[发明专利]动力旋扣水龙头

说明书

本发明涉及一种石油钻井用动力旋扣水龙头。

在石油天然气田的开发中，为了减少钻井的辅助时间，增加操作的安全性，人们制造了方钻杆旋扣器。在现有技术中，方钻杆旋扣器是通过它的中心管上端丝扣与水龙头中心管下端丝扣相联，再将方钻杆旋扣器中心管下端丝扣与方钻杆上端丝扣相联。这样就在水龙头和方钻杆之间加进一段方钻杆旋扣器中心管的长度，使游动滑车到天车的防碰距离变短。为此钻井司钻在操作时必须十分小心，谨防游动滑车碰到天车。

为了解决这个问题，人们将方钻杆旋扣器和水龙头制成一体，不再依靠方钻杆旋扣器中心管上下两端的丝扣联接水龙头和方钻杆，省去方钻杆旋扣器中心管的长度。我国“SL130/50及两用水龙头”（《石油钻采工艺》1979年第6期第17～19页）就是将方钻杆旋扣器和水龙头制成一体。这种两用水龙头消除了分立式方钻杆旋扣器中心管长度必须占据防碰安全距离的缺陷，保持了钻井设备原设计的防碰安全距离，增加了安全性。但是，SL130/50Q两用水龙头是将方钻杆旋扣器与水龙头装在同一壳体里，水龙头和方钻杆旋扣器两者互相影响，一旦方钻杆旋扣器发生故障，会影响水龙头的正常工作。美国专利US3722603介绍的是另一种装置。它是由上下两个强行下钻工具头组成，由液压马达通过凸轮机构驱动夹紧钻杆柱的卡瓦带动钻杆柱旋转钻井和进行旋扣，由液缸提升和下放钻杆柱，完成起下钻杆的作业，钻井时的负载都由液缸来负担，使绞车、井架的负载减轻。但是，这种装置结构较复杂，控制系统也必定庞大，出故障的几率增加，使维修和保养的时间和费用增加，降低了该装置的效率。

本发明的目的是设计一种既能让水龙头和方钻杆旋扣器组合成一体，不占据防碰安全距离，又能将水龙头和方钻杆旋扣器分解成为分立式的水龙头和方钻杆旋扣器，便于两者的保养和运输的动力旋扣水龙头。

本发明的动力旋扣水龙头是将方钻杆旋扣器置于水龙头壳体的下方，用螺栓将方钻杆旋扣器和水龙头联成一体，方钻杆旋扣器正好位于水龙头中心管伸出水龙头下端盖的伸出端上。任何结构形式的水龙头，中心管都必须有一段伸出水龙头下端盖的外面。水龙头中心管伸出端是水龙头中心管与下部接头上卸扣时所必须留有的吊钳钳头夹紧水龙头中心管时的夹紧位置。本发明的动力旋扣水龙头就是利用水龙头中心管的伸出端来布置方钻杆旋扣器。

本发明的动力旋扣水龙头的方钻杆旋扣器是由径向气胎外胀摩擦离合器、进气旋转阀、二级齿轮减速器、方钻杆旋扣器壳体、气马达和继气器所组成。

径向气胎外胀式摩擦离合器是由钢圈、径向橡胶气胎、摩擦片、摩擦轮、进气接头、密封圈所组成。径向橡胶气胎的内圆表面用橡胶硫化或者机械方法联结在钢圈的外圆面上，摩擦片用粘结或者机械方法联结在橡胶气胎的外圆面上。钢圈与方钻杆旋扣器的动力输出轴用螺栓联接，进气接头拧在橡胶气胎上，并与钢圈内圆面压紧，由密封圈密封。

方钻杆旋扣器的离合器摩擦轮驱动水龙头中心管完成上扣（或下扣）动作，方钻杆旋扣器的离合器摩擦轮套在水龙头中心管上，在离合器摩擦轮和水龙头中心管之间又套有一个楔形套。楔形套的内径比水龙头中心管外径稍大，能很方便地套在水龙头中心管上。楔形套的法兰上有若干通孔，在楔形部位开若干径向通槽，螺栓穿过楔形套法兰的通孔，拧入离合器摩擦轮的螺孔里，在拧紧螺栓时，在螺栓的压力作用下，楔形套在沿离合器摩擦轮的内楔面运动的同时，向内收缩，将离合器摩擦轮楔紧在水龙头中心管上。这种联接方式既不需对水龙头中心管再进行任何加工，又不会对水龙头中心管造成任何损伤，而且离合器摩擦轮的位置可以随安装需要沿水龙头中心管移动。

二级齿轮减速器是由动力输出轴、支承动力输出轴的滚动轴承、第二级从动齿轮、制有第二级主动齿轮的中间轴、支承中间轴的滚动轴承、第一级从动齿轮、联结第一级从动齿轮和中间轴的平键、第一级主动齿轮和方钻杆旋扣器壳体所组成。第一级主动齿轮直接装在气马达的输出轴上，气马达由螺栓联接在方钻杆旋扣器的壳体上。第一级从动齿轮由键紧固地联接在中间轴上。与第一级主动齿轮相啮合。第二级主动齿轮和第二级从动齿轮相啮合。第二级从动齿轮紧固地与动力输出轴相联，并以平键或者花键传递扭矩。动力输出轴套在水龙头中心管伸出端外面。

进气旋转阀是由两个相对安装的密封圈、隔环、压盖、压套、方钻杆旋扣器的壳体、动力输出轴、进气管线等零件和方钻杆旋扣器壳体与动力输出轴之间的环形空间、动力输出轴上的孔道、钢圈上的孔道等压缩空气通道所组成。