[发明专利]旋转控制头顶驱驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及石油、天然气以及非常规天然气顶驱动力欠平衡钻井装置，尤其是一种顶驱欠平衡钻井作业中为旋转控制头或者旋转防喷器旋转胶芯提供动力的驱动装置。

背景技术

目前石油、天然气以及非常规天然气开采中，为了达到高效、快速低成本的开发，大多采用欠平衡钻井作业，旋转控制头或者旋转防喷器是欠平衡钻井作业中的关键、核心设备，它主要依靠胶芯与钻杆之间的过盈配合，利用胶芯变形密封钻井液压力，因此对旋转控制头或者旋转防喷器的胶芯的保护就是最为关键的安全措施。

随着石油钻井技术的不断发展，钻井设备也飞速的进步，在石油、天然气的钻井设备中，顶驱动力钻机已经形成很大的规模，也是世界钻井设备发展的方向，因此针对顶驱钻井作业研制配套的欠平衡钻井设备显得尤为重要。

现有的旋转控制头或者旋转防喷器，均采用古老的方钻杆驱动胶芯旋转，在顶驱钻井作业时则无法驱动，导致胶芯严重磨损，寿命大幅降低，存在钻井安全隐患与大量浪费人力、物力资源。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种结构简单，操作简便，使用便捷的旋转控制头顶驱驱动器，在顶驱欠平衡钻井过程中可以驱动胶芯与钻杆同步旋转，大幅减小胶芯的非同步磨磨损，提高旋转控制头密封寿命，解决目前使用顶驱欠平衡钻井旋转控制头胶芯无驱动严重损坏的问题，为顶驱动力下石油、天然气欠平衡钻井作业中，旋转控制头或者旋转防喷器的胶芯提供旋转动力。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的旋转控制头顶驱驱动器，它包括套于钻杆上的外壳，所述外壳与钻杆之间可相对转动，所述外壳的下部连接于旋转控制头的中心管或旋转防喷器的胶芯上，在外壳内设有若干滚轮，所述滚轮均布于钻杆外的同一圆周上，滚轮的两端分别通过弹簧机构连接于外壳内壁上，弹簧机构使滚轮紧贴于钻杆外壁上，所述滚轮与钻杆外壁相匹配并可在钻杆轴向上滚动，钻杆转动时，通过滚轮带动外壳同步转动。

由于采用了上述结构，外壳可套于钻杆上使用，且外壳与钻杆之间无干涉，使得外壳与钻杆之间可相对转动，外壳的下部与旋转控制头的中心管连接，或者与旋转防喷器的胶芯连接，因此可通过外壳的转动，带动旋转控制头转动或者带动旋转防喷器转动，从而为其提供动力，使在顶驱欠平衡钻井过程中钻杆可驱动胶芯与钻杆同步旋转，大幅减小胶芯的非同步磨磨损，提高旋转控制头密封寿命。区别于现有技术，为了实现外壳与钻杆之间的同步旋转，本发明在外壳内设若干滚轮，滚轮与钻杆外壁相匹配并可在钻杆轴向上滚动，主要解决钻杆的上体和下方过程中，滚轮不会对该驱动器造成干涉等影响；另外滚轮通过弹簧机构连接于外壳内壁上，弹簧机构始终给予滚轮一个弹力，使滚轮始终贴合于钻杆外壁上，主要解决钻杆转动过程中，钻杆与滚轮之间具有较大摩擦力，从而带动滚轮随钻杆同步转动，通过弹簧机构使外壳随钻杆同步转动，实现在顶驱欠平衡钻井过程中驱动胶芯与钻杆同步旋转；若干滚轮在外壳内均布于钻杆外的同一圆周上，主要解决钻杆在插入到该驱动器后，各个方向上的受力均衡，同时对钻杆起到扶正的作用。本发明的旋转控制头顶驱驱动器，在顶驱欠平衡钻井过程中可以驱动胶芯与钻杆同步旋转，大幅减小胶芯的非同步磨磨损，提高旋转控制头密封寿命，解决目前使用顶驱欠平衡钻井旋转控制头胶芯无驱动严重损坏的问题，为顶驱动力下石油、天然气欠平衡钻井作业中，旋转控制头或者旋转防喷器的胶芯提供旋转动力。

本发明的旋转控制头顶驱驱动器，所述滚轮为两端大中间小的圆柱形结构，所述滚轮的与钻杆贴合的轮廓呈圆弧形，使其可与钻杆的外壁相匹配；在滚轮外周的轴向上依次排布有若干纵向压痕。

由于采用了上述结构，将滚轮设为两端大中间小的轮廓为圆弧形的圆柱形结构，使得该滚轮能够与钻杆外壁的圆周上的圆弧相匹配，主要解决滚轮在弹簧机构的作用下，能够与钻杆外壁在圆周上紧贴，当钻杆上提或下放过程中，滚轮能在钻杆的轴向上滚动，使该驱动器不会对钻杆的上提和下放造成影响；在滚轮外周上设置有若干的压痕，压痕环形分布于滚轮的外壁上，且沿滚轮的中心线方向上依次排布，也即滚轮与钻杆贴合时，压痕顺钻杆的轴向，主要解决钻杆转动时，滚轮与钻杆之间能产生较大的摩擦力，能带动滚轮随钻杆同步转动， 从而保证在顶驱欠平衡钻井过程中可以驱动胶芯与钻杆同步旋转。

本发明的旋转控制头顶驱驱动器，所述滚轮为三个，且均匀环绕于钻杆的外壁圆周上，所述滚轮两端分别通过轴承连接于弹簧机构上，使滚轮可相对于弹簧机构转动。