以保证水龙头在井架内上下运动时防扭绳7可以自由的同步运动。
[0021]B)拉力传感器8安装在防扭绳7上，死绳端在水平方向是定位的，当水龙头发生卡死现象时水龙头的本体会发生转动，从而带动防扭绳7拉紧，转动的程度越大，防扭绳7上的拉力就越大，拉力传感器8中间的防扭绳7向上绷直的趋势越大，驱动拉力传感器8的调节螺栓8.2相应的向上移动，调节螺栓8.2底部的触碰杆8.6达到一定的程度后接通旁边的微动开关8.8，微动开关8.8接通之后触发无线信号发生器15发出动作信号。拉力传感器8的动作值通过调节弹簧8.4的预紧力来设定，这套系统中只需要一个动作阀值，不需要具体的数据显示。防扭绳7向上移动的距离和拉力调节螺栓8.2触发微动开关8.8的行程保持一致，拉力传感器8的动作信号发出后，安装在转盘控制系统上的无线接收装置12接收到该信号会立刻接通相应的电磁阀切断转盘离合器的气源，避免转盘继续转动，防止扭断钻井绳等一系列问题的连锁发生，同时发出报警信号。
[0022]C)工作人员这时需手动断开转盘气阀13开关，然后按下复位按钮复位保护系统。
[0023]技术原理:当水龙头发生转动部分卡死现象时，转盘的旋转运动会通过方钻杆、水龙头壳体、游车传递到钻井绳，水龙头的转动会拉动防扭绳绷紧，安装在防扭绳上的传感器就会检测到拉力，当达到设定值时触动信号发生器15发出动作信号，信号接收装置收到信号发送装置发送的信号时，发出两个动作信号，一个给声光报警器，提醒操作人员的注意；另一路给电气控制阀11控制的气阀供电，自动切断动力气源，停止转盘转动，从而避免恶性事故的发生。
[0024]在游车或水龙头上与钻井绳死绳之间连接一根四分的钢丝绳作为防扭绳，防扭绳上安装一个拉力传感器，轴承发生故障转动不灵活时水龙头带动游车以及钻井绳转动，拉力传感器就能检测防扭绳上的拉力，在超过设定值时发出动作信号。因为水龙头是在井架内部空间内近30米的范围内不断上下运动，因此不能够连接传输信号电缆，只能采用无线传输的方式。拉力传感器的这个动作信号由和传感器一体的信号发生器15发出，由安装在转盘离合器控制回路的无线接收装置12接收，无线接收装置12经过信号处理后接通电气控制阀11上连接的气阀13，自动断开转盘离合器，切断转盘动力，这样就能防止大绳扭断等恶性事故的发生。信号发生器15和无线接收装置12传递信号的范围最大就30米，因此不需要大功率的设备。
[0025]无线接收装置12上设有复位按钮和两路24V信号输出，接受器自动断开转盘动力后，通过按下复位按钮，整个保护系统复位；24V的信号输出信号中的一路输出连接电气控制阀11，电气控制阀11用于控制转盘离合器的气路16，切断动力来源；24V的信号输出信号中的另一路输出用于连接报警器14。
【主权项】
1.一种钻井水龙头防扭装置，其特征是:包括水龙头外壳(1)、中心管(2)、第一轴承(3)、第二轴承(4)、第三轴承(5)、防扭挂耳(6)、防扭绳(7)、拉力传感器(8)、转盘(9)、转盘离合器(10)、电气控制阀(11)、无线接收装置(12)、报警器(14)，水龙头外壳内设有第一轴承(3)、第二轴承(4)和第三轴承(5)，共三副轴承，第一轴承(3)设置在水龙头外壳(I)的上部，第二轴承(4)设置在水龙头外壳(I)的中间部位，第三轴承(5)设置在水龙头外壳(I)的底部，中心管(2)穿过第一轴承(3)、第二轴承(4)和第三轴承(5)连接在水龙头外壳(I)的内部，水龙头外壳(I)的外部设有防扭挂耳(6)，防扭挂耳(6)连接防扭绳(7)，防扭绳(7)连接拉力传感器(8)，拉力传感器(8)连接信号发生器(15)，中心管(2)的下部连接转盘(9 )，所述的转盘(9 )上连接转盘离合器(10 )，转盘离合器(10 )通过电气控制阀(11)连接无线接收装置(12)，无线接收装置(12)连接电气控制阀(11)和报警器(14)，拉力传感器(8)上的信号发生器发出的信号通过无线接收装置(12)接收。
2.根据权利要求1所述的一种钻井水龙头防扭装置，其特征是:所述的拉力传感器(8)包括定位壳体(8.1)、调节螺栓(8.2)、调节螺帽(8.3)、弹簧(8.4)、定位螺栓(8.5)、触碰杆(8.6)、通孔(8.7)、微动开关(8.8)、信号线(8.9)，定位壳体(8.1)通过定位螺栓(8.5)固定，定位壳体(8.1)的中间设有调节螺栓(8.2)，调节螺栓(8.2)穿过定位壳体(8.1)上部通过调节螺帽(8.3)固定，调节螺栓(8.2)的下部与定位壳体(8.1)之间通过弹簧(8.4)支撑，所述的调节螺栓(8.2)的底部水平设置触碰杆(8.6)，所述的调节螺栓(8.2)上水平设有通孔(8.7)，防扭绳(7)穿过调节螺栓(8.2)—端连接防扭挂耳(6)，另一端固定在定位壳体(8.1)上，定位壳体(8.1)的内部设有微动开关(8.8)，所述的微动开关(8.8)通过信号线(8.9)连接信号发生器(15)，信号发生器(15)上设有天线(17)，所述的微动开关(8.8)位于触碰杆(8.6)的上部。
3.根据权利要求1所述的一种钻井水龙头防扭装置，其特征是:所述的无线接收装置(12)通过连接220V电源供电，无线接收装置(12)的内部转换成24V直流电，24V直流电用于驱动电气控制阀(11)和报警器(14)，电气控制阀(11)控制气阀(13)，气阀(13)串接在连接转盘的气路(16)上。
4.根据权利要求1所述的一种钻井水龙头防扭装置，其特征是:所述的无线接收装置(12)上设有复位按钮和两路24V信号输出，接受器自动断开转盘动力后，通过按下复位按钮整个保护系统复位；24V的信号输出信号中的一路输出连接电气控制阀(11)，电气控制阀(11)用于控制转盘离合器的气路(16)，切断动力来源；24V的信号输出信号中的另一路输出用于连接报警器(14)。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的钻井水龙头防扭装置的使用方法，其特征是: A)首先在钻机钻台面上的钻井绳的死绳和水龙头之间安装一根钢丝绳作为防扭绳(7)，防扭绳(7)和死绳之间连接需要一个滑轮，用以保证水龙头在井架内上下运动时防扭绳(7)可以自由的同步运动；B)拉力传感器(8)安装在防扭绳(7)上，死绳端在水平方向是定位的，当水龙头发生卡死现象时水龙头的本体会发生转动，从而带动防扭绳(7)拉紧，转动的程度越大，防扭绳(7)上的拉力就越大，拉力传感器(8)中间的防扭绳(7)向上绷直的趋势越大，驱动拉力传感器(8)的调节螺栓(8.2)相应的向上移动，调节螺栓(8.2)底部的触碰杆(8.6)达到一定的程度后接通旁边的微动开关(8.8)，微动开关(8.8)接通之后触发无线信号发生器(15)发出动作信号；拉力传感器(8)的动作值通过调节弹簧(8.4)的预紧力来设定，这套系统中只需要一个动作阀值，不需要具体的数据显示；防扭绳(7)向上移动的距离和拉力调节螺栓(8.2)触发微动开关(8.8)的行程保持一致，拉力传感器(8)的动作信号发出后，安装在转盘控制系统上的无线接收装置(12)接收到该信号会立刻接通相应的电磁阀切断转盘离合器的气源，避免转盘继续转动，防止扭断钻井绳等一系列问题的连锁发生，同时发出报警信号；C)工作人员这时需手动断开转盘气阀(13)开关，然后按下复位按钮复位保护系统。
【专利摘要】本发明涉及一种钻井水龙头防扭装置及使用方法，其技术方案是：水龙头外壳内设有第一轴承、第二轴承和第三轴承共三副轴承，中心管穿过第一轴承、第二轴承和第三轴承连接在水龙头外壳的内部，水龙头外壳的外部设有防扭挂耳，防扭挂耳连接防扭绳，防扭绳连接拉力传感器，拉力传感器连接信号发生器，中心管的下部连接转盘，所述的转盘上连接转盘离合器，转盘离合器通过电气控制阀连接无线接收装置，无线接收装置连接电气控制阀和报警器，拉力传感器上的信号发生器发出的信号通过无线接收装置接收；本发明的有益效果是：能够有效地解决钻井生产中水龙头轴承瞬间卡死引发的一些列问题和损害，很大程度提高了设备运行的安全性。
【IPC分类】E21B44-00, E21B21-00, E21B3-04, G08B21-18
【公开号】CN104763359
【申请号】CN201510099890
【发明人】李克宁, 于佰秋, 毛江, 张福军, 赵子良
【申请人】李克宁
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月7日