专利名称：一种连续循环钻井作业用动力钳的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油钻井作业用动力钳，特别涉及一种连续循环钻井作业用
动力钳。
背景技术：
在常规钻井过程中，钻杆上卸扣时由于泥桨循环通道中断，因此被迫停止泥桨的 循环，其引起的不利影响有 (1)造成环空中产生动态压差，导致泥浆循环漏失； (2)造成井底压力下降，有时会引起井涌； (3)循环恢复时井底压力剧增对敏感性地层可能引起循环漏失； (4)钻屑的沉降会减小有效井径并增加钻柱的扭矩和阻力； (5)欠平衡钻井时，会导致环空内的压力极不稳定。 连续循环钻井能维持稳定的循环当量密度，在正常钻井过程中，可以避免接单根 引起的正负压力波动，改善井眼的清洁效果，大大降低循环漏失、地层破裂、井涌、压差卡 钻、钻头或底部钻具组合遇卡的风险。在连续循环钻井作业接钻杆时，需要一种动力钳。目 前，石油矿场可供选择的动力钳主要有以下两种结构形式。 —种为内曲线滚子爬坡机构卡紧、多级减速传动、刹带制动为主要结构形式的开 口动力钳。该类动力钳的不足之处是 —是旋转体转动需要通过一系列多级减速传动，使液压马达减速增矩，结构复杂， 体积较大；二是旋转体不能直接配置液压元件，其夹持动作必须配备制动机构，使夹持零件 相对于旋转体平动；三是旋转体还需要配置扶正机构才能保持定心转动；四是旋转体是开 口的，重心偏离回转中心，随着动力钳能力的增加，旋转体质量加大，离心力也增大，为减轻 钳体晃动，钳头转速也就必须限制。 另一类为行星爪夹紧闭口动力钳。该类动力钳同样需要一系列齿轮减速，刹带制 动；除此之外还存在以下不足一是行星爪是非对称的，改变转向必须揭开钳头盖，翻转行 星爪，操作繁琐，时效低；二是行星架的设置并相对于钳头齿轮转动，其相对配合间隙易进 泥沙杂物造成卡阻，使卡紧动作失灵且易损伤钻杆。 由此可以看出，这两种动力钳均存在结构复杂，体积大，不适合连续钻井作业。
发明内容本实用新型的目的就是要克服现有技术的不足之处，提供一种马达直接驱动旋 扣、油缸冲扣，不需中间减速装置和制动装置，结构紧凑、夹紧可靠，与卡瓦配合能同时完成 夹紧、旋扣、冲(紧)扣动作，适合连续循环钻井作业的新型动力钳。 本实用新型的技术解决方案是 —种连续循环钻井作业用动力钳，由起升油缸、壳体、旋扣齿轮、马达、起升盘、轴 承、卡盘、连杆、钳牙座、钳牙、转芯、轴承、轴承、夹紧油缸、冲(紧)扣齿轮、冲(紧)扣油缸、中间大齿轮、导向板就位油缸、导向板等主要零件组成。其中，中间大齿轮与转芯通过螺栓连接紧固成一起，通过轴承支承，安装在壳体上，并相对于壳体可转动；钳牙固定在钳牙座上，钳牙座通过连杆与卡盘连接成一体；起升盘通过轴承固定在卡盘上，卡盘与起升盘可相对转动；夹紧油缸缸体固定在壳体上、柱塞固定在起升盘上(也可反向固定)，夹紧油缸上下运动，通过连杆带动钳牙座作径向运动，钳牙夹紧或放松对钻杆(其它杆件)的夹持；导向板固定于壳体上，冲(紧)齿轮支承在导向板上；导向板就位油缸缸体固定在壳体上，活塞与导向板连接；冲(紧)扣油缸缸体与壳体连接，活塞与冲(紧)扣齿轮连接；钳体起升油缸活塞固定位壳体上，缸体固定于相应支座装置上。工作时夹紧油缸活塞上下运动，带动连杆动作、钳牙座动作，钳牙夹紧或松开对管柱；当钳牙夹紧管柱时，旋扣马达带动旋扣齿轮动作，通过旋扣齿轮与中间大齿轮啮合，完成旋扣动作；导向板就位油缸动作，冲(紧)齿轮在导向板的带动下，与中间在齿轮啮合，然后冲(紧)扣油缸驱动冲扣齿轮相对于导向板转动一定角度，对管件实施冲扣或紧扣。整个装置通过四个起升油缸安装置在相应的支架上。 本实用新型的有益效果是，该装置采用三卡爪对中夹紧钻杆，增大了钳牙与钻杆的接触面积，减小钳牙在夹紧钻杆过程中对钻杆的损伤。采用油缸冲扣或紧扣，马达旋扣，使装置结构简单，工作可靠。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。[0018]
图1为本实用新型结构纵向剖视图；[0019] 图2为本实用新型结构D向视图；[0020] 图3为本实用新型的夹紧机构结构示意图； 图4是本实用新型冲扣齿轮、导向板及壳体之间的局部结构示意图。
具体实施方式
如附
图1、2、3所示，一种连续循环钻井作业用动力钳由夹紧机构、旋扣机构、冲扣机构、壳体(2)、转芯(11)、液压油缸等组成。其中夹紧机构又由起升盘(5)、连杆(8)、钳牙座(9)、钳牙(10)、夹紧油缸(14)等组成。其中，夹紧油缸(14)活塞与起升盘固定，其缸体与壳体(2)固定，钳牙座(9)位于转芯(11)窗口内，工作时夹紧油缸活塞带动起升盘(5)向下运动，在连杆的作用下，钳牙座(9)沿着转芯的窗口向内作径向运动，钳牙夹紧管件，反方向运动钳牙(10)松开对管件的夹持；中间大齿轮(17)用螺栓与转芯(11)固定在一起，旋扣马达(4)安装在壳体(2)上，旋扣齿轮(3)固定在马达轴上，并与中间大齿轮啮合，起升盘通过轴承固定在卡盘上，卡盘与起升盘可相对转动，旋扣马达(4)工作带动旋扣齿轮、中间大齿轮旋转，完成旋扣动作；如
图1、2、3、4所示，导向板(19)固定于壳体(2)上，冲(紧)齿轮(15)支承在导向板(19)上，导向板就位油缸(18)缸体固定在壳体上，活塞与导向板(19)连接，冲(紧)扣油缸(16)缸体与壳体(2)连接，活塞与冲(紧)扣齿轮连接。冲扣作业时，首先导向板就位油缸(18)工作，在导向板就位油缸(18)活塞的推动下，导向板(19)带动冲(紧)扣齿轮靠近中间大齿轮(17)，冲(紧)扣齿轮(16)与中间大齿轮(17)啮合后，在冲(紧)扣油缸(16)的作用下，冲(紧)扣齿轮(16)带动中间大齿轮(17)旋转一定角度，完成冲扣动作，在冲(紧)扣油缸(16)活塞反方向运动，完成紧扣动作。
权利要求一种连续循环钻井作业用动力钳，由起升油缸(1)、壳体(2)、旋扣齿轮(3)、马达(4)、起升盘(5)、轴承(6)、卡盘(7)、连杆(8)、钳牙座(9)、钳牙(10)、转芯(11)、轴承(12)、轴承(13)、夹紧油缸(14)、冲扣齿轮(15)、冲扣油缸(16)、中间大齿轮(17)、导向板就位油缸(18)、导向板(19)等主要零件组成，其特征在于中间大齿轮(17)与转芯(11)通过螺栓连接紧固成一起，通过轴承(12)、(13)支承，安装在壳体(2)上，并相对于壳体(2)可转动；钳牙(10)固定在钳牙座(9)上，钳牙座(9)通过连杆(8)与卡盘(7)连接成一体；起升盘(5)通过轴承(6)固定在卡盘(7)上，卡盘(7)与起升盘(5)可相对转动；夹紧油缸(14)缸体固定在壳体(2)上、柱塞固定在起升盘(5)上，也可反向固定，夹紧油缸上下运动，通过连杆(8)带动钳牙座(9)作径向运动，钳牙(10)夹紧或放松对钻杆或其它杆件的夹持；导向板(19)固定于壳体(2)上，冲扣齿轮(15)支承在导向板(19)上；导向板就位油缸(18)缸体固定在壳体上，活塞与导向板(19)连接；冲扣油缸(16)缸体与壳体(2)连接，活塞与冲扣齿轮连接；钳体起升油缸活塞固定在壳体(2)上，缸体固定于相应支座装置上。
专利摘要一种连续循环钻井作业用动力钳，由壳体、旋扣齿轮、马达、起升盘、卡盘、连杆、钳牙座、转芯、夹紧油缸、冲扣齿轮、中间大齿轮、导向板等主要零件组成。其中，中间大齿轮与转芯通过螺栓连接成一体，并相对于壳体可转动；钳牙座通过连杆与卡盘连接成一体，卡盘与起升盘可相对转动，在夹紧油缸的作用，卡盘与起升盘上下移动，连杆带动钳牙座作径向运动，钳牙夹紧钻杆；冲扣齿轮支承在导向板上，在导向板的带动下，冲扣作业时冲扣齿轮与中间大齿轮啮合，旋扣时与中间大齿轮分离。该装置采用三卡爪对中夹紧钻杆，增大了钳牙与钻杆的接触面积，减小钳牙对钻杆的损伤；采用油缸冲扣或紧扣，马达旋扣，结构简单，体积小，工作可靠。
文档编号E21B19/16GK201443318SQ20092000148
公开日2010年4月28日 申请日期2009年1月16日 优先权日2009年1月16日
发明者刘清友, 杨建中, 莫丽, 邱亚玲, 韩传军 申请人:西南石油大