钻杆上卸扣装置

**驱钻井系统将钻井马达和钻井水龙头组合在一起，除了具有转盘和常规水龙头的功能以外，更重要的是它配备了一套结构新颖的钻杆上卸扣装置，从而实现了钻柱连接、上卸扣操作的机械化及自动化，使钻机旋转系统设备焕然一新。

钻杆上卸扣装置由扭矩扳手、内防喷器启动器、吊环连接器、吊环倾斜机构、旋转头总成筹组成，典型的钻杆上卸扣装置的结构如图2-6所示。

(1)扭矩扳手

扭矩扳手作为卸扣之用，通过吊架将其悬挂于旋转头上。扭矩扳手位于内防喷器下部的保护接头一侧，两个液缸连接在扭矩管和下钳头之间，下钳头延伸至保护接头外螺纹下方。钳头的夹紧活塞用来夹持与保护接头相连接的钻杆内螺纹。扭矩管内的母花键同上部内防喷器下方的公花键相啮合，为液缸提供反扭矩。卸扣时，启动扭矩扳手，便使其自动上升并与内防喷器上的花键相啮合，在得到程序控制压力后，夹紧液缸开始动作，夹紧活塞的夹持爪夹住钻杆的母接头。当液缸中的液体压力上升至夹紧压力时，另一程序阀自动开启，并将压力传给和扭矩臂相连的两个扭矩液缸(冲扣液缸)使保护接及上轴旋转 25°，完成冲扣动作。再启动钻井马达旋扣，完成卸扣操作，钻杆上卸扣装置另有两个缓冲液缸，类似大钩弹簧，可提供螺纹补偿行程125mm。整个作业由司钻按动控制台上的电按钮便可自动完成。

扭矩管升降机构有两挡，使用一挡，夹紧装置可以升起，直到能夹住保护接头为止，从而可根据需要上紧和卸开保护接头。换用二挡则可以卸开下防喷器或调节接头。用手动阀控制上卸扣旋转方向。

(2)内防喷器和启动器

如图2—7所示，内防喷器由带花键的远控上部内防喷器和手动下部内防喷器组成，属于全尺寸、内开口、球形安全阀式的井控内防喷系统。上、下内防喷器形式相同，接在钻柱中，可随时将**部驱动钻井装置同钻柱相连起来使用。内防喷器还有一个功用：即当上卸扣时，扭矩扳手同远控上部内防喷器的花键相啮合即可传递扭矩。在井控作业时，可以将下部内防喷器卸开留在钻柱当中。**部驱动钻井装置还可以用一个中间转换接头，将钻柱和下部内防喷器连接起来。

在扭矩扳手架上安装有两个双作用液缸，液缸的动作由司钻通过控制台上的电开关和电磁阀来控制。液缸推动位于上部内防喷器—侧的圆环。同液缸相连接的启动手柄与圆环相啮合，可以远控开启或关闭上部内防喷器。

(3)吊环连接器

吊环和钻杆吊卡 吊环连接器通过吊环将下部吊卡与主轴相连，主轴穿过齿轮箱壳体，齿轮箱壳体又同整体水龙头相接。吊环连接器额定负荷650t，可配350-650t提升能力的标准吊环。一般钻井配用3．35m、350t的吊环和中开钻杆吊卡，留出一定的空隙装固井水泥头，固井时要用4．57m长吊环。吊环配对使用，以保持较佳平衡效果。

提升负荷通过吊环连接器、承载箍和吊环传给主轴。在没有提升负荷的条件下，主轴可在吊环连接器内转动。吊环连接器可根据起下钻作业的需要随旋转头转动。与常规吊卡相比，该吊卡在连接吊环处较宽，且吊环长，这样可避免钻进时同其他设备相碰。

(4)吊环倾斜器

吊环倾斜装置上的吊环倾斜臂位于吊环连接器的前部，由空气弹簧启动，钻杆上卸扣装置上的1．7m长吊环在吊环倾斜装置启动gS的作用下可轻松摆动，提放小鼠洞内的钻杆。启动器由电磁阀控制。该装置的中停机构便于井架工排放钻具作业。吊环倾斜装置的主要功用是：①吊鼠洞中的单根；②接立根时，不需井架工在二层台上将大钩拉靠到二层台上。

若行程为1．3m的吊环倾斜装置不能满足使用要求，则可使用行程为2．9m的长行程吊环倾斜装置。有些国产吊环倾斜器通过液缸控制操作，吊环可前倾30，后摆60。

(5)旋转头总成

**驱钻井装置旋转头如图2—8所示。：当钻杆L知扣装詈在起钻中随钻柱部件旋转时，能始终保持液路、气路的连通。在固定法兰体内部钻有许多油气通道，一端接软管口，另一端通往法兰，向下延伸到圆柱部分的下表面。在旋转滑块的表面部分有许多密封槽，槽内也有许多流道，密封槽与接口靠这些流道相通。当旋转滑块位于固定法兰的支承面上，密封槽与孔眼相对接时，滑块和法兰不论是旋转还是在任意固定位置，都始终会有油气通过。旋转头可自由旋转和定位。当旋转头锁定在24个刻度中任意刻度位置时，则通过凸轮**杆和自动返回液缸对凸轮的作用，使旋转头自动返回到预定位置。

2.3．导轨—导向滑车总成

导轨—导向滑车总成由导轨和导向滑车框架组成。导轨装在井架内部，通过导向滑车或滑架对**驱钻井装置起导向作用，钻井时承受反扭矩。20世纪80年代**驱系统多为双导轨，90年代改为单异轨，单异轨**驱系统结构更加轻便。导向滑车上装有导向轮，可沿导轨上、下运动，游车固定在其中。当钻井马达处于排放立根位置上时，导向滑车则可作为马达的支撑梁。

2.4．平衡系统

平衡系统又称为液气弹簧式平衡装置，平衡系统总成如图2—9所示。平衡系统有两个作用：一是防止上卸接头时损坏螺纹：二是在卸扣时，可帮助外螺纹接头从内螺纹接头中弹出。这就为**驱钻井装置提供了一个类似于大钩的1520皿的减震冲程。因**驱系统太重，大钩弹簧的弹性力对**驱钻井系统起了缓冲作用，所以，**驱钻井系统不安装大钩。平衡系统包括两个相同油缸及其附件，以及两个液压储能器和一个管汇及相关管线。油缸一端与棺体水龙头相连，另一端或与大钩耳环连接，或直接连到游车上。这两个液缸还与导向滑车总成马达支架内的液压储能器相通。储能器通过液压油补充能量并保持一个预设的压力，其压力值由液压控制系统主管汇中的平衡回路预先设定。

平衡系统的活塞杆上端与游车连接，油缸下端与水龙头连接。油缸上腔始终通高压油，下腔抽缸产生的向上拉力作用在水龙头上，一直提着水龙头。两个相同的油缸产生的向上拉力的合力要比**驱钻井装置和立根的自重大一些，当上、卸螺纹完成时，蓄能器排放出压力，供给油缸工作。随着蓄能器内的油液逐渐放出，油压会逐渐降低，油缸的拉力也就逐渐减少。当油缸的拉力小于**驱钻井装置和立根本身重量(忽略导轨的摩擦力)时，上提过程由加速变为减速，最后停止上移。当提起整个钻柱时，钻柱和**驱钻井装置的重量大于油缸向上的拉力，油缸被拉下来，缸内油液被排出，大部分返回蓄能器储存。

2.5．控制系统

**驱钻井装置的控制系统主要由司钻仪表控制台、控制面板、动力回流等组成。控制系统相当于为司钻提供了一个控制台，通过这个控制台实现对**驱钻井装置自身的控制。司钻仪表控制台由扭矩表、转速表、各种开关和指示灯组成。**驱钻井装置可实现的基本控制功能为：吊环倾斜、远控内防喷器、马达控制、马达旋扣扭矩控制、紧扣扭矩控制、转换开关等。

钻井时的转速、扭矩和旋转方向由可控硅控制台控制。可控硅控制台装有马

达控制指示灯、远控内防喷器指示灯和马达鼓风机指示灯。