一种用于加接钻杆的限位装置的制作方法

本实用新型涉及油气勘探设备技术领域，具体涉及一种用于加接钻杆的限位装置。

背景技术：

钻杆是一种尾部带有螺纹的钢管，用于连接钻机地表设备和位于钻井底端的钻磨设备或底孔装置。在钻井过程中，随着井深的不断增加，需要不停地加接新的钻杆，新加接钻杆的顶端与方钻杆的底端连接、底端与钻井内原有钻杆的顶端连接。

在加接钻杆时，需要先将方钻杆与钻井内原有钻杆拆开，然后对悬在空中的方钻杆进行限位，使方钻杆的底端与放置位的新钻杆对齐、从而完成对接；然后将与方钻杆连接的新钻杆吊起，并对悬在空中的新钻杆进行限位，使新钻杆的底端与钻井内钻杆的顶端对齐、从而完成对接。现有技术大多通过操作人员手扶的方式来对悬挂的方钻杆或新钻杆进行限位对齐，而方钻杆和新钻杆均十分笨重，扶持钻杆的操作人员不仅劳动强度大，危险性也很高；尤其是发生钻杆倒塌等事故时，扶持钻杆的操作人员很容易受伤，存在着安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于加接钻杆的限位装置，其能在加接钻杆的过程中对方钻杆或新钻杆进行限位，无需操作人员手扶进行对接，提高了安全性。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种用于加接钻杆的限位装置，包括：

立架，其底端与井架固接；

限位机构，其包括与立架固接的第一壳体和设于第一壳体内的第一卡盘，所述第一壳体和第一卡盘的中心分别设有供钻杆通行的开口；所述第一卡盘的一面设置平面螺纹并适配限位爪、另一面设置锥形齿并适配由第一伺服电机驱动的第一锥齿轮；所述限位爪设置三个、并环绕第一卡盘中心均匀分布，所述第一壳体设置对限位爪构成限位的第一导向槽，所述第一导向槽沿钻杆的径向延伸；所述限位爪的夹持面设置限位槽，所述限位槽内设置滚珠。

优选的，所述限位爪由两限位条构成，两限位条的相对面设有凹槽、且两相对凹槽围合成限位槽；所述限位爪的两限位条对应设有内螺纹孔、并通过穿设在内螺纹孔的螺栓固接。

优选的，所述限位机构的下方设置夹持机构，所述夹持机构与立架固接。

优选的，所述夹持机构包括与立架固接的第二壳体和设于第二壳体内的第二卡盘，所述第二壳体和第二卡盘的中心分别设有供钻杆通行的开口；所述第二卡盘的一面设置平面螺纹并适配多个活动卡爪、另一面设置锥形齿并适配第二锥齿轮，所述第二锥齿轮由第二伺服电机驱动；所述第二壳体设置对活动卡爪构成限位的第二导向槽，所述第二导向槽沿钻杆的径向延伸。

优选的，所述活动卡爪设置三个、并环绕第二卡盘的中心均匀分布。

优选的，还包括控制器，所述控制器分别与第一伺服电机和第二伺服电机电性连接。

本实用新型的工作原理为：本实用新型所述的限位装置可以设置两套，一套设置在钻井井口，一套设置在新钻杆的放置位。设置在放置位的限位装置用于连接方钻杆与新钻杆；通过吊送设备将方钻杆吊送到新钻杆的放置位，令方钻杆的底端从第一壳体和第一卡盘的开口穿出；通过第一伺服电机驱动第一锥齿轮，第一锥齿轮会带动第一卡盘转动，驱动限位爪沿第一导向槽朝内移动，从而对方钻杆的底端构成限位、使方钻杆的底端与新钻杆的顶端对齐；方钻杆的底端设有一段圆柱段，限位爪朝向第一卡盘中心的夹持面设有限位槽，限位槽内设有滚珠，被限位爪限位的方钻杆可在第一卡盘的中心上下移动、并可转动，如此，放下方钻杆、并使方钻杆转动，即可使方钻杆与新钻杆通过相适配的内外螺纹构成连接。设置在钻井井口的限位装置用于连接新钻杆与钻井内的原有钻杆，其原理与连接方钻杆与新钻杆的原理类同。

由此可知，本实用新型的有益效果是：在连接方钻杆与新钻杆、新钻杆与钻井内原有钻杆时，无需通过操作人员手扶的方式进行限位和对齐，大大降低了操作人员的劳动强度，提高了安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本实用新型的正视图；

图2为限位机构的结构示意图；

图3为第一卡盘与限位爪的连接示意图；

图4为夹持机构的结构示意图；

图5为第二卡盘与活动卡爪的连接示意图；

附图标记：1、立架；2、限位机构；3、第一壳体；4、第一卡盘；5、限位爪；6、第一伺服电机；7、第一锥齿轮；8、限位槽；9、限位条；10、夹持机构；11、第二壳体；12、第二卡盘；13、活动卡爪；14、第二锥齿轮；15、第二伺服电机；16、控制器。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，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，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

下面结合附图1～5对本实用新型的实施例进行详细说明。

本实用新型实施例提供了一种用于加接钻杆的限位装置，该限位装置包括：

立架1，其底端与井架固接；

限位机构2，其包括与立架1固接的第一壳体3和设于第一壳体3内的第一卡盘4，所述第一壳体3和第一卡盘4的中心分别设有供钻杆通行的开口；所述第一卡盘4的一面设置平面螺纹并适配限位爪5、另一面设置锥形齿并适配由第一伺服电机6驱动的第一锥齿轮7；所述限位爪5设置三个、并环绕第一卡盘4中心均匀分布，所述第一壳体3设置对限位爪5构成限位的第一导向槽，所述第一导向槽沿钻杆的径向延伸；应当理解的是，第一伺服电机6通过驱动第一锥齿轮7正转或反转，即可带动第一卡盘4正转或反转，限位爪5朝向第一卡盘4的一面设有与第一卡盘4的平面螺纹配合的条形槽，随着第一卡盘4正转或反转，限位爪5会沿第一导向槽朝第一卡盘4的中心或边缘移动，从而对钻杆进行限位或松放。所述限位爪5的夹持面设置限位槽8，所述限位槽8内设置滚珠。

下面阐述本实用新型的实施方式，本实用新型既可以设于钻井井口、用于连接新钻杆与钻井内原有钻杆，也可以设于新钻杆的放置位、用于连接方钻杆与新钻杆。当连接方钻杆与新钻杆时，通过吊送设备将方钻杆吊送到新钻杆的放置位，令方钻杆的底端从第一壳体3和第一卡盘4的开口穿出；通过第一伺服电机6驱动第一锥齿轮7，第一锥齿轮7会带动第一卡盘4转动，驱动限位爪5沿第一导向槽朝内移动，从而对方钻杆的底端构成限位、使方钻杆的底端与新钻杆的顶端对齐；方钻杆的底端设有一段圆柱段，限位爪5朝向第一卡盘4中心的夹持面设有限位槽8，限位槽8内设有滚珠，被限位爪5限位的方钻杆可在第一卡盘4的中心上下移动、并可转动，如此，放下方钻杆、并使方钻杆转动，即可使方钻杆与新钻杆通过相适配的内外螺纹构成连接。设置在钻井井口的限位装置用于连接新钻杆与钻井内的原有钻杆，其原理与连接方钻杆与新钻杆的原理类同。本实用新型在连接方钻杆与新钻杆、新钻杆与钻井内原有钻杆时，无需通过操作人员手扶的方式进行限位和对齐，大大降低了操作人员的劳动强度，提高了安全性。

作为本实用新型的进一步优化，所述限位爪5由两限位条9构成，两限位条9的相对面设有凹槽、且两相对凹槽围合成限位槽8；所述限位爪5的两限位条9对应设有内螺纹孔、并通过穿设在内螺纹孔的螺栓固接。

进一步地，所述限位机构2的下方设置夹持机构10，所述夹持机构10与立架1固接。应当理解的是，当本实用新型所述的限位装置设置在钻井井口用于连接新钻杆与钻井内钻杆时，夹持机构10用于夹持钻井内钻杆；当本实用新型所述的限位装置设置在新钻杆的放置位用于连接方钻杆与新钻杆时，夹持机构10用于夹持新钻杆。

进一步地，所述夹持机构10包括与立架1固接的第二壳体11和设于第二壳体11内的第二卡盘12，所述第二壳体11和第二卡盘12的中心分别设有供钻杆通行的开口；所述第二卡盘12的一面设置平面螺纹并适配多个活动卡爪13、另一面设置锥形齿并适配第二锥齿轮14，所述第二锥齿轮14由第二伺服电机15驱动；所述第二壳体11设置对活动卡爪13构成限位的第二导向槽，所述第二导向槽沿钻杆的径向延伸。应当理解的是，限位机构2的限位中心与夹持机构10的夹持中心在同一直线上；且夹持机构10的原理与限位机构2的原理类同。

进一步地，所述活动卡爪13设置三个、并环绕第二卡盘12的中心均匀分布。

进一步地，还包括控制器16，所述控制器16分别与第一伺服电机6和第二伺服电机15电性连接。应当理解的是，通过控制器16可以对第一伺服电机6和第二伺服电机15进行同步控制，使限位机构2与夹持机构10同步动作，同时进行限位和夹持，从而完成方钻杆与新钻杆的对齐，或新钻杆与钻井内原有钻杆的对齐。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。