CN113323863A - 一种钻井泵快装组合活塞杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻井泵快装组合活塞杆，解决了现有技术中活塞更换严重制约了钻井泵现场使用效率的技术问题。它包括顺次设置的活塞前杆（26）、连接机构和尾座（19）；其中，所述活塞前杆（26）远离尾座（19）的一端活动连接有活塞（11）；所述连接机构分别与活塞前杆（26）、尾座（19）活动连接。本发明避免了更换活塞（11）必须拆装卡箍、缸套压盖和缸套这一实际难题，减轻活塞（11）更换人员的工作强度，提高了活塞（11）更换的操作效率，本发明提供的钻井泵快装组合活塞杆更换过程简单。

Description

一种钻井泵快装组合活塞杆

技术领域

本发明涉及石油天然气钻采设备领域，具体涉及一种钻井泵快装组合活塞杆。

背景技术

钻井泵是石油天然气钻井设备中非常重要的组成设备，其作用为钻井过程提供带有压力的钻井泥浆，以便钻井泥浆能携带井底岩屑反排回地面，为持续钻井提供源源不断的泥浆循环动力。钻井泵活塞杆是钻井泵关键的零件，鉴于安装在活塞杆上面的活塞属于更换频率最高的易损件，活塞更换更是钻井泵正常使用的重要维保内容。

传统钻井泵活塞杆为整体式活塞杆，即由一根材料整体制作而成，其安装结构示意如图1所示。由于受钻井泵冲程、整体式活塞杆尺寸以及缸套尺寸等因素制约，活塞更换过程为：

①旧活塞拆卸

首先需要拆卸活塞杆尾端卡箍紧固螺钉7，接着再拆卸卡箍4，然后通过盘泵实现活塞杆总成6和中间拉杆8分离；接下来利用榔头敲击缸套压盖2至松动，然后将缸套压盖2从缸套法兰1中旋出，实现缸套压盖2和缸套法兰1分离；然后，将包含活塞杆总成6、缸套3、缸套压盖2在内的装配整体吊出钻井泵液力端；接着，将缸套压盖2沿着缸套3轴线方向取出，然后把活塞杆总成6从缸套3中拔出；最后，利用扳手卸下活塞杆总成6前端的活塞螺母，将需要更换的旧活塞从活塞杆总成6取下；

②新活塞安装：

更换新活塞之后重新安装好活塞杆螺母，然后将整个活塞杆总成6正确装入缸套3中，然后把缸套压盖2套入缸套3之后，将含有活塞杆总成6的缸套3正确安装到缸套法兰1之上，缸套法兰1是利用螺栓固定在钻井泵机架上的，此时将缸套压盖2旋入缸套法兰1中，并用榔头敲击缸套压盖2压紧缸套，实现缸套3正确定位安装。最后利用卡箍4将活塞杆总成6与中间拉杆8联接为一体，然后利用卡箍螺钉7固定卡箍4 。

如上所述，整个活塞更换过程繁琐，步骤复杂，劳动强度高。故活塞更换是当前严重制约钻井泵现场使用效率的主要障碍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻井泵快装组合活塞杆，以解决现有技术中的活塞更换过程繁琐，步骤复杂，劳动强度高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种钻井泵快装组合活塞杆，包括顺次设置的活塞前杆、连接机构和尾座；其中，

所述活塞前杆远离尾座的一端活动连接有活塞；

所述连接机构分别与活塞前杆、尾座活动连接。

可选的或优选的，所述连接机构包括壳体、左轴、右轴、楔块、压缩弹簧、调节螺栓和限位螺钉，所述左轴和右轴设置在壳体内且沿着活塞前杆到尾座的方向依次设置；所述左轴和右轴通过楔块、调节螺栓和限位螺钉扣合连接；

所述左轴在与右轴连接的一端具有台阶面一，所述台阶面一上开设有通槽一和设置有凸起一；所述右轴在与左轴连接的一端具有台阶面二，所述台阶面一和台阶面二相对设置；所述台阶面二上开设有与凸起一相匹配的通槽二和设置有与通槽一相匹配的凸起二；

当左轴和右轴扣合时，凸起一插入通槽二内、凸起二插入通槽一内，且在凸起一和凸起二间具有间隙；所述楔块设于所述间隙内，且所述楔块与凸起一和凸起二均为滑动配合；

所述楔块上开设有与调节螺栓相匹配的螺纹通孔；所述调节螺栓穿过所述螺纹通孔与限位螺钉连接；所述调节螺栓和限位螺钉对应安装在壳体的两侧；

所述左轴靠近右轴的一端、右轴靠近左轴的一端分别开设有安装压缩弹簧的弹簧安装孔一、弹簧安装孔二。

可选的或优选的，所述调节螺栓与限位螺钉连接的一端开设有与限位螺钉相匹配的内螺纹孔，所述限位螺钉螺纹连接在调节螺栓的内螺纹孔内。

可选的或优选的，所述左轴与活塞前杆活动连接。

可选的或优选的，所述活塞前杆在与左轴连接的一端开设有与左轴端部相匹配的圆形凹槽；所述左轴与活塞前杆在对应的位置处均开设有用于安装定位销Ⅰ的横向通孔一；所述左轴与活塞前杆间通过定位销Ⅰ连接。

可选的或优选的，所述右轴与尾座活动连接。

可选的或优选的，所述尾座在与右轴连接的一端开设有与右轴端部相匹配的圆形凹槽；所述右轴与尾座在对应的位置处均开设有用于安装定位销Ⅱ的横向通孔二；所述右轴与尾座通过定位销Ⅱ连接。

可选的或优选的，所述活塞前杆在安装活塞的位置处具有安装台阶，所述活塞通过其中心孔安装在活塞前杆的安装台阶处并通过活塞螺母与活塞前杆的安装台阶固定。

可选的或优选的，所述壳体上设有注油嘴。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

（1）本发明提供的钻井泵快装组合活塞杆，避免了更换活塞必须拆装卡箍、缸套压盖和缸套这一实际难题，减轻活塞更换人员的工作强度，提高了活塞更换的操作效率，本发明提供的钻井泵快装组合活塞杆更换过程简单。

（2）本发明提供的钻井泵快装组合活塞杆，制作和使用成本低，现场无需其它专用工具，即可进行活塞的更换。

附图说明

图1是现有技术中整体式活塞杆安装在钻井泵上时的工作示意图；

图2是本发明实施例的外部结构示意图；

图3是本发明实施例的剖视结构示意图；

图4是本发明实施例中左轴、右轴、调节螺栓以及楔块的爆炸图；

图5是本发明实施例中左轴、右轴、调节螺栓以及楔块另一角度的爆炸图；

图6是本发明实施例中左轴、右轴、调节螺栓、楔块以及限位螺钉的装配示意图；

图7是本发明实施例安装在钻井泵上时的工作示意图。

图中：1、缸套法兰；2、缸套压盖；3、缸套；4、固定卡箍；6、活塞杆总成；7、卡箍螺钉；8、中间拉杆；9、冷却水管；10、活塞螺母；11、活塞；12、左轴；13、注油嘴；14、楔块 15、密封圈Ⅲ； 16、限位螺钉；17、右轴；18、壳体；19、尾座；20、定位销Ⅱ；21、密封圈Ⅰ； 22、调节螺栓；23、密封圈Ⅱ；24、压缩弹簧；25、定位销Ⅰ ；26、活塞前杆；27、台阶面一；28、通槽一；29、凸起一；30、台阶面二；31、通槽二；32、凸起二；33、螺纹通孔；34、弹簧安装孔一；35、弹簧安装孔二；36、横向通孔一；37、横向通孔二。

具体实施方式

如图1-图7所示：

本发明提供了一种钻井泵快装组合活塞杆，包括顺次设置的活塞前杆26、连接机构和尾座19；其中，

所述活塞前杆26远离尾座19的一端活动连接有活塞11；

所述连接机构分别与活塞前杆26、尾座19活动连接。

本发明提供的钻井泵快装组合活塞杆，避免了更换活塞11必须拆装卡箍、缸套压盖和缸套这一实际难题，减轻活塞11更换人员的工作强度，提高了活塞11更换的操作效率，本发明提供的钻井泵快装组合活塞杆更换过程简单；本发明提供的钻井泵快装组合活塞杆，制作和使用成本低，现场无需其它专用工具，即可进行活塞11的更换。

作为可选的实施方式，所述连接机构包括壳体18、左轴12、右轴17、楔块14、压缩弹簧24、调节螺栓22和限位螺钉16，所述左轴12和右轴17设置在壳体18内且沿着活塞前杆26到尾座19的方向依次设置；所述左轴12和右轴17通过楔块14、调节螺栓22和限位螺钉16扣合连接；

所述左轴12在与右轴17连接的一端具有台阶面一27，所述台阶面一27上开设有通槽一28和设置有凸起一29；所述右轴17在与左轴12连接的一端具有台阶面二30，所述台阶面一30和台阶面二30相对设置；所述台阶面二30上开设有与凸起一32相匹配的通槽二31和设置有与通槽一31相匹配的凸起二32；

当左轴12和右轴17扣合时，凸起一29插入通槽二31内、凸起二32插入通槽一28内，且在凸起一29和凸起二32间具有间隙；所述楔块14设于所述间隙内，且所述楔块14与凸起一29和凸起二32均为滑动配合；

所述楔块14上开设有与调节螺栓22相匹配的螺纹通孔33；所述调节螺栓22穿过所述螺纹通孔33与限位螺钉16连接；所述调节螺栓22和限位螺钉16对应安装在壳体的两侧；

所述左轴12靠近右轴17的一端、右轴17靠近左轴12的一端分别开设有安装压缩弹簧24的弹簧安装孔一34、弹簧安装孔二35。

作为可选的实施方式，所述调节螺栓22与限位螺钉16连接的一端开设有与限位螺钉16相匹配的内螺纹孔，所述限位螺钉16螺纹连接在调节螺栓22的内螺纹孔内；限位螺钉16在使用的过程中可以起到轴向位置限位的作用。

作为可选的实施方式，所述左轴12与活塞前杆26活动连接。

作为可选的实施方式，所述活塞前杆26在与左轴12连接的一端开设有与左轴12端部相匹配的圆形凹槽；所述左轴12与活塞前杆26在对应的位置处均开设有用于安装定位销Ⅰ25的横向通孔一26；所述左轴12与活塞前杆26间通过定位销Ⅰ25连接。

作为可选的实施方式，所述右轴17与尾座19活动连接。

作为可选的实施方式，所述尾座19在与右轴17连接的一端开设有与右轴17端部相匹配的圆形凹槽；所述右轴17与尾座19在对应的位置处均开设有用于安装定位销Ⅱ20的横向通孔二37；所述右轴17与尾座19通过定位销Ⅱ20连接。

作为可选的实施方式，所述壳体18上在调节螺栓22相对的一侧连接有限位螺钉16，所述限位螺钉16的端部为具有内螺纹的凹槽，所述调节螺栓22螺纹连接在该具有内螺纹的凹槽内，限位螺钉16用于调节螺栓22的轴向限位。

作为可选的实施方式，所述左轴12、右轴17在与壳体18接触的侧壁上设有密封圈Ⅰ21，所述调节螺栓22与壳体18的安装处设有密封圈Ⅱ23；所述限位螺钉16与壳体18的安装处设有密封圈Ⅲ15。

作为可选的实施方式，所述活塞前杆26在安装活塞11的位置处具有安装台阶，所述活塞11通过其中心孔安装在活塞前杆26的安装台阶处并通过活塞螺母10与活塞前杆26的安装台阶固定。

作为可选的实施方式，所述壳体18上设有注油嘴13。

本发明实施例中钻井泵快装组合活塞杆的工作原理和工作过程为：

首先需要通过盘泵将本发明实施例中钻井泵快装组合活塞杆从缸套3中拉出，此时钻井泵快装组合活塞杆的位置为活塞杆冲程的极限位置，如图7中缸套3左端的位置，此时可以进行调节螺栓22的外加扭矩转动，以方便进行活塞11的更换，具体的更换过程为：

（1）、由于调节螺栓22轴向位置限位，外加扭矩转动调节螺栓22时，楔块14沿着调节螺栓22轴向产生位移，实现楔块14上下移动；

（2）、当楔块14向下移动时，楔块14加大左轴12和右轴17楔面形成的空间，导致左轴12向右侧移动的同时对压缩弹簧24压缩，右轴17向左侧移动同时对压缩弹簧24压缩；

（3）、左轴12向右移动时，带动定位销Ⅰ25同时向右移动，当定位销Ⅰ25中心与活塞前杆26销孔中心产生偏心时，定位销Ⅰ25受到剪切作用，从而实现壳体18和活塞前杆26端面紧密接触；

（4）、右轴17向左侧移动时，带动定位销Ⅱ20向左移动，当定位销Ⅱ20中心和尾座19销孔中心产生偏心时，定位销Ⅱ20受到剪切作用，从而实现壳体18和尾座19端面紧密接触；

（5）、当楔块14在调节螺栓22旋转作用下，向上移动时，左轴12和右轴17楔面形成的空间逐渐减小，左轴12楔面和右轴17楔面在压缩弹簧24作用力下，始终保持与楔块14的左右楔面贴合；

（6）、当左轴12向左移动时，左轴12销孔中心和活塞前杆26销孔中心重合时，定位销Ⅰ25所受剪切力消失，此时取出定位销Ⅰ25，即可实现活塞前杆26和左轴12分离；

（7）、右轴17向右移动时，右轴17销孔中心和尾座19销孔中心重合时，定位销Ⅱ20所受剪切力消失，此时取出定位销Ⅱ20，即可实现右轴17和尾座19分离；

（8）、当活塞前杆26和左轴12实现分离的同时，右轴17与尾座19实现分离，整个组合活塞杆分为了三截，此时盘泵即可实现将安装有活塞11的活塞前杆26拖出缸套3外，然后单独对活塞11进行更换。

Claims (10)

1.一种钻井泵快装组合活塞杆，其特征在于：包括顺次设置的活塞前杆（26）、连接机构和尾座（19）；其中，

所述活塞前杆（26）远离尾座（19）的一端活动连接有活塞（11）；

所述连接机构分别与活塞前杆（26）、尾座（19）活动连接。

2.根据权利要求1所述的钻井泵快装组合活塞杆，其特征在于：所述连接机构包括壳体（18）、左轴（12）、右轴（17）、楔块（14）、压缩弹簧（24）、调节螺栓（22）和限位螺钉（16），所述左轴（12）和右轴（17）设置在壳体（18）内且沿着活塞前杆（26）到尾座（19）的方向依次设置；所述左轴（12）和右轴（17）通过楔块（14）、调节螺栓（22）和限位螺钉（16）扣合连接；

所述左轴（12）在与右轴（17）连接的一端具有台阶面一（27），所述台阶面一（27）上开设有通槽一（28）和设置有凸起一（29）；所述右轴（17）在与左轴（12）连接的一端具有台阶面二（30），所述台阶面一（30）和台阶面二（30）相对设置；所述台阶面二（30）上开设有与凸起一（32）相匹配的通槽二（31）和设置有与通槽一（31）相匹配的凸起二（32）；

当左轴（12）和右轴（17）扣合时，凸起一（29）插入通槽二（31）内、凸起二（32）插入通槽一（28）内，且在凸起一（29）和凸起二（32）间具有间隙；所述楔块（14）设于所述间隙内，且所述楔块（14）与凸起一（29）和凸起二（32）均为滑动配合；

所述楔块（14）上开设有与调节螺栓（22）相匹配的螺纹通孔（33）；所述调节螺栓（22）穿过所述螺纹通孔（33）与限位螺钉（16）连接；所述调节螺栓（22）和限位螺钉（16）对应安装在壳体的两侧；

所述左轴（12）靠近右轴（17）的一端、右轴（17）靠近左轴（12）的一端分别开设有安装压缩弹簧（24）的弹簧安装孔一（34）、弹簧安装孔二（35）。

3.根据权利要求2所述的钻井泵快装组合活塞杆，其特征在于：所述调节螺栓（22）与限位螺钉（16）连接的一端开设有与限位螺钉（16）相匹配的内螺纹孔，所述限位螺钉（16）螺纹连接在调节螺栓（22）的内螺纹孔内。

4.根据权利要求2所述的钻井泵快装组合活塞杆，其特征在于：所述左轴（12）与活塞前杆（26）活动连接。

5.根据权利要求4所述的钻井泵快装组合活塞杆，其特征在于：所述活塞前杆（26）在与左轴（12）连接的一端开设有与左轴（12）端部相匹配的圆形凹槽；所述左轴（12）与活塞前杆（26）在对应的位置处均开设有用于安装定位销Ⅰ（25）的横向通孔一（36）；所述左轴（12）与活塞前杆（26）间通过定位销Ⅰ（25）连接。

6.根据权利要求2所述的钻井泵快装组合活塞杆，其特征在于：所述右轴（17）与尾座（19）活动连接。

7.根据权利要求6所述的钻井泵快装组合活塞杆，其特征在于：所述尾座（19）在与右轴（17）连接的一端开设有与右轴（17）端部相匹配的圆形凹槽；所述右轴（17）与尾座（19）在对应的位置处均开设有用于安装定位销Ⅱ（20）的横向通孔二（37）；所述右轴（17）与尾座（19）通过定位销Ⅱ（20）连接。

8.根据权利要求2所述的钻井泵快装组合活塞杆，其特征在于：所述左轴（12）、右轴（17）在与壳体（18）接触的侧壁上设有密封圈Ⅰ（21），所述调节螺栓（22）与壳体（18）的安装处设有密封圈Ⅱ（23）；所述限位螺钉（16）与壳体（18）的安装处设有密封圈Ⅲ（15）。

9.根据权利要求1所述的钻井泵快装组合活塞杆，其特征在于：所述活塞前杆（26）在安装活塞（11）的位置处具有安装台阶，所述活塞（11）通过其中心孔安装在活塞前杆（26）的安装台阶处并通过活塞螺母（10）与活塞前杆（26）的安装台阶固定。

10.根据权利要求2所述的钻井泵快装组合活塞杆，其特征在于：所述壳体（18）上设有注油嘴（13）。

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