專(zhuān)利名稱(chēng)：全液壓傳動(dòng)多功能動(dòng)力頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬於鉆井機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鉆井動(dòng)力傳動(dòng)裝置。
目前常規(guī)的鉆井機(jī)械是通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)將動(dòng)力傳遞給方鉆桿，帶動(dòng)鉆桿、鉆鋌及鉆頭旋轉(zhuǎn)進(jìn)行鉆井作業(yè)，由鋼絲繩滑輪組通過(guò)吊卡起(下)鉆具，由人工借助大鉗上緊或卸開(kāi)鉆桿絲扣，通常要六個(gè)人才能完成正常鉆井作業(yè)。工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，危險(xiǎn)性大，技術(shù)落后，成本高，效率低，特別是鉆深度不超過(guò)500米的淺井時(shí)更是高投入低產(chǎn)出很不經(jīng)濟(jì)。利用這種鉆機(jī)打井，由于其本身結(jié)構(gòu)的原因，泥漿只能正循環(huán)，即從水龍頭頂部進(jìn)泥漿，通過(guò)鉆具中心孔到井底，再?gòu)木谂c鉆桿之間的環(huán)形空間返出地面。這種泥漿流程對(duì)於大口徑的水井來(lái)說(shuō)勢(shì)必造成泥漿上返速度很低，大量巖屑無(wú)法返出地面而在井底重復(fù)破碎，嚴(yán)重影響鉆速提高。這類(lèi)鉆機(jī)設(shè)備龐大笨重，搬遷困難，需要車(chē)輛多，井場(chǎng)占地面積大，成本高。雖然現(xiàn)在有一些定型生產(chǎn)的水文水井鉆機(jī)具有小巧靈便、利於搬遷等優(yōu)點(diǎn)，但由于功率太小且都是正循環(huán)流程，泥漿上返速度太低，不適用於鉆大口徑水井，同時(shí)也存在機(jī)械化自動(dòng)化程度低、鉆井速度慢、工期長(zhǎng)、工效低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺陷。
本實(shí)用新型的目的是為了提供一種在鉆機(jī)上安裝的全液壓傳動(dòng)多功能動(dòng)力頭。利用它可具備提升(下放)、下壓鉆具、使鉆具正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)、抓卡鉆桿和翹舉、側(cè)擺功能，該動(dòng)力頭還有向井下輸壓縮空氣、進(jìn)泥漿或返出泥漿等共十項(xiàng)功能。利用該動(dòng)力取代了一般鉆機(jī)的大鉤、水龍頭、方鉆桿、轉(zhuǎn)盤(pán)、大鉗、吊卡、卡瓦等七臺(tái)(套)部件，并且在鉆井過(guò)程中實(shí)現(xiàn)正循環(huán)和氣舉反循環(huán)兩種循環(huán)工藝，同時(shí)還可減輕鉆機(jī)重量，實(shí)現(xiàn)車(chē)裝化便於搬遷，提高鉆機(jī)的機(jī)械化自動(dòng)化水平，縮小井場(chǎng)占地面積，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工效，降低成本。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種由鵝頸管、安裝在鵝頸管下方的中心管及可換接頭等構(gòu)成的全液壓傳動(dòng)多功能動(dòng)力頭，其特殊之處在於(1)中心管安裝在空心主軸內(nèi)，它們之間形成環(huán)形通道；(2)空心主軸上端與鵝頸管聯(lián)接，空心主軸上安裝有進(jìn)氣盒，進(jìn)氣盒的進(jìn)氣孔與空心主軸和中心管之間的環(huán)形通道相連通；(3)空心主軸中部裝有主動(dòng)齒輪和推力軸承；(4)空心主軸下端裝有可換接頭和托盤(pán)?？蓳Q接頭內(nèi)裝有懸掛短節(jié)和密封套，它們和可換接頭之間也形成環(huán)形通道，該通道的上端與空心主軸和中心管之間的環(huán)形通道相連通；(5)托盤(pán)下方懸掛有可以徑向活動(dòng)的爪子；(6)空心主軸通過(guò)軸承安裝在外殼內(nèi)；
(7)外殼的上部裝有施力銷(xiāo)軸和懸掛銷(xiāo)軸；(8)托盤(pán)上方裝有推力軸承；(9)推力軸承盒與外殼之間安裝有液壓油缸。
在上述的技術(shù)方案中，其特殊之處還在於(1)鵝頸管通過(guò)法蘭安裝在支架法蘭上，支架固定在齒輪箱壓蓋上；(2)外壁管上安裝有進(jìn)氣盒，進(jìn)氣盒上有進(jìn)氣孔，進(jìn)氣盒內(nèi)裝有密封圈；(3)空心主軸上端與外壁管聯(lián)接，外壁管里有內(nèi)壁管，它們之間形成環(huán)形通道，該通道上部通進(jìn)氣孔，下端與中心管上端的氣槽相連通；(4)中心管上端通過(guò)螺紋并借助于壓帽與外壁管聯(lián)接在一起并密封；(5)空心主軸上部通過(guò)軸承安裝在箱蓋內(nèi)；(6)主動(dòng)齒輪通過(guò)平鍵固定在空心主軸上；(7)齒輪箱體內(nèi)，在空心主軸的臺(tái)階上下方各安裝一付推力軸承，推力軸承調(diào)整壓圈靠螺釘固定在齒輪箱體內(nèi)；(8)空心主軸下部通過(guò)軸承固定在軸承盒內(nèi)，軸承盒通過(guò)螺釘安裝在齒輪箱的下端；(9)空心主軸的下端與雙法蘭短節(jié)聯(lián)接，雙法蘭短節(jié)的下端又通過(guò)螺栓與接頭法蘭和主動(dòng)軸套聯(lián)接在一起；(10)接頭法蘭下端靠螺紋與可換接頭聯(lián)接；
(11)中心管的下端和可換接頭內(nèi)裝有懸掛短節(jié)，懸掛短節(jié)與雙法蘭短節(jié)、接頭法蘭之間形成環(huán)形通道，該通道的上部與空心主軸和中心管之間的通道相通；(12)懸掛短節(jié)的下端裝有密封套，密封套上有密封圈；(13)主動(dòng)軸套外套裝有托盤(pán)，托盤(pán)托著推力軸承一起裝在推力軸承盒內(nèi)，它們可以沿主動(dòng)軸套上下滑動(dòng)，托盤(pán)的底面上均勻分布著三個(gè)丁字槽，每個(gè)丁字槽中掛一個(gè)爪子，爪子的內(nèi)表面上鑲嵌著牙塊，其外表面為一斜面，插入到卡盤(pán)內(nèi)并靠在與其斜度相同的斜面上；(14)下密封蓋上有油缸支架，推力軸承盒的外圓上有油缸座，靠壓蓋將油缸固定在油缸座上，靠銷(xiāo)軸將活塞桿與油缸支架聯(lián)接；(15)卡盤(pán)坐在內(nèi)齒托盤(pán)上，靠鋼球定位，卡盤(pán)在內(nèi)齒托盤(pán)上可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)到一定工作位置后靠銷(xiāo)釘定向。用卡環(huán)將內(nèi)齒托盤(pán)安裝在主動(dòng)軸套下端的外齒上，并用螺釘將卡環(huán)固定在卡緊槽中；(16)銷(xiāo)軸裝在傾翻支板上，而傾翻支板又分別與齒輪箱和箱蓋聯(lián)為一體。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是在鉆機(jī)上采用該動(dòng)力頭，可以大大減少設(shè)備的數(shù)量、體積和重量，對(duì)於打淺井的鉆機(jī)，可以全部安裝在一臺(tái)卡車(chē)上，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)車(chē)裝化，便於搬遷。利用該動(dòng)力頭，可以實(shí)現(xiàn)泥漿正循環(huán)和氣舉反循環(huán)兩種鉆井工藝。氣舉反循環(huán)工藝提高了泥漿的上返速度，從而提高了成井質(zhì)量和效率，并能有效地保護(hù)地層產(chǎn)能，特別適合於打大口徑井和低壓淺層油井。
利用該動(dòng)力頭可以提高鉆機(jī)的機(jī)械化、自動(dòng)化程度，使自動(dòng)化操作可占全部鉆井操作的68％，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，原來(lái)要六個(gè)人才能完成的起下鉆作業(yè)可減少到2～3人，工效提高2～3倍。
附


圖1為本實(shí)用新型的剖面示意圖。
附圖2為本實(shí)用新型在桅架上安裝的示意圖。
以下結(jié)合附圖做進(jìn)一步說(shuō)明(實(shí)施例)鵝頸管1與法蘭2焊為一體，用螺釘將其固定在支架法蘭3上。支架9焊接固定在齒輪箱壓蓋55上。進(jìn)氣盒7上有進(jìn)氣口8，進(jìn)氣盒7內(nèi)裝有密封圈6，上下方分別裝有上下蓋且用螺釘固定，上蓋5內(nèi)有密封圈4。進(jìn)氣盒整體套裝在外壁管10上并用螺釘將上蓋5固定在支架法蘭3的下面。內(nèi)壁管11的上下端各有一個(gè)密封槽，槽內(nèi)裝有“O”型密封圈，內(nèi)壁管11裝在外壁管10內(nèi)，它們之間形成環(huán)形通道，該通道上部與進(jìn)氣口8相通，下端與外壁管10的氣孔相通。壓帽12壓在外壁管10的臺(tái)階上并靠螺紋與中心管20聯(lián)接，使外壁管10下部的氣孔與中心管20上部的氣槽連通。圍繞氣槽，在中心管20上端面與內(nèi)壁管11的下端面之間、中心管20與壓帽12之間均有密封圈。主動(dòng)齒輪19通過(guò)鍵18安裝在空心主軸16上，空心主軸16上端有軸承15安裝在齒輪箱蓋17內(nèi)，齒輪箱蓋17則靠螺釘與齒輪箱24、密封蓋14聯(lián)接在一起，密封蓋14內(nèi)裝有密封填料。旋轉(zhuǎn)壓蓋13通過(guò)螺釘固定在空心主軸16的上端，空心主軸16內(nèi)裝有中心管20，它們之間形成通道21。壓蓋55是靠螺釘固定在密封蓋14上。在空心主軸16中部的臺(tái)階上下分別裝有推力軸承23和25，推力軸承調(diào)整盤(pán)22靠螺釘固定在齒輪箱24上?？招闹鬏S下端有軸承27安裝在軸承盒26內(nèi)，軸承盒26則靠螺釘安裝在齒輪箱24的下端，下密封蓋28用螺釘固定在軸承盒26的下端雙法蘭短節(jié)29的上端用螺釘分別與空心主軸16和中心管20聯(lián)接在一起，其下端與接頭法蘭31和主動(dòng)軸套32靠螺栓聯(lián)接在一起。懸掛短節(jié)30的上部裝在中心管20下端的臺(tái)階內(nèi)?？蓳Q接頭36靠螺紋與接頭法蘭31下部的母螺紋旋緊，并將懸掛短節(jié)30的下部固定在其中，懸掛短節(jié)30和雙法蘭短節(jié)29、接頭法蘭31之間形成環(huán)形通道，此通道上端通過(guò)中心管20下端的氣孔與中心管20和空心主軸16之間的通道21相通，其下端通過(guò)懸掛短節(jié)30下部的氣槽與懸掛短節(jié)30和可換接頭36之間的通道相通。托盤(pán)39的下端面上有徑向丁字形槽，其外圓柱面上有推力軸承34、37，且共同置於推力軸承盒35內(nèi)，靠壓板和調(diào)節(jié)螺母將推力軸承34、37壓住。托盤(pán)39連同軸承34、37和軸承盒35一起套裝在主動(dòng)軸套32上且靠?jī)芍灰焊字巍Ｍ屏S承盒35外表面上靠銷(xiāo)釘固定著滑塊38，護(hù)板33上開(kāi)有長(zhǎng)孔可容滑塊38在其中上下滑動(dòng)，用螺釘將護(hù)板33固定在下密封蓋28上。推力軸承盒35外側(cè)有液缸座49，靠壓蓋50將液缸體51固定在液缸座49上。支架54與下密封蓋28焊為一體，靠銷(xiāo)軸53將液缸活塞桿52和支架54聯(lián)接。爪子48(共三個(gè))掛在托盤(pán)39下端的徑向丁字槽中，爪子48內(nèi)表面上的軸向燕尾槽中裝有牙塊47，爪子48的外工作面為一斜面，其斜度與卡盤(pán)41的內(nèi)面斜度一致?？ūP(pán)41通過(guò)卡盤(pán)座42、卡環(huán)45安裝在主動(dòng)軸套32的下端，卡盤(pán)41與卡盤(pán)座42之間的環(huán)形槽中裝有鋼球43做軸向定位，由銷(xiāo)釘46定向。傾翻支板56、57分別與齒輪箱24和齒輪箱蓋17焊為一體，傾翻支板56、57上裝有懸掛銷(xiāo)軸58和施力銷(xiāo)軸59。在本實(shí)施例中，由密封蓋14、齒輪箱蓋17、齒輪箱24、軸承盒26、下密封蓋28等件組成本動(dòng)力頭的外殼。
通過(guò)懸掛裝置61將本動(dòng)力頭62懸掛在桅架69上，并借助提環(huán)60與游動(dòng)滑車(chē)64聯(lián)接且靠游動(dòng)滑車(chē)64提升重負(fù)荷。將減速器68安裝在本動(dòng)力頭的齒輪箱24上，使減速器68的輸出齒輪與本動(dòng)力頭的主動(dòng)齒輪19相嚙合。將翹舉液缸66的活塞桿與施力銷(xiāo)軸59聯(lián)接，通過(guò)活塞桿的伸縮，可帶動(dòng)動(dòng)力頭繞懸掛銷(xiāo)軸58傾翻，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭的翹舉作業(yè)。通過(guò)液缸51帶動(dòng)推力軸承盒35、托盤(pán)39上下活動(dòng)，使三個(gè)爪子48沿卡盤(pán)41的內(nèi)斜面運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)三個(gè)爪子互相靠攏將鉆桿卡緊?？蓳Q接頭36的鉆桿螺紋與雙壁鉆桿外管的鉆桿螺紋聯(lián)接，密封套40則插入到雙壁鉆桿的內(nèi)管聯(lián)接套中聯(lián)接并且密封。減速器68將液馬達(dá)67的動(dòng)力傳遞給動(dòng)力頭的主動(dòng)齒輪19，使空心主軸16和中心管20一起轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)雙法蘭短節(jié)29、接頭法蘭31、主動(dòng)軸套32、卡盤(pán)41、爪子48等一起旋轉(zhuǎn)，從而完成上扣、卸扣和鉆進(jìn)作業(yè)。拉壓液缸63可代替游動(dòng)滑車(chē)64帶動(dòng)動(dòng)力頭提升較輕負(fù)荷，并可給動(dòng)力頭施加下壓力以完成鉆井中的下壓作業(yè)。側(cè)擺液缸65可使動(dòng)力頭繞懸掛豎軸旋轉(zhuǎn)90°，側(cè)擺到井口中心之外以利於起下大鉆具。
使用本動(dòng)力頭鉆井時(shí)，可采用氣舉反循環(huán)工藝鉆進(jìn)，即泥漿從井壁和鉆桿之間的環(huán)形空間進(jìn)入井眼內(nèi)，而從鉆桿中心水眼返出到地面。從動(dòng)力頭和雙壁鉆桿的環(huán)形氣道向井下輸送壓縮空氣，靠壓縮空氣推舉泥漿從鉆桿水眼中上升實(shí)現(xiàn)氣舉反循環(huán)。使用該工藝可大大提高泥漿的上返速度，有利於提高鉆井速度、成井質(zhì)量并可保護(hù)地層產(chǎn)能、提高產(chǎn)量。必要時(shí)仍可采用正循環(huán)工藝，或正反循環(huán)工藝交替使用。
權(quán)利要求1.一種由鵝頸管(1)、安裝在鵝頸管(1)下方的中心管(20)等件構(gòu)成的全液壓傳動(dòng)多功能動(dòng)力頭，其特征是(1)中心管(20)安裝在空心主軸(16)內(nèi)，它們之間形成環(huán)形通道(21)；(2)空心主軸(16)上端與鵝頸管(1)聯(lián)接，空心主軸(16)上安裝有進(jìn)氣盒(7)，進(jìn)氣盒(7)上的進(jìn)氣孔(8)與空心主軸(16)和中心管(20)之間的環(huán)形通道(21)相通；(3)空心主軸(16)的中部安裝有主動(dòng)齒輪(19)和推力軸承(23)、(25)；(4)空心主軸(16)下端安裝有可換接頭(36)和托盤(pán)(39)，可換接頭內(nèi)裝有懸掛短節(jié)(30)和密封套(40)，它們和可換接頭(36)之間具有通道，該通道與空心主軸(16)和中心管(20)之間的通道(21)相連通；(5)托盤(pán)(39)下方懸掛有可以徑向活動(dòng)的爪子(48)；(6)空心主軸(16)靠軸承(15、27)固定在外殼內(nèi)；(7)外殼上部有施力銷(xiāo)軸(58)和懸掛銷(xiāo)軸(59)；(8)托盤(pán)(39)上裝有推力軸承(34、37)；(9)外殼和推力軸承盒(35)之間裝有液壓油缸(51)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全液壓傳動(dòng)多功能動(dòng)力頭，其特征是(1)鵝頸管(1)通過(guò)法蘭(2)安裝在支架法蘭(3)上，支架(9)固定在齒輪箱壓蓋(55)上；(2)外壁管(10)上安裝有進(jìn)氣盒(7)，進(jìn)氣盒(7)上有進(jìn)氣孔(8)，進(jìn)氣盒(7)內(nèi)裝有密封圈(6)；(3)空心主軸(16)上端與外壁管(10)聯(lián)接，外壁管(10)里裝有內(nèi)壁管(11)，它們之間有環(huán)形通道，該通道上部與進(jìn)氣孔(8)連通，下端與中心管(20)上端的氣槽相通；(4)中心管(20)通過(guò)螺紋并借助壓帽(12)和外壁管(10)聯(lián)接在一起并密封；(5)空心主軸(16)的上部通過(guò)軸承(15)安裝在齒輪箱蓋(17)內(nèi)；(6)主動(dòng)齒輪(19)通過(guò)鍵(18)安裝在空心主軸(16)上；(7)齒輪箱(24)內(nèi)，在空心主軸臺(tái)階的上下各安裝一付推力軸承(23、25)，推力軸承調(diào)整壓圈(22)靠螺釘固定在齒輪箱(24)內(nèi)；(8)空心主軸(16)的下部通過(guò)軸承(27)固定在軸承盒(26)內(nèi)，軸承盒(26)通過(guò)螺釘安裝在齒輪箱(24)的下端；(9)空心主軸(16)的下端與雙法蘭短節(jié)(29)聯(lián)接，雙法蘭短節(jié)(29)的下端又用螺栓與接頭法蘭(31)和主動(dòng)軸套(32)聯(lián)接在一起；(10)接頭法蘭(31)的下端通過(guò)螺紋與可換接頭(36)聯(lián)接；(11)中心管(20)的下端和可換接頭(36)內(nèi)裝有懸掛短節(jié)(30)，懸掛短節(jié)(30)與雙法蘭短節(jié)(29)和接頭法蘭(31)之間形成環(huán)形通道，該通道上部與空心主軸(16)和中心管(20)之間的通道(21)相連通；(12)懸掛短節(jié)(30)的下端裝有密封套(40)，密封套上有密封圈；(13)主動(dòng)軸套(32)外套裝有托盤(pán)(39)，托盤(pán)(39)托著推力軸承(34、37)一起裝在推力軸承盒(35)內(nèi)，它們可以沿主動(dòng)軸套(32)上下滑動(dòng)，托盤(pán)(39)的底面上均勻分布著三個(gè)徑向丁字槽，每個(gè)丁字槽中掛著一個(gè)爪子(48)，爪子(48)內(nèi)表面上鑲嵌著牙塊(47)，其外表面為一斜面，插入到卡盤(pán)(41)內(nèi)并靠在與其斜度相同的斜面上；(14)下密封蓋(28)上有油缸支架(54)，推力軸承盒(35)的外圓上有油缸座(49)，靠壓蓋(50)將油缸固定在油缸座(49)上，靠銷(xiāo)軸(53)將活塞桿(52)與油缸支架(54)聯(lián)接；(15)卡盤(pán)(41)坐在內(nèi)齒托盤(pán)(42)上，靠鋼球(43)定位，卡盤(pán)(41)在內(nèi)齒托盤(pán)(42)上，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)到一定工作位置后靠銷(xiāo)釘(46)定向，用卡環(huán)(45)將內(nèi)齒托盤(pán)(42)安裝在主動(dòng)軸套(32)下端的外齒上，并用螺釘(44)將卡環(huán)(45)固定在卡緊槽內(nèi)；(16)銷(xiāo)軸(58、59)裝在傾翻支板(56、57)上，而傾翻支板(56、57)又分別與齒輪箱(24)和箱蓋(17)聯(lián)為一體。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬于鉆井機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。它主要由空心主軸、中心管、齒輪、箱體等構(gòu)成，空心主軸內(nèi)裝有中心管，它們之間具有環(huán)形通道，通過(guò)可換接頭、懸掛短節(jié)與雙壁鉆桿相聯(lián)接?？招闹鬏S上裝著主動(dòng)齒輪。該動(dòng)力頭靠液壓系統(tǒng)控制、可實(shí)現(xiàn)提升、下壓鉆具，使鉆具正、反向旋轉(zhuǎn)或翹舉、側(cè)擺等作業(yè)，適合于小型鉆機(jī)應(yīng)用。
文檔編號(hào)E21B3/02GK2202180SQ9422378
公開(kāi)日1995年6月28日 申請(qǐng)日期1994年10月19日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月19日
發(fā)明者羅恒茂, 嚴(yán)清一 申請(qǐng)人:華北石油管理局水電廠