夹持装置、包括夹持装置的钻杆装载装置和水平定向钻的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于钻杆装载装置的夹持装置。该夹持装置包括第一夹持部件、第二夹持部件以及驱动件。第一夹持部件固定地安装在钻杆装载装置的框架上并且包括沿装载钻杆的纵向设置的一个或多个第一夹持部。第二夹持部件可动地安装在框架或者第一夹持部件上并且包括沿装载钻杆的纵向设置的一个或多个第二夹持部。第二夹持部和第一夹持部交错地布置并且能够协作以夹持钻杆。驱动件安装在框架或第一夹持部件上并且构造成用于驱动第二夹持部件使得第二夹持部靠近或者远离第一夹持部地运动。本实用新型还涉及一种包括上述夹持装置的钻杆装载装置以及一种包括该钻杆装载装置的水平定向钻机。
【专利说明】夹持装置、包括夹持装置的钻杆装载装置和水平定向钻机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于钻杆装载装置的夹持装置、一种包括该夹持装置的钻杆装载装置以及一种包括该钻杆装载装置的水平定向钻机。
【背景技术】
[0002]本部分的内容仅提供了与本公开相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。
[0003]钻机是带动钻具向地下钻进以获取地下资源或提供地下通道的机械设备。在钻机的操作中，将钻头附接至钻柱的前端，并且通过旋转和推进钻柱而使钻头穿过地层。钻柱是通过将钻杆首尾相连而形成。另一方面，当钻机的钻进过程完成后，需要逐个地断开且卸载钻杆而从地层中收回钻柱。
[0004]这些工作需要钻杆驱动装置、夹钳装置以及钻杆装载装置相互配合地完成。具体地，钻杆驱动装置构造成使钻杆旋转以将钻杆拧入到钻柱中或从钻柱中拧出钻杆，并且还可以使钻柱旋转以驱动钻头旋转和钻进。夹钳装置构造成有助于组装和拆分钻柱。钻杆装载装置构造成将钻杆输送至钻杆驱动组件与夹钳组件之间以便钻杆驱动组件将该钻杆连接至钻柱并下入地层中。
[0005]目前，用于夹持钻杆的夹持装置有时因为未正确装夹钻杆而使得钻杆在运送途中掉落，有时在操作人员的手动装杆操作中会意外夹住操作人员的手，有时会因为电子器件的意外漏电而导致触电风险。在上述情况发生时，不得不暂停钻井过程，甚至要使钻机停机，因此会影响钻井的工作效率。
[0006]在钻井过程中，稳固地夹持钻杆的步骤很重要，因为这可以防止运送钻杆的途中发生掉杆事件，由此可以提高总体钻井工作效率。
[0007]因此，需要一种在装载钻杆时能够稳固地、安全地夹持钻杆的钻杆夹持装置。实用新型内容
[0008]本实用新型的一个目的是提供一种在装载钻杆时能够稳固地、安全地夹持钻杆的钻杆夹持装置。
[0009]本实用新型的另一个目的是提供一种成本相对低廉的钻杆夹持装置。
[0010]本实用新型的又一个目的是提供一种结构简单、便于制造的钻杆夹持装置。
[0011]上述目的中的一个或多个可以通过下述方案实现:一种用于钻杆装载装置的夹持装置。该夹持装置包括第一夹持部件、第二夹持部件以及驱动件。第一夹持部件固定地安装在钻杆装载装置的框架上并且包括沿装载钻杆的纵向设置的一个或多个第一夹持部。第二夹持部件可动地安装在框架或者第一夹持部件上并且包括沿装载钻杆的纵向设置的一个或多个第二夹持部。第二夹持部和第一夹持部交错地布置并且能够协作以夹持钻杆。驱动件安装在框架或第一夹持部件上并且构造成用于驱动第二夹持部件使得第二夹持部靠近或者远离第一夹持部地运动。
[0012]在上述结构中，第二夹持部和第一夹持部交错地布置，一方面可以增加夹持钻杆的纵向范围而提闻夹持钻杆的稳定性，另一方面可以减少夹手的危险。因此，具有该结构的夹持装置不仅能够稳妥地夹持钻杆而且还能够提高操作人员的安全性。
[0013]在一种形式中，第一夹持部件可以包括两个第一夹持部，而第二夹持部件可以包括一个第二夹持部，其中，第二夹持部交错地设置在两个第一夹持部之间。或者，第一夹持部件可以包括一个第一夹持部，而第二夹持部件可以包括两个第二夹持部，其中，第一夹持部交错地设置在两个第二夹持部之间。
[0014]在一种形式中，驱动件可以设置在两个第一夹持部或者两个第二夹持部之间。
[0015]在一种形式中，驱动件为包括缸体和活塞杆的液压缸，缸体和活塞杆中的一者可以连接至框架或第一夹持部件，而缸体和活塞杆中的另一者可以连接至第二夹持部件。
[0016]在一种形式中，第二夹持部件还可以包括沿装载钻杆的纵向分别位于第二夹持部两侧的定位构件。通过设置定位构件，可以将第二夹持部准确地定位在适当的位置处。另夕卜，第二夹持部与定位构件可拆卸地或固定地连接在一起。
[0017]在一种形式中，每个第一夹持部可以包括竖向构件和横向构件，并且竖向构件和横向构件构成用于支承钻杆的大致L形结构。竖向构件和横向构件可以一体地形成，或者可以单独地形成、然后固定地连接在一起。
[0018]在一种形式中，第二夹持部可以包括连接至框架或驱动件的第一端部和与第一端部相对的用于夹持钻杆的第二端部，第二端部可以具有与钻杆相匹配的形状，由此与第一夹持部协作以将钻杆夹持在其间而不易掉落。
[0019]在一种形式中，第二夹持部可以通过第一销轴连接至框架。
[0020]在一种形式中，第二夹持部可以通过第二销轴连接至驱动件，使得第二夹持部在驱动件的驱动下能够围绕第一销轴枢转。
[0021]在一种形式中，第一夹持部和第二夹持部中一者或者两者是不导电材料件或耐磨材料件。或者，第一夹持部和第二夹持部中一者或者两者涂覆有不导电材料层或耐磨材料层。这样，可以提高根据本实用新型的夹持装置的安全和耐用性能。
[0022]在一种形式中，不导电材料件为超高分子量聚乙烯材料件、尼龙材料件或氧化物陶瓷材料件。或者，不导电材料层为超高分子量聚乙烯材料层、尼龙材料层或氧化物陶瓷材料层。
[0023]根据本实用新型的另一方面，还提供一种包括上述夹持装置的钻杆装载装置。
[0024]根据本实用新型的又一方面，还提供一种包括上述钻杆装载装置的水平定向钻机。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]通过以下参照附图的描述，本实用新型的一个或几个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解，其中:
[0026]图1是根据本实用新型实施方式的钻机的整体侧视示意图，其中，钻杆装载装置在钻杆驱动装置与夹钳装置之间夹持钻杆；
[0027]图2是图1所示的钻机的俯视示意图，其中，钻杆装载装置在远离钻机的位置处夹持有钻杆；
[0028]图3是根据本实用新型实施方式的钻杆夹持装置的俯视示意图，其中，钻杆夹持在该钻杆夹持装直中；
[0029]图4是根据本实用新型实施方式的钻杆夹持装置的立体示意图；
[0030]图5是根据本实用新型实施方式的钻杆夹持装置的示意图，其中可动部件与驱动件从框架上拆解开；
[0031]图6是根据本实用新型实施方式的钻杆夹持装置的立体示意图，其中为便于观察而移去了部分部件；
[0032]图7是图6中的钻杆夹持装置的侧视示意图；以及
[0033]图8是根据本实用新型实施方式的钻杆夹持装置的分解示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面对优选实施方式的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本实用新型及其应用或用法的限制。在各个附图中采用相同的附图标记来表示相同的部件，因此相同部件的构造将不再重复描述。
[0035]本文中使用的序数词“第一”、“第二”旨在用于区分部件，而非表示特定顺序或重要性。另外，本文中使用的“钻杆的纵向”或“装载钻杆的纵向”的类似描述一般指的是已装载至夹持装置上的钻杆的纵向。
[0036]参照图1和图2，示出了根据本实用新型实施方式的钻机1，其中钻杆以及钻杆装载装置处于不同的操作位置。根据本实用新型实施方式的钻机I包括动力装置60、行走装置50、钻机本体40、夹钳组件30、钻杆驱动装置20、钻杆装载装置10以及控制装置70。动力装置60为整个钻机I的各个组成部分的运动和操作提供动力，例如具体地可以是发动机。行走装置50可以使钻机I的位置发生变化，例如具体地可以是履带。钻机本体40在本领域中也常称为大梁，钻杆驱动装置20可以在钻机本体40上滑动。夹钳组件30可以固定钻杆的端部并且固定钻柱的端部以便有助于将钻杆组装至钻柱或者从钻柱上拆下钻杆。钻杆装载装置10用于将钻杆从远离钻机的位置(如图1所示)将钻杆运送至夹钳组件30和钻杆驱动装置20之间或者从夹钳组件30和钻杆驱动装置20之间的位置(如图2所示)将拆下的钻杆运走。钻杆驱动装置20使位于夹钳组件30和钻杆驱动装置20之间的钻杆旋转以将钻杆拧入到钻柱(未示出)中或者从钻柱中拧出钻杆，并且还可以使钻柱旋转以驱动钻头旋转和钻进。控制装置70用于对钻机I的各个部件的运动和操作进行控制。
[0037]总体而言，钻机I能够将钻杆连接以形成钻柱,将钻柱下入地层中进行钻井作业，在钻井作业完成之后将钻柱从地层中取出，并拆卸钻柱由此完成整个钻井过程。在连接钻杆以形成钻柱之前以及在从钻柱拆下钻杆之后，需要钻杆夹持装置和/或钻杆装载装置来夹持钻杆和/或转移钻杆。
[0038]下面将参照图3至图8来详细描述根据本实用新型的夹持装置100。本文中为便于描述，以用于钻杆装载装置的夹持装置为例来阐述根据本实用新型的夹持装置100。然而，应理解的是，根据本实用新型的夹持装置100可以适用于对钻杆或类似物进行夹持的任何合适的场合。
[0039]在图示的实施方式中，根据本实用新型的实施方式的钻杆夹持装置100包括固定部件或不动部件(也可以称为第一夹持部件)110、可动部件(也可以称为第二夹持部件)130以及用于驱动可动部件130的驱动件150。可动部件130在驱动件150的驱动下相对于固定部件110枢转，由此能够夹紧或松开钻杆2。可动部件130可以直接枢转地连接至固定部件110，或者通过钻杆装载装置的框架间接枢转地连接至固定部件110。例如，如图示的实施方式，可动部件130可以枢转地连接至或安装至框架170，而固定部件110也可以固定地连接至或安装至框架170，使得可动部件130能够相对于固定部件110枢转以夹持或松开钻杆或类似物。应理解的是，此处提及的框架170仅仅是用于安装根据本实用新型的各个部件的构件，而且根据应用场合的不同，框架170的体现形式也会不同。比如，在夹持装置100用于钻机的钻杆装载装置的情况下，框架170可以是钻杆装载装置10的框架。在这种情况下，固定部件110并不是绝对地固定不动的部件,而是相对于例如框架170固定或者不发生运动的部件。
[0040]在图示的实施方式中，固定部件110由两个固定夹持部(也可以称为第一夹持部)111、113构成。这两个固定夹持部111、113单独地形成、沿装载钻杆2的纵向布置并且间隔一定间距。固定夹持部111包括形成用于支承钻杆2的大致L形结构的构件111A、IllB0构件IllA用于构成L形结构的大致竖直的部分，因此本文中称其为竖向构件111A。类似地，构件11IB用于构成L形结构的大致横向的部分，因此本文中称其为横向构件11IB。
[0041]然而，应理解的是，竖向构件11IA和横向构件IllB的结构并不局限于类似长条形的结构，而是可以为任何合适的形状，只要竖向构件IllA和横向构件IllB能够共同限定用于支承钻杆2的结构即可。在附图中，固定部件110的用于支承钻杆2的结构大致呈L形，然而本实用新型不局限于图示的具体结构。例如，固定部件HO的用于支承钻杆2的结构可以呈大致C形。
[0042]在图示的实施方式中，竖向构件11IA和横向构件11IB可以是单独的构件、然后组装在一起。这样，竖向构件IllA和横向构件IllB的结构设计、加工程序以及安装调试程序均变得灵活。另外，竖向构件IllA和横向构件IllB中任何一个磨损严重或损坏时，可以仅更换该构件，既方便维护又能够降低成本。然而，应理解的是，竖向构件IllA和横向构件IllB可以一体地形成。
[0043]可以预期的是，除了固定夹持部111、113之外，固定部件110还可以根据具体应用场合而包括安装部、定位部或连接部等。另外，还可以预期的是，固定夹持部111、113的数量不局限于图示的2个，可以是一个或更多个。
[0044]如图所示，可动部件130包括可动夹持部(还可以称为第二夹持部)132。可动夹持部132沿装载钻杆2的纵向相对于固定夹持部111、113交错地布置。即，在装载钻杆2的纵向方向上，可动夹持部132位于固定夹持部111、113之间。此外，可动夹持部132和固定夹持部111、113分别位于装载钻杆2的两侧以便共同夹持钻杆2。可动夹持部132的一个端部(可以称为第一端部)132A枢转地连接至框架170并且枢转地连接至驱动件150，而另一个端部(可以称为第二端部)132B作为自由端部可以相对于固定部件110运动，由此夹持或者松开钻杆2。例如，可动夹持部132通过第一销轴137A连接至框架170，并且通过第二销轴139A连接至驱动件150。
[0045]如图5和图7中所示，第一销轴137A位于第二销轴139A的上方。在这种情况下，当驱动件150对第二销轴139A施加远离固定部件110的力时，第二端部132B围绕第一销轴137A朝向固定部件110转动，以与固定夹持部111、113 —起夹持钻杆2。反之，当驱动件150对第二销轴139A施加朝向固定部件110的力时，第二端部132B围绕第一销轴137A远离固定部件110转动，以松开钻杆2。
[0046]可以预期的是，第一销轴137A可以设置在第二销轴139A的下方。在这种情况下，当驱动件150对第二销轴139A施加远离固定部件110的力时，第二端部132B围绕第一销轴137A远离固定部件110转动，以松开钻杆2。反之，当驱动件150对第二销轴139A施加朝向固定部件110的力时，第二端部132B围绕第一销轴137A朝向固定部件110转动，以与固定夹持部111、113 —起夹持钻杆2。应理解的是，第一销轴137A和第二销轴139A的位置可以变化，只要可动夹持部132在驱动件150的驱动下能够围绕第一销轴137A枢转即可。
[0047]优选地，第二端部132B可以具有与钻杆的外部轮廓相匹配的形状并且构造成能够与固定夹持部111、113协作以将钻杆2夹持在其间而不会使钻杆2掉落。同样，由竖向构件111A、113A和相应的横向构件11IB、113B构成的用于支承钻杆2的结构也可以具有与钻杆的外部轮廓相匹配的形状，由此可以更好地与第二端部132B协作以将钻杆2夹持在其间而不会使钻杆2掉落。
[0048]可以预期的是，可动夹持部的数量不局限于图示的I个，可以是更多个。可动夹持部与固定夹持部沿装载钻杆的纵向交错地布置，不仅可以增加钻杆的纵向夹持范围，还可以较少夹手的危险。
[0049]另外，可动部件130还可以包括用于使可动夹持部132在装载钻杆2的纵向方向上适当定位的定位构件。图示的定位构件131、133在装载钻杆2的纵向方向上分别位于可动夹持部132的两侧。定位构件131、133可以可拆卸地连接至可动夹持部132，例如如图所示地通过销轴连接至可动夹持部132。然而，可以理解的是，定位构件131、133也可以通过焊接等方式固定地连接至可动夹持部132。另外，定位构件131、133的形状、结构、尺寸、数量等不局限于图示的示例，只要能够实现上述定位功能且不妨碍钻杆2的夹紧和松开过程即可。
[0050]在图示的实施方式中，驱动件150为液压缸的形式，安装在框架170上并且定位在固定夹持部111、113之间。液压缸150包括缸体151和活塞杆153。缸体151连接至框架170，而活塞杆153连接至可动部件130。
[0051]可以预期的是，驱动件150可以安装在固定部件110而不是框架170上，缸体151和活塞杆153的安装位置可以互换。另外，例如，在固定夹持部为I个而可动夹持部为2个的情况下，驱动件150则可以设置在可动夹持部之间。当驱动件150设置在两个可动夹持部或两个固定夹持部之间时，可以使整个夹持装置的结构变得更加紧凑。
[0052]根据本实用新型的夹持装置(特别是固定夹持部以及可动夹持部)可以整体地为介电材料件，或者部分地或整体地涂覆有介电材料层，由此提高电气安全性。介电材料件或介电材料层例如可以为超高分子量聚乙烯材料件或层、尼龙材料件或层或复合氧化物陶瓷件或层，如钛酸钙、钛酸镁、钛酸钡等。可选择地或者附加地，根据本实用新型的夹持装置(特别是固定夹持部以及可动夹持部)可以包括耐磨材料层(例如，耐磨陶瓷层、耐磨橡胶层)由此提高耐用性。
[0053]根据本实用新型的另一方面，还提供一种包括上述夹持装置的钻杆装载装置10。根据具体应用情况，夹持装置100可以安装在钻杆装载装置10的框架170的适当位置处。
[0054]根据本实用新型的又一方面，还提供一种包括上述钻杆夹持装置100和/或钻杆装载装置10的水平定向钻机I。由于装备有根据本实用新型的夹持装置100，钻杆装载装置10和水平定向钻机I可以减少掉杆的几率、提闻安全性能，由此提闻钻井效率。
[0055]尽管在此已详细描述本实用新型的各种实施方式，但是应该理解本实用新型并不局限于这里详细描述和示出的【具体实施方式】，在不偏离本实用新型的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本实用新型的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。
【权利要求】
1.一种用于钻杆装载装置(10)的夹持装置(100)，其特征在于，所述夹持装置(100)包括: 第一夹持部件(110)，所述第一夹持部件(110)固定地安装在所述钻杆装载装置(10)的框架(170)上并且包括沿装载钻杆(2)的纵向设置的一个或多个第一夹持部(111、113)； 第二夹持部件(130)，所述第二夹持部件(130)可动地安装在所述框架(170)或者所述第一夹持部件(110)上并且包括沿所述装载钻杆(2)的纵向设置的一个或多个第二夹持部(132)，所述第二夹持部(132)和所述第一夹持部(111、113)交错地布置并且能够协作以夹持所述钻杆(2);以及 驱动件(150)，所述驱动件(150)安装在所述框架(170)或所述第一夹持部件(110)上并且构造成用于驱动所述第二夹持部件(130)使得所述第二夹持部(132)靠近或者远离所述第一夹持部(111、113)地运动。
2.根据权利要求1所述的夹持装置(100)，其中，所述第一夹持部件(110)包括两个第一夹持部(111、113)，所述第二夹持部件(130)包括一个第二夹持部(132)，并且所述一个第二夹持部(132)交错地设置在所述两个第一夹持部(111、113)之间。
3.根据权利要求1所述的夹持装置(100)，其中，所述第一夹持部件(110)包括一个第一夹持部，所述第二夹持部件(130)包括两个第二夹持部，并且所述一个第一夹持部交错地设置在所述两个第二夹持部之间。
4.根据权利要求2所述的夹持装置(100)，其中，所述驱动件(150)设置在所述两个第一夹持部(111、113)之间。
5.根据权利要求4所述的夹持装置(100)，其中，所述驱动件(150)为包括缸体(151)和活塞杆(153)的液压缸，所述缸体(151)和所述活塞杆(153)中的一者连接至所述框架(170)或所述第一夹持部件(110)，而所述缸体(151)和所述活塞杆(153)中的另一者连接至所述第二夹持部件(130)。
6.根据权利要求2所述的夹持装置(100)，其中，所述第二夹持部件(130)还包括沿所述装载钻杆(2)的纵向分别位于所述第二夹持部(132)两侧的定位构件(131、133)。
7.根据权利要求6所述的夹持装置(100)，其中，所述第二夹持部(132)与所述定位构件(131、133)可拆卸地或固定地连接在一起。
8.根据权利要求2所述的夹持装置(100)，其中，每个第一夹持部(111、113)包括竖向构件(111AU13A)和横向构件(111B、113B)，所述竖向构件(111AU13A)和所述横向构件(111BU13B)构成用于支承所述钻杆(2)的大致L形结构。
9.根据权利要求8所述的夹持装置(100)，其中，所述竖向构件(111AU13A)和所述横向构件(111BU13B) —体地形成，或者单独地形成、然后固定连接在一起。
10.根据权利要求2所述的夹持装置(100)，其中，所述第二夹持部(132)包括连接至所述框架(170)和所述驱动件(150)的第一端部(132A)和与所述第一端部(132A)相对的用于夹持所述钻杆(2)的第二端部(132B)，所述第二端部(132B)具有与所述钻杆(2)相匹配的形状，由此与所述第一夹持部(111、113)协作以将所述钻杆(2)夹持在其间。
11.根据权利要求2所述的夹持装置(100)，其中，所述第二夹持部(132)通过第一销轴(137A)连接至所述框架(170)。
12.根据权利要求11所述的夹持装置(100)，其中，所述第二夹持部(132)通过第二销轴(139A)连接至所述驱动件(150)，使得所述第二夹持部(132)在所述驱动件(150)的驱动下能够围绕所述第一销轴(137A)枢转。
13.根据权利要求1所述的夹持装置(100)，其中，所述第一夹持部(111、113)和所述第二夹持部(132)中一者或者两者是不导电材料件或耐磨材料件。
14.根据权利要求1所述的夹持装置(100)，其中，所述第一夹持部(111、113)和所述第二夹持部(132)中一者或者两者涂覆有不导电材料层或耐磨材料层。
15.根据权利要求13所述的夹持装置(100)，其中，所述不导电材料件为超高分子量聚乙烯材料件、尼龙材料件或氧化物陶瓷材料件。
16.根据权利要求14所述的夹持装置(100)，其中，所述不导电材料层为超高分子量聚乙烯材料层、尼龙材料层或氧化物陶瓷材料层。
17.一种钻杆装载装置(10)，其特征在于，所述钻杆装载装置(10)包括根据权利要求1至16所述的夹持装置(100)。
18.—种水平定向钻机(I)，其特征在于，所述水平定向钻机(I)包括根据权利要求17所述的钻杆装载装置(10)。
【文档编号】E21B19/00GK204024523SQ201420319447
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】鲍勃·舒曼, 赵建辉, 吴艳荣, 麦特·斯特林格 申请人:北京威猛机械制造有限公司