专利名称:一种加杆装置及具有该加杆装置的井架的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种加杆装置及具有该加杆装置的井架。所述加杆装置包括：固定设置的支架和设置在支架上的转轴；承载杆，承载杆垂直于转轴设置，其第一端固定于转轴上；夹紧油缸，其尾部固定在承载杆上，其活塞杆平行于承载杆，其活塞杆的末端朝向承载杆的第二端延伸设置；夹持器，包括第一夹持部和第二夹持部，第一夹持部固定在承载杆的第二端，第二夹持部固定在夹紧油缸的活塞杆的末端，第一夹持部与第二夹持部共同限定出用于容纳钻杆的夹持腔；驱动杆，其第一端固定于转轴上；推进油缸，其尾部铰接于支架上，其活塞杆的末端与驱动杆的第二端铰接。所述井架设置有上述加杆装置。采用本实用新型加杆装置及井架，降低了作业风险，减少的工作量，提高了工作效率。
【专利说明】一种加杆装置及具有该加杆装置的井架
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于加接钻杆的加杆装置及具有该加杆装置的井架
【背景技术】
[0002]在利用钻机进行钻井作业时，需要将合适的钻杆加接到设置在井架上方的动力头上，由动力头驱动钻杆进行钻井作业。目前，在加接钻杆的操作中，需要操作人员在井架上方对钻杆的上端进行辅助推拉，使钻杆的上端与动力头对齐，以完成钻杆的加接。这种传统的加接方式存在以下缺陷:首先，作业的危险系数高，因操作人员需要在井架上方完成作业，存在着高空掉落的风险；第二，操作人员的劳动强度非常大，由于钻井过程中需要不断地进行钻杆的加接，操作人员需要多次爬上井架完成作业；第三，人工作业的工作效率低。
[0003]因此，有必要设计一种安全高效的钻杆加接设备，以降低作业风险、减少工作量，同时提高工作效率。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本实用新型提供一种加杆装置及具有该加杆装置的井架，旨在克服现有技术的不足，以降低加接钻杆操作的风险，减少操作人员的工作量，提高工作效率。
[0005]本实用新型所提供的加杆装置包括:
[0006]固定设置的支架。
[0007]转轴，所述转轴设置在所述支架上。
[0008]承载杆，所述承载杆垂直于所述转轴设置，其第一端固定于所述转轴上。
[0009]夹紧油缸，所述夹紧油缸的尾部固定在所述承载杆上，所述夹紧油缸的活塞杆平行于所述承载杆，所述夹紧油缸的活塞杆的末端朝向所述承载杆的第二端延伸设置。
[0010]夹持器，所述夹持器包括第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部固定在所述承载杆的第二端，所述第二夹持部固定在所述夹紧油缸的活塞杆的末端，所述第一夹持部与所述第二夹持部共同限定出用于容纳钻杆的夹持腔。
[0011]用于驱动所述转轴转动的驱动杆，所述驱动杆的第一端固定于所述转轴上。
[0012]推进油缸，所述推进油缸的尾部铰接于所述支架上，所述推进油缸的活塞杆的末端与所述驱动杆的第二端铰接。
[0013]有利地，所述加杆装置还包括加强杆，所述加强杆的第一端固定在所述承载杆的第二端，所述加强杆的第二端固定在所述转轴上，所述转轴、所述承载杆和所述加强杆共同形成三角形结构。
[0014]进一步，所述转轴包括轴套与轴杆，所述轴套固定在所述支架上，所述轴杆穿设于所述轴套中，所述承载杆的第一端和所述驱动杆的第一端均固定在所述轴杆上。
[0015]进一步，所述转轴设置有多个所述轴套，多个所述轴套同轴设置，并固定在所述支架上，所述轴杆依次穿过多个所述轴套。
[0016]进一步，所述驱动杆垂直于所述转轴设置。
[0017]进一步，所述推进油缸的活塞杆的中心轴线与所述驱动杆的中心轴线设置在同一平面内。
[0018]进一步，所述夹持腔的形状是开口环形，所述夹持腔的轴向平行于所述转轴设置。
[0019]进一步，所述夹持腔的内壁设置有卡瓦。
[0020]本实用新型所提供的井架设置有如上所述的任意一种加杆装置。
[0021]进一步，所述转轴垂直于地面设置。
[0022]采用本实用新型加杆装置及井架，通过夹紧油缸控制夹持器以夹紧钻杆，再通过推进油缸将钻杆推进到加接位置以完成钻杆的加接操作，操作人员无需上到井架上方工作，降低了作业风险，同时减轻了操作人员的劳动量，提高了工作效率。
【附图说明】
[0023]下面将通过附图详细描述本实用新型中优选实施例，将有助于理解本实用新型的目的和优点，其中:
[0024]图1是本实用新型加杆装置优选实施例的俯视图；
[0025]图2是本实用新型加杆装置优选实施例的正面视图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例对本实用新型进行详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0027]图1是本实用新型加杆装置优选实施例的俯视图；图2是本实用新型加杆装置优选实施例的正面视图。结合图1和图2所示，在优选实施例中，所述加杆装置包括支架10、转轴20、承载杆30、夹紧油缸40、夹持器50、驱动杆60和推进油缸70。
[0028]在具体实施例中，所述支架10固定设置，用于固定加杆装置的其他部件，所述支架10可以优选为各种金属架、固定建筑物等，也可以优选地通过钻井现场的井架本体实现。
[0029]所述转轴20设置在所述支架10上，并能够绕自身的轴向进行转动。优选地，所述支架10可以包括轴套与轴杆，所述轴杆穿设在所述轴套中。其中第一种实施方式为:所述轴套固定在所述支架10上，所述轴杆穿设于所述轴套中，所述轴套与所述支架10保持相对固定，所述轴杆可以绕自身的轴向进行转动，所述承载杆30的第一端和所述驱动杆60的第一端均固定在所述轴杆上，并在所述轴杆的带动下进行转动。第二种实施方式为:所述轴杆固定连接在所述支架10上，所述轴套套装在所述轴杆上，所述轴杆与所述支架10保持相对固定，所述轴套可以绕所述轴杆进行转动，所述承载杆30的第一端和所述驱动杆60的第一端均固定在所述轴套上，并在所述轴套的带动下进行转动。优选地，所述转轴20设置有多个所述轴套，多个所述轴套同轴设置，并固定在所述支架10上，所述轴杆依次穿过多个所述轴套，使所述轴杆更加稳定，以使得整个结构更加稳定。
[0030]所述承载杆30垂直于所述转轴20设置，所述承载杆30的第一端固定于所述转轴20上。优选地，当所述轴套与所述支架10固定连接时，所述承载杆30的第一端固定连接在所述轴杆上，并能够在轴杆的带动下进行转动；当所述轴杆与所述支架10固定连接时，所述承载杆30的第一端固定连接在所述轴套上，在所述轴套的带动下进行转动。
[0031]所述夹紧油缸40包括尾部和活塞杆，所述夹紧油缸40的尾部固定设置在所述承载杆30上，优选地，可以固定设置在靠近所述承载杆30的第一端的轴面上，所述夹紧油缸40的活塞杆平行于所述承载杆30设置，所述夹紧油缸40的活塞杆的末端朝向所述承载杆30的第二端的方向延伸设置。
[0032]所述夹持器50用于夹持钻井作业时所使用的钻杆90 ο所述夹持器50包括第一夹持部51和第二夹持部52，所述第一夹持部51固定在所述承载杆30的第二端，所述第二夹持部52固定连接在所述夹紧油缸40的活塞杆的末端，所述第一夹持部51与所述第二夹持部51共同限定出用于容纳钻杆90的夹持腔53。当所述夹紧油缸40的活塞杆进行伸缩运动时，能够带动所述第二夹持部52沿所述承载杆30的长度方向做往复运动，从而改变所述第一夹持部51与所述第二夹持部52之间的距离，即调节所述夹持腔53的大小，以适应各种不同规格的钻杆90。具体地，如图1所示，当所述夹紧油缸40的活塞杆伸长时，所述第二夹持部52朝着靠近所述第一夹持部51的方向运动，所述夹持腔53变小，使所述夹持器50夹紧放置在所述夹持腔53中的钻杆90 ;当所述夹紧油缸40的活塞杆缩短时，所述第二夹持部52朝着远离所述第一夹持部51的方向运动，所述夹持腔53变大，使所述夹持器50松开放置在所述夹持腔53中的钻杆90。
[0033]优选地，如图1所示，所述夹持腔53的形状是开口环形，所述夹持腔53的轴向平行于所述转轴20设置，从而使当钻杆90被夹持在所述夹持腔53中时，所述钻杆90的轴线平行于所述转轴20的轴向。一般地，所述转轴20是垂直于地面设置，因此，在所述钻杆90被夹持后，所述钻杆90的长度方向也是垂直于地面的。为了进一步提升夹持效果，所述夹持腔53的内壁可以设置卡瓦，所述卡瓦可以固定连接在所述第一夹持部51和/或所述第二夹持部52的内壁，在进行夹持操作时，通过所述卡瓦对所述钻杆90进行夹紧操作，防止所述钻杆90在夹持过程中掉落。
[0034]所述驱动杆60用于驱动所述转轴20转动，所述驱动杆60的第一端与所述转轴20固定连接。优选地，当所述轴套与所述支架10固定连接时，所述驱动杆60的第一端固定连接在所述轴杆上，并能够带动所述轴杆进行转动；当所述轴杆与所述支架10固定连接时，所述驱动杆60的第一端固定连接在所述轴套上，并能够带动所述轴套进行转动。所述驱动杆60优选地垂直于所述转轴20的轴向设置。
[0035]所述推进油缸70用于推动所述驱动杆60运动，从而使所述驱动杆60驱动所述转轴20进行转动，以带动所述承载杆30转动。所述推进油缸70的尾部铰接于所述支架10上，所述推进油缸70的活塞杆的末端与所述驱动杆60的第二端铰接。优选地，所述推进油缸70的活塞杆的中心轴线与所述驱动杆60的中心轴线设置在同一平面内。所述推进油缸70的尾部与所述支架10之间的铰接轴(即所述推进油缸70的尾部与所述支架10发生相对转动的轴)平行于所述转轴20的轴向设置，所述推进油缸70的活塞杆的末端与所述驱动杆60的第二端的铰接轴也平行于所述转轴20的轴向设置，这种结构可以高效地利用所述推进油缸70的活塞杆所产生的驱动力。
[0036]如图2所示，优选地，所述加杆装置还包括加强杆80，所述加强杆80的第一端固定在所述承载杆30的第二端，所述加强杆80的第二端固定在所述转轴20上，所述转轴20、所述承载杆30和所述加强杆80共同形成三角形结构，这种结构利用了三角形的稳定性，增加了整个加杆装置的稳定性。
[0037]本实用新型还提供一种井架，所述井架设置有如上所述的任意一种加杆装置，其中优选的是，所述转轴20垂直于地面设置。具体地，可以将多个所述轴套固定连接在所述井架本体上，使多个所述轴套的轴线重合，且多个所述轴套的轴线垂直于地面设置，将所述承载杆30的第一端和所述驱动杆60的第一端固定连接在所述轴杆上；也可以将所述轴杆固定连接在所述井架本体上，使所述轴杆的轴线与地面垂直，将所述承载杆30的第一端和所述驱动杆60的第一端固定连接在所述轴套上。此外，所述推进油缸70的尾部与所述井架本体铰接。
[0038]使用本实用新型优选实施例中所描述的加杆装置和井架进行加杆作业的步骤如下:1.调节所述夹紧油缸40的活塞杆的伸长长度，使所述第一夹持部51与所述第二夹持部52之间的距离大于需要加接的钻杆90的直径；2.将需要加接的钻杆90竖直放置在所述夹持腔53中；3.调节所述夹紧油缸40的活塞杆的长度，使所述第一夹持部51与所述第一夹持部51之间的距离变小，直至所述第一夹持部51与所述第二夹持部52将所述钻杆90紧紧地夹持；4.调节所述推进油缸70的活塞杆的长度，在所述推进油缸70的活塞杆的推动下，所述驱动杆60驱动所述转轴20进行转动，所述转轴20带动所述承载杆30绕所述转轴20转动，所述承载杆30带动所述夹持器50绕所述转轴20转动；5.当所述钻杆90到达需要加接的位置时，即当所述钻杆90的上端对准设置在井架上的动力头时，停止调节所述推进油缸70 ；6.将所述钻杆90加接到所述动力头上；7.加接完成后，调节所述夹紧油缸40的活塞杆的长度，使所述夹持器50松开对所述钻杆90的夹持；8.调节所述推进油缸70的活塞杆的长度，使所述承载杆30回复原位，完成加接工作。
[0039]采用本实用新型加杆装置及井架，通过夹紧油缸控制夹持器以夹紧钻杆，再通过推进油缸将钻杆推进到加接位置以完成钻杆的加接操作，操作人员无需上到井架上方工作，降低了作业风险，同时减轻了操作人员的劳动量，提高了工作效率。
[0040]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种加杆装置，其特征在于，所述加杆装置包括: 固定设置的支架； 转轴，所述转轴设置在所述支架上； 承载杆，所述承载杆垂直于所述转轴设置，其第一端固定于所述转轴上； 夹紧油缸，所述夹紧油缸的尾部固定在所述承载杆上，所述夹紧油缸的活塞杆平行于所述承载杆，所述夹紧油缸的活塞杆的末端朝向所述承载杆的第二端延伸设置； 夹持器，所述夹持器包括第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部固定在所述承载杆的第二端，所述第二夹持部固定在所述夹紧油缸的活塞杆的末端，所述第一夹持部与所述第二夹持部共同限定出用于容纳钻杆的夹持腔； 用于驱动所述转轴转动的驱动杆，所述驱动杆的第一端固定于所述转轴上； 推进油缸，所述推进油缸的尾部铰接于所述支架上，所述推进油缸的活塞杆的末端与所述驱动杆的第二端铰接。2.根据权利要求1所述的加杆装置，其特征在于，所述加杆装置还包括加强杆，所述加强杆的第一端固定在所述承载杆的第二端，所述加强杆的第二端固定在所述转轴上，所述转轴、所述承载杆和所述加强杆共同形成三角形结构。3.根据权利要求1所述的加杆装置，其特征在于，所述转轴包括轴套与轴杆，所述轴套固定在所述支架上，所述轴杆穿设于所述轴套中，所述承载杆的第一端和所述驱动杆的第一端均固定在所述轴杆上。4.根据权利要求3所述的加杆装置，其特征在于，所述转轴设置有多个所述轴套，多个所述轴套同轴设置，并固定在所述支架上，所述轴杆依次穿过多个所述轴套。5.根据权利要求1所述的加杆装置，其特征在于，所述驱动杆垂直于所述转轴设置。6.根据权利要求5所述的加杆装置，其特征在于，所述推进油缸的活塞杆的中心轴线与所述驱动杆的中心轴线设置在同一平面内。7.根据权利要求1所述的加杆装置，其特征在于，所述夹持腔的形状是开口环形，所述夹持腔的轴向平行于所述转轴设置。8.根据权利要求1所述的加杆装置，其特征在于，所述夹持腔的内壁设置有卡瓦。9.一种井架，其特征在于，所述井架设置有如权利要求1-8中任意一项所述的加杆装置。10.根据权利要求9所述的井架，其特征在于，所述转轴垂直于地面设置。
【文档编号】E21B19-18GK204299506SQ201420642792
【发明者】曹主军, 高启瑜, 王明, 周贵宗, 周光, 王刚, 胡新, 王瑞, 康彦华 [申请人]神华集团有限责任公司, 神华宁夏煤业集团有限责任公司