CN113187412A - 钻杆快速脱接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石油钻杆脱接装置及方法技术领域，特别涉及一种钻杆快速脱接装置。其技术方案是：对接过渡管的中部设有凸起，在对接过渡管中下部外壁设有一圈对接轨道，所述的对接轨道通过轨道销钉与对接椎体配合连接，所述对接过渡管的中部的凸起下方设有脱接弹簧；在所述的对接椎体的外侧设有钻杆对接头，所述钻杆对接头的顶部通过传扭压帽与对接过渡管的上端的容纳键套的内凸起配合，所述的对接过渡管的顶部与方钻杆连接。有益效果是：本发明的整个装置，由于操作简单对于单井来说工期也将极大缩短，且在增续钻杆时，没有卸扣的反向旋转就免除了一些起下时的反向动作等，因此极大的延长了钻机的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油钻杆脱接装置及方法技术领域，特别涉及一种钻杆快速脱接装置。
背景技术
在石油钻井工程中，钻柱是石油及天然气钻采设备重要的部件，具体包括钻头、钻铤、钻杆、方钻杆等，其中，钻杆是钻柱的基本组成部分，主要用于传递扭矩、输送钻井液，以及在钻井过程中不断连接钻杆，以达到不断加深井眼的目的；钻杆又分为普通钻杆、方钻杆和加重钻杆等细分部分；普通钻杆是钻柱的主要组成部分，上面连着方钻杆，下面连着钻铤，其作用是传递扭矩，使钻头向下钻进，加深井眼，方钻杆位于钻柱的最上端，其主要作用是传递扭矩，工作时承受钻柱的重量，常用的是正方形或六方形的方钻杆；加重钻杆是普通钻杆与钻铤之间的过渡钻柱段，能有效地缓解钻铤与钻杆在结合中过渡段的应力集中，提供钻压并能有效地减少钻柱与井壁的连接面积及外径磨损率。
由于钻井深度的不同，一般需要下入多根钻杆来进行钻井，现有钻杆的连接，一般是通过钻机带动钻杆的顶部上提，通过多名工人在钻井平台操作，对钻杆进行对接，然后，操作钻井平台上的液压大钳，对钻杆进行顺时针的正转实现上扣连接，通过逆时针的反转实现卸扣作业，由于现有的井深达到几千米，而每根钻杆的长度常见的是三种，具体是：6.10~7.01米、8.84~9.75米或12.19~13.72米，这就需要对接操作几十次，连接钻杆的时间占据了大部分的钻井作业时间，而且，在钻井平台的多名操作工人也容易受到钻杆的伤害，造成人员受伤等安全事故。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种钻杆快速脱接装置，通过对接椎体和钻杆对接头的配合，省略掉了反转卸扣的时间，使整个钻井工艺的效率得到大幅度提高，且简化了操作工艺，降低了钻井过程中的事故率。
本发明提到的一种钻杆快速脱接装置，其技术方案是：包括对接过渡管、钻杆对接头、对接椎体、轨道销钉、脱接弹簧、传扭压帽，所述的对接过渡管的中部设有凸起，在对接过渡管中下部外壁设有一圈对接轨道，所述的对接轨道通过轨道销钉与对接椎体配合连接，所述对接过渡管的中部的凸起下方设有脱接弹簧；在所述的对接椎体的外侧设有钻杆对接头，所述钻杆对接头的顶部通过传扭压帽与对接过渡管的上端的容纳键套的内凸起配合，所述的对接过渡管的顶部与方钻杆连接。
优选的，上述的轨道销钉安装在转环内，所述转环的上方设有转环压帽，通过转环压帽将转环和轨道销钉连接在对接椎体的上端。
优选的，上述的钻杆对接头包括上侧的圆筒形结构和下侧的锥形结构，下侧的锥形结构分布一圈条形槽，整体形成卡爪形状；其中，上侧的圆筒形结构的上端内壁设有内螺纹，通过内螺纹与传扭压帽连接。
优选的，上述的对接椎体包括锥形结构主体、扭矩传递支撑键、上接头和外螺纹，所述的锥形结构主体的外壁上分布有一圈扭矩传递支撑键，在锥形结构主体的上端设有上接头，上接头的外侧设有外螺纹。
优选的，上述的扭矩传递支撑键为条形凸起结构。
优选的，上述的对接轨道包括上轨道和下轨道，所述上轨道为等长的上轨道槽，下轨道采用两长一短的下轨道槽排列组成。
优选的，上述的上轨道槽的一边为上垂直边，另一边为上斜边，顶部为弧形结构组成的凹槽。
优选的，上述的下轨道槽中的较短的下轨道槽的一边为下垂直边，另一边为下斜边，且底部为弧形结构组成的凹槽，且下垂直边与下斜边形成的角位于上轨道槽的上斜边的中部的正下方。
优选的，上述的下轨道槽中的较长的下轨道槽的一边为下垂直边，另一边为下斜边，且下部增加一个条形的轨道槽，底部为弧形结构组成的凹槽，且下垂直边与下斜边形成的角位于上轨道槽的上斜边的中部的正下方。
优选的，上述的对接过渡管包括对接过渡管主体、凸起、对接轨道、过渡管上接头、过渡管下接头、内凸起，所述的对接过渡管主体的上端设有容纳键套的内凸起，中下部外壁设有一圈对接轨道，底部设有过渡管下接头，顶端设有过渡管上接头。
与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：
1、由于在钻井的工艺过程中，采用了直接对接的方式，因此与原有丝扣旋转方式相比，省略掉了反转卸扣，大幅减少了钻杆连接的时间，这样就使得整个钻井工艺的效率得到了很大的提高，且简化了操作工艺，由于操作工艺的简化，也在很大程度上降低钻井过程中操作人员的安全事故率；
2、本发明起下安全可靠，采用了轨道销钉与对接轨道的配合，实现了上提时，轨道销钉位于对接轨道的下轨道处，此时对接锥体向下移动使钻杆对接头与钻杆顶端内壁锁紧，可以对钻杆进行上提操作或者转动操作；当钻机带动钻杆向下移动时，轨道销钉位于对接轨道的上轨道处，对接锥体向上移动，就可以使钻杆对接头与钻杆顶端内壁松开，这样，就不用反转使钻杆与钻杆脱离了，省略掉了反转卸扣；也减少了一次液压大钳的操作，减少了人员受伤的概率；
3、本发明的对接轨道还可以采用两长一短的下轨道设计，为钻井管柱在起下过程中出现误操作提供了一次修正机会，同时，由于对接锥体上增加了扭矩支撑，也为钻井时钻杆扣使用寿命的延长提供了保证；
4、本发明的传扭压帽与对接过渡管上侧的内凸起配合，可以使对接过渡管的扭力传递给钻杆对接头，使液压大钳旋转时，可以顺利的带动钻杆转动；
本发明的整个工艺过程，由于操作简单，对于单井来说工期也将极大缩短，且在增续钻杆时，没有卸扣的反向旋转就免除了一些起下时的反向动作等，因此极大的延长了钻机的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是对接过渡管的结构示意图；
图3是图2的A-A结构示意图；
图4是图2的对接轨道的展开示意图；
图5是钻杆对接头的结构示意图；
图6是钻杆对接头的仰视图；
图7是对接椎体的结构示意图；
图8是对接椎体的侧视图；
图9是钻杆快速脱接装置的使用示意图；
上图中：钻头1、支撑吊卡2、液压固定钳3、脱接器4、钻机平台5、钻机转盘6、钻机7、方钻杆8、对接过渡管4.1、钻杆对接头4.2、对接椎体4.3、转环4.4、轨道销钉4.5、转环压帽4.6、脱接弹簧4.7、传扭压帽4.8；
上侧的圆筒形结构4.2.1、下侧的锥形结构4.2.2、条形槽4.2.3、内螺纹4.2.4、锥形结构主体4.3.1、扭矩传递支撑键4.3.2、上接头4.3.3、外螺纹4.3.4、对接过渡管主体4.1.1、凸起4.1.2、对接轨道4.1.3、过渡管上接头4.1.4、过渡管下接头4.1.5、内凸起4.1.6。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，参照图1和2，本发明提到的一种钻杆快速脱接装置，包括对接过渡管4.1、钻杆对接头4.2、对接椎体4.3、轨道销钉4.5、脱接弹簧4.7、传扭压帽4.8，所述的对接过渡管4.1的中部设有凸起4.1.2，在对接过渡管4.1中下部外壁设有一圈对接轨道4.1.3，所述的对接轨道4.1.3通过轨道销钉4.5与对接椎体4.3配合连接，所述对接过渡管4.1的中部的凸起4.1.2下方设有脱接弹簧4.7；在所述的对接椎体4.3的外侧设有钻杆对接头4.2，所述钻杆对接头4.2的顶部通过传扭压帽4.8与对接过渡管4.1的上端的容纳键套的内凸起4.1.6配合，所述的对接过渡管4.1的顶部与方钻杆8连接。
其中，上述的轨道销钉4.5安装在转环4.4内，所述转环4.4的上方设有转环压帽4.6，通过转环压帽4.6将转环4.4和轨道销钉4.5连接在对接椎体4.3的上端。
参照图2，对接过渡管4.1包括对接过渡管主体4.1.1、凸起4.1.2、对接轨道4.1.3、过渡管上接头4.1.4、过渡管下接头4.1.5、内凸起4.1.6，所述的对接过渡管主体4.1.1的上端设有容纳键套的内凸起4.1.6，中下部外壁设有一圈对接轨道4.1.3，底部设有过渡管下接头4.1.5，顶端设有过渡管上接头4.1.4。
参照图5和6，本发明的钻杆对接头4.2包括上侧的圆筒形结构4.2.1和下侧的锥形结构4.2.2，下侧的锥形结构4.2.2分布一圈条形槽4.2.3，整体形成卡爪形状；其中，上侧的圆筒形结构4.2.1的上端内壁设有内螺纹4.2.4，通过内螺纹4.2.4与传扭压帽4.8连接。
参照图7和8，本发明的对接椎体4.3包括锥形结构主体4.3.1、扭矩传递支撑键4.3.2、上接头4.3.3和外螺纹4.3.4，所述的锥形结构主体4.3.1的外壁上分布有一圈扭矩传递支撑键4.3.2，在锥形结构主体4.3.1的上端设有上接头4.3.3，上接头4.3.3的外侧设有外螺纹4.3.4。
上述的扭矩传递支撑键4.3.2为条形凸起结构。
参照图2和4，本发明的对接轨道4.1.3包括上轨道和下轨道，所述上轨道为等长的上轨道槽，下轨道采用两长一短的下轨道槽排列组成，本设计采用了两长一短的下轨道槽设计，为钻井管柱在起下过程中“误操作”提供了一次修正机会，同时，由于对接锥体上增加了扭矩传递支撑键4.3.2也为钻井时钻杆扣使用寿命的延长提供了保证。
上述的上轨道槽的一边为上垂直边，另一边为上斜边，顶部为弧形结构组成的凹槽。
上述的下轨道槽中的较短的下轨道槽的一边为下垂直边，另一边为下斜边，且底部为弧形结构组成的凹槽，且下垂直边与下斜边形成的角位于上轨道槽的上斜边的中部的正下方。
上述的下轨道槽中的较长的下轨道槽的一边为下垂直边，另一边为下斜边，且下部增加一个条形的轨道槽，底部为弧形结构组成的凹槽，且下垂直边与下斜边形成的角位于上轨道槽的上斜边的中部的正下方。
对接过渡管4.1上的密封胶圈在整个的工艺过程中是可以看到的，这对工艺的安全是有益的，即整个工艺的洗井过程是安全的，且维护简单，使用方便。
本发明提到的钻杆快速脱接装置的使用方法，包括以下过程：
一、钻杆快速脱接装置的组装过程如下：
将轨道销钉4.5安装在转环4.4内，所述转环4.4的上方设有转环压帽4.6，通过转环压帽4.6将转环4.4和轨道销钉4.5连接在对接椎体4.3的上端；然后，将脱接弹簧4.7和对接椎体4.3从对接过渡管4.1的下方套入，脱接弹簧4.7的上部与凸起4.1.2接触，下部与转环压帽4.6接触，轨道销钉4.5***对接过渡管4.1外壁的对接轨道4.1.3；再将钻杆对接头4.2沿着对接过渡管4.1的下方套入，使对接椎体4.3位于对接过渡管4.1和钻杆对接头4.2之间的空隙中，且再将对接椎体4.3的顶部通过传扭压帽4.8连接，并且使传扭压帽4.8与对接过渡管4.1上侧的内凸起4.1.6配合，最后，将对接过渡管4.1的顶端与方钻杆8连接固定；
二、钻杆快速脱接装置的安装与使用过程如下：
安装时，在钻机平台5的上方安设钻机7，钻机平台5上设有钻机转盘6，方钻杆8的上端与钻机7连接，方钻杆8的下端穿过钻机转盘6连接钻杆快速脱接装置，钻杆快速脱接装置的下端通过一根以上的钻杆连接到底部的钻头1；
使用时，首先，通过钻机7牵引方钻杆8和钻杆快速脱接装置向下移动，使对接过渡管4.1和钻杆对接头4.2***第一根钻杆的顶端内腔，此时，对接椎体4.3被推动上移，轨道销钉4.5位于对接轨道4.1.3的上轨道处，脱接弹簧4.7被挤压蓄能；第二步，操作钻机7上提，方钻杆8带动对接过渡管4.1和钻杆对接头4.2向上移动，此时，对接椎体4.3会在脱接弹簧4.7和重力的共同作用下往下方移动，轨道销钉4.5进入对接轨道4.1.3的下轨道处，从而使对接椎体4.3下移推动钻杆对接头4.2锁紧第一根钻杆的顶端；通过钻机7继续上提方钻杆8和第一根钻杆，使第一根钻杆的下端的公扣与井口处的待接钻杆的顶部母扣对接；第三步，移动并开启钻机转盘6，带动方钻杆8顺时针向下旋转，方钻杆8带动对接过渡管4.1旋转，同时，对接过渡管4.1通过上侧的内凸起4.1.6与传扭压帽4.8配合，从而带动钻杆对接头4.2同步旋转，进而使第一根钻杆与井口处的待接钻杆快速螺纹连接；第四步，钻机7向下施力，将连接好的第一根钻杆向井下送入，直至第一根钻杆下入到预定位置后，再通过卡瓦放入井口支撑固定住第一根钻杆的上端外壁，然后，钻机7再继续向下施力，轨道销钉4.5进入对接轨道4.1.3的上轨道处，对接过渡管4.1和钻杆对接头4.2与第一根钻杆快速脱离，然后，钻机7牵引方钻杆8和钻杆快速脱接装置移开，继续连接下一根钻杆，依次循环操作，将多根钻杆快速连接。
实施例2，本发明提到的一种钻杆快速脱接装置，包括对接过渡管4.1、钻杆对接头4.2、对接椎体4.3、轨道销钉4.5、脱接弹簧4.7、传扭压帽4.8，所述的对接过渡管4.1的中部设有凸起4.1.2，在对接过渡管4.1中下部外壁设有一圈对接轨道4.1.3，所述的对接轨道4.1.3通过轨道销钉4.5与对接椎体4.3配合连接，所述对接过渡管4.1的中部的凸起4.1.2下方设有脱接弹簧4.7；在所述的对接椎体4.3的外侧设有钻杆对接头4.2，所述钻杆对接头4.2的顶部通过传扭压帽4.8与对接过渡管4.1的上端的容纳键套的内凸起4.1.6配合，所述的对接过渡管4.1的顶部与方钻杆8连接。
与实施例1不同之处是：下轨道采用一长一短的下轨道槽排列组成，或者根据现场的需要改进设计专用的轨道槽。
其中，上述的下轨道槽中的较短的下轨道槽的一边为下垂直边，另一边为下斜边，且底部为弧形结构组成的凹槽，且下垂直边与下斜边形成的角位于上轨道槽的上斜边的中部的正下方。
上述的下轨道槽中的较长的下轨道槽的一边为下垂直边，另一边为下斜边，且下部增加一个条形的轨道槽，底部为弧形结构组成的凹槽，且下垂直边与下斜边形成的角位于上轨道槽的上斜边的中部的正下方。
实施例3，本发明提到的一种钻杆快速脱接装置，包括对接过渡管4.1、钻杆对接头4.2、对接椎体4.3、轨道销钉4.5、脱接弹簧4.7、传扭压帽4.8，所述的对接过渡管4.1的中部设有凸起4.1.2，在对接过渡管4.1中下部外壁设有一圈对接轨道4.1.3，所述的对接轨道4.1.3通过轨道销钉4.5与对接椎体4.3配合连接，所述对接过渡管4.1的中部的凸起4.1.2下方设有脱接弹簧4.7；在所述的对接椎体4.3的外侧设有钻杆对接头4.2，所述钻杆对接头4.2的顶部通过传扭压帽4.8与对接过渡管4.1的上端的容纳键套的内凸起4.1.6配合，所述的对接过渡管4.1的顶部与方钻杆8连接。
与实施例1不同之处是：钻杆对接头4.2与对接过渡管4.1之间的缝隙调大，可以将钻杆的顶端包容，从而使钻杆对接头4.2与对接椎体4.3锁紧卡住钻杆的顶端。
本发明提到的钻杆快速脱接装置的使用方法，包括以下过程：
安装时，在钻机平台5的上方安设钻机7，钻机平台5上设有钻机转盘6，方钻杆8的上端与钻机7连接，方钻杆8的下端穿过钻机转盘6连接钻杆快速脱接装置，钻杆快速脱接装置的下端通过一根以上的钻杆连接到底部的钻头1；
使用时，首先，通过钻机7牵引方钻杆8和钻杆快速脱接装置向下移动，使对接过渡管4.1***第一根钻杆的顶端，此时，对接椎体4.3被钻杆推动上移，轨道销钉4.5位于对接轨道4.1.3的上轨道处，脱接弹簧4.7被挤压蓄能，第一根钻杆的顶端***在对接过渡管4.1和钻杆对接头4.2之间；第二步，操作钻机7上提，方钻杆8带动对接过渡管4.1和钻杆对接头4.2向上移动，此时，对接椎体4.3会在脱接弹簧4.7和重力的共同作用下往下方移动，轨道销钉4.5进入对接轨道4.1.3的下轨道处，从而使对接椎体4.3锁紧第一根钻杆的顶端；通过钻机7继续上提第一根钻杆，使第一根钻杆的下端的公扣与井口处的待接钻杆的顶部母扣对接；第三步，钻机7向下施力，将连接好的第一根钻杆向井下送入，直至第一根钻杆下入到预定位置后，再通过卡瓦放入井口支撑固定住第一根钻杆的上端外壁，然后，钻机7再继续向下施力，轨道销钉4.5进入对接轨道4.1.3的上轨道处，对接过渡管4.1和钻杆对接头4.2与第一根钻杆快速脱离，然后，钻机7牵引方钻杆8和钻杆快速脱接装置移开，继续连接下一根钻杆，依次循环操作，将多根钻杆快速连接。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的相应简单修改或等同变换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种钻杆快速脱接装置，其特征是：包括对接过渡管（4.1）、钻杆对接头（4.2）、对接椎体（4.3）、轨道销钉（4.5）、脱接弹簧（4.7）、传扭压帽（4.8），所述的对接过渡管（4.1）的中部设有凸起（4.1.2），在对接过渡管（4.1）中下部外壁设有一圈对接轨道（4.1.3），所述的对接轨道（4.1.3）通过轨道销钉（4.5）与对接椎体（4.3）配合连接，所述对接过渡管（4.1）的中部的凸起下方设有脱接弹簧（4.7）；在所述的对接椎体（4.3）的外侧设有钻杆对接头（4.2），所述钻杆对接头（4.2）的顶部通过传扭压帽（4.8）与对接过渡管（4.1）的上端的容纳键套的内凸起（4.1.6）配合，所述的对接过渡管（4.1）的顶部与方钻杆（8）连接。
2.根据权利要求1所述的钻杆快速脱接装置，其特征是：所述的轨道销钉（4.5）安装在转环（4.4）内，所述转环（4.4）的上方设有转环压帽（4.6），通过转环压帽（4.6）将转环（4.4）和轨道销钉（4.5）连接在对接椎体（4.3）的上端。
3.根据权利要求1所述的钻杆快速脱接装置，其特征是：所述的钻杆对接头（4.2）包括上侧的圆筒形结构（4.2.1）和下侧的锥形结构（4.2.2），下侧的锥形结构（4.2.2）分布一圈条形槽（4.2.3），整体形成卡爪形状；其中，上侧的圆筒形结构（4.2.1）的上端内壁设有内螺纹（4.2.4），通过内螺纹（4.2.4）与传扭压帽（4.8）连接。
4.根据权利要求1所述的钻杆快速脱接装置，其特征是：所述的对接椎体（4.3）包括锥形结构主体（4.3.1）、扭矩传递支撑键（4.3.2）、上接头（4.3.3）和外螺纹（4.3.4），所述的锥形结构主体（4.3.1）的外壁上分布有一圈扭矩传递支撑键（4.3.2），在锥形结构主体（4.3.1）的上端设有上接头（4.3.3），上接头（4.3.3）的外侧设有外螺纹（4.3.4）。
5.根据权利要求4所述的钻杆快速脱接装置，其特征是：所述的扭矩传递支撑键（4.3.2）为条形凸起结构。
6.根据权利要求1所述的钻杆快速脱接装置，其特征是：所述的对接轨道（4.1.3）包括上轨道和下轨道，所述上轨道为等长的上轨道槽，下轨道采用两长一短的下轨道槽排列组成。
7.根据权利要求6所述的钻杆快速脱接装置，其特征是：所述的上轨道槽的一边为上垂直边，另一边为上斜边，顶部为弧形结构组成的凹槽。
8.根据权利要求6所述的钻杆快速脱接装置，其特征是：所述的下轨道槽中的较短的下轨道槽的一边为下垂直边，另一边为下斜边，且底部为弧形结构组成的凹槽，且下垂直边与下斜边形成的角位于上轨道槽的上斜边的中部的正下方。
9.根据权利要求8所述的钻杆快速脱接装置，其特征是：所述的下轨道槽中的较长的下轨道槽的一边为下垂直边，另一边为下斜边，且下部增加一个条形的轨道槽，底部为弧形结构组成的凹槽，且下垂直边与下斜边形成的角位于上轨道槽的上斜边的中部的正下方。
10.根据权利要求1所述的钻杆快速脱接装置，其特征是：所述的对接过渡管（4.1）包括对接过渡管主体（4.1.1）、凸起（4.1.2）、对接轨道（4.1.3）、过渡管上接头（4.1.4）、过渡管下接头（4.1.5）、内凸起（4.1.6），所述的对接过渡管主体（4.1.1）的上端设有容纳键套的内凸起（4.1.6），中下部外壁设有一圈对接轨道（4.1.3），底部设有过渡管下接头（4.1.5），顶端设有过渡管上接头（4.1.4）。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117759146A (zh) * | 2024-02-22 | 2024-03-26 | 山东省三河口矿业有限责任公司 | 一种快速组装管件的煤矿开采用岩层钻进设备 |
-
2021
- 2021-06-01 CN CN202110605932.9A patent/CN113187412A/zh not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|---|
| CN117759146A (zh) * | 2024-02-22 | 2024-03-26 | 山东省三河口矿业有限责任公司 | 一种快速组装管件的煤矿开采用岩层钻进设备 |
| CN117759146B (zh) * | 2024-02-22 | 2024-05-07 | 山东省三河口矿业有限责任公司 | 一种快速组装管件的煤矿开采用岩层钻进设备 |
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