顶部驱动钻井装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种顶部驱动钻井装置，属于钻井装置技术领域，包括防喷总成，所述防喷总成下端与钻杆连接，其特征在于：还包括动力总成和进水装置，所述动力总成包括交流变频电机，所述交流变频电机的外部设有壳体，交流变频电机内部设有空心主轴，所述空心主轴与交流变频电机的转子连接，作为动力输出轴，空心主轴的上、下端部与壳体间均设有密封结构；所述进水装置与空心主轴的上部密封活动连接；所述防喷总成的上端与空心主轴的下端连接。本发明专利技术采用顶部电机直接驱动空心主轴，大大降低装置整体重量和体积，钻进效率高，节省钻井时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钻井装置

技术介绍
目前，现有钻机一直沿用转盘式结构，由转盘驱动方钻杆和钻具、钻头旋转进行钻井作业，随着钻井装备技术的不断发展，十九世纪八十年代，由美国研制出一种在井架空间的上部直接驱动钻具、钻头实施钻井作业的顶部驱动式钻机(以下简称顶驱钻机或顶驱)。顶驱钻机是当今石油钻井的重大前沿技术装备，已经成为深井、复杂井施工的必选装备之一，在海外钻井工程的投标中，是否配备顶驱钻机成了能否中标的重要条件之一。当前，现代顶驱钻机通过N级机械减速器，使顶驱钻机主轴直接驱动钻具、钻头实施钻井作业。上述顶驱钻机通常采用定轴、单速、两级机械减速器，其主要技术缺憾在于：体积大，质量重；驱动电机轴与钻机主轴非同心装配，从而使顶驱吊挂不平衡，需加配重与装复杂的液压平衡装置。所以探索、解决顶驱传动技术是涉及全面提升动力性、降低电耗、提高钻机效率的关键技术，也是钻井科研领域亟待解决的重大课题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，是提供一种顶部驱动钻井装置，其采用顶部电机直接驱动空心主轴，大大降低装置整体重量和体积，钻进效率高，节省钻井时间。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：顶部驱动钻井装置，包括防喷总成，所述防喷总成下端与钻杆连接，其特征在于：还包括动力总成和进水装置，所述动力总成包括交流变频电机，所述交流变频电机的外部设有壳体，交流变频电机内部设有空心主轴，所述空心主轴与交流变频电机的转子连接，作为动力输出轴，空心主轴的上、下端部与壳体间均设有密封结构；所述进水装置与空心主轴的上部密封活动连接；所述防喷总成的上端与空心主轴的下端连接。作为优选，所述壳体包括上壳体、电机外壳和下壳体，所述电机外壳位于交流变频电机的定子的外部，电机外壳的上部与上壳体之间，及电机外壳的下部与下壳体之间通过连接螺栓Ⅰ和连接螺栓Ⅱ紧固连接。作为优选，还设有空心主轴的盘刹装置。作为优选，所述盘刹装置包括刹车盘和一对刹车油缸，所述刹车盘通过轴套与主轴连接，所述刹车油缸与刹车盘连接，通过刹车油缸对刹车盘施加正压力进而实现刹车功能。作为优选，所述进水装置包括鹅颈管总成、冲管总成、鹅颈管支架和总支架，所述鹅颈管总成通过总支架安装在上壳体上部；所述鹅颈管总成的下部通过鹅颈管支架与上壳体连接；所述冲管总成在总支架内部，所述鹅颈管总成的前端与冲管总成上端连接，冲管总成下端与空心主轴的上端密封活动连接。作为优选，还包括背钳总成，所述背钳总成包括背钳和扭力架，所述扭力架的上端连接所述下壳体，下端连接所述背钳；所述背钳包括活塞、左壳体、右壳体和导向套，所述左壳体和右壳体位于活塞的外部，所述导向套位于左壳体和右壳体的下部，将左壳体和右壳体连接在一起，所述活塞内部连接卡瓦体，卡瓦体内部连接钳牙，所述右壳体的右部与扭力架连接；在所述左壳体和右壳体上设有进出油口，来实现夹紧和松开钻杆。作为优选，所述动力总成还包括吊环倾斜机构，所述吊环倾斜机构包括吊环和倾斜油缸，倾斜油缸的上端与连接螺栓Ⅰ连接，下部通过U型螺栓与吊环连接，在工作中吊环提升钻具，倾斜油缸的动作就可使钻具在一定角度范围内摆动。作为优选，所述壳体的上部设有提环，在所述提环上设有一对平衡装置，所述平衡装置包括油缸，所述油缸的下端通过U型螺栓与提环固定连接，上端与短接、接头、销轴、拉环依次连接，拉环再悬挂在游动大钩上。作为优选，所述防喷总成包括防松装置、促动装置、防喷油缸、保护接头和两个防喷器，在所述主轴的下端依次连接两个防喷器和保护接头，在防喷器与主轴连接处、两个防喷器连接处以及防喷器与保护接头连接处均装有所述的防松装置；上部的防喷器通过所述促动装置与所述防喷油缸连接。作为优选，所述促动装置包括拨叉、防喷拨动装置和防喷促动套，所述防喷促动套套接在防喷器的外部，所述拨叉的一端与防喷促动套铰接，另一端与防喷油缸的上端铰接，所述拨叉的中部通过拨叉支座与防喷油缸外部的壳体连接，拨叉与拨叉支座之间铰接。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：现有技术中的顶驱钻机还设有齿轮减速，造成钻机整体体积大，质量重，且钻机效率低，噪音大，齿轮维修困难。本专利技术采用交流变频电机直接驱动空心主轴转动，省去减速装置，减轻设备整体体积和重量，且定向钻进、取心钻进效率高，可节省钻井时间20%～40%，保证了作业的安全性。附图说明图1为本专利技术一个实施例的结构示意图；图2为图1中的动力总成部分的结构示意图；图3为图2的左视图；图4为图1的进水装置的结构示意图；图5为图1的背钳总成的结构示意图；图6为本专利技术的吊环倾斜机构的结构示意图；图7为本专利技术的平衡装置的结构示意图；图8为图1的防喷总成的结构示意图；图9为图1的促动装置的结构示意图；图10为图9的左视图；图11为本专利技术的导轨的结构示意图；各图号名称为：1—动力总成，1-1—吊环倾斜机构，1-1-1—倾斜油缸，1-1-2—吊环，1-1-3—U型螺栓Ⅰ，1-2—连接螺栓Ⅰ，1-5—空心主轴，1-10—下壳体，1-11—连接螺栓Ⅱ，1-14—油封盒，1-15—O形圈Ⅰ，1-16—油封Ⅰ，1-31—轴承Ⅰ，1-32—轴承盒Ⅰ，1-33—轴承Ⅱ，1-36—轴承Ⅲ，1-38—轴承盒Ⅱ，1-41—密封盒，1-43—油封Ⅱ，1-45—交流变频电机，1-46—胀套，1-48—轴承Ⅴ，1-51—销轴Ⅰ，1-53—刹车盘，1-54—螺栓，1-55—刹车油缸，1-58—端盖，1-61—支撑端盖，1-62—油杯，1-66—提环，1-67—平衡装置，1-67-1—拉环，1-67-2—销轴Ⅱ，1-67-6—接头，1-67-7—短接，1-67-8—别针Ⅰ，1-67-9—油缸，1-67-16—U型螺栓Ⅱ，1-76—螺钉，1-77—齿形压板，1-78—编码器，1-79—对键，1-80—轴套，1-81—端面键，1-82—油封Ⅲ，1-83—O形圈Ⅱ，1-84—上壳体，1-89—电机外壳，2—进水装置，2-1—鹅颈管支架，2-2—鹅颈管总成，2-3—总支架，2-4—冲管总成，3—防喷总成，3-1—防松装置，3-2—促动装置，3-2-1—拨叉，3-2-5—拨叉支座，3-2-6—防喷拨动装置，3-2-7—防喷促动套，3-3—防喷油缸，3-4—防喷器，3-5—保护接头，4—背钳总成，4-1—背钳，4-5—扭力架，4-9—销轴Ⅲ，4-1-1—活塞，4-1-2—左壳体，4-1-3—导向套，4-1-4—右壳体，4-1-5—卡瓦体，4-1-6—钳牙，5—导轨总成，5-1—耳座总成，5-3—调节杆，5-14—导轨一，5-15—导轨二，5-16—导轨三，5-17—矿用高强度圆环链，5-19—别针Ⅱ，5-20—导轨四。具体实施方式下面结合附图及一个实施例对本专利技术作进一步详细的说明。如图1、图2所示，本专利技术包括防喷总成3，所述防喷总成3下端与钻杆连接，还包括动力总成1和进水装置2，所述动力总成1包括交流变频电机1-45，所述交流变频电机1-45的外部设有壳体，交流变频电机1-45内部设有空心主轴1-5，所述空心主轴1-5与交流变频电机1-45的转子连接，作为动力输出轴，空心主轴1-5与交流变频电机1-45的转子通过胀套1-46实现连接传动，从而驱动空心主轴1-5旋转，空心主轴1-5的上、下端部与壳体间均设有密封结构；所述进水装置2与本文档来自技高网...

【技术保护点】
顶部驱动钻井装置，包括防喷总成（3），所述防喷总成（3）下端与钻杆连接，其特征在于：还包括动力总成（1）和进水装置（2），所述动力总成（1）包括交流变频电机（1‑45），所述交流变频电机（1‑45）的外部设有壳体，交流变频电机（1‑45）内部设有空心主轴（1‑5），所述空心主轴（1‑5）与交流变频电机（1‑45）的转子连接，作为动力输出轴，空心主轴（1‑5）的上、下端部与壳体间均设有密封结构；所述进水装置（2）与空心主轴（1‑5）的上部密封活动连接；所述防喷总成（3）的上端与空心主轴（1‑5）的下端连接。

【技术特征摘要】
1.顶部驱动钻井装置，包括防喷总成（3），所述防喷总成（3）下端与钻杆连接，其特征在于：还包括动力总成（1）和进水装置（2），所述动力总成（1）包括交流变频电机（1-45），所述交流变频电机（1-45）的外部设有壳体，交流变频电机（1-45）内部设有空心主轴（1-5），所述空心主轴（1-5）与交流变频电机（1-45）的转子连接，作为动力输出轴，空心主轴（1-5）的上、下端部与壳体间均设有密封结构；所述进水装置（2）与空心主轴（1-5）的上部密封活动连接；所述防喷总成（3）的上端与空心主轴（1-5）的下端连接。2.根据权利要求1所述的顶部驱动钻井装置，其特征在于：所述壳体包括上壳体（1-84）、电机外壳（1-89）和下壳体（1-10），所述电机外壳（1-89）位于交流变频电机（1-45）的定子的外部，电机外壳（1-89）的上部与上壳体（1-84）之间，及电机外壳（1-89）的下部与下壳体（1-10）之间通过连接螺栓Ⅰ（1-2）和连接螺栓Ⅱ（1-11）紧固连接。3.根据权利要求1所述的顶部驱动钻井装置，其特征在于：还设有空心主轴（1-5）的盘刹装置。4.根据权利要求3所述的顶部驱动钻井装置，其特征在于：所述盘刹装置包括刹车盘（1-53）和一对刹车油缸（1-55），所述刹车盘（1-53）通过轴套（1-80）与空心主轴（1-5）连接，所述刹车油缸（1-55）与刹车盘（1-53）连接，通过刹车油缸（1-55）对刹车盘（1-53）施加正压力进而实现刹车功能。5.根据权利要求1所述的顶部驱动钻井装置，其特征在于：所述进水装置（2）包括鹅颈管总成（2-2）、冲管总成（2-4）、鹅颈管支架（2-1）和总支架（2-3），所述鹅颈管总成（2-2）通过总支架（2-3）安装在上壳体（1-84）上部；所述鹅颈管总成（2-2）的下部通过鹅颈管支架（2-1）与上壳体（1-84）连接；所述冲管总成（2-4）在总支架（2-3）内部，所述鹅颈管总成（2-2）的前端与冲管总成（2-4）上端连接，冲管总成（2-4）下端与空心主轴（1-5）的上端密封活动连接。6.根据权利要求1所述的顶部驱动钻井装置，其特征在于：还包括背钳总成（4），所述背钳总成（4）包括背钳（4-1）和扭力架（4-5），所述扭力架（4-5）的上端连接所述下壳体（1-10），下端连接所述背钳（4-1）；所述背钳（4-1）包括活塞（4-1-1）、左壳体（4-1-2）、右壳体（4-1-4）和导向套（4-1-3），所述左壳体（4-1-2）和右壳体（4-1-4）位于活塞（4-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云钊，梁立明，张金龙，李立磊，张晓璞，左立朝，胡向阳，
申请(专利权)人：河北永明地质工程机械有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13