[發(fā)明專利]一種用于鐵鉆工的雙向自鎖式滾柱鉗牙裝置

在審

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• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109458143A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆文輝;彭勇;吳恒;邵軍;段正勇;胡楠
• 申請（專利權(quán)）人: 西安石油大學(xué)
• 主分類號: E21B19/16
• 分類號: E21B19/16
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 弋才富

一種用于鐵鉆工的雙向自鎖式滾柱鉗牙裝置，滾柱通過彈簧和自鎖式雙軌道主體上的彈簧固定螺栓保持接觸；主體表面為自鎖式雙向雙軌道，防護蓋板通過螺栓與自鎖式雙軌道主體聯(lián)結(jié)在一起；上卸扣工作時，應(yīng)保證楔形角θ1、θ2小于滾柱與軌道的摩察角，實現(xiàn)自鎖；使用本發(fā)明，由于是滾柱和石油管柱接頭外壁接觸，可避免以往的齒狀鉗牙齒直接咬入石油管柱接頭外壁的情況，降低對石油管柱接頭的損壞程度；同時，由于自鎖的原因，無論上卸扣過程中的力矩有多大，滾柱和石油管柱接頭外壁之間均不會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，很好地解決了當前齒狀鉗牙使用壽命短、對石油管柱接頭外壁有損壞的缺點，提高工作效率，具有很好的推廣應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油鉆井裝備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于鐵鉆工的雙向自鎖式滾柱鉗牙裝置。

技術(shù)背景

在石油天然氣鉆井過程中，已經(jīng)大范圍采用自動化程度較高的鐵鉆工進行鉆桿或鉆鋌(簡稱石油管柱)上卸扣作業(yè)。

由于鐵鉆工中的夾緊鉗和沖扣鉗工作扭矩較大，在其V型壓塊的表面上均裝有可方便更換的鉗牙。鉗牙的牙型主要有直線形、曲線形、花紋形等。在上卸扣過程中，尤其在沖扣時，所需力矩較大，鉗牙與石油管柱外壁可能會產(chǎn)生相對滑動。除了鉗牙局部咬入接頭外壁造成石油管柱損傷外，上述相對滑動還將導(dǎo)致鉗牙和石油管柱外表面進一步的損傷，影響鉗牙的壽命，也影響到石油管柱的強度及壽命，極端情況將出現(xiàn)所謂的鉆柱“剝皮”現(xiàn)象。這均將導(dǎo)致鉆井成本的增加，甚至引發(fā)鉆井事故的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于鐵鉆工的雙向自鎖式滾柱鉗牙裝置，替代傳統(tǒng)鉗牙；該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長、上卸扣過程中該裝置與石油管柱之間形成自鎖、被鉗石油管柱接頭表面無牙痕的特點。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種用于鐵鉆工的雙向自鎖式滾柱鉗牙裝置，包括自鎖式雙軌道主體1和滾柱2；滾柱2通過其上下兩端的彈簧4和自鎖式雙軌道主體1上的彈簧固定螺栓6保持接觸；彈簧4外圍的防護蓋板3通過螺栓5與自鎖式雙軌道主體1聯(lián)結(jié)在一起。

所述的自鎖式雙軌道主體1中的A表面1-A和B表面1-B構(gòu)成自鎖式雙軌道，該自鎖式雙軌道的輪廓曲線包括斜直線、對數(shù)螺線、阿基米德螺線、漸開線或圓弧。

在上扣過程中，滾柱2和石油管柱連心線的垂線，與滾柱2的某一切線構(gòu)成的角為楔形角θ1，應(yīng)保證楔形角θ1小于滾柱2與自鎖式雙軌道的摩察角來保證上扣過程中的自鎖。

在卸扣過程中，滾柱2和石油管柱連心線的垂線，與滾柱2的某一切線構(gòu)成的角為楔形角θ2，應(yīng)保證楔形角θ2小于滾柱與自鎖式雙軌道的摩察角來保證卸扣過程中的自鎖。

本發(fā)明能很好地解決當前齒狀鉗牙使用壽命短、對石油管柱接頭外壁有損壞的缺點，使用時，在鐵鉆工對石油管柱進行上卸扣作業(yè)過程中，由于是滾柱2和石油管柱接頭外壁接觸，可避免以往的齒狀鉗牙齒直接咬入石油管柱接頭外壁的情況，降低對石油管柱接頭的損壞程度。同時，由于自鎖的原因，無論上卸扣過程中的力矩有多大，滾柱2和石油管柱接頭外壁之間均不會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，可有效的提高滾柱2的使用壽命，減少原更換鉗牙的輔助工作時間，提高工作效率，具有很好的推廣應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明工作位置示意圖。

圖2是本發(fā)明的外部立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的內(nèi)部立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖3a是立體正視圖，圖3b是立體底視圖，圖3c是俯視圖。

圖4是本主體1中的A、B表面輪廓示意圖，其中圖4a為立體圖，圖4b為俯視圖。

圖5是本發(fā)明上、卸扣作業(yè)時內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

圖6是本發(fā)明雙向自鎖式上扣原理示意圖。