多管徑單液壓頂驅背鉗及其夾持工藝制造技術

本發明專利技術涉及一種多管徑單液壓頂驅背鉗。其技術方案是：包括背鉗導軌、滾輪、背鉗主體、液壓動力、彈簧、杠桿、軸等，杠桿通過軸裝配于背鉗主體，液壓活塞桿下端穿過背鉗主體上預留孔后安裝上弧形蹄片，使弧形蹄片位于杠桿左端正上方，所述在液壓活塞桿下行時弧形蹄片與杠桿左端接觸，并推動杠桿左端向下運動，整個杠桿繞軸旋轉，杠桿下端推動鉆桿向右運動。本發明專利技術的有益效果是：故障率低，使用壽命長，結構簡單，重量輕，制造成本低，能夠對所夾鉆桿進行一定的矯圓作用，使有一定變形的鉆桿上卸扣更順利。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種石油機械領域，特別涉及一種鉆井用液壓頂驅背鉗。
技術介紹
頂部驅動鉆井系統是先進鉆井裝備的代表，擁有廣闊的前景。頂驅具有自動化程度高、處理事故能力強的優點。其最大的優勢是能夠在井架的任何高度進行上卸扣作業，實現立根鉆進，鉆井速度高。頂驅接立根必須進行鉆桿上卸扣作業，這個過程需要頻繁使用的機構就是背鉗。背鉗承受上卸扣的交變應力，因而要求背鉗結構疲勞性能好。由于鉆井時間成本昂貴，背鉗必須功能健全且故障率低。現有背鉗可以分為環形背鉗和側掛式背鉗兩大類：環形背鉗，不需扶正機構就能自動對中。缺點是維護和保養不便，尤其是更換牙塊、保護短節或IBOP比較困難。往往需要拆除環形背鉗才能對上述的零件進行更換。更換零件時，頂驅無法工作，耗費寶貴的作業時間。而且環形背鉗體積龐大笨重，結構復雜，生產成本高。實際運用中存在復位困難的問題，故障率較高。側掛式背鉗，包括對開式和側開式。這類背鉗體積較小，重量較輕。但是現有的各項同類專利以及實物中，均采用豎直液壓實現豎直運動，水平液壓實現，即具有兩個不同方向的液壓設備，存在結構和功能的冗余。并且由于重心偏置，存在上扣對心困難和鉆桿偏磨的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種鉆井用液壓頂驅背鉗。一種鉆井用液壓頂驅背鉗，其技術方案是：包括背鉗導軌、滾輪、背鉗主體、液壓動力、彈簧、杠桿、軸以及第一六棱柱牙塊、第二六棱柱牙塊，杠桿通過軸裝配于背鉗主體，所述的杠桿由杠桿左端、杠桿體、約束帶、牙塊組成，杠桿左端下表面由彈簧支撐，杠桿下端裝有牙塊，兩個牙塊之間由約束帶連接，第一六棱柱牙塊和第二六棱柱牙塊分別裝配在背鉗主體右端預制的兩個六棱柱孔中，且鉆桿截面中心、第一六棱柱牙塊和第二六棱柱牙塊的截面中心連線成120度；液壓動力包括液壓缸、液壓活塞桿、弧形蹄片，液壓活塞桿下端穿過背鉗主體上預留孔后安裝上弧形蹄片，使弧形蹄片位于杠桿左端正上方，所述的液壓活塞桿在下行時弧形蹄片與杠桿左端接觸，并推動杠桿左端向下運動，整個杠桿繞軸旋轉，杠桿下端推動鉆桿向右運動，所述弧形蹄片尺寸大于背鉗主體上預留孔孔徑，上提時能夠帶動整個背鉗上移，背鉗主體裝配在背鉗導軌上，通過滾輪上下移動。上述的牙塊、第一六棱柱牙塊和第二六棱柱牙塊由耐磨材料制成。上述的杠桿左端長度為30~55cm，杠桿下端長度為30~45cm。上述的背鉗主體預留與第一六棱柱牙塊或第二六棱柱牙塊配合的六棱形缺口，且兩個六棱形缺口有兩組四條邊互相平行。本專利技術提到的鉆井用液壓頂驅背鉗，鉆桿上扣過程時，包括以下步驟：第一步，準備階段：開始鉆井之前根據不同管徑，從背鉗主體中提起第一六棱柱牙塊和第二六棱柱牙塊，旋轉使工作面對著鉆桿，每次變換鉆桿管徑后只需調整一次；第二步，下行階段，鉆桿預夾緊：液壓缸正向充油增壓，液壓活塞桿、弧形蹄片以及整個背鉗主體向下剛性平移運動，背鉗整體下移至背鉗導軌最低端，使鉆桿進入加緊區域，此過程中彈簧未受到壓縮，只起到維持杠桿的位置作用；第三步，夾緊鉆桿：液壓活塞桿繼續向下，弧形蹄片推動杠桿左端向下運動，彈簧被壓縮，同時杠桿開始繞軸旋轉，杠桿下端的約束帶接觸鉆桿并向右側推，直至杠桿下端的約束帶、牙塊與六棱柱牙塊配合夾緊鉆桿；約束帶、牙塊的運動過程如下，當約束帶完全包絡鉆桿時，約束帶將兩側牙塊向中間拉動，牙塊接觸到鉆桿，推動鉆桿與六棱柱牙塊貼合，鉆桿不圓度矯正，約束帶的長度為90~130cm，同時具有柔性和剛性夾緊，共同約束鉆桿的旋轉，液壓維持20~30秒；第四步，頂驅主軸鉆轉，擰緊鉆桿和保護短節；第五步，解除約束，放松鉆桿：上扣完成后，液壓缸反向充油，液壓活塞桿和弧形蹄片上行，彈簧使杠桿反方向旋轉，杠桿下端夾持解除；第六步，上行階段，背鉗復位：待弧形蹄片上行至背鉗主體上側預留孔后，整個背鉗主體隨著液壓活塞桿向上移動離開鉆桿工作區域；卸扣的工作過程與此類似，只是主軸旋轉方向不同，不再贅述。本專利技術的有益效果是：本專利技術優點在于僅有一個豎直方向的液壓缸，故障率低，使用壽命長，冬季不易發生結凍，結構簡單，重量輕，制造成本低。對鉆桿的包絡角度大，能夠對所夾鉆桿進行一定的矯圓作用，使有一定變形的鉆桿上卸扣更順利。夾緊部分綜合運用柔性和剛性夾緊，能夠靈活實現對不同的管徑的緊密，夾緊性能好。附圖說明圖1為本專利技術不含背鉗導軌的背鉗背鉗主體示意圖；圖2為背鉗的正視圖；圖3 為杠桿的示意圖；圖4 為六棱柱牙塊的示意圖；圖5 是背鉗夾持工藝過程的背鉗準備階段圖；圖6 是背鉗夾持工藝過程的背鉗主體下行階段圖；圖7 是背鉗夾持工藝過程的背鉗主體到導軌底部圖；圖8 是背鉗夾持工藝過程的背鉗夾緊階段圖；圖9是背鉗夾持工藝過程的背鉗放松階段圖；圖10 是背鉗夾持工藝過程的背鉗上行階段圖；圖中：背鉗導軌1、背鉗主體3、液壓動力4、彈簧5、杠桿6、軸7以及第一六棱柱牙塊8、鉆桿9、第二六棱柱牙塊10；液壓缸4a、液壓活塞桿4b、弧形蹄片4c；杠桿左端6a、杠桿體6b、約束帶6c、牙塊6d。具體實施方式結合附圖1-5，對本專利技術作進一步的描述：一種鉆井用液壓頂驅背鉗，其技術方案是：包括背鉗導軌1、滾輪、背鉗主體3、液壓動力4、彈簧5、杠桿6、軸7以及第一六棱柱牙塊8、第二六棱柱牙塊10，杠桿6通過軸7裝配于背鉗背鉗主體3，所述的杠桿6由杠桿左端6a、杠桿體6b、約束帶6c、牙塊6d組成，杠桿左端6a下表面由彈簧5支撐，杠桿下端裝有牙塊6d，兩個牙塊之間由約束帶6c連接，第一六棱柱牙塊8和第二六棱柱牙塊10分別裝配在背鉗主體3右端預制的兩個六棱柱孔中，且鉆桿9截面中心、第一六棱柱牙塊8和第二六棱柱牙塊10的截面中心連線成120度，兩個六棱柱牙塊距鉆桿中心距離為60~80cm。對不同管徑的鉆桿，約束帶可以調整牙塊間距。另外，杠桿左端為平板狀，杠桿下端采用柔性的約束帶和剛性的牙塊形成符合復合約束，其中約束帶內含鋼絲等的抗拉芯材。液壓動力4包括液壓缸4a、液壓活塞桿4b、弧形蹄片4c，液壓活塞桿4b下端穿過背鉗主體3上預留孔后安裝上弧形蹄片4c，使弧形蹄片4c位于杠桿左端6a正上方，所述在液壓活塞桿4b下行時弧形蹄片4c與杠桿左端6a接觸，并推動杠桿左端6a向下運動，整個杠桿6繞軸7旋轉，杠桿下端推動鉆桿向右運動，所述弧形蹄片4c尺寸大于背鉗主體3上預留孔孔徑，上提時能夠帶動整個背鉗上移，背鉗主體3裝配在背鉗導軌1上，通過滾輪上下移動。其中，所述牙塊6d、第一六棱柱牙塊8和第二六棱柱牙塊10由耐磨材料制成。上述的杠桿左端6a長度為30~55cm，杠桿下端長度為30~45cm，約束帶6c的長度為90~130cm。上述的背鉗主體3預留與第一六棱柱牙塊8或第二六棱柱牙塊10配合的六棱形缺口，且兩個六棱形缺口有兩組四條邊互相平行，六個棱根據各個不同的管徑加工成相應的弧度，每次使用時只需要旋轉到對應的棱拆卸相應部分，其余的棱仍保持原狀。六個牙塊的適用直徑依此為：88.9mm，139.7mm，101.6mm，137.92mm，114.3mm，127mm。參照附圖5-10，本專利技術提到的鉆井用液壓頂驅背鉗，其技術方案如下：鉆桿上扣過程時，第一步，準備階段（如圖5）：開始鉆井之前根據不同管徑，從背鉗主體中提起第一六棱柱牙塊8和第二六棱柱牙塊10，旋轉本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鉆井用液壓頂驅背鉗，其特征是：包括背鉗導軌（1）、滾輪、背鉗主體（3）、液壓動力（4）、彈簧（5）、杠桿（6）、軸（7）以及第一六棱柱牙塊（8）、第二六棱柱牙塊（10），杠桿（6）通過軸（7）裝配于背鉗主體（3），所述的杠桿（6）由杠桿左端（6a）、杠桿體（6b）、約束帶（6c）、牙塊（6d）組成，杠桿左端（6a）下表面由彈簧（5）支撐，杠桿下端裝有牙塊（6d），兩個牙塊之間由約束帶（6c）連接，第一六棱柱牙塊（8）和第二六棱柱牙塊（10）分別裝配在背鉗主體（3）右端預制的兩個六棱柱孔中，且鉆桿（9）截面中心、第一六棱柱牙塊（8）和第二六棱柱牙塊（10）的截面中心連線成120度；液壓動力（4）包括液壓缸（4a）、液壓活塞桿（4b）、弧形蹄片（4c），液壓活塞桿（4b）下端穿過背鉗主體（3）上預留孔后安裝上弧形蹄片（4c），使弧形蹄片（4c）位于杠桿左端（6a）正上方，所述的液壓活塞桿（4b）在下行時弧形蹄片（4c）與杠桿左端（6a）接觸，并推動杠桿左端（6a）向下運動，整個杠桿（6）繞軸（7）旋轉，杠桿下端推動鉆桿向右運動，所述弧形蹄片（4c）尺寸大于背鉗主體（3）上預留孔孔徑，上提時能夠帶動整個背鉗上移，背鉗主體（3）裝配在背鉗導軌（1）上，通過滾輪上下移動；所述的牙塊（6d）、第一六棱柱牙塊（8）和第二六棱柱牙塊（10）由耐磨材料制成；所述的杠桿左端（6a）長度為30~55cm，杠桿下端長度為30~45cm；所述的背鉗主體（3）預留與第一六棱柱牙塊（8）或第二六棱柱牙塊（10）配合的六棱形缺口，且兩個六棱形缺口有兩組四條邊互相平行。...

【技術特征摘要】
1.一種鉆井用液壓頂驅背鉗，其特征是：包括背鉗導軌（1）、滾輪、背鉗主體（3）、液壓動力（4）、彈簧（5）、杠桿（6）、軸（7）以及第一六棱柱牙塊（8）、第二六棱柱牙塊（10），杠桿（6）通過軸（7）裝配于背鉗主體（3），所述的杠桿（6）由杠桿左端（6a）、杠桿體（6b）、約束帶（6c）、牙塊（6d）組成，杠桿左端（6a）下表面由彈簧（5）支撐，杠桿下端裝有牙塊（6d），兩個牙塊之間由約束帶（6c）連接，第一六棱柱牙塊（8）和第二六棱柱牙塊（10）分別裝配在背鉗主體（3）右端預制的兩個六棱柱孔中，且鉆桿（9）截面中心、第一六棱柱牙塊（8）和第二六棱柱牙塊（10）的截面中心連線成120度；液壓動力（4）包括液壓缸（4a）、液壓活塞桿（4b）、弧形蹄片（4c），液壓活塞桿（4b...

【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：李明，
類型：發明
國別省市：山東;37