[发明专利]一种换钻头装置

说明书

本发明涉及一种钻头更换装置，该装置包括：水平推拉系统、升举油缸系统、夹持系统、隔离油缸系统、动力钳系统、密封壳体和钻头悬挂系统。更换旧钻头时，由动力钳系统对钻头进行松扣或紧扣，由夹持系统将钻头与钻杆分离或连接。夹持系统工作时：由活塞杆推动连杆，使夹爪夹紧钻头或松开钻头。悬挂系统工作时，由活塞杆推动连接杆，使卡块卡入或退出钻头的台阶面，进而使钻头与悬挂系统分离或连接。与现有技术相比，本发明钻头与钻头悬挂系统分离和连接操作简单，且本发明可在海底井口处对旧钻头进行更换作业，进而缩短钻头的起钻时间和钻头下钻时间，从而缩短钻井周期、减轻劳动强度，并降低海洋油气钻井综合成本。

技术领域

本发明涉及海洋石油天然气钻井装备技术领域，特别涉及一种换钻头装置。

背景技术

随着陆地油气资源的短缺，世界沿海国家陆续对海洋油气资源进行了勘探与开采，且对海洋油气资源的勘探与开采已逐步成为国内外油气工业发展的主要趋势。此外，随着我国经济持续高速增长，油气资源供应不足将成为阻碍经济发展的主要矛盾，为提高油气资源的占有量，海洋油气的勘探和开采已经成为我国实现能源可持续发展的战略重点。

海洋油气的开采发展至今，钻井开采仍为油、气开采的主要方式。一口油气井从开钻到完井，需进行以下三项主要工作：破碎井底岩石、将破碎的岩石(即岩屑)运移至海洋平台、完成固井，而钻头是钻井工程中用以破碎岩石、形成井筒的关键破岩工具。在现有技术中，当钻头被地层磨损，或钻头遇到硬地层、研磨性地层、页岩层等复杂地层时，需将井底旧钻头起钻至海洋平台以更换新钻头；起钻时，需使用液压大钳将钻杆单根一一卸扣拆下，从而使旧钻头提升至海洋平台，并在海洋平台上对被磨损的旧钻头进行更换，或更换与复杂地层不相匹配的旧钻头。当旧钻头更换完成后，需进行下钻作业，下钻时，需使用液压大钳将钻杆单根一一上扣形成钻柱，从而使新钻头下入井底。当新钻头下入井底后，重新开泵进行钻井作业，进而实现提高钻井速度、降低钻井综合成本的目的。

然而更换旧钻头带来的起钻、下钻作业时间长，增加了海洋油气井的钻井周期和提高了劳动强度，大大增加了钻井成本。

发明内容

为了克服现有更换钻头装备的上述缺点，本发明的目的在于提供一种换钻头装置，该装置可在海底井口装置处对旧钻头进行更换作业，以缩短钻头的起钻时间和钻头的下钻时间，进而缩短海洋油气井的钻井时间。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种换钻头装置，由水平推拉系统1、夹持系统2、升举油缸系统3、隔离油缸系统4、动力钳系统5和密封壳体6构成，其特征为：密封壳体6内安装有动力钳系统5、水平推拉系统1，水平推拉系统1上安装有升举油缸系统3，举升油缸系统3与夹持系统2销轴连接，隔离油缸系统4位于密封壳体6中心；

所述升举油缸系统3的下安装板37安装于水平推拉系统1的滑轨11上；升举油缸系统3的上安装板35与举升油缸螺栓连接；举升油缸的活塞杆与夹持系统2销轴连接；

所述夹持系统2包括壳体21、夹爪22、定位盖板23、大锥齿轮24、小锥齿轮25、电机、连接板27；所述壳体21的上端表面设计有T型槽28，T型槽28内安装有夹爪22；壳体21的内部由内圆环30和外圆环31构成；壳体21内圆环30的下侧外表面设计有小轴承安装孔32，小轴承安装孔32内安装有小轴承，小轴承与小锥齿轮25的小轴端相配合；壳体21内圆环30的下端面设计有螺纹孔，螺栓穿过螺纹孔将定位盖板23紧固于内圆环30的下端面；壳体21外圆环31的下侧外表面设计有大轴承安装孔33，大轴承安装孔33内安装有大轴承，大轴承与小锥齿轮25的大轴端相配合；外圆环31的大轴承安装孔33外侧设计有矩形凸台29，矩形凸台29端面设计有螺纹孔，螺栓穿过螺纹孔将电机26紧固于矩形凸台29的端面；壳体21的外圆环31下端面设计有螺纹孔，螺栓穿过螺纹孔将连接板27紧固于外圆环31的下端面；