专利名称：管柱加压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油田油水井钻修用装置，安装在井口，可阻止入井管柱转动，并给入井管柱施加向下的压力。
背景技术：
在油水井的常规修井作业中普遍采用通井机或修井机，因为这两种设备一般不带转盘，在进行钻削作业时只能采用油管加螺杆钻(带钻头)的管柱结构，当钻削位置距离井口较近时，依靠入井管柱的重量不能给钻头施加足够的压力，有时甚至用钻杆(或钻挺)作为入井管柱都达不到钻削时所需钻压。同时，由于入井管柱不能克服钻头产生的反向扭矩，在钻削时管柱反转，而钻头不转，致使钻削施工无法正常进行。目前虽然有给入井管柱加压的装置，但都是用于管柱下入施工的，其工作原理是采用卡瓦或卡箍锁住入井管柱，给管柱施加向下的压力，不能阻止管柱转动，因此不能满足使用螺杆钻进行钻削的施工要求。
实用新型内容为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种管柱加压装置，即可以给入井管柱施加向下的推力，又可以阻止管柱转动，确保用螺杆钻能够在距离井口较近位置进行钻削施工。为解决上述技术问题，本实用新型管柱加压装置，由防上顶机构、液压缸总成和防反转机构组成，其中，该防上顶机构由滚轴I、弹簧I 5、梯形座6、挡块7、开槽法兰10、定位杆8和弹簧II 9组成；该液压缸总成由弯管11、密封圈12、端盖13、阀门14、液压泵接头15、缸体16、活塞18、密封圈19和液缸法兰21组成；该防反转机构由底座法兰23、定位轴24、回转柄25、钢球26、弹簧III 27、丝堵28、辅助杆30、楔形块31、拉杆32和弹簧IV 33组成；上述梯形座6带矩形截面斜向孔，内部装有滚轴I、弹簧I 5和挡块7，组成锁止部件，四个锁止部件沿开槽法兰10圆周均布；上述梯形座6的斜孔从下至上向入井管柱靠近，当滚轴I靠近矩形斜孔顶部位置时，会逐渐从梯形座6中露出，但不会从斜孔中脱出；上述滚轴I的轴线与入井管柱17的轴线方向垂直；上述回转柄25上设置有水平孔，水平孔内依次装入钢球26、弹簧III 27，用丝堵28封堵；该钢球26在水平孔内由外向内逐渐接近入井管柱17，并露出回转柄25，但不会从回转柄25中脱出；上述液缸法兰21和底座法兰23分别沿圆周均布三个垂直法兰面的孔，定位轴24的上端部和下端部分别嵌入液缸法兰21和底座法兰23的孔内，轴上装回转柄25 ;上述底座法兰23内有斜向长孔，内装拉杆32和弹簧IV 33，上述拉杆32末端有螺纹；在斜向长孔的末端、垂直法兰面有方形孔，里面嵌入楔形块31的方形部分，楔形块31方形部分上的螺纹孔与拉杆32末端螺纹联接；在自然状态下，弹簧IV 33推动楔形块31处于内死点位置。上述梯形座6下部为J形杆状结构并设有径向盲孔K ;上述开槽法兰(10)上沿油管切向方向有L形槽，该梯形座(6)下部J形杆装卡在L形槽内；上述开槽法兰10上有径向孔，从外圆周通到L形槽内，内装定位杆8和弹簧II 9，弹簧II 9给定位杆8向法兰中心的推力，定位杆8嵌入J形杆的盲孔K内。上述液缸法兰21和底座法兰23用双头螺栓22及螺母20联接。上述辅助杆30和回转柄25固定连接，在工作状态下，辅助杆30的杆头露出底座法兰23的外圆周面。上述楔形块31上部为楔形，下部为方形，设置螺纹孔；当沿径向推动楔形块31楔形面时，楔形块31会沿底座法兰23上的斜向长孔方向向外退。上述端盖13、缸体16和活塞18形成密闭的液压腔，来自液压泵的液体通过液压泵接头15、阀门14和弯管11进入液压腔。上述底座法兰23内有径向螺纹孔，内装顶丝29，可与入井管柱17顶紧或松开。·采用这样的技术方案后，本实用新型解决了用螺杆钻在距离井口较近的位置进行钻削时，因为管柱重量轻，无法给钻头施加足够的压力以及因为管柱反转，使钻削施工不能正常进行的问题。该装置用螺栓链接，安装在井口防喷器法兰上，安装、操作非常简便。该装置在限制管柱轴向位移和转动上都是单方向的，当钻削距离较长时，在一根管柱入井以后可以象正常下管柱一样，联入下一根管柱，无须拆卸加压装置，从而实现连续钻进。此外，该装置采用液压泵作为动力源，推动液压缸活塞带动防上顶机构给管柱加压，压力的调节范围比较大。
以下结合附图
对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细的说明图I是本实用新型管柱加压装置的结构示意图；图2 (a)是防反转机构在工作状态下示意图，图2 (b)是其释放状态下示意图；图3是防上顶机构的锁止部件示意图。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型管柱加压装置由防上顶机构、液压缸总成和防反转机构组成，防上顶机构主要由带有L形开槽的法兰10及锁止部件组成，锁止部件有4个，在开槽法兰10上均匀布置，其主体是梯形座6。梯形座6内部竖直方向上设置有截面为矩形的斜向孔，孔的斜向为从下至上逐渐靠近入井管柱17，孔内依次装入滚轴I、弹簧I 5，并用挡块7堵死。滚轴I在接近入井管柱17时从梯形座6中露出，现场安装后，滚轴I会在弹簧力的作用下贴紧入井管柱17，当入井管柱17相对锁止机构产生向上产生位移时，会带动滚轴I向上转动，在梯形座6斜孔内侧面的作用下，滚轴I在径向上向内顶入井管柱17，直至锁止入井管柱17，阻止了入井管柱17向上位移。液压缸总成是管柱加压装置的动力源，由端盖13、密封圈12、缸体16、活塞18、密封圈19、液缸法兰21、弯管11、、阀门14及液压泵接头15组成，其中活塞18和开槽法兰10固定联接，当液压缸中注入高压液体时，活塞18会带动防上顶机构向下移动，给入井管柱17向下加压。防反转机构的作用是防止入井管柱17反向旋转，其主体是回转柄25，它的一端套在定位轴24上,可绕定位轴旋转。定位轴24上端嵌入液缸法兰21内，下端嵌入底座法兰23内。它们分别有3个，均布在入井管柱周围。回转柄25上设置有水平孔，孔内依次装入钢球26、弹簧III 27，并用丝堵28封堵。孔的轨迹是使钢球26在弹簧III 27推动下逐渐靠近入井管柱17，孔在靠近入井管柱的一段是不完整的，目的是使钢球26逐渐露出回转柄25，并与入井管柱17接触。当入井管柱17反向旋转时，带动钢球26滚动，在回转柄25水平孔内圆面的作用下，钢球26在径向上顶紧入井管柱17，阻止了入井管柱反向旋转。梯形座6的下部为J形杆状结构，在J形杆上有径向盲孔K。开槽法兰10上沿入井管柱17的外圆切线方向加工有L形槽，梯形座6的下部的J 形杆可以装卡在L形槽内；在开槽法兰10内设置有水平的径向孔，从法兰的外圆周面通到L形槽内，内装定位杆8和弹簧II 9，弹簧II 9给定位杆8向法兰中心的推力，定位杆嵌入J形杆的盲孔K内，使梯形座6固定在开槽法兰10上。回转柄25上固定连接辅助杆30，当回转柄25被液缸法兰21遮住时，拉动辅助杆30可以使回转柄25绕定位轴24转动。楔形块31上部为楔形，下部为方形，并设置有螺纹孔。在底座法兰23内设置有水平的斜向孔，内装拉杆32和弹簧IV 33，拉杆32末端加工有螺纹。在斜向孔的末端、垂直法兰面加工有方形孔，里面嵌入楔形块31的方形部分，方形部分上的螺纹孔与拉杆32末端的螺纹联接。在自然状态下，在弹簧IV 33的推动下楔形块31处于内死点位置。在底座法兰23内沿径向加工有螺纹孔，内装顶丝29，可以与入井管柱17顶紧。管柱加压装置在井口安装时，防上顶机构的锁止部件，如图3所示，先不安装到开槽法兰10上，防反转机构处于释放状态，如图2 (b)所示，液压缸活塞18在下死点位置时，关闭阀门14，液压缸腔室密闭，液压缸活塞18和缸体16之间便不能产生位移。将最后一根要入井的管柱17从加压装置中间穿过，向内旋转顶丝29，与入井管柱17顶紧，然后装卡锁止机构先向上推动压片4，使它克服扭转弹簧3的弹力、绕销轴2转动，向下压滚轴1，滚轴I缩进梯形座6的斜孔内，以便于梯形座6装卡在开槽法兰10上，如图I所示。起吊入井管柱17带着管柱加压装置到井口，当油管联入后，下放油管，使管柱加压装置与井口防喷器的法兰对正，并用螺栓22联接，然后松开顶丝29。在油管17下到预定位置时，推动辅助杆30，使回转柄25向内旋转，当碰到楔形块31的斜面时，推动楔形块31向外退,当回转柄25完全转过楔形块31时,楔形块31会在弹簧IV 33的作用下向内移动，从而阻止了回转柄25向外回转。当三个回转柄全部向内转动到位以后，其状态如图2 Ca)所示，便可以实现阻止入井管柱17反向旋转。将液压泵接头15与液压泵管线出口连接，松开阀门14，上提入井管柱17，由于防上顶机构的单向锁止功能，入井管柱17会带动防上顶机构及活塞18上移，当活塞18移动到接近上死点位置时，关闭阀门14，缓慢下放入井管柱17，当钻头到达预定位置时，打开阀门14，启动液压泵，向管柱加压装置的液缸内打压，液压推动活塞18、带动防上顶机构给入井管柱17施加向下的推力。在液压缸走完一个行程后，关闭液压泵，重复上述的上提入井管柱17、关闭阀门14、缓慢下放入井管柱17、打开阀门14、启动液压泵打压等步骤，实现连续钻进。 当入井管柱17上有接箍要穿过防上顶机构的锁止部件时，则要取下防上顶机构的锁止部件，上下调整入井管柱17，使接箍穿过锁止部件，并重新安装锁止部件；当接箍要穿过防反转机构时，则先向外拉动拉杆32，带动楔形块31向外移动，然后拉动辅助杆30，使回转柄25向外旋转，释放防反转机构，调整防反转机构与接箍之间的位置，接箍穿过防反 转机构后，使防反转机构重新锁定入井管柱17，这样当钻削距离较长时，不需要拆卸管柱加压装置也可以实现连续钻进。
权利要求1.一种管柱加压装置，由防上顶机构、液压缸总成和防反转机构组成，其特征是 所述防上顶机构由滚轴(I)、弹簧I (5)、梯形座(6)、挡块(7)、开槽法兰(10)、定位杆(8)和弹簧II (9)组成; 所述液压缸总成由弯管(11)、密封圈(12)、端盖(13)、阀门(14)、液压泵接头(15)、缸体(16)、活塞(18)、密封圈(19)和液缸法兰(21)组成; 所述防反转机构由底座法兰(23)、定位轴(24)、回转柄(25)、钢球(26)、弹簧111(27)、丝堵(28 )、辅助杆(30 )、楔形块(31)、拉杆(32 )和弹簧IV (33 )组成； 所述梯形座(6)带矩形截面斜孔，内部装有滚轴(I)、弹簧I (5)和挡块(7)，组成锁止部件，四个锁止部件沿开槽法兰(10)圆周均布； 所述梯形座(6)的斜孔从下至上向入井管柱靠近，当滚轴(I)靠近矩形斜孔顶部位置时，会逐渐从梯形座(6)中露出，但不会从斜孔中脱出； 所述滚轴(I)的轴线与入井管柱(17)的轴线方向垂直； 所述回转柄(25)上设置有水平孔，水平孔内依次装入钢球(26)、弹簧111(27)，用丝堵(28)封堵； 该钢球(26)在水平孔内由外向内逐渐接近入井管柱(17)，并露出回转柄(25)，但不会从回转柄(25)中脱出； 所述液缸法兰(21)和底座法兰(23)分别沿圆周均布三个垂直法兰面的孔，定位轴(24)的上端部和下端部分别嵌入液缸法兰(21)和底座法兰(23)的孔内，轴上装回转柄(25)； 所述底座法兰(23)内有斜向长孔，内装拉杆(32)和弹簧IV (33)，所述拉杆(32)末端有螺纹；在斜向长孔的末端、垂直法兰面有方形孔，里面嵌入楔形块(31)的方形部分，楔形块(31)方形部分上的螺纹孔与拉杆(32)末端螺纹联接；在自然状态下，弹簧IV (33)推动楔形块(31)处于内死点位置。
2.根据权利要求I所述的管柱加压装置，其特征是 所述梯形座(6)下部为J形杆状结构并设有径向盲孔K ； 所述开槽法兰(10)上沿油管切向方向有L形槽，该梯形座(6)下部J形杆装卡在L形槽内； 所述开槽法兰(10)上有径向孔，从外圆周通到L形槽内，内装定位杆(8)和弹簧II (9)，弹簧II (9)给定位杆(8)向法兰中心的推力，定位杆(8)嵌入J形杆的盲孔K内。
3.根据权利要求I所述的管柱加压装置，其特征是所述液缸法兰(21)和底座法兰(23)用双头螺栓(22)及螺母(20)联接。
4.根据权利要求I所述的管柱加压装置，其特征是所述辅助杆(30)和回转柄(25)固定连接，在工作状态下，辅助杆(30)的杆头露出底座法兰(23)的外圆周面。
5.根据权利要求I所述的管柱加压装置，其特征是所述楔形块(31)上部为楔形，下部为方形，设置螺纹孔；当沿径向推动楔形块(31)楔形面时，楔形块(31)会沿底座法兰(23)上的斜向长孔方向向外退。
6.根据权利要求I所述的管柱加压装置，其特征是所述端盖(13)、缸体(16)和活塞(18)形成密闭的液压腔，来自液压泵的液体通过液压泵接头(15)、液压泵接头(15)、阀门(14)和弯管(11)进入液压腔。
7.根据权利要求I所述的管柱加压装置，其特征是所述底座法兰(23)内有径向螺纹孔，内装顶丝(29)，可与入井管柱(17)顶紧或松开。
专利摘要本实用新型涉及一种管柱加压装置，由防上顶机构、液压缸总成和防反转机构组成，防上顶机构的锁止部件主体部件梯形座(6)，相对入井管柱对称安装在开槽法兰(10)上，当入井管柱向上移动时，梯形座(6)内与入井管柱轴线成楔形的矩形槽使滚轴(1)向内顶紧入井管柱，使其不能向上移动；液压缸总的活塞(18)在液体压力作用下，带动防上顶机构向下，给入井管柱施加向下的压力；防反转机构的主体是在入井管柱周围均匀分布的三个回转柄(25)，其上设置的孔内装有钢球(26)，当入井管柱反向旋转时，回转柄(25)的内孔使钢球(26)向内顶紧入井管柱，使其不能反向转动。
文档编号E21B19/086GK202531059SQ20112055718
公开日2012年11月14日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者刘世强, 张东亭, 张飚, 李路, 王晓梅, 黄满良, 齐月魁 申请人:中国石油天然气股份有限公司