[發明專利]一種換鉆頭裝置

有效

• 申請號: 201710614676.3
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107165589B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 張梁;周加偉;謝帥;何虹鋼;李镕成
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B19/18
• 分類號: E21B19/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種鉆頭更換裝置，該裝置包括：水平推拉系統、升舉油缸系統、夾持系統、隔離油缸系統、動力鉗系統、密封殼體和鉆頭懸掛系統。更換舊鉆頭時，由動力鉗系統對鉆頭進行松扣或緊扣，由夾持系統將鉆頭與鉆桿分離或連接。夾持系統工作時：由活塞桿推動連桿，使夾爪夾緊鉆頭或松開鉆頭。懸掛系統工作時，由活塞桿推動連接桿，使卡塊卡入或退出鉆頭的臺階面，進而使鉆頭與懸掛系統分離或連接。與現有技術相比，本發明鉆頭與鉆頭懸掛系統分離和連接操作簡單，且本發明可在海底井口處對舊鉆頭進行更換作業，進而縮短鉆頭的起鉆時間和鉆頭下鉆時間，從而縮短鉆井周期、減輕勞動強度，并降低海洋油氣鉆井綜合成本。

技術領域

本發明涉及海洋石油天然氣鉆井裝備技術領域，特別涉及一種換鉆頭裝置。

背景技術

隨著陸地油氣資源的短缺，世界沿海國家陸續對海洋油氣資源進行了勘探與開采，且對海洋油氣資源的勘探與開采已逐步成為國內外油氣工業發展的主要趨勢。此外，隨著我國經濟持續高速增長，油氣資源供應不足將成為阻礙經濟發展的主要矛盾，為提高油氣資源的占有量，海洋油氣的勘探和開采已經成為我國實現能源可持續發展的戰略重點。

海洋油氣的開采發展至今，鉆井開采仍為油、氣開采的主要方式。一口油氣井從開鉆到完井，需進行以下三項主要工作：破碎井底巖石、將破碎的巖石(即巖屑)運移至海洋平臺、完成固井，而鉆頭是鉆井工程中用以破碎巖石、形成井筒的關鍵破巖工具。在現有技術中，當鉆頭被地層磨損，或鉆頭遇到硬地層、研磨性地層、頁巖層等復雜地層時，需將井底舊鉆頭起鉆至海洋平臺以更換新鉆頭；起鉆時，需使用液壓大鉗將鉆桿單根一一卸扣拆下，從而使舊鉆頭提升至海洋平臺，并在海洋平臺上對被磨損的舊鉆頭進行更換，或更換與復雜地層不相匹配的舊鉆頭。當舊鉆頭更換完成后，需進行下鉆作業，下鉆時，需使用液壓大鉗將鉆桿單根一一上扣形成鉆柱，從而使新鉆頭下入井底。當新鉆頭下入井底后，重新開泵進行鉆井作業，進而實現提高鉆井速度、降低鉆井綜合成本的目的。

然而更換舊鉆頭帶來的起鉆、下鉆作業時間長，增加了海洋油氣井的鉆井周期和提高了勞動強度，大大增加了鉆井成本。

發明內容

為了克服現有更換鉆頭裝備的上述缺點，本發明的目的在于提供一種換鉆頭裝置，該裝置可在海底井口裝置處對舊鉆頭進行更換作業，以縮短鉆頭的起鉆時間和鉆頭的下鉆時間，進而縮短海洋油氣井的鉆井時間。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種換鉆頭裝置，由水平推拉系統1、夾持系統2、升舉油缸系統3、隔離油缸系統4、動力鉗系統5和密封殼體6構成，其特征為：密封殼體6內安裝有動力鉗系統5、水平推拉系統1，水平推拉系統1上安裝有升舉油缸系統3，舉升油缸系統3與夾持系統2銷軸連接，隔離油缸系統4位于密封殼體6中心；

所述升舉油缸系統3的下安裝板37安裝于水平推拉系統1的滑軌11上；升舉油缸系統3的上安裝板35與舉升油缸螺栓連接；舉升油缸的活塞桿與夾持系統2銷軸連接；

所述夾持系統2包括殼體21、夾爪22、定位蓋板23、大錐齒輪24、小錐齒輪25、電機、連接板27；所述殼體21的上端表面設計有T型槽28，T型槽28內安裝有夾爪22；殼體21的內部由內圓環30和外圓環31構成；殼體21內圓環30的下側外表面設計有小軸承安裝孔32，小軸承安裝孔32內安裝有小軸承，小軸承與小錐齒輪25的小軸端相配合；殼體21內圓環30的下端面設計有螺紋孔，螺栓穿過螺紋孔將定位蓋板23緊固于內圓環30的下端面；殼體21外圓環31的下側外表面設計有大軸承安裝孔33，大軸承安裝孔33內安裝有大軸承，大軸承與小錐齒輪25的大軸端相配合；外圓環31的大軸承安裝孔33外側設計有矩形凸臺29，矩形凸臺29端面設計有螺紋孔，螺栓穿過螺紋孔將電機26緊固于矩形凸臺29的端面；殼體21的外圓環31下端面設計有螺紋孔，螺栓穿過螺紋孔將連接板27緊固于外圓環31的下端面；