专利名称：带刮泥盘的安全小补心的制作方法
技术领域：
本发明是一种钻井工程用带刮泥盘的安全小补心，该安全小补心的内腔包容一个小型螺旋层刮泥盘而构成一种多功能的新型工具。现有保护吊卡用的工具俗称垫瓦，是马蹄形垫铁，置予钻井转盘的大方瓦之中，由于它没有防跳措施，极易在起钻时被钻杆摩擦或接头撞击而带出，难以正常使用，而且马蹄形缺口使保护吊卡变得不完全。而已有技术中，螺旋层刮泥盘是置于大方瓦之下使用的，它不仅安装时需要吊起大方瓦，费工费时，而且刮泥盘需要靠大方瓦底平面阻挡，故直径很大，成本较高。本人发明的中国专利86202125.1海星形螺旋层刮泥盘，可以起到安装、取出省时的目的，但仍存在用料较多成本高的不足之处。
本发明的目的是提供一种带小型螺旋层刮泥盘的多功能安全小补心。这种安全小补心可以达到安装简便，它能同时起保护吊卡、保护大方瓦锥体、扶正钻杆、防止井口落物事故又能自动给钻杆刮泥的多功能作用，可以广泛用于使用双吊卡起下钻的各型钻机上。
为了达到上述目的，本发明的解决方案是用外形近似方钻杆小补心的二瓣对合为一付的安全小补心，冠部为和转盘大方瓦方孔相配合的正方形截角体，中部是一段和大方瓦内锥面一致的锥形体。下部设有反锥形向外张开的防跳耳翅，和在冠部合缝处每瓣小补心上横向安装的一个防跳保险机构联合使用，可以将安全小补心锁定在大方瓦之内。在安全小补心内腔的刮泥盘仓室里，装一个小型螺旋层刮泥盘，使用时小型螺旋层刮泥盘旋套于井口的钻杆上，两瓣的安全小补心包容住该刮泥盘，一并填入转盘的大方瓦中，要求安全小补心上平面和大方瓦齐平。安全小补心下放到位之前，向外张开的防跳耳翅是靠抵着大方瓦锥面而促使它向内收缩旋转一定角度而通过大方瓦的最小直径处，待到位时因安全小补心冠部贴到大方瓦的方孔平面而展平复位，反锥形向外张开的防跳耳翅则自动扒住大方瓦下面的导向锥面，进而拧出防跳保险顶丝，消除安全小补心的安装间隙，使防跳耳翅不能自由缩径，小补心即被锁定。起钻时钻杆摆动或井口不正等原因造成的钻杆对安全小补心的摩擦力、接头挤过刮泥盘的阻力以及接头上行时在安全小补心的下喇叭口上撞击力都不会使安全小补心跳出。小型螺旋层刮泥盘则不论钻杆上提正常刮泥、过接头或活动钻具向下过接头，刮泥盘都被阻挡在刮泥盘仓室中。撤除安全小补心也很方便，拧松防跳保险顶丝，再用钩子向上钩拉安全小补心上的挂孔，由于安全小补心的锥体部位朝下通体开有反“V”形豁口，安全小补心上提过程中小端自然会向内旋转一定角度，使向外张开的防跳耳翅缩径，脱离大方瓦下面的导向锥面而顺利取出。
附
图1是带小型螺旋层刮泥盘的安全小补心工作状态示意图。该图为摘要附图。
附图2是图1的俯视图。
附图3是安全小补心的结构示意图。
附图4是图3的俯视图。
附图5是图3的A-A剖面示意图。
附图6是小型螺旋层刮泥盘的轴侧示意图。
附图7是防跳保险的顶丝示意图。
从图一可以看出一个小型螺旋层刮泥盘(8)套在双点划线表示的钻杆(2)上，而图中刮泥盘(3)处在安全小补心(1)的居中位置，刮泥盘(3)在刮泥盘仓室(7)中，直径和向下方向都有活动空间。图中还看出安全小补心(1)装入双点划线表示的大方瓦(5)中以后，其上平面齐平。由于大方瓦(5)的敞口被填入的安全小补心(1)缩小，因而当坐重负荷的吊卡时能避免吊卡因大方瓦(5)敞口太大而压弯吊卡底平面。安全小补心(1)的防跳耳翅(6)能扒到大方瓦下导向锥面(16)上，其就位原理是锥体合缝处朝下通体开有反“V”形豁口，使锥体小端具有向内缩径条件，锥体小端向外张开的防跳耳翅(6)，靠抵着大方瓦锥面的引导作用，使其向内缩径而通过大方瓦的最小直径处，当安全小补心(1)到位，其四方体的冠部坐落到大方瓦(5)的方孔底面而展平复位时，锥体小端向外旋转张开，防跳耳翅(6)即扒到大方瓦(5)的下导向锥面(16)上。图1箭头所示钻杆上行刮泥过接头时螺旋层刮泥盘(8)会被涨大，上翘的刮泥唇口(17)将藏入上刮泥唇口室(9)，当因活动钻具而必须向下过接头时，向下弯曲变形的刮泥唇口会进入下刮泥唇口室(8)，由于向下过接头大都是直台阶，过接头比较困难，所以下刮泥唇口室(8)设计得比上刮泥唇口室(9)大些。在频繁向下过接头、活动钻具作业时应取出刮泥盘(3)。下钻时则不用刮泥盘，可另外安装通径较大，仅用于防井口落物的橡胶挡盘代替。图1还可以看出，使用安全小补心(1)起钻时不得有大于小补心通径的物件例如大直径的钻铤、钻头等向上通过，因为这时安全小补心不能脱出，反会将大方瓦(5)一起抬起。正确的使用方法是钻杆起完时将本安全小补心(1)撤除。
从图2可以看出，安全小补心(1)的冠部填满了大方瓦(5)的四方孔形敞口，虚线圆表示安全小补心锥体的大端位置，因此部分吊卡负载由安全小补心(1)的冠部传递到大方瓦(5)上。本图还可看出防跳保险的顶丝(25)可以在顶部用板手作业，比较方便。
从图3可以看出安全小补心(1)的详细结构，标号(11)是便于搬拿的手握穴;(12)是中部锥体，其锥度要求和大方瓦(5)的内锥面相一致，长度则要略长于大方瓦(5)的锥面;(6)是反锥形向外张开的防跳耳翅，其半径方向张开量要小于钻杆(2)和安全小补心(1)的通径φa之间的总间隙。小补心的合缝处间隙C要求在2～4毫米之间，在锥体部位，顺合缝朝下通体开有夹角为θ的反“V”形豁口(13)，θ角的大小由防跳耳翅(6)的张开量决定，一般在10°～15°之间。(7)是截锥形刮泥盘仓室，其锥度和外锥体(12)相一致，刮泥盘仓室的大端直径要大于小型螺旋层刮泥盘(3)的外径，其直径差值要求和钻杆(2)与安全小补心的通径之间的总间隙相当，否则会影响刮泥效果。图中安全小补心(1)的通径Φa要求大于需要刮泥的钻杆接头(14)的外径。序号(4)是向上倾斜的用于取出安全小补心的提挂孔。序号(10)是过盈压配装入的头部为球面的柱状硬质合金，以减少环口磨损，数量为每瓣小补心14～18个。序号(28)是安装防跳保险机构的缺口。(24)是镶硬质合金柱的孔。
从图4可以看出手握孔穴(11)在安全小补心冠部的两侧面上，便于搬拿。(26)是装防跳保险的母螺纹，其口部有一段容纳沉头的光孔。
从图5可以看出反锥形向外张开的防跳耳翅(6)它的平面位置在锥体小端剩余弧长的中心线上，其弧长为锥体小端剩余弧长的二分之一至三分之一。
从图6可以看出螺旋层刮泥盘(3)是一种二层螺旋，它由橡胶或聚胺脂材料制成。(17)是刮泥唇口;(18)是加固外缘;(19)是螺旋层起始口;(20)是上下层之间的斜联筋;(21)是螺旋层的出口;(22)是提拉孔;(23)是腹板。为了增加加固缘的刚度橡胶中可以增加若干夹布层。小型螺旋层刮泥盘(3)的外径要大于刮泥唇口室(9)的直径，而又要求小于刮泥盘仓室(7)的大端直径，其目的是满足钻杆(2)在安全小补心(1)的通径中自由摆动时，刮泥盘(3)能在刮泥盘仓室(7)中自由浮动，所以其小于量最好近似钻杆(2)和安全小补心(1)的通径Φa之间的总间隙。这样起钻时钻杆任意摆动的情况，刮泥盘处在浮动状态刮泥，效果最佳。
这种结构原理的螺旋层刮泥盘，在已有技术中是用在转盘大方瓦(5)底下进行刮泥的，本方案中为在刮泥盘仓室(7)中配套使用而小型化了的螺旋层刮泥盘(3)其外径要小于大方瓦(5)的通径，重量不到传统的刮泥盘的三分之一，成本大为降低。
图7可以看出防跳保险顶丝(25)，其头部(27)的六方体后面有一段光圆柱用以沉在图4所表示的母螺纹口部的光孔中。(29)是丝杆部分。
实施例图1和图2表示在钻机转盘的大方瓦(5)中应用本发明带刮泥盘的安全小补心(1)的最佳实施例。先将小型螺旋层刮泥盘(3)套在井口的钻杆(2)上，然后二瓣的安全小补心(1)包容住刮泥盘(3)一并填入大方瓦(5)中，如遇井口不正钻杆偏压，阻碍安全小补心就位的情况，可慢速转动大方瓦(5)一定角度，二瓣安全小补心(1)会先后自动下落到位，反锥形向外张开的防跳耳翅(6)在安全小补心到位时自动扒住大方瓦(5)的下导向锥面(16)，再将防跳保险的顶丝拧出，消除安全小补心(1)在大方瓦之中的装配间隙，防跳耳翅(6)不能再自由缩径，即安全小补心(1)被锁定在大方瓦(5)之中，起钻时安全小补心(1)不会被带起。由于安全小补心(1)的填入，缩小了大方瓦(5)的敞口，必然起保护吊卡作用。阻挡在刮泥盘仓室(7)中的小型螺旋层刮泥盘(3)起钻时自动给钻杆刮泥，泥浆集回井筒，此时井口又处于封闭状态，可以防止意外落物落入井中。取出安全小补心(1)的操作是拧松防跳保险的顶丝(25)，并注意避开钻杆接头(14)停在安全小补心(1)之中的情况，即可用钩子钩提挂孔(4)，就能顺利将安全小补心(1)提出大方瓦(5)。需要单独取出螺旋层刮泥盘(3)，则钩住刮泥盘腹板(23)上的挂孔(22)，刮泥盘会被呈螺旋簧状从环形间隙中拉出。
权利要求
1.一种钻井工程用带刮泥盘的安全小补心，其特征在于二瓣对合为一付的安全小补心(1)，冠部为正方形截角体，中部是锥形体(12)，下部是反锥形向外张开的防跳耳翅(6)，在补心的冠部合缝处每瓣补心上有一个横向安装的防跳保险顶丝(25)，本安全小补心内腔的刮泥盘仓室(7)里，装有一个小型螺旋层刮泥盘(3)，使用时小型螺旋层刮泥盘(3)套于井口钻杆(2)上，两瓣安全小补心(1)包住刮泥盘(3)一并填入大方瓦(5)之中，向外张开的防跳耳翅(6)，在小补心放入过程它自动缩径和复位，扒住大方瓦下面的导向锥面(16)，而在拧出防跳保险顶丝(25)，消除安全小补心安装间隙后安全小补心(1)即被锁定，起钻时钻杆(2)摆动或因井口不正造成的钻杆(2)和安全小补心(1)之间的摩擦力，以及接头(14)在安全小补心的下喇叭口(15)上的撞击力，安全小补心(1)都不会被带出，小型螺旋层刮泥盘(3)不论起钻刮泥过接头(14)或活动钻具向下过接头(14)，刮泥盘(3)都被阻挡在刮泥盘仓室(7)之中，而要撤除安全小补心(1)，只需拧松防跳保险顶丝(25)，再用钩子钩提挂孔(4)，上提过程安全小补心(1)的小端会向内旋转一定角度即防跳耳翅(6)缩径，脱离大方瓦(5)的下导向锥面(16)而被取出。
2.按照权利要求1所述的安全小补心(1)，其特征在于截锥形刮泥盘仓室(7)的大端直径要大于刮泥盘(3)的外径，其直径差值和钻杆(2)与安全小补心(1)的通径(φa)之间的总间隙相当。
3.按照权利要求1所述的安全小补心(1)，其特征在于其冠部合缝处每瓣小补心上有一个横向安装的防跳保险顶丝(25)。
4.按照权利要求1所述的安全小补心(1)，其特征在于刮泥盘仓室(7)的上方有刮泥唇口室(9)，在下方有刮泥唇口室(8)。
5.按照权利要求1所述的安全小补心(1)的防跳耳翅(6)，其特征在于它是一个向外张开的反锥形体，其直径张开量小于钻杆(2)和安全小补心(1)的通径之间的总间隙。
6.按照权利要求1所述的安全小补心(1)的防跳耳翅(6)，其特征在于它的平面位置在锥体小端剩余弧长的中心线上，其弧长为剩余弧长的 1/2 至 1/3 。
7.按照权利要求1所述的安全小补心(1)，其特征在于每瓣安全小补心(1)上的直径为φa的上下环口均有过盈压配，头部为球面的柱状硬质合金抗磨质点(10)。
8.按照权利要求1所述的小型螺旋层刮泥盘(3)，其特征在于螺旋层起始端的腹板(23)上有提拉用孔(22)。
9.按照权利要求1所述的小型螺旋层刮泥盘(3)，其特征在于小型螺旋层刮泥盘(3)的外径小于钻机转盘大方瓦(5)的内锥体的最小直径。
全文摘要
本发明是一种钻井工程用带刮泥盘的安全小补心，其特征在于二瓣对合的安全小补心冠部为正方形截角体，中部为锥形体，下部是反锥形的防跳耳翅，冠部合缝处每瓣补心上有一个防跳保险，内腔装有小型螺旋层刮泥盘。使用时先将刮泥盘套于井口的钻杆，安全小补心包住刮泥盘后填入转盘的大方瓦中。它具有起钻给钻杆自动刮泥、防止井口落物和坐重负荷吊卡时保护吊卡等功用，是一种使用方便的多功能实用工具。
文档编号E21B17/10GK1044321SQ9010109
公开日1990年8月1日 申请日期1990年3月6日 优先权日1990年3月6日
发明者张玠如, 付兰萍, 陈立新, 陈慧, 钮荣根 申请人:张玠如, 付兰萍, 陈立新, 陈慧, 钮荣根