[发明专利]自对准管夹持组件以及制造和使用该管夹持组件的方法

说明书

技术领域

本发明大致涉及一种管夹持组件，并且更具体地，涉及一种自对准管夹持活塞。

背景技术

钻油井的过程通常包括组装钻柱和套管柱并将钻柱和套管柱插入到土地中以形成井眼。钻柱和套管柱从钻油机(oil drilling rig)向下延伸并延伸到土地中。钻柱和套管柱通过钻机上的顶部驱动电动机被旋转地驱动到土地中。钻柱通常包括螺纹连接在一起的一系列钻进段。最下部的钻进段(即，在土地中延伸得最远的钻进段)包括位于其下端的钻头。通常，套管柱绕着钻柱设置以在完成钻井操作之后使井眼成直线。套管柱被构造成确保井眼的整体性。套管柱包括螺纹连接在一起的一系列壳套管段。

近来，管夹持装置已经被设计成利用钻油机的现有顶部驱动装置组装钻柱和套管柱。一些传统的管夹持装置固定地安装在稳固的支撑件中。然而，在这种传统的夹持装置在操作期间受到大的偏离中心的作用力时，传统的夹持装置会被损伤，由于为了修理损伤的管夹持装置必须停止钻井操作，因此这会增加成本并耗费时间。

发明内容

本发明涉及在油井钻井系统中使用的管夹持组件和自对准活塞的各种实施例。本发明的管夹持组件和自对准活塞被构造成选择性地接合和分离管分段和校正相对于管分段的不对准。

根据本发明的一个实施例，自对准活塞包括被构造成在第一位置和第二位置之间旋转的活塞主体、连接至活塞主体的弹性储能构件、连接至活塞主体的辊子组件、和设置在弹性储能构件和辊子组件之间的凸轮。在一个实施例中，第一位置为相对于管分段的对准方位，而第二位置为相对于管分段的未对准方位。弹性储能构件被构造成通过沿凸轮旋转辊子组件将活塞主体偏压到第一位置(例如，对准方位)。在一个实施例中，弹性储能构件包括多个弹簧。在一个实施例中，自对准活塞包括连接至活塞主体的压模组件。在一个实施例中，凸轮限定具有一对相对的井状部和一对相对的顶点的波状外形的凸轮表面。辊子组件上的辊子被构造成在活塞主体处于第一位置(例如对准方位)时位于井状部中，而在活塞主体旋转到第二位置(例如未对准方位)时沿着凸轮表面朝向顶点滚动。弹性储能构件被构造成将辊子偏压到井状部中以使活塞主体返回至第一位置(例如对准方位)。在一个实施例中，在活塞主体处于第一位置时，弹性储能构件处于预压缩状态，而在活塞主体处于第二位置时，弹性储能构件被进一步压缩成较高势能状态。较高势能的这种状态提供用以使活塞主体返回至正常对准的第一位置的驱动力。在一个实施例中，自对准活塞被构造成沿具有管分段的接合位置和分离位置之间的花键轴滑动。在一个实施例中，凸轮包括具有开有键槽的表面的轮毂，所述开有键槽的表面被构造成接合花键轴以防止凸轮绕着花键轴旋转。

根据本发明的另一个实施例，管夹持组件包括被构造成绕着管分段一起夹紧的第一和第二钳夹、被固定地容纳在第一和第二钳夹中的每一个钳夹中的至少一个花键轴、和被容纳在第一和第二钳夹中的每一个钳夹中的至少一个自对准活塞。自对准活塞被构造成沿花键轴在接合位置和分离位置之间滑动。在一个实施例中，至少一个自对准活塞中的每一个都包括被构造成在第一位置(例如相对于管分段的对准方位)和第二位置(例如相对于管分段的未对准方位)之间旋转的活塞主体、连接至活塞主体的至少一个弹性储能构件、连接至活塞主体的辊子组件、和设置在至少一个弹性储能构件与辊子组件之间的凸轮。弹性储能构件被构造成通过沿凸轮旋转辊子组件将活塞主体偏压到第一位置中。

在一个实施例中，第一和第二钳夹中的每一个都包括延伸端口和缩回端口，所述延伸端口被构造成接收增压液压流体，以使至少一个自对准活塞中的每一个都被致动到接合位置，所述缩回端口被构造成接收增压液压流体，以使至少一个自对准活塞中的每一个都被致动到分离位置。在一个实施例中，管夹持组件包括被固定地容纳在第一和第二钳夹中的每一个钳夹中的至少一个压盖。压盖被构造成绕着至少一个自对准活塞中的每一个形成流体密封。

此发明内容被提供以介绍在以下详细说明中进一步描述的原理精选。该发明内容既不意指确定请求保护的主题的关键或基本特征，也不意指用于限制请求保护的主题的保护范围。

附图说明

本发明的实施例的这些及其它特征和优点将结合附图通过参照以下详细说明变得更清楚。在附图中，在全部附图中使用相同的附图标记来表示相同的特征和部件。附图不需要按照比例绘制。在附图中：

图1为根据本发明的一个实施例的包括管夹持组件的钻机的侧视图；

图2A为根据本发明的一个实施例的管夹持组件的立体图，该管夹持组件包括钳夹，该钳夹容纳两个自对准活塞组件；