孔所组成。数根活塞杆(4)的形状、尺寸和作用相同；其上端直径较粗，用于接触下法兰(3)的上端面限位；其上端面加工有一个盲孔，用于安装移动滚珠(7);其下端加工有两道凹槽，装有两根O型密封圈，防止液压油泄漏。封隔套(5)为一空心圆柱体，其内径与下法兰(3)中心的台阶通孔上方直径较小的孔相同，其外径与台阶通孔下方直径较大的孔精密配合；在外径的上下两段各加工有两道凹槽，内装四根O型密封圈，用来封堵住台阶通孔下方直径较大孔中部的径向凹槽，防止液压油泄漏。管接头(6)中心是让液压油通行的孔，外围上端是细牙螺纹，用与联接液压油管；下端是锥螺纹，用来安装在下法兰(3)的液压通道孔的进口处。
[0015]支撑转动系统由移动滚珠(7)、径向滚珠(9)和轴向滚珠(13)三个部分所构成，均为数量不等的钢球，布置在自动锁定机构的上面、下面和周围，既能保证其良好的旋转功能，又能简化结构、缩小体积。图1实施例是最常用的简洁结构:支撑转动系统中的移动滚珠(7)采用数个单一的钢球，分别安装在数根活塞杆(4)的顶端与连动环(8)下面的圆孤槽接触处，并能随着活塞杆(4)上下移动，以解决自动锁定机构与液压升降系统之间的相对旋转问题；径向滚珠(9)采用数量较多的钢球，从圆壳体(2)侧壁的一个小螺孔中，成串地安装在卡瓦座(12)的外圆与圆壳体(2)内孔壁之间的圆孤槽内，并用螺钉螺母(10)予以封堵，用以解决自动锁定机构与防顶器主体之间径向旋转的问题，并使卡瓦座(12)与圆壳体(2)之间的位置得到固定；轴向滚珠(13)采用数量略少的钢球，成串地安装在卡瓦座
(12)的顶端与上法兰(I)台阶通孔台阶平面之间的圆孤槽内，在承载钻具上顶力的同时，解决自动锁定机构与防顶器主体之间的轴向旋转问题。
[0016]本实用新型安装在井口的防喷器上使用，用防喷器的密封组件阻止泥砂进入防顶器内。本实用新型中液压升降系统的管接头(6)，通过高压油管可以与防喷器所用的液压动力系统相连接，利用现有的设备条件进行工作；也可以与单独配置的简易型液压动力系统相连接，直接操控。平时，数块卡瓦(11)、连动环(8)、移动滚珠(7)和活塞杆(4)，均处于最下方的位置，与钻杆保持着最大的距离，不妨碍钻具的正常作业。当需要钻穿浅层水泥塞或出现钻具有上顶的危险时，则立即对液压升降系统输油，液压油经过管接头(6)和液压通道孔进入的下法兰(3)下方的径向凹槽内，以相同的液面推动数根活塞杆(4)、移动滚珠(7)、连动环(8)和数块卡瓦(11)，沿着卡瓦座(12)中心的台阶通孔和均布的向上向内倾斜的T形槽向上滑动，使数块卡瓦(11)与钻杆贴合，并随钻杆一起转动；当钻杆上顶时，数块卡瓦(11)的反向卡齿，在卡瓦座(12)内T形槽的反作用力和液压推力的联合作用下，咬紧钻杆，禁止其上行；而钻杆的下行，则不受制约。当钻具上顶的危险因素消除后，只需对液压升降系统进行放油，细小的活塞杆(4)在数块卡瓦(11)、连动环(8)、移动滚珠(7)和自身的重力作用下，挤出液压油，一起回归到最下方的位置。
【主权项】
1.液动旋转式钻具防顶器，由防顶器本体、自动锁定机构、液压升降系统和支撑转动系统所组成，其特征是:防顶器本体由上法兰(1)、圆壳体(2)和下法兰(3)三种零件，通过螺纹联接成一个径向封闭的壳体；在壳体内的上方，装有连动环(I)牵扯、数块能同时沿着卡瓦座(12)中心台阶通孔内均布的向上向内倾斜的T形槽滑动的卡瓦(11)、构成的自动锁定机构；在壳体内的下方，是安装在下法兰(3)孔内外的数根活塞杆(4)、一个封隔套(5)和一个管接头(6)构成的液压升降系统；支撑转动系统由移动滚珠(7)、径向滚珠(9)和轴向滚珠(13)三个部分所构成，均为数量不等的钢球，布置在自动锁定机构的上面、下面和周围。2.根据权利要求1所述的液动旋转式钻具防顶器，其特征是:支撑转动系统中的移动滚珠(7)采用数个单一的钢球，分别安装在数根活塞杆(4)的顶端与连动环(8)下面的圆孤槽接触处；径向滚珠(9)采用数量较多的钢球，从圆壳体(2)侧壁的一个小螺孔中，成串地安装在卡瓦座(12)的外圆与圆壳体(2)内孔壁之间的圆孤槽内，并用螺钉螺母(10)予以封堵；轴向滚珠(13)采用数量略少的钢球，成串地安装在卡瓦座(12)的顶端与上法兰(I)台阶通孔阶面之间的圆孤槽内。3.根据权利要求1所述的液动旋转式钻具防顶器，其特征是:下法兰(3)的上端是有细牙螺纹的螺柱，下端是有一道同心的梯形垫环槽和多个均布螺栓孔的圆法兰，中部是过渡的圆台阶，中心是两个不同直径的台阶通孔；在下法兰(3)的上端面、中心台阶通孔的周围，均布着数个活塞孔；活塞孔的下端，均与台阶通孔中直径较大孔中部的径向凹槽相通；径向凹槽与下端圆法兰中两个螺栓孔之间的一个向下倾斜或水平的液压通道孔相通；在液压通道孔的进口处，加工有锥螺纹。4.根据权利要求1所述的液动旋转式钻具防顶器，其特征是:连动环(8)是截面为矩形的环状零件，在其上面均布着与卡瓦(11)数量相等的带T形芯的轴向凹槽，在其下面加工有一道同心的圆孤槽。5.根据权利要求1所述的液动旋转式钻具防顶器，其特征是:卡瓦(11)的形状、尺寸和作用相同，数量在3?4块之间；其内侧面，均密布着卡齿，齿尖向下；其外侧面均是一个向下向外倾斜的光滑平面，左右两个侧面均相互平行，在靠近外侧面的斜边角处，各有一道突出的台阶；其上下两面均为相互平行的平面，在下平面的中间，均加工有一道由内向外的T形凹槽。6.根据权利要求1所述的液动旋转式钻具防顶器，其特征是:卡瓦座(12)的外轮廓是带有一级台阶的圆柱体，上端面和外圆的中段、各加工有一道同心的圆孤槽，其中心处是两个不同直径的台阶通孔，在两个不同直径台阶通孔的内壁上，均布着与卡瓦(11)数量相等的向上向内倾斜的T形槽。7.根据权利要求1所述的液动旋转式钻具防顶器，其特征是:数根活塞杆(4)的形状、尺寸和作用相同；其上端直径较粗，用于接触下法兰(3)的上端面限位；其上端面加工有一个盲孔，用于安装移动滚珠(7);其下端加工有两道凹槽，装有两根O型密封圈。8.根据权利要求1所述的液动旋转式钻具防顶器，其特征是:封隔套(5)为一空心圆柱体，其内径与下法兰(3)中心的台阶通孔上方直径较小的孔相同，其外径与台阶通孔下方直径较大的孔精密配合；在外径的上下两段各加工有两道凹槽，内装四根O型密封圈。
【专利摘要】液动旋转式钻具防顶器，由防顶器本体、自动锁定机构、液压升降系统和支撑转动系统所组成：防顶器本体由上法兰、圆壳体和下法兰三种零件，通过螺纹联接成一个径向封闭的壳体；在壳体内的上方，装有连动环牵扯、数块能同时沿着卡瓦座中心台阶通孔内均布的向上向内倾斜的丅形槽滑动的卡瓦、构成的自动锁定机构；在壳体内的下方，是安装在下法兰孔内外的数根活塞杆、一个封隔套和一个管接头构成的液压升降系统；支撑转动系统由移动滚珠、径向滚珠和轴向滚珠三个部分所构成，均为数量不等的钢球，布置在自动锁定机构的四周。具有结构新颖、体积较小、耗材较少、密封性好、可靠性高、可随杆转动和远程控制等优点。
【IPC分类】E21B33/03
【公开号】CN204920881
【申请号】CN201520690050
【发明人】周为清, 杨培建, 曹征财, 张雪松, 周正军, 周正权
【申请人】阜宁县石油机械有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月6日