一种钻井用双稳式排绳结构的制作方法

1.本发明属于机械设备技术领域，具体的说是一种钻井用双稳式排绳结构。


背景技术：

2.在石油钻井工作中，需要带动钻具破碎岩石，向地下钻进，钻出规定深度的井眼，供采油机或采气机获取石油或天然气。一台常用石油钻机主要由动力机、传动机、工作机及辅助设备等八大部分组成。
3.现有技术中也出现了一些关于排绳结构的技术方案，如申请号为2016206760258的一项中国专利公开了钻井钢丝绳双稳式排绳系统，包括高位排绳器和低位排绳器，高位排绳器安装在井架的中部，低位排绳器安装在底 座上部及绞车滚筒上方，钻井钢丝绳固定端连接在死绳固定器上，另一端经天车缠绕在绞车的滚筒上，从天车到绞车滚筒之间的钻井钢丝绳依次穿过高位排绳器和低位排绳器。该实用新型的装置，在一个钻机系统中，将绞车排绳器的数量由一个设计为至少两个，并且按照不同结构钻机形式和使用要求，合理布置排绳器位置，最大程度减小甚至消除钻井钢丝绳的摆动量，增加钻井钢丝绳工作的稳定性并保证其在绞车滚筒上排列有序，防止绞车滚筒乱绳、确保钻机钢丝绳工作缠绳整齐。
4.现有技术中，石油钻机钻井的钢丝绳在绞车滚筒上缠绕时容易出现乱绳(排列不整齐)现象，乱绳问题不仅影响钻井工作效率、绞车性能，而且直接影响钢丝绳的寿命，并随时可能对设备和人身安全带来威胁。
5.为此，本发明提供一种钻井用双稳式排绳结构。


技术实现要素：

6.为了弥补现有技术的不足，解决石油钻机钻井的钢丝绳在绞车滚筒上缠绕时容易出现乱绳(排列不整齐)现象，乱绳问题不仅影响钻井工作效率、绞车性能，而且直接影响钢丝绳的寿命，并随时可能对设备和人身安全带来威胁的问题，本发明提出了一种钻井用双稳式排绳结构。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种钻井用双稳式排绳结构，包括机架；所述机架一侧安装有电机；所述机架之间转动连接有螺杆，且螺杆由电机驱动；所述机架之间设有排绳箱，且螺杆贯穿排绳箱并与之通过丝杆螺母副连接；所述机架之间固接有导杆，且导杆贯穿排绳箱并与之滑动连接；所述排绳箱中开设有竖向孔，且竖向孔中滑动连接有钢丝绳；通过电机带动螺杆转动，并根据绞车的转动速度来调整螺杆的转动速度，使得排绳箱在导杆上滑动，同时将钢丝绳均匀的缠绕在绞车之上，排绳箱滑动到极限位置后，通过电机控制螺杆反转，使得排绳箱向另一侧滑动，以此循环，该操作可避免绞车缠入钢丝绳的过程中出现乱绳的现象，从而提高钢丝绳的使用寿命。
8.优选的，所述排绳箱中开设有储脂腔，且储脂腔中填充有润滑脂；所述排绳箱中转动连接有一对滑轮，且钢丝绳位于一对滑轮之间；所述滑轮外侧均匀设有推齿，相邻的推齿之间形成齿槽；所述排绳箱中通过扭簧铰接有弹片；所述排绳箱中固接有活塞缸；所述活塞
缸中滑动连接有活塞板；所述活塞板与弹片之间固接有活塞杆；所述活塞缸的有杆腔通过一号导管与储脂腔连通，且有杆腔通过二号导管与弹片连通；所述一号导管与二号导管中均设有单向阀；弹片在扭簧的作用下贴紧在滑轮外侧，钢丝绳向下运动时带动滑轮转动，当弹片与推齿接触时，弹片通过活塞杆带动活塞板朝远离滑轮的方向移动，进而将储脂腔中的润滑脂通过一号导管吸入活塞缸的有杆腔中，当弹片与推齿脱离接触时，弹片的自由端在扭簧的作用下转入齿槽中，进而通过活塞杆带动活塞板朝靠近滑轮的方向移动，进而将活塞缸有杆腔中的润滑脂通过二号导管喷入齿槽中，该齿槽转动到钢丝绳的位置时，会将润滑脂涂抹在钢丝绳外侧，以此循环，该操作可为钢丝绳提供润滑功能，降低钢丝绳工作过程中的磨损，进一步提高钢丝绳的使用寿命。
9.优选的，所述储脂腔中安装有若干加热棒，且加热棒与电源电性连接；通过给加热棒通电，进而加热棒对储脂腔中的润滑脂进行加热并使其熔化，使润滑脂化为可以流动的液体，避免润滑脂本身流动性过差，导致涂脂工作无法顺利进行的问题。
10.优选的，所述活塞板上开设有排气孔；所述排气孔中固接有一对弹性瓣，且弹性瓣互相贴合在一起；所述弹性瓣上开设有阻尼孔；当活塞杆带动活塞板朝远离滑轮的方向运动时，两个弹性瓣在阻力作用下张开，此时活塞缸中的气体可以通过两个弹性瓣之间流动，故此时活塞板移动速度较快，当活塞杆带动活塞板朝靠近滑轮的方向运动时，两个弹性瓣在阻力作用下紧紧贴合在一起，此时活塞缸中的气体只能通过阻尼孔流动，故此时活塞板移动速度较慢，即弹片转入齿槽的速度较慢，该操作可防止弹片转入齿槽的力道过大，导致润滑脂喷出后又从齿槽中飞溅出去的情况。
11.优选的，所述齿槽中固接有一对侧板；所述侧板之间通过扭簧铰接有摆动板，且摆动板与侧板滑动密封连接；所述摆动板与齿槽壁之间固接有弹性膜，且弹性膜与侧板滑动密封连接；所述钢丝绳外侧均布有若干一号磁铁；所述摆动板的自由端固接有二号磁铁；弹片转入齿槽时通过二号导管将润滑脂喷入齿槽中，此时由于润滑脂还未完全冷却为半固体状，故润滑脂极易流淌出齿槽，待该齿槽转动到钢丝绳的位置时，润滑脂已流淌殆尽，通过设置一对侧板和弹性膜，可以将润滑脂保留至侧板与弹性膜之间，当该齿槽转动到钢丝绳的位置时，一号磁铁与二号磁铁互相吸引，带动摆动板向外侧转动，并使得弹性膜绷直，从而让润滑脂顺利流出并流淌至钢丝绳外侧，减少润滑脂的浪费。
12.优选的，所述弹性膜上侧设有海绵块，且海绵块上部与侧板固接；所述齿槽中通过支架转动连接有导轮；所述摆动板自由端固接有拉绳，且拉绳的另一端绕过导轮并与弹性膜中部固接；通过设置海绵块，可以使得润滑脂喷入齿槽中时被海绵块吸附并保存，进一步提高对润滑脂的保存程度，防止滑轮转动过程中润滑脂意外流出，当该齿槽转动到钢丝绳的位置时，摆动板向外侧转动，弹性膜绷紧并挤压海绵块，使得海绵块中的润滑脂挤出并流淌至钢丝绳外侧，进一步降低润滑脂在运送过程中造成的浪费，通过设置拉绳拉动弹性膜，可以提高对海绵块的挤压力，尽量使润滑脂最大程度的从海绵块中脱离。
13.优选的，所述弹片靠近滑轮的一侧开设有凹槽，且二号导管与凹槽连通；所述凹槽中通过支架固接有隔离球；通过凹槽和隔离球的设置，可以将二号导管与滑轮隔离开，避免弹片与滑轮摩擦接触的过程中，产生的少量铁屑进入二号导管中，造成二号导管堵塞的问题。
14.优选的，所述隔离球靠近凹槽的一侧开设有储脂孔，且储脂孔正对二号导管；通过
储脂孔的设置，可以使得弹片转入齿槽中并喷出润滑脂时，同时将少部分润滑脂喷在储脂孔中，并由储脂孔保存起来，当弹片再次与推齿接触时，弹片逆时针转动，此时储脂孔中的润滑脂流出并顺着弹片流到根部铰接的位置，为弹片本身的转动提供润滑效果，提高了弹片的使用寿命。
15.优选的，所述二号导管中通过支架转动连接有转轴；所述转轴外侧固接有绞龙；所述转轴延伸至储脂孔的一端通过连杆设有一对安装板；所述安装板靠近储脂孔孔壁的一侧固接有海绵垫；润滑脂通过二号导管时推动绞龙转动，进而转轴通过连杆带动安装板旋转，使得海绵垫与储脂孔孔壁之间产生摩擦，清理上一次喷脂时残留在储脂孔中并且已经固化的润滑脂，避免长时间使用后，由于润滑脂的残留，导致储脂孔容量降低的问题。
16.优选的，所述连杆一端与转轴铰接，另一端与安装板铰接；所述安装板之间固接有弹簧；通过将连杆设置为铰接，可以使得海绵垫在弹簧的抵压作用下，自适应地贴合储脂孔的孔壁，从而增大海绵垫与储脂孔孔壁之间的正压力，从而增大摩擦力并提高清理效果，同时也能避免长时间使用后，海绵垫磨损变薄的问题。
17.本发明的有益效果如下：1.本发明所述的一种钻井用双稳式排绳结构，通过电机带动螺杆转动，并根据绞车的转动速度来调整螺杆的转动速度，使得排绳箱在导杆上滑动，同时将钢丝绳均匀的缠绕在绞车之上，排绳箱滑动到极限位置后，通过电机控制螺杆反转，使得排绳箱向另一侧滑动，以此循环，可避免绞车缠入钢丝绳的过程中出现乱绳的现象，从而提高钢丝绳的使用寿命。
18.2.本发明所述的一种钻井用双稳式排绳结构，钢丝绳向下运动时带动滑轮转动，当弹片与推齿接触时，将储脂腔中的润滑脂通过一号导管吸入活塞缸的有杆腔中，当弹片与推齿脱离接触时，将活塞缸有杆腔中的润滑脂通过二号导管喷入齿槽中，可为钢丝绳提供润滑功能，降低钢丝绳工作过程中的磨损，进一步提高钢丝绳的使用寿命。
附图说明
19.下面结合附图对本发明作进一步说明。
20.图1是本发明的立体示意图；图2是本发明中排绳箱的剖视图；图3是图2中a处的局部放大图；图4是图3中b处的局部放大图；图5是图3中c处的局部放大图；图6是本发明中弹片的局部剖视图；图7是图6中d处的局部放大图；图中：机架1、电机2、螺杆3、排绳箱4、导杆5、钢丝绳6、储脂腔7、滑轮8、推齿9、弹片10、活塞缸11、活塞板12、活塞杆13、一号导管14、二号导管15、加热棒16、排气孔17、弹性瓣18、阻尼孔19、侧板20、摆动板21、弹性膜22、一号磁铁23、二号磁铁24、海绵块25、导轮26、拉绳27、隔离球28、储脂孔29、转轴30、绞龙31、连杆32、安装板33、海绵垫34、弹簧35。
具体实施方式
21.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
22.实施例一如图1至图5所示，本发明所述的一种钻井用双稳式排绳结构，包括机架1；所述机架1一侧安装有电机2；所述机架1之间转动连接有螺杆3，且螺杆3由电机2驱动；所述机架1之间设有排绳箱4，且螺杆3贯穿排绳箱4并与之通过丝杆螺母副连接；所述机架1之间固接有导杆5，且导杆5贯穿排绳箱4并与之滑动连接；所述排绳箱4中开设有竖向孔，且竖向孔中滑动连接有钢丝绳6；通过电机2带动螺杆3转动，并根据绞车的转动速度来调整螺杆3的转动速度，使得排绳箱4在导杆5上滑动，同时将钢丝绳6均匀的缠绕在绞车之上，排绳箱4滑动到极限位置后，通过电机2控制螺杆3反转，使得排绳箱4向另一侧滑动，以此循环，该操作可避免绞车缠入钢丝绳6的过程中出现乱绳的现象，从而提高钢丝绳6的使用寿命。
23.所述排绳箱4中开设有储脂腔7，且储脂腔7中填充有润滑脂；所述排绳箱4中转动连接有一对滑轮8，且钢丝绳6位于一对滑轮8之间；所述滑轮8外侧均匀设有推齿9，相邻的推齿9之间形成齿槽；所述排绳箱4中通过扭簧铰接有弹片10；所述排绳箱4中固接有活塞缸11；所述活塞缸11中滑动连接有活塞板12；所述活塞板12与弹片10之间固接有活塞杆13；所述活塞缸11的有杆腔通过一号导管14与储脂腔7连通，且有杆腔通过二号导管15与弹片10连通；所述一号导管14与二号导管15中均设有单向阀；弹片10在扭簧的作用下贴紧在滑轮8外侧，钢丝绳6向下运动时带动滑轮8转动，当弹片10与推齿9接触时，弹片10通过活塞杆13带动活塞板12朝远离滑轮8的方向移动，进而将储脂腔7中的润滑脂通过一号导管14吸入活塞缸11的有杆腔中，当弹片10与推齿9脱离接触时，弹片10的自由端在扭簧的作用下转入齿槽中，进而通过活塞杆13带动活塞板12朝靠近滑轮8的方向移动，进而将活塞缸11有杆腔中的润滑脂通过二号导管15喷入齿槽中，该齿槽转动到钢丝绳6的位置时，会将润滑脂涂抹在钢丝绳6外侧，以此循环，该操作可为钢丝绳6提供润滑功能，降低钢丝绳6工作过程中的磨损，进一步提高钢丝绳6的使用寿命。
24.所述储脂腔7中安装有若干加热棒16，且加热棒16与电源电性连接；通过给加热棒16通电，进而加热棒16对储脂腔7中的润滑脂进行加热并使其熔化，使润滑脂化为可以流动的液体，避免润滑脂本身流动性过差，导致涂脂工作无法顺利进行的问题。
25.所述活塞板12上开设有排气孔17；所述排气孔17中固接有一对弹性瓣18，且弹性瓣18互相贴合在一起；所述弹性瓣18上开设有阻尼孔19；当活塞杆13带动活塞板12朝远离滑轮8的方向运动时，两个弹性瓣18在阻力作用下张开，此时活塞缸11中的气体可以通过两个弹性瓣18之间流动，故此时活塞板12移动速度较快，当活塞杆13带动活塞板12朝靠近滑轮8的方向运动时，两个弹性瓣18在阻力作用下紧紧贴合在一起，此时活塞缸11中的气体只能通过阻尼孔19流动，故此时活塞板12移动速度较慢，即弹片10转入齿槽的速度较慢，该操作可防止弹片10转入齿槽的力道过大，导致润滑脂喷出后又从齿槽中飞溅出去的情况。
26.所述齿槽中固接有一对侧板20；所述侧板20之间通过扭簧铰接有摆动板21，且摆动板21与侧板20滑动密封连接；所述摆动板21与齿槽壁之间固接有弹性膜22，且弹性膜22与侧板20滑动密封连接；所述钢丝绳6外侧均布有若干一号磁铁23；所述摆动板21的自由端固接有二号磁铁24；弹片10转入齿槽时通过二号导管15将润滑脂喷入齿槽中，此时由于润
滑脂还未完全冷却为半固体状，故润滑脂极易流淌出齿槽，待该齿槽转动到钢丝绳6的位置时，润滑脂已流淌殆尽，通过设置一对侧板20和弹性膜22，可以将润滑脂保留至侧板20与弹性膜22之间，当该齿槽转动到钢丝绳6的位置时，一号磁铁23与二号磁铁24互相吸引，带动摆动板21向外侧转动，并使得弹性膜22绷直，从而让润滑脂顺利流出并流淌至钢丝绳6外侧，减少润滑脂的浪费。
27.所述弹性膜22上侧设有海绵块25，且海绵块25上部与侧板20固接；所述齿槽中通过支架转动连接有导轮26；所述摆动板21自由端固接有拉绳27，且拉绳27的另一端绕过导轮26并与弹性膜22中部固接；通过设置海绵块25，可以使得润滑脂喷入齿槽中时被海绵块25吸附并保存，进一步提高对润滑脂的保存程度，防止滑轮8转动过程中润滑脂意外流出，当该齿槽转动到钢丝绳6的位置时，摆动板21向外侧转动，弹性膜22绷紧并挤压海绵块25，使得海绵块25中的润滑脂挤出并流淌至钢丝绳6外侧，进一步降低润滑脂在运送过程中造成的浪费，通过设置拉绳27拉动弹性膜22，可以提高对海绵块25的挤压力，尽量使润滑脂最大程度的从海绵块25中脱离。
28.实施例二如图6至图7所示，对比实施例一，作为本发明的另一种实施方式，所述弹片10靠近滑轮8的一侧开设有凹槽，且二号导管15与凹槽连通；所述凹槽中通过支架固接有隔离球28；通过凹槽和隔离球28的设置，可以将二号导管15与滑轮8隔离开，避免弹片10与滑轮8摩擦接触的过程中，产生的少量铁屑进入二号导管15中，造成二号导管15堵塞的问题。
29.所述隔离球28靠近凹槽的一侧开设有储脂孔29，且储脂孔29正对二号导管15；通过储脂孔29的设置，可以使得弹片10转入齿槽中并喷出润滑脂时，同时将少部分润滑脂喷在储脂孔29中，并由储脂孔29保存起来，当弹片10再次与推齿9接触时，弹片10逆时针转动，此时储脂孔29中的润滑脂流出并顺着弹片10流到根部铰接的位置，为弹片10本身的转动提供润滑效果，提高了弹片10的使用寿命。
30.所述二号导管15中通过支架转动连接有转轴30；所述转轴30外侧固接有绞龙31；所述转轴30延伸至储脂孔29的一端通过连杆32设有一对安装板33；所述安装板33靠近储脂孔29孔壁的一侧固接有海绵垫34；润滑脂通过二号导管15时推动绞龙31转动，进而转轴30通过连杆32带动安装板33旋转，使得海绵垫34与储脂孔29孔壁之间产生摩擦，清理上一次喷脂时残留在储脂孔29中并且已经固化的润滑脂，避免长时间使用后，由于润滑脂的残留，导致储脂孔29容量降低的问题。
31.所述连杆32一端与转轴30铰接，另一端与安装板33铰接；所述安装板33之间固接有弹簧35；通过将连杆32设置为铰接，可以使得海绵垫34在弹簧35的抵压作用下，自适应地贴合储脂孔29的孔壁，从而增大海绵垫34与储脂孔29孔壁之间的正压力，从而增大摩擦力并提高清理效果，同时也能避免长时间使用后，海绵垫34磨损变薄的问题。
32.工作原理：通过电机2带动螺杆3转动，并根据绞车的转动速度来调整螺杆3的转动速度，使得排绳箱4在导杆5上滑动，同时将钢丝绳6均匀的缠绕在绞车之上，排绳箱4滑动到极限位置后，通过电机2控制螺杆3反转，使得排绳箱4向另一侧滑动，以此循环，该操作可避免绞车缠入钢丝绳6的过程中出现乱绳的现象，从而提高钢丝绳6的使用寿命；弹片10在扭簧的作用下贴紧在滑轮8外侧，钢丝绳6向下运动时带动滑轮8转动，当弹片10与推齿9接触时，弹片10通过活塞杆13带动活塞板12朝远离滑轮8的方向移动，进而将储脂腔7中的润滑
脂通过一号导管14吸入活塞缸11的有杆腔中，当弹片10与推齿9脱离接触时，弹片10的自由端在扭簧的作用下转入齿槽中，进而通过活塞杆13带动活塞板12朝靠近滑轮8的方向移动，进而将活塞缸11有杆腔中的润滑脂通过二号导管15喷入齿槽中，该齿槽转动到钢丝绳6的位置时，会将润滑脂涂抹在钢丝绳6外侧，以此循环，该操作可为钢丝绳6提供润滑功能，降低钢丝绳6工作过程中的磨损，进一步提高钢丝绳6的使用寿命；通过给加热棒16通电，进而加热棒16对储脂腔7中的润滑脂进行加热并使其熔化，使润滑脂化为可以流动的液体，避免润滑脂本身流动性过差，导致涂脂工作无法顺利进行的问题；当活塞杆13带动活塞板12朝远离滑轮8的方向运动时，两个弹性瓣18在阻力作用下张开，此时活塞缸11中的气体可以通过两个弹性瓣18之间流动，故此时活塞板12移动速度较快，当活塞杆13带动活塞板12朝靠近滑轮8的方向运动时，两个弹性瓣18在阻力作用下紧紧贴合在一起，此时活塞缸11中的气体只能通过阻尼孔19流动，故此时活塞板12移动速度较慢，即弹片10转入齿槽的速度较慢，该操作可防止弹片10转入齿槽的力道过大，导致润滑脂喷出后又从齿槽中飞溅出去的情况；弹片10转入齿槽时通过二号导管15将润滑脂喷入齿槽中，此时由于润滑脂还未完全冷却为半固体状，故润滑脂极易流淌出齿槽，待该齿槽转动到钢丝绳6的位置时，润滑脂已流淌殆尽，通过设置一对侧板20和弹性膜22，可以将润滑脂保留至侧板20与弹性膜22之间，当该齿槽转动到钢丝绳6的位置时，一号磁铁23与二号磁铁24互相吸引，带动摆动板21向外侧转动，并使得弹性膜22绷直，从而让润滑脂顺利流出并流淌至钢丝绳6外侧，减少润滑脂的浪费；通过设置海绵块25，可以使得润滑脂喷入齿槽中时被海绵块25吸附并保存，进一步提高对润滑脂的保存程度，防止滑轮8转动过程中润滑脂意外流出，当该齿槽转动到钢丝绳6的位置时，摆动板21向外侧转动，弹性膜22绷紧并挤压海绵块25，使得海绵块25中的润滑脂挤出并流淌至钢丝绳6外侧，进一步降低润滑脂在运送过程中造成的浪费，通过设置拉绳27拉动弹性膜22，可以提高对海绵块25的挤压力，尽量使润滑脂最大程度的从海绵块25中脱离；通过凹槽和隔离球28的设置，可以将二号导管15与滑轮8隔离开，避免弹片10与滑轮8摩擦接触的过程中，产生的少量铁屑进入二号导管15中，造成二号导管15堵塞的问题；通过储脂孔29的设置，可以使得弹片10转入齿槽中并喷出润滑脂时，同时将少部分润滑脂喷在储脂孔29中，并由储脂孔29保存起来，当弹片10再次与推齿9接触时，弹片10逆时针转动，此时储脂孔29中的润滑脂流出并顺着弹片10流到根部铰接的位置，为弹片10本身的转动提供润滑效果，提高了弹片10的使用寿命；润滑脂通过二号导管15时推动绞龙31转动，进而转轴30通过连杆32带动安装板33旋转，使得海绵垫34与储脂孔29孔壁之间产生摩擦，清理上一次喷脂时残留在储脂孔29中并且已经固化的润滑脂，避免长时间使用后，由于润滑脂的残留，导致储脂孔29容量降低的问题；通过将连杆32设置为铰接，可以使得海绵垫34在弹簧35的抵压作用下，自适应地贴合储脂孔29的孔壁，从而增大海绵垫34与储脂孔29孔壁之间的正压力，从而增大摩擦力并提高清理效果，同时也能避免长时间使用后，海绵垫34磨损变薄的问题。
33.上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图1为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装
置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
35.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。