一种石油开采用旋转式钻井装置的制作方法

本发明属于石油钻井，具体涉及一种石油开采用旋转式钻井装置。

背景技术：

1、石油钻井技术是一种用于在地下寻找、开采和生产石油或天然气的技术。在钻头的钻进过程中，往往需要不断增加钻杆的长度，现有技术中，往往通过吊运设备和多个工人进行配合才能够完成钻杆长度的增加，而由于钻杆节的重量较大，安装或拆卸往往需要消耗大量的人力物力，同时也伴随一定危险性，因此，有必要设计一种更加省力，能够在电力控制下实现钻杆节拆装的装置。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本方案提供了一种石油开采用旋转式钻井装置。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种石油开采用旋转式钻井装置，包括钻机机架、钻杆和钻杆递送机构；

4、所述钻机机架上设置有用于驱动钻杆旋转的转盘，转盘的中心处设置有可旋转的驱动套，所述驱动套上部设置有四棱锥形孔；

5、所述钻杆包括第一钻杆、第二钻杆和第三钻杆，所述第一钻杆呈四棱柱状，在第一钻杆外套设有可上下滑动且不可相对转动的传动套，传动套的上部呈圆盘状、下部呈四棱锥形，传动套的下部插接到四棱锥形孔内时，驱动套能够带动传动套和钻杆旋转；所述第二钻杆的两端能够连接于第一钻杆和第三钻杆之间，以延长钻杆的长度；

6、钻杆递送机构包括钻杆递送架、水平转动架、夹持头和钻杆旋紧机构；所述钻杆递送架竖立于钻机机架上，所述水平转动架的一端与钻机机架转动连接、另一端连接有夹持头，所述夹持头能够夹持第二钻杆并将第二钻杆水平移动至转盘的上方；

7、所述钻杆旋紧机构包括两个圆弧形的旋紧卡头，在传动套的上部设置有传动齿轮，在旋紧卡头上设置有旋紧电机；当两个旋紧卡头相互合拢并环抱所述传动套时，所述旋紧电机的转动轴所连接的主动旋紧齿轮与传动齿轮传动连接，以控制第一钻杆与第二钻杆或第三钻杆的螺纹连接。

8、作为上述石油开采用旋转式钻井装置的备选或补充：所述钻杆旋紧机构通过一个升降机构与钻杆递送架相连，所述钻杆旋紧机构还包括有第一液压缸和第一摆臂；两个第一摆臂的一端分别连接旋紧卡头，两个第一摆臂的另一端与升降机构的升降台转动连接，在两个第一摆臂的另一端的扇形齿纹相互啮合，第一液压缸连接于两个第一摆臂之间；所述升降台能够沿钻杆递送架竖向升降。

9、作为上述石油开采用旋转式钻井装置的备选或补充：所述水平转动架包括转动电机、转动臂、丝杆升降座和夹持头安装座，夹持头安装座呈竖杆状，转动臂的一端与夹持头安装座的中部相连，转动臂的另一端可转动的连接于丝杆升降座上，所述丝杆升降座能够由丝杆传动并沿钻杆递送架竖向升降；转动臂的另一端呈弯曲形，以避让钻杆递送架；夹持头安装座呈竖杆状，在夹持头安装座的上下两端均设置有夹持头，转动电机能够控制转动臂转动。

10、作为上述石油开采用旋转式钻井装置的备选或补充：所述夹持头包括夹持液缸和夹持臂，所述夹持臂的一端呈圆弧形，两个夹持臂能够配合夹持第二钻杆；夹持液缸连接于两个夹持臂之间，并用于控制两个夹持臂相互远离或靠近；所述夹持臂的另一端与夹持头安装座转动连接，且两个夹持臂的另一端上的扇形齿轮相互啮合。

11、作为上述石油开采用旋转式钻井装置的备选或补充：在钻杆递送架的下部设置有钻杆锁紧机构，所述钻杆锁紧机构包括锁紧座、楔形锁紧头和校位电机；所述锁紧座呈半圆环形，两个锁紧座能够合拢为圆环形并环套至钻杆外，每个锁紧座的内弧侧均设置有一个楔形锁紧头，所述楔形锁紧头与锁紧座转动配合，并能够在两个锁紧座之间交替旋转；两个楔形锁紧头合拢时，能够环抱钻杆，楔形锁紧头的下部呈楔形、上部呈半圆弧形，校位电机与楔形锁紧头传动配合，楔形锁紧头的下部能够卡入到转盘的四棱锥形孔内，以防止钻杆掉入钻孔。

12、作为上述石油开采用旋转式钻井装置的备选或补充：所述钻杆锁紧机构包括锁紧座还包括第二摆杆和第二液缸，两个第二摆杆的一端与两个锁紧座分别相连，两个第二摆杆的另一端均转动连接于一个升降机构上，两个第二摆杆的另一端上设置有扇形齿部相互啮合，第二液缸连接于两个第二摆杆之间，并用于控制锁紧座相互靠拢或相互远离。

13、作为上述石油开采用旋转式钻井装置的备选或补充：所述钻杆递送架包括工字立杆和横向梁杆，工字立杆竖立设置，所述横向梁杆垂直连接于工字立杆上，所述横向梁杆上设置有用于将第二钻杆吊起至夹持头的卷扬起吊机构。

14、作为上述石油开采用旋转式钻井装置的备选或补充：所述卷扬起吊机构包括卷扬减速器、卷扬滚筒、螺纹头和卷扬电机；卷扬电机通过卷扬减速器与卷扬滚筒传动连接，在卷扬滚筒上卷绕有钢缆，在钢缆的自由端设置可转动的螺纹头，螺纹头能够与第二钻杆的上端螺纹连接。

15、作为上述石油开采用旋转式钻井装置的备选或补充：所述横向梁杆上还设置有解锁机构，所述解锁机构包括解锁电机和解锁套座，所述解锁套座的中心处设置有多棱孔，所述螺纹头的上端呈多棱柱状，所述钢缆穿过解锁套座的中心，钢缆能够将螺纹头的上端牵引至多棱孔内；所述解锁电机能够控制解锁套座旋转，以带动螺纹头旋转。

16、作为上述石油开采用旋转式钻井装置的备选或补充：所述钻机机架的上表面设置有平移轨道，所述钻杆递送架的下端与平移轨道滑动连接。

17、本发明的有益效果为：本方案中能够通过钻杆递送机构，能够在电力控制下对钻杆节进行移动，从而减少人工操作时间，提高作业效率，缩短钻井周期，从而降低钻井成本；减少人为操作，降低意外事故发生的风险，保障现场作业人员的安全；减少因人为操作不慎或操作失误导致的钻杆损坏或钻具传递延迟，从而减少钻井停工时间，提高钻井连续性；可以减少人为等待时间，提高设备的利用率，进一步降低钻井成本。

技术特征：

1.一种石油开采用旋转式钻井装置，其特征在于：包括钻机机架(6)、钻杆和钻杆递送机构；

2.根据权利要求1所述的石油开采用旋转式钻井装置，其特征在于：所述钻杆旋紧机构(10)通过一个升降机构(12)与钻杆递送架(9)相连，所述钻杆旋紧机构(10)还包括有第一液压缸(102)和第一摆臂(101)；两个第一摆臂(101)的一端分别连接旋紧卡头(104)，两个第一摆臂(101)的另一端与升降机构(12)的升降台(121)转动连接，在两个第一摆臂(101)的另一端的扇形齿纹相互啮合，第一液压缸(102)连接于两个第一摆臂(101)之间；所述升降台(121)能够沿钻杆递送架(9)竖向升降。

3.根据权利要求1所述的石油开采用旋转式钻井装置，其特征在于：所述水平转动架(16)包括转动电机(161)、转动臂(162)、丝杆升降座(163)和夹持头安装座(164)，夹持头安装座(164)呈竖杆状，转动臂(162)的一端与夹持头安装座(164)的中部相连，转动臂(162)的另一端可转动的连接于丝杆升降座(163)上，所述丝杆升降座(163)能够由丝杆传动并沿钻杆递送架(9)竖向升降；转动臂(162)的另一端呈弯曲形，以避让钻杆递送架(9)；夹持头安装座(164)呈竖杆状，在夹持头安装座(164)的上下两端均设置有夹持头(15)，转动电机(161)能够控制转动臂(162)转动。

4.根据权利要求3所述的石油开采用旋转式钻井装置，其特征在于：所述夹持头(15)包括夹持液缸(151)和夹持臂(152)，所述夹持臂(152)的一端呈圆弧形，两个夹持臂(152)能够配合夹持第二钻杆(4)；夹持液缸(151)连接于两个夹持臂(152)之间，并用于控制两个夹持臂(152)相互远离或靠近；所述夹持臂(152)的另一端与夹持头安装座(164)转动连接，且两个夹持臂(152)的另一端上的扇形齿轮相互啮合。

5.根据权利要求1所述的石油开采用旋转式钻井装置，其特征在于：在钻杆递送架(9)的下部设置有钻杆锁紧机构(8)，所述钻杆锁紧机构(8)包括锁紧座(84)、楔形锁紧头(85)和校位电机(83)；所述锁紧座(84)呈半圆环形，两个锁紧座(84)能够合拢为圆环形并环套至钻杆外，每个锁紧座(84)的内弧侧均设置有一个楔形锁紧头(85)，所述楔形锁紧头(85)与锁紧座(84)转动配合，并能够在两个锁紧座(84)之间交替旋转；两个楔形锁紧头(85)合拢时，能够环抱钻杆，楔形锁紧头(85)的下部呈楔形、上部呈半圆弧形，校位电机(83)与楔形锁紧头(85)传动配合，楔形锁紧头(85)的下部能够卡入到转盘(7)的四棱锥形孔内，以防止钻杆掉入钻孔。

6.根据权利要求5所述的石油开采用旋转式钻井装置，其特征在于：所述钻杆锁紧机构(8)包括锁紧座(84)还包括第二摆杆(81)和第二液缸(82)，两个第二摆杆(81)的一端与两个锁紧座(84)分别相连，两个第二摆杆(81)的另一端均转动连接于一个升降机构(12)上，两个第二摆杆(81)的另一端上设置有扇形齿部相互啮合，第二液缸(82)连接于两个第二摆杆(81)之间，并用于控制锁紧座(84)相互靠拢或相互远离。

7.根据权利要求1-6之一所述的石油开采用旋转式钻井装置，其特征在于：所述钻杆递送架(9)包括工字立杆(91)和横向梁杆(92)，工字立杆(91)竖立设置，所述横向梁杆(92)垂直连接于工字立杆(91)上，所述横向梁杆(92)上设置有用于将第二钻杆(4)吊起至夹持头(15)的卷扬起吊机构(13)。

8.根据权利要求7所述的石油开采用旋转式钻井装置，其特征在于：所述卷扬起吊机构(13)包括卷扬减速器(132)、卷扬滚筒(133)、螺纹头(134)和卷扬电机(131)；卷扬电机(131)通过卷扬减速器(132)与卷扬滚筒(133)传动连接，在卷扬滚筒(133)上卷绕有钢缆，在钢缆的自由端设置可转动的螺纹头(134)，螺纹头(134)能够与第二钻杆(4)的上端螺纹连接。

9.根据权利要求8所述的石油开采用旋转式钻井装置，其特征在于：所述横向梁杆(92)上还设置有解锁机构(14)，所述解锁机构(14)包括解锁电机(141)和解锁套座(142)，所述解锁套座(142)的中心处设置有多棱孔，所述螺纹头(134)的上端呈多棱柱状，所述钢缆穿过解锁套座(142)的中心，钢缆能够将螺纹头(134)的上端牵引至多棱孔内；所述解锁电机(141)能够控制解锁套座(142)旋转，以带动螺纹头(134)旋转。

10.根据权利要求9所述的石油开采用旋转式钻井装置，其特征在于：所述钻机机架(6)的上表面设置有平移轨道(5)，所述钻杆递送架(9)的下端与平移轨道(5)滑动连接。

技术总结本发明属于石油钻井技术领域，具体涉及一种石油开采用旋转式钻井装置，包括钻机机架、钻杆和钻杆递送机构；所述钻机机架上设置转盘；所述钻杆包括第一钻杆、第二钻杆和第三钻杆，所述第一钻杆呈四棱柱状，在第一钻杆的传动套的下部插接到转盘上时，并发生旋转；所述第二钻杆的两端能够连接于第一钻杆和第三钻杆之间，以延长钻杆的长度；钻杆递送机构的夹持头能够夹持第二钻杆并将第二钻杆水平移动至转盘的上方。本方案中减少人工操作时间，提高作业效率，缩短钻井周期，从而降低钻井成本；减少人为操作，降低意外事故发生的风险，保障现场作业人员的安全；减少钻井停工时间，提高钻井连续性；可以减少人为等待时间，提高设备的利用率。技术研发人员：梁涛受保护的技术使用者：北京贝威通能源科技集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18