CN115788326B - 井下管柱用液压微旋安全接头 - Google Patents

Abstract

本发明属于安全接头技术领域，涉及井下管柱用液压微旋安全接头，安全接头包括上接头和下接头，上接头的底部设有驱动轴，驱动轴的轴壁上呈圆周阵列设有四个第一驱动块，相邻的两个第一驱动块之间形成了内嵌槽，下接头的顶部设有连接槽，连接槽的槽壁上呈圆周阵列设有四个与内嵌槽相匹配的第二驱动块，转向箱的底部设有第二转动轴，第二转动轴与连接槽的槽壁固定连接。本发明可以在卡钻时，防止上钻杆再次驱动下钻杆上的钻头转动，导致上钻杆和下钻杆损坏和钻头进一步卡死的情况，同时还可以通过上钻杆的输出动力提供给钻头一个反向转动作用力使其从卡钻处退出，便于后续上钻杆从井内退出时将下钻杆和钻头同步带出。

Description

井下管柱用液压微旋安全接头

技术领域

本发明属于安全接头技术领域，尤其是涉及一种井下管柱用液压微旋安全接头。

背景技术

安全接头是地质钻探中在钻进特殊地层时或特种作业时连接在钻杆柱最下部的零件，在发生卡钻、埋钻事故时，可从安全接头处卸开丝扣，并将全部钻杆提出地面，以便进一步处理事故；在打捞孔内钻具时，把它连接在打捞工具之上，也可在打捞工具被卡死后，便于从安全接头处卸开并提出钻杆；在油井中下入地层测验器进行中间试验时，其上部也需连接安全接头，当地层测验器被严重卡死时便于从安全接头处卸开而提出全部钻杆。

公开号为CN109138857A的中国发明专利公开了井下管柱用液压微旋安全接头，包括上接头和下接头，两接头的中心孔共轴线且相互贯通，下接头上端设有向上延伸的筒体，筒体内腔安装有可沿筒体内壁轴向滑动的滑套，滑套的中心孔自上而下逐渐缩小且下端设有喇叭口状的球座，球座配套有可以将其关闭的钢投球，球座下端的喉口与下接头中心孔相贯通；滑套的下端外壁通过剪钉固定在筒体上，上接头下部插入筒体中且旋转后与筒体的内壁相嵌合，上接头的下端通过花键与滑套的上端相插接。上接头的中段设有上接头外台阶，上接头外台阶压在筒体上端口上，上接头外台阶以下的部位直径逐段缩小；筒体内腔自上而下逐节缩小。该安全接头操作方便，不受管柱摩阻与井斜的影响，脱开成功率高。

但是以上专利依然存在一些缺陷：1、上钻杆带动下钻杆上的钻头钻探时，会保持向待钻探的方向活动，因此在发生卡钻事故时，虽然安全接头会使上钻杆脱离下钻杆，但是上钻杆还会向卡钻处活动，然后再次驱动下钻杆上的钻头转动，导致上钻杆和下钻杆损坏和钻头出现进一步卡死的情况；2、在安全接头使上钻杆脱离下钻杆后，还需要人力钻入井内将钻头从卡钻处退出，不仅危险还非常的难以操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种井下管柱用液压微旋安全接头，以解决现有技术中安全接头会使上钻杆脱离下钻杆，但是上钻杆还会向卡钻处活动，然后再次驱动下钻杆上的钻头转动，导致上钻杆和下钻杆损坏和钻头进一步卡死，且在安全接头使上钻杆脱离下钻杆后，还需要人力钻入井内将钻头从卡钻处退出，不仅危险还非常的难以操作的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种井下管柱用液压微旋安全接头，所述安全接头包括上接头和下接头，所述上接头的顶部设有上安装槽，所述下接头的底部设有下安装槽，所述上接头的底部设有驱动轴，所述驱动轴的轴壁上呈圆周阵列设有四个第一驱动块，相邻的两个所述第一驱动块之间形成了内嵌槽，所述下接头的顶部设有连接槽，所述连接槽的槽壁上呈圆周阵列设有四个与所述内嵌槽相匹配的第二驱动块，所述第二驱动块的外侧设有能够监测所述驱动轴位置的监测模块，所述监测模块的下方设有转向箱，所述转向箱的顶部设有第一转动轴，所述第一转动轴与所述驱动轴之间设有驱动单元，所述转向箱的底部设有第二转动轴，所述第二转动轴与所述连接槽的槽壁固定连接，所述转向箱的内部设有能够使所述第二转动轴与所述第一转动轴反向转动的联动单元。

优选的，四个所述第二驱动块能够与四个所述第一驱动块相互嵌合构成圆筒型结构。

优选的，所述连接槽的槽壁上呈圆周阵列设有四个承载槽，所述第二驱动块的外侧设有承载块，所述承载块安装于所述承载槽的内部。

优选的，所述第二驱动块的底部设有第一支撑块，所述第一支撑块为适配于四个所述第二驱动块与四个所述第一驱动块所构成圆筒型结构的圆环型结构。

优选的，所述连接槽的槽口处呈圆周阵列设有四个第二支撑块，所述第二支撑块位于所述第一驱动块的正上方，四个所述第二支撑块之间的间隙中均安装有安全密封块，所述安全密封块位于所述第二驱动块的正上方，四个所述安全密封块与四个所述第二支撑块构成适配于所述第一支撑块的圆环型结构。

优选的，所述监测模块包括设于所述连接槽槽壁上的两个检测带，两个所述检测带为适配于一个所述第一驱动块的宽度。

优选的，所述联动单元包括第一齿轮，所述第一转动轴的底端延伸至所述转向箱的内部，所述第一齿轮设于所述第一转动轴位于所述转向箱内部的端口上。

优选的，所述联动单元还包括第二齿轮，所述第二转动轴的顶端延伸至所述转向箱的内部，所述第二齿轮设于所述第二转动轴位于所述转向箱内部的端口上。

优选的，所述联动单元还包括呈对称分布的两个联动齿轮，两个所述联动齿轮之间设有联动轴，所述联动轴转动设于所述转向箱的内部，两个所述联动齿轮的一侧啮合连接于所述第一齿轮，两个所述联动齿轮的另一侧啮合连接于所述第二齿轮。

优选的，所述联动单元包括第一联动件和第二联动件，所述第一联动件设于所述驱动轴的底部，所述第一联动件的底部设有摩擦凹面，所述第二联动件设于所述第一转动轴的顶部，所述第二联动件的顶部设有适配于所述摩擦凹面的摩擦凸面，所述摩擦凹面和所述摩擦凸面均为圆台型结构。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

其一，本发明的井下管柱用液压微旋安全接头，可以在卡钻时，防止上钻杆再次驱动下钻杆上的钻头转动，导致上钻杆和下钻杆损坏和钻头进一步卡死的情况，同时还可以通过上钻杆的输出动力提供给钻头一个反向转动作用力使其从卡钻处退出，便于后续上钻杆从井内退出时将下钻杆和钻头同步带出。

其二，本发明的井下管柱用液压微旋安全接头，可以通过第一联动件与第二联动件之间的相对摩擦损耗，防止上钻杆和下钻杆损坏和钻头进一步卡死的情况。

其三，本发明的井下管柱用液压微旋安全接头，可以通过第一联动件与第二联动件之间的相对摩擦提供给钻头一个反向转动作用力使其从卡钻处退出，便于后续上钻杆从井内退出时将下钻杆和钻头同步带出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明井下管柱用液压微旋安全接头的第一视角立体结构示意图；

图2为本发明井下管柱用液压微旋安全接头的第二视角立体结构示意图；

图3为本发明井下管柱用液压微旋安全接头的剖视结构示意图；

图4为本发明转向箱的剖视结构示意图；

图5为本发明第一驱动块和第二驱动块的立体结构示意图；

图6为本发明驱动轴和第一驱动块的立体结构示意图；

图7为本发明第二驱动块、承载块、第一支撑块、第二支撑块和安全密封块的立体结构示意图；

图8为本发明第二支撑块的立体结构示意图；

图9为本发明安全密封块的立体结构示意图。

图中：

1、上接头；11、上安装槽；2、下接头；21、下安装槽；22、连接槽；3、驱动轴；31、第一驱动块；32、第二驱动块；33、承载块；34、第一支撑块；35、第二支撑块；36、安全密封块；4、监测模块；5、转向箱；51、第一转动轴；52、第二转动轴；53、第一齿轮；54、第二齿轮；55、联动齿轮；56、联动轴；61、第一联动件；62、第二联动件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图9，本发明提供一种井下管柱用液压微旋安全接头，安全接头包括上接头1和下接头2，上接头1的顶部设有上安装槽11，下接头2的底部设有下安装槽21，上接头1的底部设有驱动轴3，驱动轴3的轴壁上呈圆周阵列设有四个第一驱动块31，相邻的两个第一驱动块31之间形成了内嵌槽，下接头2的顶部设有连接槽22，连接槽22的槽壁上呈圆周阵列设有四个与内嵌槽相匹配的第二驱动块32，第二驱动块32的外侧设有能够监测驱动轴3位置的监测模块4，监测模块4的下方设有转向箱5，转向箱5的顶部设有第一转动轴51，第一转动轴51与驱动轴3之间设有驱动单元，转向箱5的底部设有第二转动轴52，第二转动轴52与连接槽22的槽壁固定连接，转向箱5的内部设有能够使第二转动轴52与第一转动轴51反向转动的联动单元。

将上钻杆安装于上接头1的上安装槽11处，将下钻杆安装于下接头2的下安装槽21处，即可通过上接头1和下接头2将上钻杆的扭矩传递至下钻杆上的钻头处，结合图5至图7所示，四个第二驱动块32能够与四个第一驱动块31相互嵌合构成圆筒型结构，当上钻杆带动上接头1转动时，上接头1带动驱动轴3轴壁上的第一驱动块31驱动连接槽22槽壁上的第二驱动块32转动，即可使下接头2带动下钻杆上的钻头转动。

进一步的，结合图5和图7所示，第二驱动块32的底部设有第一支撑块34，第一支撑块34为适配于四个第二驱动块32与四个第一驱动块31所构成圆筒型结构的圆环型结构，当上钻杆带动上接头1向井内活动时，上接头1带动驱动轴3轴壁上的第一驱动块31驱动第一支撑块34向井内活动，即可使下接头2带动下钻杆上的钻头向井内活动。

再进一步的，结合图5、图7和图8所示，连接槽22的槽口处呈圆周阵列设有四个第二支撑块35，第二支撑块35位于第一驱动块31的正上方，当上钻杆带动上接头1向井口活动时，上接头1带动驱动轴3轴壁上的第一驱动块31驱动第二支撑块35向井口活动，即可使下接头2带动下钻杆上的钻头向井口活动。

为了保护上钻杆和下钻杆，结合图5和图7所示，连接槽22的槽壁上呈圆周阵列设有四个承载槽，第二驱动块32的外侧设有承载块33，承载块33安装于承载槽的内部，在第二驱动块32转动时通过承载块33带动下接头2转动，当发生卡钻事故时，上钻杆转动而下钻杆上的钻头会被瞬间卡死，此时上钻杆带动第一驱动块31施加作用力于第二驱动块32使其与承载块33脱离，因此第二驱动块32转动时无法再通过承载块33带动下接头2转动，以保护上钻杆和下钻杆不受损坏。

为了在卡钻时保护上钻杆和下钻杆不受损坏，同时防止钻头进一步卡死和将钻头从卡钻处退出，结合图3和图4所示，联动单元包括第一齿轮53，第一转动轴51的底端延伸至转向箱5的内部，第一齿轮53设于第一转动轴51位于转向箱5内部的端口上，联动单元还包括第二齿轮54，第二转动轴52的顶端延伸至转向箱5的内部，第二齿轮54设于第二转动轴52位于转向箱5内部的端口上，联动单元还包括呈对称分布的两个联动齿轮55，两个联动齿轮55之间设有联动轴56，联动轴56转动设于转向箱5的内部，两个联动齿轮55的一侧啮合连接于第一齿轮53，两个联动齿轮55的另一侧啮合连接于第二齿轮54，联动单元包括第一联动件61和第二联动件62，第一联动件61设于驱动轴3的底部，第一联动件61的底部设有摩擦凹面，第二联动件62设于第一转动轴51的顶部，第二联动件62的顶部设有适配于摩擦凹面的摩擦凸面，摩擦凹面和摩擦凸面均为圆台型结构，由于上钻杆带动下钻杆上的钻头钻探时，保持向待钻探的方向活动，因此发生卡钻事故时，虽然下接头2、下钻杆和钻头卡死，但是上钻杆在第二驱动块32与承载块33脱离的情况下，还会向卡钻处活动，此时上接头1带动驱动轴3上的第一联动件61抵接于第二联动件62，然后通过第一联动件61与第二联动件62之间的摩擦作用力带动第一转动轴51转动，第一转动轴51转动时带动第一齿轮53转动，第一齿轮53通过联动轴56上的两个联动齿轮55带动第二齿轮54反向转动，第二齿轮54反向转动带动第二转动轴52反向转动，第二转动轴52反向转动带动下接头2反向转动，通过下接头2反向转动使下钻杆和钻头反向转动，即可在钻头瞬间卡死的情况下，通过第一联动件61与第二联动件62之间的相对摩擦损耗，可以防止在卡钻时，因为上钻杆无法瞬时停止而导致其向卡钻处活动，然后再次驱动下钻杆上的钻头转动，导致上钻杆和下钻杆损坏和钻头进一步卡死的情况，同时还可以通过上钻杆的输出动力提供给钻头一个反向转动作用力使其从卡钻处退出，便于后续上钻杆从井内退出时将下钻杆和钻头同步带出。

需要补充的是，因为是通过第一联动件61与第二联动件62之间的摩擦作用力带动钻头反向转动，因此当卡钻的情况较为严重，无法通过反向转动使钻头从卡钻处退出时，第一联动件61与第二联动件62之间会发生相对摩擦损耗，不会影响到上钻杆和下钻杆。

为了及时的了解钻头的情况，结合图3所示，监测模块4包括设于连接槽22槽壁上的两个检测带，两个检测带为适配于一个第一驱动块31的宽度，当发生卡钻的情况时，因为上钻杆无法瞬时停止而导致其向卡钻处活动，此时上接头1带动驱动轴3上的第一驱动块31同步活动，同时在第二驱动块32脱离于承载块33时，第二驱动块32会在重力作用下带动第一支撑块34落向连接槽22的底部，因此不会影响到检测带的检测结果，所以检测带可以在检测到第一驱动块31发生位移时发送信号至后台，此时后台的工作人员可以控制上钻杆带动驱动轴3上的第一驱动块31转动至两个检测带之间，当接收到两个检测带的信号时即表明第一驱动块31位于第二支撑块35正下方，此时即可将上钻杆从井内退出，同时通过第一驱动块31施加作用力于第二支撑块35，然后通过下接头2将下钻杆和钻头从井内退出，此时若无法将下钻杆和钻头从井内退出，可以再次驱动上钻杆向卡钻处活动，然后通过第一联动件61与第二联动件62之间的摩擦作用力施加于钻头一个反向转动作用力，使钻头从卡钻处退出。

需要补充的是，当检测带检测到第一驱动块31移动至设定位置，即第一联动件61与第二联动件62磨损度达到最大时，若还是无法将下钻杆和钻头从井内退出，就需要先将上钻杆从井内退出，结合图5、图7和图9所示，四个第二支撑块35之间的间隙中均安装有安全密封块36，安全密封块36位于第二驱动块32的正上方，四个安全密封块36与四个第二支撑块35构成适配于第一支撑块34的圆环型结构，此时后台的工作人员可以控制上钻杆带动驱动轴3上的第一驱动块31转动至两个检测带之外，当无法接收到两个检测带的信号时即表明第一驱动块31位于安全密封块36的正下方，此时即可通过第一驱动块31将安全密封块36顶开，便于先将上钻杆从井内退出。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种井下管柱用液压微旋安全接头，所述安全接头包括上接头（1）和下接头（2），所述上接头（1）的顶部设有上安装槽（11），所述下接头（2）的底部设有下安装槽（21），其特征在于：所述上接头（1）的底部设有驱动轴（3），所述驱动轴（3）的轴壁上呈圆周阵列设有四个第一驱动块（31），相邻的两个所述第一驱动块（31）之间形成了内嵌槽，所述下接头（2）的顶部设有连接槽（22），所述连接槽（22）的槽壁上呈圆周阵列设有四个与所述内嵌槽相匹配的第二驱动块（32），所述第二驱动块（32）的外侧设有能够监测所述驱动轴（3）位置的监测模块（4），所述监测模块（4）的下方设有转向箱（5），所述转向箱（5）的顶部设有第一转动轴（51），所述第一转动轴（51）与所述驱动轴（3）之间设有驱动单元，所述转向箱（5）的底部设有第二转动轴（52），所述第二转动轴（52）与所述连接槽（22）的槽壁固定连接，所述转向箱（5）的内部设有能够使所述第二转动轴（52）与所述第一转动轴（51）反向转动的联动单元，所述联动单元包括第一联动件（61）和第二联动件（62），所述第一联动件（61）设于所述驱动轴（3）的底部，所述第一联动件（61）的底部设有摩擦凹面，所述第二联动件（62）设于所述第一转动轴（51）的顶部，所述第二联动件（62）的顶部设有适配于所述摩擦凹面的摩擦凸面，所述摩擦凹面和所述摩擦凸面均为圆台型结构。

2.根据权利要求1所述的井下管柱用液压微旋安全接头，其特征在于：四个所述第二驱动块（32）能够与四个所述第一驱动块（31）相互嵌合构成圆筒型结构。

3.根据权利要求1所述的井下管柱用液压微旋安全接头，其特征在于：所述连接槽（22）的槽壁上呈圆周阵列设有四个承载槽，所述第二驱动块（32）的外侧设有承载块（33），所述承载块（33）安装于所述承载槽的内部。

4.根据权利要求1所述的井下管柱用液压微旋安全接头，其特征在于：所述第二驱动块（32）的底部设有第一支撑块（34），所述第一支撑块（34）为适配于四个所述第二驱动块（32）与四个所述第一驱动块（31）所构成圆筒型结构的圆环型结构。

5.根据权利要求4所述的井下管柱用液压微旋安全接头，其特征在于：所述连接槽（22）的槽口处呈圆周阵列设有四个第二支撑块（35），所述第二支撑块（35）位于所述第一驱动块（31）的正上方，四个所述第二支撑块（35）之间的间隙中均安装有安全密封块（36），所述安全密封块（36）位于所述第二驱动块（32）的正上方，四个所述安全密封块（36）与四个所述第二支撑块（35）构成适配于所述第一支撑块（34）的圆环型结构。

6.根据权利要求1所述的井下管柱用液压微旋安全接头，其特征在于：所述监测模块（4）包括设于所述连接槽（22）槽壁上的两个检测带，两个所述检测带为适配于一个所述第一驱动块（31）的宽度。

7.根据权利要求1所述的井下管柱用液压微旋安全接头，其特征在于：所述联动单元包括第一齿轮（53），所述第一转动轴（51）的底端延伸至所述转向箱（5）的内部，所述第一齿轮（53）设于所述第一转动轴（51）位于所述转向箱（5）内部的端口上。

8.根据权利要求7所述的井下管柱用液压微旋安全接头，其特征在于：所述联动单元还包括第二齿轮（54），所述第二转动轴（52）的顶端延伸至所述转向箱（5）的内部，所述第二齿轮（54）设于所述第二转动轴（52）位于所述转向箱（5）内部的端口上。

9.根据权利要求8所述的井下管柱用液压微旋安全接头，其特征在于：所述联动单元还包括呈对称分布的两个联动齿轮（55），两个所述联动齿轮（55）之间设有联动轴（56），所述联动轴（56）转动设于所述转向箱（5）的内部，两个所述联动齿轮（55）的一侧啮合连接于所述第一齿轮（53），两个所述联动齿轮（55）的另一侧啮合连接于所述第二齿轮（54）。

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