液動(dòng)旋轉(zhuǎn)式鉆具防頂器的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及石油機(jī)械、鉆采設(shè)備:鉆具防頂器的產(chǎn)品研發(fā)。
【背景技術(shù)】
[0002]在開(kāi)采地下石油、天然氣資源的鉆井作業(yè)過(guò)程中，可能遇到的井下復(fù)雜情況很多；除了井眼垮塌、縮徑、沉砂等不良情況外，還會(huì)遇到淺氣層侵井或高壓地層的壓差引起的油氣上竄，把鉆具頂出井筒，危及鉆井作業(yè)人員和設(shè)備的安全?，F(xiàn)有的鉆具防頂器，均采用壓縮彈簧、推動(dòng)數(shù)塊卡瓦沿著卡瓦座的錐面上行、夾緊鉆桿防頂，雖能達(dá)到防頂?shù)男Ч?，但存在著許多不足之處:一是用壓縮彈簧推動(dòng)卡瓦上行后，不能自動(dòng)縮回，必須用人力將彈簧壓縮回位，否則會(huì)影響鉆具后來(lái)的工作。二是防頂器中的卡瓦上行和縮回，都必須派人冒著鉆具上頂?shù)奈ｋU(xiǎn)，到旋轉(zhuǎn)的鉆具跟前手工操作，而不能遠(yuǎn)距離操控，增加了安全風(fēng)險(xiǎn)。三是用人工操作的防頂器，必須在防頂器的側(cè)壁上開(kāi)出兩個(gè)以上內(nèi)外相通的L型長(zhǎng)槽、并裝上操作手柄，這就為砂塵進(jìn)入防頂器、并影響其正常運(yùn)行、敞開(kāi)了方便之門(mén)。四是裝在防頂器L型長(zhǎng)槽內(nèi)的手柄及卡瓦座和卡瓦，或無(wú)法旋轉(zhuǎn)，影響鉆具的鉆井作業(yè)；或讓其旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜(如采用三個(gè)以上不同種類(lèi)和規(guī)格的大軸承與多個(gè)不同的零部件配合，并讓有彈簧、手柄和L型長(zhǎng)槽的升降系統(tǒng)遠(yuǎn)離卡瓦和卡瓦座等鎖定機(jī)構(gòu))，增加了防頂器產(chǎn)品的體積、造價(jià)和裝配的麻煩。另外，現(xiàn)有的防頂器中的數(shù)塊卡瓦，在推力取消后，均依靠各自的重力下落回位；由于受到砂塵、錐面等因素的影響，一致性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于消除現(xiàn)有防頂器產(chǎn)品的不足之處，而提供一種結(jié)構(gòu)新穎、體積較小、耗材較少、密封性好、可靠性高、可隨桿轉(zhuǎn)動(dòng)和遠(yuǎn)程控制的“液動(dòng)旋轉(zhuǎn)式鉆具防頂器”。
[0004]本發(fā)明由防頂器本體、自動(dòng)鎖定機(jī)構(gòu)、液壓升降系統(tǒng)和支撐轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)所組成，其特色之處是:防頂器本體由上法蘭、圓殼體和下法蘭三種零件，通過(guò)螺紋聯(lián)接成一個(gè)徑向封閉的殼體；在殼體內(nèi)的上方，裝有連動(dòng)環(huán)牽扯、數(shù)塊能同時(shí)沿著卡瓦座中心臺(tái)階通孔內(nèi)均布的向上向內(nèi)傾斜的T形槽滑動(dòng)的卡瓦、構(gòu)成的自動(dòng)鎖定機(jī)構(gòu)；在殼體內(nèi)的下方，是安裝在下法蘭孔內(nèi)外的數(shù)根活塞桿、一個(gè)封隔套和一個(gè)管接頭組成的液壓升降系統(tǒng)；支撐轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)由移動(dòng)滾珠、徑向滾珠和軸向滾珠三個(gè)部分所構(gòu)成，均為數(shù)量不等的鋼球，布置在自動(dòng)鎖定機(jī)構(gòu)的上面、下面和周?chē)?br>[0005]由于本發(fā)明的防頂器本體徑向封閉，所以能杜絕砂塵進(jìn)入防頂器內(nèi)，防止其影響卡瓦的上下滑動(dòng)和相關(guān)零件的轉(zhuǎn)動(dòng)。在防頂器本體內(nèi)，由連動(dòng)環(huán)牽扯、數(shù)塊能同時(shí)沿著卡瓦座內(nèi)均布的向上向內(nèi)傾斜的T形槽滑動(dòng)的卡瓦、構(gòu)成的自動(dòng)鎖定機(jī)構(gòu)，不僅能對(duì)上頂?shù)你@桿即時(shí)卡夾鎖止，而且還能將個(gè)別下滑不暢的卡瓦同時(shí)拉扯到位。裝在下法蘭孔內(nèi)外的數(shù)根活塞桿、封隔套和管接頭組成的液壓升降系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)距離操控，在外來(lái)液壓油的推動(dòng)下，能迅速地通過(guò)數(shù)根活塞桿、推動(dòng)連動(dòng)環(huán)和數(shù)塊卡瓦上行防頂；也能在釋放液壓油后，在諸多零件的重力壓迫下，自動(dòng)回位。分為下中上三個(gè)部分的支撐轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，均為數(shù)量不等的鋼球，布置在自動(dòng)鎖定機(jī)構(gòu)的四周，在承受鉆具上頂力量的同時(shí)，又能促使自動(dòng)鎖定機(jī)構(gòu)跟隨鉆桿靈活地旋轉(zhuǎn)，去完成鉆穿淺層水泥塞等工作。從而使防頂器產(chǎn)品的技術(shù)水平和綜合性能，達(dá)到一個(gè)新的高度。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是本發(fā)明最常用的四塊卡瓦實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)全剖視示意圖；
[0007]圖2是圖1中A-A兩個(gè)平行剖切面對(duì)稱(chēng)于中心線的剖視示意圖。
[0008]圖中標(biāo)號(hào)所示的零件名稱(chēng)如下:
[0009]1、上法蘭，2、圓殼體，3、下法蘭，4、活塞桿，5、封隔套，6、管接頭，7、移動(dòng)滾珠，8、連動(dòng)環(huán)，9、徑向滾珠，10、螺釘螺母，11、卡瓦，12、卡瓦座，13、軸向滾珠。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】和實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0011]圖1、圖2中，本發(fā)明的零部件，從其功能上可區(qū)分為:防頂器主體、自動(dòng)鎖定機(jī)構(gòu)、液壓升降系統(tǒng)和支撐轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)四個(gè)組成部分。
[0012]防頂器主體由上法蘭(1)、圓殼體(2)和下法蘭(3)三種零件，通過(guò)上法蘭(I)的下端、下法蘭(3)的上端和圓殼體(2)的兩端螺紋，聯(lián)接成一個(gè)徑向封閉的殼體。上法蘭
(I)的上端是有一道同心的梯形墊環(huán)槽和多個(gè)均布螺栓孔的圓法蘭，用與其它設(shè)備相聯(lián)接；下端是有細(xì)牙螺紋的螺柱，用與圓殼體(2)聯(lián)接；中心是兩個(gè)不同直徑的臺(tái)階通孔，在臺(tái)階通孔的臺(tái)階平面上，加工有一道同心的圓孤槽，用與卡瓦座(12)和軸向滾珠(13)相銜接。圓殼體(2)為一空心圓柱體，兩端的內(nèi)孔處均加工有一段內(nèi)螺紋，分別與上法蘭(I)和下法蘭(3)的螺柱端相聯(lián)接；在其內(nèi)孔中段的側(cè)壁上，加工有一道圓孤槽和一個(gè)徑向螺紋孔，用來(lái)連接卡瓦座(12)、徑向滾珠(9)和螺釘螺母(10)。下法蘭(3)的上端是有細(xì)牙螺紋的螺柱，用與圓殼體(2)聯(lián)接；下端是有一道同心的梯形墊環(huán)槽和多個(gè)均布螺栓孔的圓法蘭，用與井口上的防噴器相聯(lián)接；中部是過(guò)渡的圓臺(tái)階，外徑與圓殼體(2)的外圓一致；中心是兩個(gè)不同直徑的臺(tái)階通孔，臺(tái)階通孔上方直徑較小的孔是鉆具的通道，下方直徑較大的孔用來(lái)安裝封隔套(5);在下法蘭(3)的上端面、中心臺(tái)階通孔的周?chē)?，均布著?shù)個(gè)活塞孔；活塞孔的下端，均與臺(tái)階通孔中直徑較大孔中部的徑向凹槽相通；徑向凹槽與下端圓法蘭中兩個(gè)螺栓孔之間的一個(gè)向下傾斜或水平的液壓通道孔相通；在液壓通道孔的進(jìn)口處，加工有錐螺紋，用于聯(lián)接管接頭￠)?；钊椎目讖胶蛿?shù)量與液壓油的工作壓力有關(guān)，不宜大和多；設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，以保證舉起連動(dòng)環(huán)(8)和卡瓦(11)為目的；孔徑大或孔數(shù)多，不僅上推和下降速度較慢，而且會(huì)迫使卡瓦(11)產(chǎn)生有害的徑向夾緊力。
[0013]自動(dòng)鎖定機(jī)構(gòu)包括連動(dòng)環(huán)(8)、數(shù)塊均布的卡瓦(11)和卡瓦座(12)。連動(dòng)環(huán)(8)是截面為矩形的環(huán)狀零件，在其上面均布著與卡瓦(11)數(shù)量相等的帶T形芯的軸向凹槽，用于連接每塊卡瓦(11) 一起運(yùn)動(dòng)；在其下面加工有一道同心的圓孤槽，用與活塞桿(4)上的移動(dòng)滾珠(7)相接觸?？ㄍ?11)的形狀、尺寸和作用相同，數(shù)量在3?4塊之間；其內(nèi)側(cè)面，均密布著卡齒，齒尖向下，用來(lái)卡夾鉆桿、防止上竄；其外側(cè)面均是一個(gè)向下向外傾斜的光滑平面，其左右兩個(gè)側(cè)面均相互平行，在靠近外側(cè)面的斜邊角處，各有一道突出的臺(tái)階，用與卡瓦座(12)中傾斜的T形槽配合，將鉆桿的上頂力轉(zhuǎn)變?yōu)榭ㄍ?11)的夾緊力，并防止卡瓦(11)脫離；其上下兩面均為相互平行的平面，在下平面的中間，均加工有一道由內(nèi)向外的T形凹槽，用與連動(dòng)環(huán)(8)上帶T形芯的凹槽相銜接，使卡瓦(11)在卡瓦座(12)傾斜的T形槽中上下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還相對(duì)于連動(dòng)環(huán)(8)作徑向滑動(dòng)?？ㄍ咦?12)的外輪廓是帶有一級(jí)臺(tái)階的圓柱體，上端面和外圓的中段、各加工有一道同心的圓孤槽，用與上法蘭(I)的中心臺(tái)階通孔、圓殼體⑵的內(nèi)孔和軸向滾珠(13)、徑向滾珠(9)活動(dòng)配合；其中心處是兩個(gè)不同直徑的臺(tái)階通孔，用于容納連動(dòng)環(huán)(8)、卡瓦(11)和鉆桿上下活動(dòng)；在兩個(gè)不同直徑臺(tái)階通孔的內(nèi)壁上，均布著與卡瓦(11)數(shù)量相等的向上向內(nèi)傾斜的T形槽，用于引導(dǎo)和約束卡瓦(11)的運(yùn)動(dòng)。
[0014]液壓升降系統(tǒng)由活塞桿(4)、封隔套(5)、管接頭(6)三種零件和下法蘭(3)中的活塞孔、臺(tái)階通孔、徑向凹槽和液壓通道孔所組成。數(shù)根活塞桿(4