-2)、下凸台(4-3)，上凸台的一端设有向远离卡瓦体几何中心方向延伸的锁定部位(4-4)，机械手还设有铰接长销轴(4-8)和锁定短销轴(4-6)，铰接长销轴穿过两卡瓦的上凸台靠近锁定部位处及下凸台将两卡瓦铰接，锁定短销轴穿过两卡瓦的卡瓦锁定部位将两卡瓦锁定，机械手的上下分别设有上承吊环(4-7)、下承吊环(4-9)；所述钢杯为桶状，钢杯一侧设有杯柄(7-1)，杯柄上设有扣环(7-2)，连接钢丝绳两端分别连接机械手的下承吊环和钢杯的扣环，机械手的上承吊环连接卷扬机钢绳(2)。
2.根据权利要求1所述的钻杆提引器，其特征在于：所述卡瓦体为上、中、下三段结构，上段位于上凸台上部、下段位于下凸台下部，中段位于上凸台、下凸台之间；第一卡瓦的卡瓦体的上段、下段的弧长小于中段的弧长；第二卡瓦的卡瓦体的上段、下段的弧长大于中段的弧长；第一卡瓦的上、下凸台间距小于第二卡瓦的上、下凸台间距；第一卡瓦、第二卡瓦锁定部位分别设有8字形的短销轴孔(4-5)。
3.根据权利要求2所述的钻杆提引器，其特征在于：所述钢杯内由大到小设有三个同心的环槽(7-3)，各环槽的分别对应不同直径的钻杆。
4.根据权利要求3所述的钻杆提引器，其特征在于：所述第一卡瓦、第二的内壁上分别设有衬套(4-10)。
5.根据权利要求4所述的钻杆提引器，其特征在于：所述连接钢丝绳的长度为钻杆长度的0.5—0.8倍。
6.根据权利要求5所述的钻杆提引器，其特征在于：扣环位于杯柄上部远离钢杯中心处，钢杯对应杯柄的外侧上部设有钢杯偏心配重(7-4)。
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