CN114412389A - 拧卸装置、钻机及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种拧卸装置、钻机及其工作方法，涉及钻具技术领域。该拧卸装置包括：壳体上安装有底座，底座上设置有钻杆通道；导向机构设置于底座上；夹持块设置在钻杆通道周向位置，夹持块与导向机构连接，夹持块包括的第一夹持块与第二夹持块之间设置有弹性分离装置；推动机构与夹持块的表面相接；驱动机构通过驱动推动机构带动夹持块运动。本公开提供的拧卸装置通过导向机构与夹持块的配合以及夹持块自身带有的弹性分离装置，可实现钻杆的高精度对位，并可快速的拆卸双钻杆结构，结构简单、效率高，且作业时只需要将双钻杆的内外钻杆沿轴线方向移动很小的距离，为井下作业节省了设备布置空间和操作空间。

Description

拧卸装置、钻机及其工作方法

技术领域

本公开涉及钻具技术领域，具体而言，涉及一种拧卸装置、钻机及其工作方法。

背景技术

拧卸装置是定向钻机的重要部件之一，在钻机定向钻进时需要不断安装或卸除钻杆，此时需要拧卸装置对钻杆进行夹紧和卸扣操作，用以松开钻杆之间的螺纹连接，以便卸下钻杆或接入新的钻杆。

现有的拧卸装置通常采用两片可分离的卡瓦，在液压缸的挤压下，卡瓦的位置发生移动，两片卡瓦互相靠近夹紧钻杆，由于液压缸和卡瓦移动过程中受到不均匀的摩擦力作用，两片卡瓦的移动距离无法保持相等，导致拧卸装置的中心位置发生偏移，钻杆之间的径向对中精度不高，造成螺纹磨损严重甚至无法完成对位连接，需要人工调整对位精度，无法满足智能化定向钻进的需求。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种拧卸装置、钻机及其工作方法，可以实现钻杆的高精度对位，解决了现有拧卸装置的对位精度差，需要人工调节对准精度，以及无法实现智能化自动化装卸钻杆的问题。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一个方面，提供了一种拧卸装置，该装置包括：

壳体，所述壳体上安装有底座，所述底座上设置有钻杆通道；

导向机构，设置于所述底座上，所述导向机构包括相对设置的第一导向机构和第二导向机构；

夹持块，设置在所述钻杆通道周向位置，所述夹持块包括相对设置的第一夹持块和第二夹持块，所述第一夹持块与所述第一导向机构连接，所述第二夹持块与所述第二导向机构连接，所述第一夹持块与所述第二夹持块之间设置有弹性分离装置；

推动机构，包括对称设置的第一推动机构和第二推动机构，所述推动机构与所述夹持块的表面相接；

驱动机构，包括对称设置的第一驱动机构和第二驱动机构，所述驱动机构通过驱动所述推动机构带动所述夹持块运动。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述弹性分离装置为弹簧，所述弹簧为压缩状态，所述弹簧的压力方向与所述导向机构的导向方向平行。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述导向机构上设置有导向槽，所述夹持块上设置有导向块，所述导向槽与导向块相配合。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述导向槽包括第一导向槽和第二导向槽，所述第一导向槽与所述第二导向槽位于同一直线上。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述夹持块包括卡瓦底座和固定于卡瓦底座上的卡瓦，所述卡瓦包括中间弧段和位于所述中间弧段两侧的第一弧段和第二弧段，所述第一弧段和所述第二弧段的曲率半径大于所述中间弧段的曲率半径。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述卡瓦与钻杆接触的一侧具有齿牙，所述第一弧段上的齿牙与所述第二弧段上的齿牙数量之和大于所述中间弧段的齿牙数量。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述齿牙的硬度大于所述钻杆表面的硬度。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述卡瓦为电磁体。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述第一驱动机构包括第一液压缸，所述第二驱动机构包括第二液压缸，所述第一液压缸与所述第二液压缸相连通。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述第一推动机构包括第一侧推块、第一上推块和第一下推块，所述第一上推块与所述第一夹持块的第一斜面接触，所述第一下推块与所述第二夹持块的第二斜面接触，所述第一斜面与所述第二斜面呈镜像对称设置。

根据本公开的另一个方面，提供了一种钻机，该钻机包括：

钻机底座；

钻杆夹持单元，所述钻杆夹持单元设置在所述钻机底座上，所述钻杆夹持单元包括拧卸装置；

卸扣单元，所述卸扣单元设置在所述钻机底座上，所述卸扣单元包括拧卸装置和钻杆转动调节装置，所述钻杆转动调节装置的一端与所述拧卸装置的壳体外侧铰接，所述钻杆转动调节装置的另一端与所述钻机底座相连。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述钻杆夹持单元的数量至少为一个，所述卸扣单元的数量至少为一个。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述卸扣单元包括第一卸扣单元和第二卸扣单元，所述钻杆夹持单元中的拧卸装置、所述第一卸扣单元中的拧卸装置和所述第二卸扣单元中的拧卸装置的拧卸中心位于同一直线上。

根据本公开的另一个方面，提供了一种钻机工作方法，用于钻杆，所述钻杆包括第一钻杆和第二钻杆，所述第一钻杆包括第一内钻杆和第一外钻杆，所述第二钻杆包括第二内钻杆和第二外钻杆，所述第一内钻杆与所述第二内钻杆螺接，所述第一外钻杆与所述第二外钻杆螺接，该方法包括：

钻杆夹持单元夹紧第一外钻杆，第一卸扣单元夹紧第二外钻杆，驱动第一卸扣单元中的钻杆转动调节装置转动，使所述第一外钻杆与所述第二外钻杆分离；

分离所述第一外钻杆与所述钻杆夹持单元，分离所述第二外钻杆与所述第一卸扣单元；

所述第一卸扣单元夹紧所述第一内钻杆，所述第二卸扣单元夹紧所述第二内钻杆，驱动第二卸扣单元中的钻杆调节装置转动，使所示第一内钻杆与所述第二内钻杆分离；

分离所述第一内钻杆与所述第一卸扣单元，分离所述第二内钻杆与所述第二卸扣单元。

在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述钻杆夹持单元、所述第一卸扣单元和所述第二卸扣单元均包括拧卸装置。

本公开提供的拧卸装置，在拧卸装置中设置对称的驱动机构、推动机构和夹持块，通过驱动机构驱动推动机构带动夹持块对钻杆进行夹持，一方面，通过推动机构与夹持块形成斜面进行夹持块运动方向的限定，通过导向机构限制夹持块的运动方向，且夹持机构本身设置有弹性分离装置，以此来实现对钻杆的高精度对位；

另一方面，由于夹持块中卡瓦具有不同的曲率半径，使得同一套卡瓦可以用于夹持不同直径的钻杆，实现了钻杆的快速拆卸，简化了钻机的结构，提高了钻机的工作效率；

第三方面，在本公开中的驱动机构中的液压缸处于连通的状态，使得驱动力的平衡性得到调节，实现了驱动机构的同步推进，保证了钻杆的对位精度；

本公开提供的拧卸装置具有结构紧凑，可以减少在作业时在井下的占用空间，拧卸钻杆的效率高、钻杆对准精度高，作业过程无需人为干预，便于实现智能化自动化的钻井技术。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开示例性实施例中的一种拧卸装置的结构示意图。

图2为本公开示例性实施例中的一种卡瓦的结构示意图。

图3为本公开示例性实施例中的一种钻机的结构示意图。

图4为本公开示例性实施例中的一种钻机拧卸双层钻杆中外钻杆的工作示意图。

图5为本公开示例性实施例中的一种钻机拧卸双层钻杆中内钻杆的工作示意图。

图6为本公开示例性实施例中的一种钻机工作方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

1：壳体；2：底座；3：导向机构；31：第一导向机构；32：第二导向机构；4：夹持块；41：第一夹持块；42：第二夹持块；411：第一卡瓦底座；412：第一卡瓦；421：第二卡瓦底座；422：第二卡瓦；4101：第一斜面；4102：第三斜面；4201：第三斜面；4202：第四斜面；4121：中间弧段；4122：第一弧段；4123：第二弧段；4124：齿牙；43：弹性分离装置；5：推动机构；51：第一推动机构；52：第二推动机构；511：第一侧推块；512：第一上推块；513：第一下推块；521：第二侧推块；522：第二上推块；523：第二下推块；5121：第一上推块限位块；5131：第一下推块限位块；5221：第二上推块限位块；5231：第二下推块限位块；6：驱动机构；7：钻杆通道；

A1：钻机底座；A2：钻杆夹持单元；A3：卸扣单元；A31：第一卸扣单元；A32：第二卸扣单元；A4：钻杆转动调节装置；A41：第一钻杆转动调节装置；A42：第二钻杆转动调节装置；A5：拧卸装置壳体；

B1：第一钻杆；B11：第一外钻杆；B12：第一内钻杆；B2：第二钻杆；B21：第二外钻杆；B22：第二内钻杆；B31：外钻杆螺纹连接处；B32：内钻杆螺纹连接处。

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公开将全面和完整，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。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，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

在煤矿钻机的钻杆夹持装置中，包括一种钻杆夹持装置，此种钻杆夹持装置是在底座上相对设置两个卡瓦件，每个卡瓦件包括弧形卡座，每个弧形卡座的外侧中部连接有固定轴，固定轴上通过扭簧件连接有延伸至弧形卡座内侧的上支架和下支架，上支架的末端和下支架的末端分别连接有卡瓦轴，卡瓦轴上间隔连接有多个夹紧圈，每个夹紧圈的表面形成有夹紧凸部，通过夹紧凸部增加卡瓦对钻杆的夹紧力。

在上述的装置中，虽然设置有夹紧凸部增加卡瓦对钻杆的夹紧力，但是在实际钻井作业过程中，并不能很好的保证钻杆受力的平衡性，这样会导致钻杆在拆卸的过程中出现断裂的情况，会严重影响井下作业进度。

因此，本公开提供了一种拧卸装置，可以实现钻杆夹紧过程中的高精度的对位，不但保证了钻杆在拆卸过程中的平衡性，同时可以节约井下作业空间。

本公开实施方式提供了一种拧卸装置，如图1所示，该拧卸装置包括：壳体1、底座2、导向机构3、夹持块4、推动机构5以及驱动机构6。

其中，壳体1上安装有底座2，在底座上设置有钻杆通道7；

导向机构3设置在底座2上，导向机构3包括相对设置的第一导向机构31和第二导向机构32；

夹持块4设置在钻杆通道7周向位置，夹持块4包括相对设置的第一夹持块41和第二夹持块42，第一夹持块41与第一导向机构31连接，第二夹持块42与第二导向机构32连接，第一夹持块41与第二夹持块42之间设置有弹性分离装置43；

推动机构5包括相对设置的第一推动机构51和第二推动机构52，推动机构5与夹持块4的表面相接；

驱动机构6包括对称设置的第一驱动机构61和第二驱动机构62，驱动机构通过驱动推动机构5带动夹持块4运动。

具体的，如图1所示，本公开提供的拧卸装置的具体结构如下：拧卸装置壳体1上安装有底座2，底座2上开设有钻杆通道7，钻杆通道7用于为钻杆在拧卸装置中提供安装空间，在底座2上设置有第一导向机构31和第二导向机构32，第一导向机构31和第二导向机构32相对设置于钻杆通道7的周向位置上，并第一导向机构31和第二导向机构32的中心线位于同一条直线上。

夹持块4包括相对设置的第一夹持块41和第二夹持块42，其中，第一夹持块41与第一导向机构31连接，且第一夹持块41设置在第一导向机构31的一侧，第二夹持块42与第二导向机构连接，且第二夹持块设置在第二导向机构32的一侧，第一夹持块41和第二夹持块42呈镜像设置，由于第一导向机构31和第二导向机构32分别限定第一夹持块41和第二夹持块42的运动轨迹，因此，第一夹持块41和第二夹持块42可沿同一平面内相互靠近或者分离。

此外，在第一夹持块41和第二夹持块42之间还设置有弹性分离装置43，弹性分离装置43处于压缩状态，且其压力方向与导向机构3的导向方向是平行的，弹性分离装置43用于连接第一夹持块41和第二夹持块42，以及在夹持块4受力结束后需要将第一夹持块41和第二夹持块42分离时，可以通过弹性分离装置43自身的弹性恢复力为夹持块提供分离力。弹性分离装置43可以为弹簧，也可以为其它具有弹性性质的结构，本公开对弹性分离装置43的结构不做具体限定。

导向机构3与夹持块4配合的一种方式为：导向机构3上设置有导向槽，其中，第一导向机构31上开设有第一导向槽，在第二导向机构32上开设有第二导向槽，导向槽的结构可以为凹槽，第一导向槽与第二导向槽的开口方向一致，且第一导向槽与第二导向槽的中心线位于同一直线上，其中，在夹持块4上设置有导向块，在第一夹持块41上设置有第一导向块，在第二夹持块42上设置有第二导向块，导向块可以为凸块结构，但本公开不做具体限定，第一导向槽与第一导向块向匹配，第二导向槽与第二导向块向匹配，通过导向槽与导向块的匹配可以控制夹持块4的运动轨迹，使夹持块4实现单自由度的运动。

上述导向机构3的导向方向为导向槽的导向方向，即设置在夹持块4上的弹性分离装置43的弹性压力方向与导向槽的导向方向是一致的。

导向机构3与夹持块4配合的一种方式为：在导向机构3上设置导向块，导向块包括第一导向块和第二导向块，使得第一导向块和第二导向块的中心线位于同一直线上，在夹持块4上设置与导向块相对应的导向槽，将导向块容置于导向槽内，通过导向块来限定导向槽的运动轨迹，可实现夹持块4的单自由度方向的运动。

上述导向机构3的导向方向为导向块的导向方向，即设置在夹持块4上的弹性分离装置43的弹性压力方向与导向块的导向方向是一致的。

本公开中的夹持块4由于在导向机构3的对称结构的作用下，夹持块4中第一夹持块41与第二夹持块42的运动始终是同步且等距的，保证了夹持块4每次夹紧钻杆后，钻杆的径向中心位置不会发生偏移，无需后续的人工手动调整钻杆中心位置。

夹持块4包括卡瓦底座和固定于卡瓦底座上的卡瓦，具体的，第一夹持块41包括第一卡瓦底座411和第一卡瓦412，第二夹持块42包括第二卡瓦底座421和第二卡瓦422，其中，在第一卡瓦底座411上设置有第一斜面4101和第三斜面4102，第一斜面4101和第三斜面4102相对于导向机构4对称设置，在第二卡瓦底座421上设置有第二斜面4201和第四斜面4202，同样的，第二斜面4201和第四斜面4202相对与导向机构4对称设置，如图1所示，夹持块4整体的外形结构类似于八边形。

第一卡瓦412和第二卡瓦422可分别通过螺栓连接到第一卡瓦底座411与第二卡瓦底座421上，通过螺栓连接可以在保证连接强度的情况下，在卡瓦发生磨损后方便更换，但卡瓦与卡瓦底座也可以通过粘接的方式进行连接，本公开对卡瓦与卡瓦底座的连接方式不做限定。

如图2所示，夹持块4中的第一卡瓦412为类半圆结构，其中第一卡瓦412包括中间弧段4121、第一弧段4122和第二弧段4123，以及设置在第一卡瓦412上的齿牙4124，其中，第一弧段4122和第二弧段4123分别与中间弧段4121的两侧连接，且第一弧段4122和第二弧段4123的曲率半径大于中间弧段4121的曲率半径，可选的，第一弧段4122和第二弧段4123的曲率半径可以相等，也可以不相等，具体情况可以根据实际使用需求进行确定，第二卡瓦422的结构与第一卡瓦412的结构相同，此处不再赘述，第一卡瓦412与第二卡瓦422呈镜像对称设置，此种结构在钻杆拆卸的过程中，第一卡瓦412的中间弧段与第二卡瓦422的中间弧段相配合，用来夹持直径较小的杆体或者管体，第一卡瓦412的第一弧段和第二弧段与第二卡瓦422的第一弧段和第二弧段相配合，用来夹持直径较大的杆体或者管体，即可以实现使用一套夹持块4拧卸至少两个直径不同的钻杆，相较于现有的单钻杆拧卸装置，本公开可提供双钻杆拧卸装置，可提高井下作业的钻杆拆卸效率。

夹持块4上的第一卡瓦412和第二卡瓦422上的均设置有齿牙，并且第一卡瓦412上的齿牙与第二卡瓦422上的齿牙设置在两个卡瓦相面对的面上，以第一卡瓦412上的齿牙4124为例，第一弧段4122和第二弧段4123上的齿牙数量之和大于中间弧段4121的齿牙的数量，并且齿牙在中间弧段4121、第一弧段4122和第二弧段4123上均匀设置，且齿牙4124的硬度大于钻杆表面的硬度，由于大直径钻杆在拧紧时需要较大的力矩，在边缘弧段上设置数量较多的齿牙4124可以增大卡瓦与钻杆的摩擦力，增大拧紧力矩，由于齿牙4124的硬度大于钻杆表面的硬度，可以降低齿牙的磨损，提高卡瓦的寿命。

齿牙可采用热处理方式进行硬度的提高，具体的，可采用淬火处理，但本公开对齿牙的硬度提高方法不做具体限定，使齿牙的硬度满足拧卸装置的工作强度需求即可。

另外，夹持块4中的第一卡瓦412和第二卡瓦422可以为电磁体，由于钻杆通常采用金属材料制成，在拧卸钻杆的过程中，可以通过调节电流增大电场强度，卡瓦可以对钻杆形成吸附作用，增加卡瓦对钻杆的夹持力，增大了拧卸力矩，降低了卡瓦的磨损度，提高了装置的使用寿命。

推动机构5与夹持块4的表面相接触，推动机构5用于推动夹持块4进行运动，其中，推动机构5包括第一推动机构51和第二推动机构52，其中，第一推动机构51包括第一侧推块511、第一上推块512和第一下推块513，第二推动机构52包括第二侧推块521、第二上推块522和第二下推块523，第一上推块512和第一下推块513分别设置于第一侧推块511的上方和下方，且第一上推块512与第一下推块513平行设置，第一上推块512具有与第一斜面4101形状相匹配的斜面形状，通过两个第一上推块512的斜面与第一斜面4101的相互作用可以使得第一上推块512推动第一夹持块41，此外，第一下推块、第二上推块与第二下推块与第一上推块具有相似的斜面，以与夹持块上的平面进行相互配合，此处不再赘述。

在钻杆需要进行拧卸时，外部供给机构配合拧卸装置，将钻杆输送至钻杆通道7处，推动机构5进行向夹持块4方向的移动，由于挤压力的作用，且推块与夹持块具有相配合的斜面，在斜面上会产生沿第一导向机构31和第二导向机构32的分力，使得第一夹持块41和第二夹持块42会沿着导向机构3进行靠近，直至将钻杆夹紧，此时第一推动机构51和第二推动机构52位于靠近夹持块4的位置上，即为夹紧位置；在所述推动机构5对夹持块4没有挤压力的作用时，第一夹持块41和第二夹持块42通过弹性分离装置43的弹性恢复力的作用分开，使得第一夹持块41与第二夹持块42之间的间距大于钻杆直径，钻杆与夹持块4分离，此时推动机构5位于远离夹持块4的位置，即为松开位置，继而在外部供给机构的配合下可已与夹持块4分离的钻杆从拧卸机构中取出。

此外，在拧卸装置中还设置有推动机构限位块，包括第一上推块限位块5121、第一下推块限位块5131、第二上推块限位块5221以及第二下推块限位块5231。以第一上推块限位块5121为例，将第一上推块限位块5121设置在第一上推块512的一侧，在第一侧推块511靠近第一上推块512的位置设置有凸起结构，在第一侧推块511带动第一上推块512对夹持块施加力的过程中，凸起结构可与第一上推块限位块5121进行配合，使得第一侧推块511卡在第一上推块限位块5121处，不能继续进行前移，这样可以控制推动机构5的行程，以防由于挤压力过大导致的钻杆或者装置损毁现象的发生。第一下推块限位块5131、第二上推块限位块5221以及第二下推块限位块5231的工作原理与第一上推块限位块5121的工作原理相同，此处不再赘述。

驱动机构6包括第一驱动机构61和第二驱动机构62，第一驱动机构与推动机构5中的第一侧推块511连接，第二驱动机构与推动机构5中的第二侧推块521连接，第一驱动机构61通过推动第一侧推块511带动第一推动机构51向夹持块4方向处移动，以对夹持块4产生挤压力，第二驱动机构62的工作原理与第一驱动机构61的工作原理相同，通过第一驱动机构61与第二驱动机构62对推动机构5产生方向相对的推力，可使得夹持块4在挤压力的作用下夹紧钻杆。

由于第一驱动机构61与第二驱动机构62各自产生推力，就存在着第一驱动机构61与第二驱动机构62的力不相等的问题，通过油压平衡系统可以调节第一驱动机构61中的第一液压缸和第二驱动机构62中的第二液压缸内的油压大小，通过液压系统向液压缸中注油，第一液压缸推动第一推动机构51挤压夹持块4，第二液压缸推动第二推动机构52从另一侧挤压夹持块4，在两个液压缸和推动机构5运动过程中存在受到的摩擦阻力大小不一致的情况，受摩擦力较小的一侧液压缸会移动距离较长，受摩擦力较大的一侧液压缸移动距离较短，第一液压缸和第二液压缸不能同步移动就会导致夹持机构两侧受到的挤压力不相同，影响夹持过程的对位精度，在本公开中，将第一驱动机构61的第一液压缸与第二驱动机构62的第二液压缸连通，可以自动调节油压大小，增大摩擦力较大那一侧的油缸压力，调节第一液压油缸和第二液压油缸移动的同步性，使得第一驱动机构61与第二驱动机构62驱动距离相同，起到提高对位精度的效果。

本公开提供的拧卸装置，通过导向机构与夹持块之间斜面的相互配合，可以实现钻杆的精度对位；通过卡瓦自身具有不同的曲率半径结构，可以利用一套装置实现不同管径的钻杆的拧卸，简化了装置结构，提高了作业效率，节约了井下作业空间；通过驱动机构中的多个液压缸之间的连通，可以实现驱动力的自平衡调节，进一步保证了钻杆对位精度；本装置结构简洁，钻杆拧卸效率高，在钻杆拧卸的过程中无需人工干预，便于实现智能化自动化的钻进作业。

如图3所示，本公开提供了一种钻机，该钻机包括：钻机底座A1、钻杆夹持单元A2以及卸扣单元A3。

其中，钻机底座A1上安装钻杆夹持单元A2和卸扣单元A3，钻杆夹持单元A2和卸扣单元A3均包括上述实施例中的拧卸装置，且钻杆夹持单元A2和卸扣单元A3的拧卸装置的中心位于同一直线上。

卸扣单元35还包括钻杆转动调节装置A4，钻杆转动调节装置A4的一端与拧卸装置壳体A5外侧铰接，钻杆转动调节装置A4的另一端与钻机底座A1相连，卸扣单元A3可在钻机底座A1上旋转，具体的，钻杆转动调节装置A4可以是液压卸扣油缸，当液压卸扣油缸伸长时，推动钻杆卸扣单元在钻机底座上旋转，当液压卸扣油缸收缩时，拉动钻杆卸扣单元在钻机底座上反向旋转。

卸扣单元A3包括第一卸扣单元A31和第二卸扣单元A32，第一卸扣单元A31包括第一钻杆转动调节装置A41，第二卸扣单元A32包括第二钻杆转动调节装置A42，在钻机底座A1上依次设置有钻杆夹持单元A2、第一卸扣单元A31和第二卸扣单元A32，且钻杆夹持单元A2中的拧卸装置、第一卸扣单元A31中的拧卸装置和第二卸扣单元A32中的拧卸装置的拧卸中心位于同一直线上。

本公开中钻杆的拧卸方式如下：第一钻杆B1和第二钻杆B2通过螺纹连接在一起，将第一钻杆B1和第二钻杆B2的螺纹连接处置于钻杆夹持单元A2和卸扣单元A3之间，钻杆夹持单元A2通过液压油缸推动卡瓦，夹紧第一钻杆B1，使第一钻杆B1无法相对钻机底座A1自由转动，卸扣单元A3通过液压油缸推动卡瓦夹紧第二钻杆B2，使第二钻杆B2无法相对卸扣单元A3自由转动，随后液压卸扣油缸伸长，推动卸扣单元A3旋转，此时第二钻杆B2相对第一钻杆B1发生旋转，第一钻杆B1和第二钻杆B2之间的螺纹连接被拧松，实现钻杆拧卸功能。

本公开提供的钻机可以实现双管钻杆的快速卸管作业，双管钻杆的结构为内层钻杆外面套设有外层钻杆的结构形式，实现内外双层钻管同步进行拆卸，具体的，如图4和图5所示，双层钻杆在进行井下作业之前的连接结构为第一外钻杆B11与第二外钻杆B21通过螺纹连接，形成外钻杆螺纹连接处B31，第一内钻杆B12与第二内钻杆B22通过螺纹连接，形成内钻杆螺纹连接处B32，将双层钻杆中的第一外钻杆B11与第二外钻杆B21的螺纹连接处(即外钻杆螺纹连接处B31)输送至钻杆夹持单元A2和第一卸扣单元A31之间，钻杆夹持单元A2通过液压油缸推动卡瓦，夹紧第一外钻杆B11，使第一外钻杆B11无法相对钻机底座A1自由转动，第一卸扣单元A31通过液压油缸推动卡瓦夹紧第二外钻杆B21，使第二外钻杆B21无法相对第一卸扣单元A31自由转动，随后液压卸扣油缸伸长，推动第一卸扣单元A31旋转，此时第二外钻杆B21相对第一外钻杆B11发生旋转，第一外钻杆B11和第二外钻杆B21之间的螺纹连接(即外钻杆螺纹连接处B31)被拧松，实现里双层钻杆中的外钻杆的拧卸；

卸下第二外钻杆B21后，对内钻杆进行移动，使第一内钻杆B12和第二内钻杆B22的螺纹连接处(即内钻杆螺纹连接处B32)置于第一卸扣单元A31和第二卸扣单元A32之间，第一卸扣单元A31通过液压油缸推动卡瓦，夹紧第一内钻杆B12，并且液压卸扣油缸锁定，使第一内钻杆B12无法相对钻机底座A1自由转动，第二卸扣单元A32通过液压油缸推动卡瓦夹紧第二内钻杆B22，使第二内钻杆B22无法相对第二卸扣单元A32自由转动，随后液压卸扣油缸伸长，推动第二卸扣单元A32旋转，第二内钻杆B22相对第一内钻杆B12发生旋转，第一内钻杆B12和第二内钻杆B22之间的螺纹连接(即内钻杆螺纹连接处B32)被拧松，实现对双层钻杆中内钻杆的拧卸。

本公开提供的钻机，可以为具有一套钻杆夹持单元A2、第一卸扣单元A31及第二卸扣单元A32的结构设置，也可以具有多套上述的结构设置，以满足井下作业的多种场景需要。

本公开提供的钻机，通过两个卸扣单元配合一个钻杆夹持单元的结构设置，在卸扣单元和钻杆夹持单元中均设置有上述的拧卸装置，可实现双层钻杆的快速拆卸，结构简单，工作效率高，作业时只需将内外钻管沿轴线方向移动较小一段距离，为井下作业节省了设备布置空间和操作空间。

本公开提供了一种钻机工作方法，如图6所示，该钻井工作方法包括：

S101：钻杆夹持单元夹紧第一外钻杆，第一卸扣单元夹紧第二外钻杆，驱动第一卸扣单元中的钻杆转动调节装置转动，使第一外钻杆与第二外钻杆分离；

S102：分离第一外钻杆与钻杆夹持单元，分离第二外钻杆与第一卸扣单元；

S103：第一卸扣单元夹紧第一内钻杆，第二卸扣单元夹紧第二内钻杆，驱动第二卸扣单元中的钻杆调节装置转动，使第一内钻杆与第二内钻杆分离；

S104：分离第一内钻杆与第一卸扣单元，分离第二内钻杆与第二卸扣单元。

上述钻机工作方法可用于双层钻杆的拆卸，其中，双层钻杆包括第一钻杆和第二钻杆，第一钻杆包括第一内钻杆和第一外钻杆，第二钻杆包括第二内钻杆和第二外钻杆，第一内钻杆与第二内钻杆螺接，第一外钻杆与第二外钻杆螺接，但本公开提供的钻机工作方法并不限于此种双层钻杆，也可以是单层钻杆或者是三层钻杆，本公开对钻杆的层数不做具体限定，钻杆层数满足钻机实际工作需求即可。

此外，上述的钻杆夹持单元、第一卸扣单元和第二卸扣单元均设置有本公开中的拧卸装置，夹紧效果好，且使得钻杆不会产生相对位移。

本公开中的钻机工作方法中的钻机可以是具有一套钻杆夹持单元、第一卸扣单元和第二卸扣单元的结构设置，也可以具有多套上述结构设置，以便满足井下多种作业场景的需求。

本公开提供的钻机工作方法，通过运用上述的钻机以及上述的拧卸装置，可以简化井下工作流程，提高井下作业效率。

需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中钻机工作方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (15)

1.一种拧卸装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体上安装有底座，所述底座上设置有钻杆通道；

导向机构，设置于所述底座上，所述导向机构包括相对设置的第一导向机构和第二导向机构；

夹持块，设置在所述钻杆通道周向位置，所述夹持块包括相对设置的第一夹持块和第二夹持块，所述第一夹持块与所述第一导向机构连接，所述第二夹持块与所述第二导向机构连接，所述第一夹持块与所述第二夹持块之间设置有弹性分离装置；

推动机构，包括对称设置的第一推动机构和第二推动机构，所述推动机构与所述夹持块的表面相接；

驱动机构，包括对称设置的第一驱动机构和第二驱动机构，所述驱动机构通过驱动所述推动机构带动所述夹持块运动。

2.根据权利要求1所述的拧卸装置，其特征在于，

所述弹性分离装置为弹簧，所述弹簧为压缩状态，所述弹簧的压力方向与所述导向机构的导向方向平行。

3.根据权利要求1所述的拧卸装置，其特征在于，

所述导向机构上设置有导向槽，所述夹持块上设置有导向块，所述导向槽与导向块相配合。

4.根据权利要求3所述的拧卸装置，其特征在于，

所述导向槽包括第一导向槽和第二导向槽，所述第一导向槽与所述第二导向槽位于同一直线上。

5.根据权利要求1所述的拧卸装置，其特征在于，

所述夹持块包括卡瓦底座和固定于卡瓦底座上的卡瓦，所述卡瓦包括中间弧段和位于所述中间弧段两侧的第一弧段和第二弧段，所述第一弧段和所述第二弧段的曲率半径大于所述中间弧段的曲率半径。

6.根据权利要求5所述的拧卸装置，其特征在于，

所述卡瓦与钻杆接触的一侧具有齿牙，所述第一弧段上的齿牙与所述第二弧段上的齿牙数量之和大于所述中间弧段的齿牙数量。

7.根据权利要求5所述的拧卸装置，其特征在于，

所述齿牙的硬度大于所述钻杆表面的硬度。

8.根据权利要求5所述的拧卸装置，其特征在于，

所述卡瓦为电磁体。

9.根据权利要求1所述的拧卸装置，其特征在于，

所述第一驱动机构包括第一液压缸，所述第二驱动机构包括第二液压缸，所述第一液压缸与所述第二液压缸相连通。

10.根据权利要求1所述的拧卸装置，其特征在于，

所述第一推动机构包括第一侧推块、第一上推块和第一下推块，所述第一上推块与所述第一夹持块的第一斜面接触，所述第一下推块与所述第二夹持块的第二斜面接触，所述第一斜面与所述第二斜面呈镜像对称设置。

11.一种钻机，其特征在于，包括：

钻机底座；

钻杆夹持单元，所述钻杆夹持单元设置在所述钻机底座上，所述钻杆夹持单元包括拧卸装置；

卸扣单元，所述卸扣单元设置在所述钻机底座上，所述卸扣单元包括拧卸装置和钻杆转动调节装置，所述钻杆转动调节装置的一端与所述拧卸装置的壳体外侧铰接，所述钻杆转动调节装置的另一端与所述钻机底座相连。

12.根据权利要求11所述的钻机，其特征在于，

所述钻杆夹持单元的数量至少为一个，所述卸扣单元的数量至少为一个。

13.根据权利要求11所述的钻机，其特征在于，

所述卸扣单元包括第一卸扣单元和第二卸扣单元，所述钻杆夹持单元中的拧卸装置、所述第一卸扣单元中的拧卸装置和所述第二卸扣单元中的拧卸装置的拧卸中心位于同一直线上。

14.一种钻机工作方法，用于钻杆，所述钻杆包括第一钻杆和第二钻杆，所述第一钻杆包括第一内钻杆和第一外钻杆，所述第二钻杆包括第二内钻杆和第二外钻杆，所述第一内钻杆与所述第二内钻杆螺接，所述第一外钻杆与所述第二外钻杆螺接，其特征在于，所述方法包括：

钻杆夹持单元夹紧第一外钻杆，第一卸扣单元夹紧第二外钻杆，驱动第一卸扣单元中的钻杆转动调节装置转动，使所述第一外钻杆与所述第二外钻杆分离；

分离所述第一外钻杆与所述钻杆夹持单元，分离所述第二外钻杆与所述第一卸扣单元；

所述第一卸扣单元夹紧所述第一内钻杆，所述第二卸扣单元夹紧所述第二内钻杆，驱动第二卸扣单元中的钻杆调节装置转动，使所示第一内钻杆与所述第二内钻杆分离；

分离所述第一内钻杆与所述第一卸扣单元，分离所述第二内钻杆与所述第二卸扣单元。

15.根据权利要求14所述的钻机工作方法，其特征在于，所述钻杆夹持单元、所述第一卸扣单元和所述第二卸扣单元均包括拧卸装置。

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