钻具固定装置的制作方法

本发明涉及钻井设备技术领域，尤其涉及一种钻具固定装置。

背景技术：

石油开采是在有储油层的地方对石油进行挖掘、提取的行为；由于储油层的位置一般处于地面下较深的位置，因此如何将储油层内的石油输送至地面成为研究的热点。

现有技术中，需先通过钻井设备由地面向地下开设井管，钻井设备包括钻杆、钻头以及驱动装置；钻杆的一端与钻头连接，钻杆的另一端与驱动装置连接，驱动装置用于驱动钻杆转动，进而使钻头向地下移动，以钻出井管，井管的底端与地下储油层连通。在钻出井管后，向井管内穿设油管，油管的底端与储油层连通，通过油管将储油层内的原油输送至地面，以实现石油的开采。

然而，现有技术中，由于钻杆一般都为金属杆，钻杆工作时在地下岩石的作用下容易发生断裂；断裂后的钻杆在地下的气体或液体的压力作用下向上移动，进而使钻杆由井管伸出，伸出后的钻杆容易对地面的机械或者工作人员造成伤害。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种钻具固定装置，以解决现有技术中断裂后的钻杆在地下的气体或液体的压力作用下向上移动，进而使钻杆由井管伸出，伸出后的钻杆容易对地面的机械或者工作人员造成伤害的技术问题。

本发明提供了一种钻具固定装置，包括：锁紧头、第一锁紧块、第二锁紧块以及拉杆；所述锁紧头上设置有锁紧通道，所述锁紧通道底端的截面面积大于所述锁紧通道顶端的截面面积；所述第一锁紧块上设置有与所述锁紧通道的侧壁配合的第一配合面，所述第二锁紧块上设置有与所述锁紧通道的侧壁配合的第二配合面，所述第一锁紧块和所述第二锁紧块用于夹持钻杆；所述锁紧头通过所述拉杆与所述转盘连接。

如上所述的钻具固定装置，优选地，所述钻具固定装置还包括锁定装置，所述锁定装置包括抵顶板以及抵顶装置，所述抵顶板设置在所述锁紧通道内，且抵顶在所述第一锁紧块和所述第二锁紧块的底端；所述抵顶装置用于向上抵顶所述抵顶板。

如上所述的钻具固定装置，优选地，所述抵顶装置包括抵顶螺柱，所述锁紧头的底端设置有连接凸缘，所述连接凸缘上设置有与所述抵顶螺柱配合的抵顶螺纹孔。

如上所述的钻具固定装置，优选地，所述抵顶螺柱的末端上设置有扭转臂。

如上所述的钻具固定装置，优选地，所述抵顶装置包括抵顶头、第一连杆、第二连杆以及拉环；所述抵顶头与所述锁紧头的底端铰接，所述第一连杆的两端分别与所述抵顶头的末端和第二连杆的前端铰接，所述第二连杆的末端与所述锁紧头侧壁可转动的连接；所述拉环与所述第二连杆的末端铰接，所述抵顶头的前端用于抵顶所述抵顶板。

如上所述的钻具固定装置，优选地，所述钻具固定装置还包括抵顶柱，所述锁紧头的顶端开设有通孔，所述抵顶柱穿设在所述通孔内；所述抵顶柱用于在拆卸所述钻杆时，向下抵顶所述第一锁紧块和/或所述第二锁紧块。

如上所述的钻具固定装置，优选地，所述第一锁紧块与所述钻杆配合的第一夹紧面上设置有第一凸出部，所述第二锁紧块与所述钻杆配合的第二夹紧面上设置有第二凸出部。

如上所述的钻具固定装置，优选地，所述第一凸出部为多个，多个所述第一凸出部间隔的设置在所述第一夹紧块上；所述第二凸出部为多个，多个所述第二凸出部间隔的设置在所述第二夹紧块上。

如上所述的钻具固定装置，优选地，所述拉杆包括第一拉紧杆、调节套管以及第二拉紧杆；所述第一拉紧杆的顶端与所述锁紧头连接，所述第一拉紧杆的侧壁上设置有第一调节外螺纹，所述调节管内部具有调节螺纹孔，所述第二拉紧杆的末端与所述转盘连接，所述第二拉紧杆的侧壁上设置有第二调节外螺纹，所述第一拉紧杆的末端和第二拉紧杆的前端分别由所述调节管的两端穿入，且所述第一调节外螺纹和所述第二调节外螺纹均与所述调节螺纹孔配合。

如上所述的钻具固定装置，优选地，所述拉杆为多个，多个所述拉杆沿所述钻杆的周向等间隔的设置。

本发明提供的钻具固定装置，通过在锁紧头上设置锁紧通道，锁紧通道的底端截面面积大于锁紧通道顶端的截面面积；第一锁紧块上设置与锁紧通道配合的第一配合面，第二锁紧块上设置与锁紧通道配合的第二配合面，第一锁紧块和第二锁紧块设置在锁紧通道内，第一锁紧块和第二锁紧块用于夹持钻杆，锁紧头通过拉杆与转盘连接；当钻杆断裂时，第一锁紧块和第二锁紧块可以夹持钻杆，以通过第一锁紧块和第二锁紧块与钻杆之间的摩擦力阻止钻杆向上移动，以免钻杆由井管内伸出对地面的机械或者工作人员造成伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的钻具固定装置与钻杆的安装示意图；

图2为本发明实施例提供的钻具固定装置中锁紧头与第一锁紧块和第二锁紧块间的安装示意图；

图3为本发明一实施例提供的钻具固定装置中锁定装置的结构示意图；

图4为本发明另一实施例提供的钻具固定装置中锁定装置的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的钻具固定装置的结构示意图；

图6为本发明又一实施例提供的钻具固定装置的结构示意图。

附图标记说明：

10、锁紧头；

20、第一锁紧块；

30、第二锁紧块；

40、拉杆；

50、转盘；

60、抵顶板；

70、钻杆；

101、第一连杆；

102、第二连杆；

103、拉环；

104、抵顶头；

105、抵顶螺柱；

106、扭转臂；

401、第一拉紧杆；

402、第二拉紧杆；

403、调节套管；

404、铁链。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

图1为本发明实施例提供的钻具固定装置与钻杆的安装示意图；图2为本发明实施例提供的钻具固定装置中锁紧头与第一锁紧块和第二锁紧块间的安装示意图；图3为本发明一实施例提供的钻具固定装置中锁定装置的结构示意图；图4为本发明另一实施例提供的钻具固定装置中锁定装置的结构示意图；图5为本发明一实施例提供的钻具固定装置的结构示意图；图6为本发明又一实施例提供的钻具固定装置的结构示意图。

请参照图1-图6。本实施例提供一种钻具固定装置，包括：锁紧头10、第一锁紧块20、第二锁紧块30、转盘50以及拉杆40；锁紧头10上设置有锁紧通道，锁紧通道底端的截面面积大于锁紧通道顶端的截面面积；第一锁紧块20上设置有与锁紧通道的侧壁配合的第一配合面，第二锁紧块30上设置有与锁紧通道的侧壁配合的第二配合面，第一锁紧块20和第二锁紧块30用于夹持钻杆70；锁紧头10通过拉杆40与转盘50连接。

本实施例对锁紧头10不做限制，例如：锁紧头10可以呈截面为圆形、三角形、矩形等形状的柱状，或者锁紧头10呈其他的不归则形状。锁紧头10可以主要由铜、铁、铝等金属材质构成，或者锁紧头10由塑料等非金属材质构成。

锁紧头10由底端向顶端开设有锁紧通道，锁紧通道可以呈圆台状或者棱台状，锁紧通道的底端形成开口，以便于第一锁紧头10、第二锁紧头10以及钻杆70由开口伸入到锁紧通道内。锁紧通道可以贯穿锁紧头10。

本实施例中第一锁紧块20可以有多种，例如：第一锁紧块20可以主要由铜、铁、铝等金属材质构成，或者第一锁紧块20由塑料等具有一定强度的非金属材质构成。第一锁紧块20的外侧面形成第一配合面，第一配合面为与锁紧通道的侧壁配合的锥面。本实施例中的第二锁紧块30与第一锁紧块20的结构和材质相似，在此不再赘述。

本实施例中的拉杆40可以有多种，例如：拉杆40可以为主要由铜、铁、铝等金属材质构成的金属杆，拉杆40的两端分别与锁紧头10和底座50连接，以免在钻杆70的抵顶下，锁紧头10向上移动。

本实施例提供的钻具固定装置的使用过程为：在钻杆70发生断裂，使得部分钻杆70在井下的气体或液体的压力作用下向上移动时；首先将第一锁紧块20和第二锁紧块30放置在锁紧头10内的锁紧通道内，第一配合面和第二配合面分别与锁紧通道的侧壁贴合；再将钻杆70设置在第一锁紧块20和第二锁紧块30之间，下按压锁紧头10，以使第一锁紧块20和第二锁紧块30向锁紧头10的顶端移动，与此同时，第一锁紧块20和第二锁紧块30之间的距离减小，进而第一锁紧块20和第二锁紧块30夹紧钻杆70，通过第一锁紧块20和第二锁紧块30与夹紧钻杆70之间的摩擦力阻止钻杆70与第一锁紧块20和第二锁紧块30相对移动；之后将拉杆40的两端分别与转盘50和锁紧头10连接，以阻止锁紧头10和钻杆70向上移动。需要说明的是，钻杆70向上抵顶第一锁紧块20和第二锁紧块30的抵顶力越大，第一锁紧块20和第二锁紧块30夹持钻杆70的夹紧力也随之增大。

本实施例提供的钻具固定装置，通过在锁紧头10上设置锁紧通道，锁紧通道的底端截面面积大于锁紧通道顶端的截面面积；第一锁紧块20上设置与锁紧通道配合的第一配合面，第二锁紧块30上设置与锁紧通道配合的第二配合面，第一锁紧块20和第二锁紧块30设置在锁紧通道内，第一锁紧块20和第二锁紧块30用于夹持钻杆70，锁紧头10通过拉杆40与转盘50连接；当钻杆70断裂时，第一锁紧块20和第二锁紧块30可以夹持钻杆70，以通过第一锁紧块20和第二锁紧块30与钻杆70之间的摩擦力阻止钻杆70与第一锁紧块20和第二锁紧块30相对移动，进而阻止钻杆70向上移动，以免钻杆70由井管内伸出对地面的机械或者工作人员造成伤害。

具体地。钻具固定装置还包括锁定装置，锁定装置包括抵顶板60以及抵顶装置，抵顶板60设置在锁紧通道内，且抵顶在第一锁紧块20和第二锁紧块30的底端；抵顶装置用于向上抵顶抵顶板60。通过抵顶板60和抵顶装置向上抵顶第一锁紧块20和第二锁紧块30，以使第一锁紧块20和第二锁紧块30在向上移动的同时夹紧钻杆70，以免钻杆70受力不均导致钻杆70上下移动，进而使第一锁紧块20和第二锁紧块30由锁紧通道内掉落。

需要说明的是抵顶板60的中部设置过孔，以便于钻杆70穿过过孔后与第一锁紧头10和第二锁紧头10接触。优选地，抵顶板60可以呈环形，抵顶板60的顶面分别与第一锁紧块20和第二锁紧块30的底端抵接；或者抵顶板60包括第一挡板和第二挡板，第一挡板和第二挡板分别抵顶在第一锁紧块20和第二锁紧块30的底端。

本实施例中的抵顶装置可以有多种，只要能够抵顶抵顶板60，以使第一锁紧块20和第二锁紧块30夹紧钻杆70即可；例如：抵顶装置可以为液压缸，液压缸的缸体与锁紧头10连接，液压缸的活塞杆与抵顶板60连接，以便在活塞杆由缸体内伸出时，活塞杆抵顶抵顶板60，以使第一锁紧块20和第二锁紧块30向上移动，进而使第一锁紧块20和第二锁紧块30夹紧钻杆70。或者抵顶装置包括：弯杆、棘轮、棘爪、按压弹簧以及解锁臂，弯杆与锁紧头10的底端铰接，弯杆的前端形成行有抵顶块，抵顶块向锁紧通道的内部延伸，以抵顶在抵顶板60的下端；棘轮固定在锁紧块的底端，棘爪铰接在弯杆上，并且棘轮与棘爪配合；按压弹簧分别与棘爪和弯杆连接，以使棘爪按压在棘轮上；合理的设置棘爪和棘轮的位置，可以在向第一方向旋转弯杆时，棘爪由棘轮的上部划过，并且此时抵顶块向锁紧通道的内部移动，以抵顶抵顶板60；当停止转动弯杆时，棘爪与棘轮啮合，并且阻止弯杆向第一方向的反方向转动；棘爪上设置有解锁块，旋转解锁臂，以使解锁臂抵顶解锁块，进而驱动棘爪向背离棘轮的方向转动，以使棘轮与棘爪脱离啮合，此时可向第一方向的反方向转动弯杆，以拆卸钻杆70。

优选地，抵顶装置可以为多个，多个抵顶装置间隔的设置，以增加对抵顶板60的抵顶力。进一步优选地，多个抵顶装置等间隔的设置，可以保证抵顶板60的受力均匀，以免抵顶板60在锁紧通道内部发生倾斜。

本实施例提供的钻具固定装置的使用过程为：在钻杆70发生断裂，使得部分钻杆70在井下的气体或液体的压力作用下向上移动时；首先将第一锁紧块20和第二锁紧块30放置在锁紧头10内的锁紧通道内，第一配合面和第二配合面分别与锁紧通道的侧壁贴合；再将钻杆70设置在第一锁紧块20和第二锁紧块30之间，并且将抵顶板60设置在第一锁紧块20和第二锁紧块30的底部，通过抵顶装置抵顶抵顶板60，以使第一锁紧块20和第二锁紧块30向锁紧块的顶端移动，与此同时，第一锁紧块20和第二锁紧块30之间的距离减小，进而使第一锁紧块20和第二锁紧块30夹紧钻杆70；之后将拉杆40的两端分别与转盘50和锁紧头10连接，以阻止锁紧头10和钻杆70向上移动。

继续参照图3。具体地，抵顶装置包括抵顶螺柱105，锁紧头10的底端设置有连接凸缘，连接凸缘上设置有与抵顶螺柱105配合的抵顶螺纹孔。结构简单且调节方便。

优选地，在抵顶螺柱105的底端设置有驱动部，驱动部可以为截面呈正六边形的棱柱；以在使用时，通过扳手夹持棱柱，便于扭转抵顶螺柱105；或者驱动部为抵顶螺柱105底端开设的旋转孔，使用时，可将柱状的转杆插设在旋转孔内，以通过转杆驱动抵顶螺柱105转动。

继续参照图3。具体地，抵顶螺柱105的末端上设置有扭转臂106。通过扭转臂106即可驱动抵顶螺柱105转动，以免通过专用工具驱动抵顶螺栓转动，操作简单。

优选地，抵顶螺柱105与扭转臂106之间可以通过焊接或者螺栓连接的方式连接，或者扭转臂106与通过铸造的方式与抵顶螺栓一体成型。

继续参照图4。具体地，抵顶装置包括抵顶头104、第一连杆101、第二连杆102以及拉环103；抵顶头104与锁紧头10的底端铰接，第一连杆101的两端分别与抵顶头104的末端和第二连杆102的前端铰接，第二连杆102的末端与锁紧头10侧壁可转动的连接；拉环103与第二连杆102的末端铰接，抵顶头104的末端用于抵顶抵顶板60。通过拉拔拉环103可以驱动第一连杆101和第二连杆102转动，进而使第一连杆101和第二连杆102带动抵顶头104转动，进而使抵顶头104抵顶抵顶板60向上移动，操作方便。

需要说明的是，在不使用时，第二连杆102与水平面之间具有一定的夹角，当通过拉环103拉拔第二连杆102时，第二连杆102逐渐向垂直于水平面的方向转动，进而驱动第一连杆101和抵顶头104转动。

优选地，在锁紧头10的侧壁上形成有连接部，连接部凹陷形成有凹槽，在第二连杆102的末端形成有转动柱，使用时将转动柱卡设在凹槽内，以实现第二连杆102与锁紧头10间的可转动连接；在拆卸钻杆70时，可以将连接部由凹槽内取出。

具体地，钻具固定装置还包括抵顶柱，锁紧头10的顶端开设有通孔，抵顶柱穿设在通孔内；抵顶柱用于在拆卸钻杆70时，向下抵顶第一锁紧块20和/或第二锁紧块30。拆卸钻杆70时，通过顶柱抵顶第一锁紧块20和/或第二锁紧块30向锁紧通道的底端移动，进而使第一锁紧块20和第二锁紧块30与钻杆70间的夹紧力减小，以便于取下钻杆70。

优选地，抵顶柱的底端设置有横杆，横杆与抵顶柱垂直设置，横杆的两端分别抵顶在第一锁紧块20和第二锁紧块30的顶端，以便在抵顶柱向锁紧通道内移动时可以同时带动第一锁紧块20和第二锁紧块30移动。

进一步优选地，在抵顶柱上设置有驱动外螺纹，相应的通孔的侧壁上设置有驱动内螺纹，驱动外螺纹与驱动内螺纹配合，扭转抵顶柱可以使抵顶柱向锁紧通道内部移动，进而抵顶第一锁紧块20和第二锁紧块30。

本实施例提供的钻具固定装置的使用过程为：在钻杆70发生断裂，使得部分钻杆70在井下的气体或液体的压力作用下向上移动时；首先将第一锁紧块20和第二锁紧块30放置在锁紧头10内的锁紧通道内，第一配合面和第二配合面分别与锁紧通道的侧壁贴合；再将钻杆70设置在第一锁紧块20和第二锁紧块30之间，并且将抵顶板60设置在第一锁紧块20和第二锁紧块30的底部，通过抵顶装置抵顶抵顶板60，以使第一锁紧块20和第二锁紧块30向锁紧块的顶端移动，与此同时，第一锁紧块20和第二锁紧块30之间的距离减小，进而使第一锁紧块20和第二锁紧块30夹紧钻杆70；之后将拉杆40的两端分别与转盘50和锁紧头10连接，以阻止锁紧头10和钻杆70向上移动。

使用过后，通过扭转抵顶柱，以使抵顶柱向锁紧通道内移动，进而使抵顶柱抵顶第一锁紧块20和第二锁紧块30，以使第一锁紧块20和第二锁紧块30向下移动，进而使第一锁紧块20和第二锁紧块30对钻杆70的夹紧力减小直至消失，再将钻具固定装置由钻杆70上拆卸下来。

优选地，第一锁紧块20与钻杆70配合的第一夹紧面上设置有第一凸出部，第二锁紧块30与钻杆70配合的第二夹紧面上设置有第二凸出部。第一凸出部和第二凸出部可以增大与钻杆70间的摩擦力，进而避免钻杆70与第一锁紧块20和第二锁紧块30之间发生滑动。

本实施例对第一凸出部的形状不做限制，例如：第一凸出部可以呈半球形、底面与第一锁紧块20连接的圆台形或者棱台形等规则形状，或者第一凸出部呈其他的不规则形状。本实施例优选地，第一凸出部呈柱状，第一凸出部的侧面与第一锁紧块20连接，并且第一凸出部的中心线与水平面平行。

优选地，第二凸出部与第一凸出部的形状大体相同，参照第一凸出部的描述，在此不再赘述。

具体地，第一凸出部为多个，多个第一凸出部间隔的设置在第一夹紧块上；第二凸出部为多个，多个第二凸出部间隔的设置在第二夹紧块上。以进一步增大第一凸出部和第二凸出部与钻杆70间的摩擦力，以免钻杆70与第一锁紧块20和第二锁紧块30之间发生滑动。

继续参照图5。具体地，拉杆40包括第一拉紧杆401、调节套管403以及第二拉紧杆402；第一拉紧杆401的顶端与锁紧头10连接，第一拉紧杆401的侧壁上设置有第一调节外螺纹，调节管内部具有调节螺纹孔，第二拉紧杆402的末端与转盘50连接，第二拉紧杆402的侧壁上设置有第二调节外螺纹，第一拉紧杆401的末端和第二拉紧杆402的前端分别由调节管的两端穿入，且第一调节外螺纹和第二调节外螺纹均与调节螺纹孔配合。通过扭转调节套管403，可以调节第一拉紧杆401的顶端与第二拉紧杆402底端间的距离。

继续参照图6。在其他实施例中第二拉紧杆402的底端与转盘50之间通过铁链404连接，相应的在转盘50上设置有钩持铁链404的倒钩，以便在不使用时，将铁链404由倒钩上拆卸下来，进而将锁紧头10以及拉杆40回收，以便下次使用。倒钩可以通过焊接的方式与转盘50连接、或者倒钩通过u型卡与转盘连接。

本实施例提供的钻具固定装置的使用过程为：在钻杆70发生断裂，使得部分钻杆70在井下的气体或液体的压力作用下向上移动时；首先将第一锁紧块20和第二锁紧块30放置在锁紧头10内的锁紧通道内，第一配合面和第二配合面均与锁紧通道的侧壁贴合；再将钻杆70设置在第一锁紧块20和第二锁紧块30之间，并且将抵顶板60设置在第一锁紧块20和第二锁紧块30的底部，通过抵顶装置抵顶抵顶板60，以使第一锁紧块20和第二锁紧块30向锁紧头10的顶端移动，与此同时，第一锁紧块20和第二锁紧块30之间的距离减小，进而使第一锁紧块20和第二锁紧块30夹紧钻杆70；之后将第一拉紧杆401的顶端与锁紧头10连接，第二连杆102的底端与转盘50连接，之后将第一拉紧杆401的底端和第二拉紧杆402的顶端分别由调节套管403的两端旋入，通过向预设方向扭转调节套管403使第一拉紧管的底端和第二拉紧杆402的顶端向调节套管403的内部移动，进而向下拉动锁紧头10，以阻止锁紧头10向上移动。

使用过后，向预设方向反方向扭转调节套管403，以使第一拉紧杆401的底端和第二拉紧杆402的顶端向调节套管403的外部移动，以使第一拉紧杆401和第二拉紧杆402松弛；之后扭转抵顶柱，以使抵顶柱向锁紧通道内移动，进而使抵顶柱抵顶第一锁紧块20和第二锁紧块30，以使第一锁紧块20和第二锁紧块30向下移动，进而使第一锁紧块20和第二锁紧块30对钻杆70的夹紧力减小直至消失，再将钻具固定装置由钻杆70上拆卸下来。

具体地，拉杆40为多个，多个拉杆40沿钻杆70的周向等间隔的设置。以保证锁紧头10的受力均匀。

在本发明中，除非另有明确的规定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体成型，可以是机械连接，也可以是电连接或者彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒体间接连接，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的互相作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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。