一种新型液压顶驱系统技术方案

本实用新型专利技术涉及石油及天然气钻探设备技术领域，特别涉及一种能实时监测顶驱悬重，简化顶驱结构，适用于修井、钻井和强行下管柱作业的新型液压顶驱系统，该液压顶驱系统由平衡系统，与平衡系统活动连接的提环，动力传动系统，分别与动力传动系统进行固定连接提环、液压系统、滑车、冲管总成、S管总成、盘刹装置及自动内防喷器，与动力传动系统进行活动连接的吊环倾斜机构；S管总成还与冲管总成进行固定连接，缓冲接头的两头分别与自动内防喷器和保护接头的一端固定连接，背钳与保护接头的另一端固定连接，该顶驱的实现可以缓解顶驱各部件压力，减少了顶驱承受的冲击并实现了顶驱悬重的实时监测同时降低了整个设备的重量。

A New Hydraulic Top Drive System

The utility model relates to the technical field of oil and natural gas drilling equipment, in particular to a new hydraulic top drive system which can monitor the suspension weight of top drive in real time, simplify the top drive structure, and is suitable for workover, drilling and forced down-pipe string operation. The hydraulic top drive system consists of a balancing system, a lifting ring connected with the balancing system and a power transmission system, which are respectively strengthened with the power transmission system. Fixed connection lifting ring, hydraulic system, pulley, punch assembly, S tube assembly, disc brake device and automatic internal blowout preventer, and movable connection of lifting ring tilting mechanism with power transmission system; S tube assembly is also fixed connection with punch assembly, two ends of buffer joint are fixed connection with one end of automatic internal blowout preventer and protective joint respectively, and back pliers are fixed connection with the other end of protective joint. Then, the realization of the top drive can relieve the pressure of the components of the top drive, reduce the impact of the top drive, realize the real-time monitoring of the top drive suspension weight and reduce the weight of the whole equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种新型液压顶驱系统
本技术涉及石油及天然气钻探设备
，特别涉及一种能实时监测顶驱悬重，简化顶驱结构，适用于修井、钻井和强行下管柱作业的新型液压顶驱系统。
技术介绍
齿轮齿条钻机是应用齿轮齿条技术带动顶部驱动钻井装置（简称顶驱）直接起、下钻具，完成钻井作业的钻井装置，它取消了传统石油钻机的绞车、天车、游车、大钩以及钻井钢丝绳，由齿轮齿条啮合产生的推、拉力来为钻头提供钻压，常规石油钻机只能施加向上的提升力，不能主动施加钻压，而齿轮齿条钻机解决了上述问题，依靠齿轮齿条的啮合运动，既能对钻柱提供上拉力又能提供下推力，可实现修井、钻井和强行下管柱作业的快速转化，较好地解决了水平井技术和大位移井技术开发浅层油气藏的钻压问题。液压顶驱在同等功率下相比电动顶驱具有体积小、重量轻等特点，广泛应用于小型钻修井机上，解决了齿轮齿条钻机空间布局问题，常规顶驱主轴在钻井过程中受绞车钢丝绳的拉力，顶驱主轴在提环及推力轴承的作用下，下部钻具始终处于“提”着钻的状态，即顶驱始终受向上的提升力，而齿轮齿条钻机，需要顶驱不仅能够承受向上的提升力，同时需要传递由提推系统齿轮齿条啮合产生的下推力，即“推”着钻、主动施加钻压。这种由提推系统施加的钻压，常规顶驱结构是不满足要求的。现有技术存在以下问题：1、现有技术的顶驱主轴在钻井过程中受绞车钢丝绳的拉力，顶驱主轴在提环及推力轴承的作用下，下部钻具始终处于“提”着钻的状态，即顶驱始终受向上的提升力；2、现有技术的顶驱采用电机驱动，配备有齿轮减速箱，体积重大；3、现有技术的顶驱无法实现顶驱悬重的监测；4、顶驱导轨为单独配备的机构，增加了设备的重量。为解决上述问题，需要专利技术一种新型液压顶驱系统，使得顶驱既能提着钻也能推着钻，简化顶驱结构，实现顶驱悬重的监测。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种能够实现既能提着钻也能推着钻的顶驱，简化顶驱结构，实现顶驱悬重的监测的新型液压顶驱系统。为了达到上述目的，本技术提供了如下技术方案。一种新型液压顶驱系统，包含有背钳、保护接头、与所述保护接头固定连接的自动内防喷器、吊环倾斜机构、S管总成、冲管总成，还包括：平衡系统，所述平衡系统包括平衡油缸，与所述平衡油缸活动连接的油缸拉杆，所述油缸拉杆与推提系统进行活动连接，所述平衡油缸的数量为2个，所述油缸拉杆的数量与所述平衡油缸的数量匹配；提环，所述提环通过传感器销轴与所述推提系统进行活动连接，所述提环的数量为2个，所述提环与所述推提系统连接的一端加工有条形连接孔，所述传感器销轴数量与所述提环的数量一致，所述传感器销轴实时监测顶驱悬重同时承受顶驱和与顶驱相连的钻具的重量；动力传统系统，所述动力传输系统包括主轴，与所述主轴活动连接的提升箱体，依次套接在所述主轴外圈的轴承一、轴承二、轴承三和轴承四，与所述提升箱体固定连接的液压马达，所述液压马达通过花键与所述主轴进行固定连接，所述液压马达直接驱动所述主轴转动，所述背钳、吊环倾斜机构、S管总成和冲管总成与所述提升箱体固定连接，所述提环与所述提升箱体进行固定连接且分别位于所述提升箱体的两侧，所述液压马达为低速大扭矩空心轴液压马达，所述轴承一和轴承四主要用于扶正所述主轴，确保所述主轴在转动过程中的对中性，所述轴承三是推力轴承，当顶驱处于悬挂状态时，所述轴承三承受所述主轴下方钻具的重量，并保证所述主轴的旋转，所述轴承二在钻井过程中承受由井底沿钻具向上的冲击力，同时当顶驱主动施加压力进行钻井时，所述轴承二承受向下的压力；液压系统，所述液压系统包含有蓄能器，与所述提升箱体固定连接的管子处理阀组、主马达控制阀组、自由轮阀组、油缸及管路附件，所述蓄能器与所述提升箱体固定连接，所述蓄能器的数量为2个，所述主马达控制阀组用于所述液压马达的压力控制同时继承反扭矩释放功能，所述自由轮阀组实现所述液压马达的全、半排量切换，进而完成顶驱高、低速的切换；滑车，所述滑车与所述提升箱体固定连接；盘刹装置，所述盘刹装置由液压刹车钳和刹车盘组成，所述液压刹车钳与所述提升箱体固定连接，所述刹车盘与所述主轴固定连接；缓冲接头，所述缓冲接头连接固定连接在所述保护接头和自动内防喷器之间，所述缓冲接头上部与所述自动内防喷器进行固定连接，所述缓冲接头的下部与所述保护接头的上部进行固定连接，所述缓冲接头在钻井过程中即承受所述主轴产生的扭矩，同时在下压钻井过程中吸收部分钻井冲击力，延长所述轴承一、轴承二、轴承三和轴承四的寿命。作为本技术的优选方案，所述油缸拉杆通过销轴与所述推提系统底部设置的双耳板一进行活动连接，所述平衡油缸与所述提环活动连接，所述提环为板式结构，所述提环的一端通过所述传感器销轴与所述推提系统底部设置的双耳板二进行活动连接，所述提环的另一端通过销轴与所述提升箱体进行活动连接。作为本技术的优选方案，所述油缸拉杆为一板材，所述油缸拉杆两端加工成半圆形，所述油缸拉杆两端分别加工有连接孔，所述油缸拉杆的一端通过销轴与所述双耳板通过销轴进行活动连接，所述油缸拉杆的另一端与所述平衡油缸的顶部通过销轴活动连接，所述油缸底部与所述提环内侧壁上设置的双耳板三通过销轴活动连接。作为本技术的优选方案，所述滑车由滑车架、与所述滑车架活动连接的承载轮和导向轮组成，所述滑车数量为2个。作为本技术的优选方案，所述滑车架由顶板、与所述顶板固定连接的双耳板四、上支撑板、下支撑板和连接板、与所述连接板固定连接的底板组成，所述上支撑板和下支撑板还与所述连接板固定连接。作为本技术的优选方案，所述顶板上均匀开设有N个安装孔，其中N≥2，N个所述安装孔的中心线不在一条直线上，N个所述安装孔的中心线分布在所述顶板中心线的两侧，即第一个所述安装孔的中心线位于所述顶板中心线的左侧，第二个所述安装孔的中心线位于所述顶板中心线的右侧，第三个所述安装孔的中心线位于所述顶板中心线的左侧，第四个所述安装孔的中心线位于所述顶板中心线的右侧，以此类推，每个所述安装孔之间的间距一致，分布在所述顶板中心线左侧的所述安装孔的中心线重合，分布在所述顶板中心线右侧的所述安装孔的中心线重合。作为本技术的优选方案，所述双耳板四的数量为2个，分别位于所述顶板前部上端和下端，所述导向轮的数量为2个，所述导向轮通过销轴四与所述双耳板四活动连接，所述承载轮由滚轮和滚轮轴组成，所述滚轮轴穿过所述安装孔与所述顶板固定连接，所述滚轮与所述滚轮轴进行活动连接。作为本技术的优选方案，所述滑车架与齿条导轨匹配，所述齿条导轨还与所述推提系统的齿轮匹配，所述齿条导轨与井架固定连接，所述齿条导轨的数量为2个，每个所述齿条导轨由两根齿条组成，所述两根齿条平行固定在所述井架上，所述导向轮和承载轮在两根所述齿条之间的间隙内沿着所述齿条上下移动，所述主轴在高速运转过程中产生的反扭矩通过所述提升箱体和滑车传递至所述齿条导轨，再由所述齿条导轨传递给井架。作为本技术的优选方案，所述提升箱体上分别开设有为所述轴承一、轴承二、轴承三和轴承四进行润滑的注脂通道，所述注脂通道口安装有注脂油嘴，所述轴承一、轴承二、轴承三和轴承四均采用脂润滑，去除了稀油润滑系统。作为本技术的优选方案，所述液压刹车钳的数量为M个，所述M≥2，所述液压刹车钳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型液压顶驱系统，包含有背钳、保护接头、与所述保护接头固定连接的自动内防喷器、吊环倾斜机构、S管总成、冲管总成，其特征在于还包括：平衡系统，所述平衡系统包括平衡油缸，与所述平衡油缸活动连接的油缸拉杆，所述油缸拉杆与推提系统进行活动连接，所述平衡油缸的数量为2个，所述油缸拉杆的数量与所述平衡油缸的数量匹配；提环，所述提环通过传感器销轴与所述推提系统进行活动连接，所述提环的数量为2个，所述提环与所述推提系统连接的一端加工有条形连接孔，所述传感器销轴数量与所述提环的数量一致；动力传统系统，所述动力传动系统包括主轴，与所述主轴活动连接的提升箱体，依次套接在所述主轴外圈的轴承一、轴承二、轴承三和轴承四，与所述提升箱体固定连接的液压马达，所述液压马达通过花键与所述主轴进行固定连接，所述液压马达直接驱动所述主轴转动，所述吊环倾斜机构、S管总成和冲管总成与所述提升箱体固定连接，所述提环与所述提升箱体进行固定连接且分别位于所述提升箱体的两侧；液压系统，所述液压系统包含有2个蓄能器，与所述提升箱体固定连接的管子处理阀组、主马达控制阀组、自由轮阀组、油缸及管路附件，所述蓄能器与所述提环固定连接；滑车，所述滑车与所述提升箱体固定连接；盘刹装置，所述盘刹装置由液压刹车钳和刹车盘组成，所述液压刹车钳与所述提升箱体固定连接，所述刹车盘与所述主轴固定连接；缓冲接头，所述缓冲接头连接固定连接在所述保护接头和自动内防喷器之间，所述缓冲接头上部与所述自动内防喷器进行固定连接，所述缓冲接头的下部与所述保护接头的上部进行固定连接。...

【技术特征摘要】
1.一种新型液压顶驱系统，包含有背钳、保护接头、与所述保护接头固定连接的自动内防喷器、吊环倾斜机构、S管总成、冲管总成，其特征在于还包括：平衡系统，所述平衡系统包括平衡油缸，与所述平衡油缸活动连接的油缸拉杆，所述油缸拉杆与推提系统进行活动连接，所述平衡油缸的数量为2个，所述油缸拉杆的数量与所述平衡油缸的数量匹配；提环，所述提环通过传感器销轴与所述推提系统进行活动连接，所述提环的数量为2个，所述提环与所述推提系统连接的一端加工有条形连接孔，所述传感器销轴数量与所述提环的数量一致；动力传统系统，所述动力传动系统包括主轴，与所述主轴活动连接的提升箱体，依次套接在所述主轴外圈的轴承一、轴承二、轴承三和轴承四，与所述提升箱体固定连接的液压马达，所述液压马达通过花键与所述主轴进行固定连接，所述液压马达直接驱动所述主轴转动，所述吊环倾斜机构、S管总成和冲管总成与所述提升箱体固定连接，所述提环与所述提升箱体进行固定连接且分别位于所述提升箱体的两侧；液压系统，所述液压系统包含有2个蓄能器，与所述提升箱体固定连接的管子处理阀组、主马达控制阀组、自由轮阀组、油缸及管路附件，所述蓄能器与所述提环固定连接；滑车，所述滑车与所述提升箱体固定连接；盘刹装置，所述盘刹装置由液压刹车钳和刹车盘组成，所述液压刹车钳与所述提升箱体固定连接，所述刹车盘与所述主轴固定连接；缓冲接头，所述缓冲接头连接固定连接在所述保护接头和自动内防喷器之间，所述缓冲接头上部与所述自动内防喷器进行固定连接，所述缓冲接头的下部与所述保护接头的上部进行固定连接。2.根据权利要求1所述的一种新型液压顶驱系统，其特征在于：所述油缸拉杆通过销轴与所述推提系统底部设置的双耳板一进行活动连接，所述平衡油缸与所述提环活动连接，所述提环通过所述传感器销轴与所述推提系统底部设置的双耳板二进行活动连接。3.根据权利要求2所述的一种新型液压顶驱系统，其特征在于：所述油缸拉杆为一板材，所述油缸拉杆两端加工成半圆形，所述油缸拉杆两端分别加工有条形连接孔，所述油缸拉杆的一端与所述双耳板一通过销轴一进行活动连接，所述油缸拉杆的另一端与所述平衡油缸的顶部通过销轴二活动连接，所述油缸底部与所述提环内侧壁上设置的双耳板三通过销轴三活动连接。4.根据权利要求1所述的一种新型液压顶驱系统，其特征在于：所述滑车由滑车架、与所述滑车架活动连接的承载...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文会，李龙，李龙，李玺，罗锐，陈存东，罗良，张东海，彭建，
申请(专利权)人：四川宏华石油设备有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51