；
[0046]第二气缸19的一端通过第七销轴13.7与滑座12相连，另一端通过销轴13.4与连杆机构13连接，第二气缸19推动连杆机构转动；
[0047]驱动轴5是连杆机构13的转动轴，其下端与减速箱2的箱体连接，推动减速箱2与连杆机构13同步运动；
[0048]控制系统20由气源处理原件20.1、第二压力表20.2、压力旁通阀20.3、第四调压阀20.4、第五压力表20.5、第六换向阀20.6、第七换向阀20.7、第八换向阀20.8、第九压力表20.9、第十调压阀20.10组成；
[0049]马达I的控制管路上分别安装有第十调压阀20.10、第九压力表20.9以及第八换向阀20.8，通过控制第八换向阀20.8实现马达的正反转；
[0050]第一气缸10为单作用气缸，连接缸筒上端的气源管线，缸筒下侧通大气；当压力旁通阀20.3和第六换向阀20.6打开，气缸上端接通气源压力，对应动作为推动滑座12向上运动；当压力旁通阀20.3关闭、第六换向阀20.6打开时，可调节第四调压阀20.4使第一气缸10的上推力略小于装置本体的重力，对应动作为滑座12缓慢下降；
[0051]第二气缸19为双作用气缸，该气缸的行程决定了连杆机构13的转动角度，气缸收回对应了装置的收回状态，如图3所示；气缸推出对应了装置的连接密封状态，如图4所示；
[0052]本发明的起下管柱钻井液灌注和循环的使用方法是:
[0053]步骤a、通过U型螺栓等紧固件将起下管柱钻井液灌注和循环装置的本体固定在钻机的吊环上，连接钻井液管线及马达、气缸的控制气路管线；
[0054]步骤b、在钻井起下管柱作业中，当需要灌注和循环钻井液时，通过控制系统分别操作两个驱动缸，推动连接接头摆动到井口位置并下降至吊卡夹持的管柱上方；
[0055]步骤C、通过控制系统操作马达正向转动，通过减速箱带动连接接头与管柱快速旋扣，此时连接密封与管柱端面发生接触并发生一定的压缩量，产生密封效果。此时可以开启钻机的灌浆阀门，根据需要进行灌注和循环钻井液；
[0056]步骤d、当灌注或循环钻井液结束时，关闭钻机的灌浆阀门，通过控制系统操作马达反向转动，连接接头与管柱快速卸扣；
[0057]步骤e、通过控制系统操作驱动缸，推动连接接头向上运动并摆动至吊卡外侧，留出管柱作业空间，不与正常起下管柱作业发生干涉，此时可以进行正常的起下管柱作业；
[0058]重复步骤b?步骤e，直至完成全部起下管柱作业中钻井液的灌注和循环。
[0059]实施例2:如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，
[0060]一种起下管柱钻井液灌注和循环装置，应用于石油天然气钻井技术领域。该装置由马达、减速箱、连接密封、连接接头、钻井液管线、连杆机构、气缸、驱动轴和控制系统等组成。特征是:起下管柱钻井液灌注和循环装置可以安装在钻机的吊环上；在起下管柱作业中需要进行钻井液灌注和循环时，通过控制系统操作气缸，推动连接接头转动至吊卡卡持的管柱上方；启动马达正向转动，通过减速箱带动连接接头与管柱快速旋扣；连接接头上安装有连接密封；连接密封与管柱螺纹的端面/螺纹台肩面发生接触并发生一定的压缩量，产生密封效果；开启钻机的灌浆阀门，根据需要进行灌注和循环钻井液；通过控制系统操作马达反向转动，连接接头与管柱快速卸扣；通过控制系统操作驱动缸，推动连接接头摆动至吊卡外侧，留出作业空间，装置不与正常起下管柱发生干涉，此时可以进行正常的起下管柱作业。效果是:该装置和方法的使用实现了钻井起下管柱过程中钻井液循环管路与井口管柱的快速连接，免除由于钻井液灌注和循环所需要的频繁的接卸方钻杆操作，提高钻机安全性和生产效率，降低非生产性时间，避免或减少起下钻过程中遇阻或遇卡事故的发生。
[0061]本发明起下管柱钻井液灌注和循环装置，主要部件包括:1_马达、2-减速箱、3-连接密封、4-连接接头、5-驱动轴、9-导轨座、10-气缸、11-销轴、12-滑座、13-连杆机构、14-导轨、15-耳座、16-U型螺栓、17-钻井液循环管线接口、18-管线连接机构、19-驱动缸和20-控制系统等。
[0062]起下管柱钻井液灌注和循环装置通过耳座15、U型螺栓16等安装在钻机吊环8上，其安装高度位置可以通过U型螺栓16调整。马达I安装在减速箱2的输入端，减速箱内部为常规的一级直齿轮减速机构；连接接头4与减速箱2的输出端通过螺纹连接，连接接头4上装有连接密封3，起下管柱钻井液灌注和循环装置通过连接接头4和连接密封3与管柱7进行连接和密封；管线连接机构18可以为类似于钻井装备中的顶部驱动钻井装置所采用的冲管盘根结构，其上端为钻井液循环管线接口 17，下端与连接接头4通过螺纹相连接，形成钻井液循环的通道；驱动第一气缸10通过销轴11与滑座12相连，滑座12可沿导轨14上下运动；连杆机构13通过第五销轴13.5和第六销轴13.6与滑座连接；连杆机构13包括连杆13.1、13.2、13.3、驱动轴5、驱动缸19以及第五销轴13.5、第六销轴13.6等；驱动轴5是连杆机构13的销轴，其下端通过花键与减速箱2箱体连接，推动减速箱2与连杆机构13同步运动。
[0063]如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种起下管柱钻井液灌注和循环装置，其特征在于耳座、U型螺栓固定在钻机吊环上，其安装位置应该根据吊卡中夹持的管柱的端面确定，连接接头的位置应高出管柱端面130mm?150_左右为宜；耳座、U型螺栓应根据钻机使用的不同规格的吊环进行匹配； 马达安装在减速箱的输入端，减速箱内部为齿轮减速机构，通过减速获得合适的输出扭矩和输出转速； 连接接头与减速箱的输出端连接，连接接头上装有连接密封，起下管柱钻井液灌注和循环装置通过连接接头和连接密封与管柱进行连接和密封； 连接密封可通过密封压块、螺钉等安装在连接接头上； 管线连接机构的上端为钻井液循环管线接口，管线连接机构的下端与连接接头相连接，形成钻井液循环的通道；连接接头为转动件； 第一气缸通过销轴与滑座相连，驱动第一气缸可带动滑座沿导轨上下运动；连杆机构通过第五销轴和第六销轴与滑座连接；连杆机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、驱动轴、驱动缸以及第五销轴、第六销轴； 第二气缸的一端通过第七销轴与滑座相连，另一端通过第四销轴与连杆机构连接，第二气缸推动连杆机构转动； 驱动轴是连杆机构的转动轴，其下端与减速箱的箱体连接，推动减速箱与连杆机构同步运动； 控制系统由气源处理原件、第二压力表、压力旁通阀、第四调压阀、第五压力表、第六换向阀、第七换向阀、第八换向阀、第九压力表、第十调压阀组成； 马达的控制管路上分别安装有第十调压阀、第九压力表以及第八换向阀，通过控制第八换向阀实现马达的正反转； 第一气缸为单作用气缸，连接缸筒上端的气源管线，缸筒下侧通大气；当压力旁通阀和第六换向阀打开，气缸上端接通气源压力，对应动作为推动滑座向上运动；当压力旁通阀关闭、第六换向阀打开时，可调节第四调压阀使第一气缸的上推力略小于装置本体的重力，对应动作为滑座缓慢下降； 第二气缸为双作用气缸，该气缸的行程决定了连杆机构的转动角度，气缸收回对应了装置的收回状态；气缸推出对应了装置的连接密封状态。
2.根据权利要求1所述的一种起下管柱钻井液灌注和循环装置，其特征在于吊卡卡持的管柱上方时，通过控制系统启动马达正转，通过减速箱带动连接接头与管柱快速旋扣；连接密封安装在连接接头上；连接密封与管柱端面发生接触并发生一定的压缩量；当完成起下管柱作业中钻井液灌注和循环时，通过控制系统控制马达反向转动，连接接头与管柱快速卸扣；通过控制系统操作驱动第一气缸和第二气缸，推动连接接头向上移动并摆动至吊卡外侧。
3.一种起下管柱钻井液灌注和循环方法，其特征在于: 步骤1、通过U型螺栓等紧固件将起下管柱钻井液灌注和循环装置的本体固定在钻机的吊环上，连接钻井液管线及马达、气缸的控制气路管线； 步骤2、在钻井起下管柱作业中，当需要灌注和循环钻井液时，通过控制系统分别操作两个驱动缸，推动连接接头摆动到井口位置并下降至吊卡夹持的管柱上方； 步骤3、通过控制系统操作马达正向转动，通过减速箱带动连接接头与管柱快速旋扣，此时连接密封与管柱端面发生接触并发生一定的压缩量，产生密封效果。此时可以开启钻机的灌浆阀门，根据需要进行灌注和循环钻井液； 步骤4、当灌注或循环钻井液结束时，关闭钻机的灌浆阀门，通过控制系统操作马达反向转动，连接接头与管柱快速卸扣； 步骤5、通过控制系统操作驱动缸，推动连接接头向上运动并摆动至吊卡外侧，留出管柱作业空间，不与正常起下管柱作业发生干涉，此时可以进行正常的起下管柱作业； 重复步骤2?步骤5，直至完成全部起下管柱作业中钻井液的灌注和循环。
【专利摘要】一种起下管柱钻井液灌注和循环装置及方法，属于石油天然气行业钻井起下管柱作业技术领域。耳座、U型螺栓固定在钻机吊环上，马达安装在减速箱的输入端，连接接头与减速箱的输出端连接，连接接头上装有连接密封，起下管柱钻井液灌注和循环装置通过连接接头和连接密封与管柱进行连接和密封；连接密封通过密封压块、螺钉安装在连接接头上；管线连接机构的上端为钻井液循环管线接口，管线连接机构的下端与连接接头相连接；连接接头为转动件；第一气缸通过销轴与滑座相连，驱动第一气缸带动滑座沿导轨上下运动；连杆机构通过第五销轴和第六销轴与滑座连接；经厂内台架试验测试表明，满足设计要求，具有安装快捷、操作方便、安全可靠的特点。
【IPC分类】E21B21-00, E21B19-16
【公开号】CN104563920
【申请号】CN201310520745
【发明人】邹连阳, 黄衍福, 段马利, 贺涛, 方志猛, 杜金凤, 齐建雄, 张宏英, 陈晓军, 范春英, 张立刚, 李兴杰, 王娜
【申请人】中国石油天然气集团公司, 中国石油集团钻井工程技术研究院, 北京石油机械厂
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月29日