液動旋轉(zhuǎn)式鉆具防頂器的制造方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及石油機械、鉆采設(shè)備:鉆具防頂器的產(chǎn)品研發(fā)。
【背景技術(shù)】
[0002]在開采地下石油、天然氣資源的鉆井作業(yè)過程中，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、推動數(shù)塊卡瓦沿著卡瓦座的錐面上行、夾緊鉆桿防頂，雖能達到防頂?shù)男Ч?，但存在著許多不足之處:一是用壓縮彈簧推動卡瓦上行后，不能自動縮回，必須用人力將彈簧壓縮回位，否則會影響鉆具后來的工作。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，到旋轉(zhuǎn)的鉆具跟前手工操作，而不能遠距離操控，增加了安全風(fēng)險。三是用人工操作的防頂器，必須在防頂器的側(cè)壁上開出兩個以上內(nèi)外相通的L型長槽、并裝上操作手柄，這就為砂塵進入防頂器、并影響其正常運行、敞開了方便之門。四是裝在防頂器L型長槽內(nèi)的手柄及卡瓦座和卡瓦，或無法旋轉(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(如采用三個以上不同種類和規(guī)格的大軸承與多個不同的零部件配合，并讓有彈簧、手柄和L型長槽的升降系統(tǒng)遠離卡瓦和卡瓦座等鎖定機構(gòu))，增加了防頂器產(chǎn)品的體積、造價和裝配的麻煩。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)動和遠程控制的“液動旋轉(zhuǎn)式鉆具防頂器”。
[0004]本發(fā)明由防頂器本體、自動鎖定機構(gòu)、液壓升降系統(tǒng)和支撐轉(zhuǎn)動系統(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，通過螺紋聯(lián)接成一個徑向封閉的殼體；在殼體內(nèi)的上方，裝有連動環(huán)牽扯、數(shù)塊能同時沿著卡瓦座中心臺階通孔內(nèi)均布的向上向內(nèi)傾斜的T形槽滑動的卡瓦、構(gòu)成的自動鎖定機構(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、一個封隔套和一個管接頭組成的液壓升降系統(tǒng)；支撐轉(zhuǎn)動系統(tǒng)由移動滾珠、徑向滾珠和軸向滾珠三個部分所構(gòu)成，均為數(shù)量不等的鋼球，布置在自動鎖定機構(gòu)的上面、下面和周圍。
[0005]由于本發(fā)明的防頂器本體徑向封閉，所以能杜絕砂塵進入防頂器內(nèi)，防止其影響卡瓦的上下滑動和相關(guān)零件的轉(zhuǎn)動。在防頂器本體內(nèi)，由連動環(huán)牽扯、數(shù)塊能同時沿著卡瓦座內(nèi)均布的向上向內(nèi)傾斜的T形槽滑動的卡瓦、構(gòu)成的自動鎖定機構(gòu)，不僅能對上頂?shù)你@桿即時卡夾鎖止，而且還能將個別下滑不暢的卡瓦同時拉扯到位。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)，可以遠距離操控，在外來液壓油的推動下，能迅速地通過數(shù)根活塞桿、推動連動環(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，自動回位。分為下中上三個部分的支撐轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，均為數(shù)量不等的鋼球，布置在自動鎖定機構(gòu)的四周，在承受鉆具上頂力量的同時，又能促使自動鎖定機構(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，達到一個新的高度。
【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明最常用的四塊卡瓦實施例的總體結(jié)構(gòu)全剖視示意圖；
[0007]圖2是圖1中A-A兩個平行剖切面對稱于中心線的剖視示意圖。
[0008]圖中標(biāo)號所示的零件名稱如下:
[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、移動滾珠，8、連動環(huán)，9、徑向滾珠，10、螺釘螺母，11、卡瓦，12、卡瓦座，13、軸向滾珠。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】和實施例作進一步說明:
[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、自動鎖定機構(gòu)、液壓升降系統(tǒng)和支撐轉(zhuǎn)動系統(tǒng)四個組成部分。
[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；下端是有細牙螺紋的螺柱，用與圓殼體(2)聯(lián)接；中心是兩個不同直徑的臺階通孔，在臺階通孔的臺階平面上，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徑向螺紋孔，用來連接卡瓦座(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；中部是過渡的圓臺階，外徑與圓殼體(2)的外圓一致；中心是兩個不同直徑的臺階通孔，臺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安裝封隔套(5);在下法蘭(3)的上端面、中心臺階通孔的周圍，均布著數(shù)個活塞孔；活塞孔的下端，均與臺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螺栓孔之間的一個向下傾斜或水平的液壓通道孔相通；在液壓通道孔的進口處，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)計計算時，以保證舉起連動環(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，而且會迫使卡瓦(11)產(chǎn)生有害的徑向夾緊力。
[0013]自動鎖定機構(gòu)包括連動環(huán)(8)、數(shù)塊均布的卡瓦(11)和卡瓦座(12)。連動環(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) 一起運動；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，用來卡夾鉆桿、防止上竄；其外側(cè)面均是一個向下向外傾斜的光滑平面，其左右兩個側(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形槽中上下運動的同時，還相對于連動環(huán)(8)作徑向滑動?？ㄍ咦?12)的外輪廓是帶有一級臺階的圓柱體，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)的中心臺階通孔、圓殼體⑵的內(nèi)孔和軸向滾珠(13)、徑向滾珠(9)活動配合；其中心處是兩個不同直徑的臺階通孔，用于容納連動環(huán)(8)、卡瓦(11)和鉆桿上下活動；在兩個不同直徑臺階通孔的內(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)的運動。
[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、臺階通孔、徑向凹槽和液壓通道孔所組成。數(shù)根活塞桿(4