[实用新型]顶部驱动设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油、天然气、液岩气开采钻井中的一种驱动设备，尤其涉及钻机顶部驱动钻井设备，并为钻井的钻具提供旋转动力。

背景技术

顶部驱动设备为钻井中的钻杆提供旋转动力，它可从井架上部直接旋转钻柱，并沿井架内专用导轨作上下移动，向下下放钻具或向上提升钻具。向下送进，完成钻柱旋转钻进，循环钻井液，接立根，上卸扣和倒划眼等多种钻井操作。顶部驱动主要组成部分是动力驱动装置(包括电机、减速机)、自动旋塞阀开关装置、背钳管子处理装置、导轨等。对于不同的地质结构、不同的钻具钻井时，动力驱动可提供不同的扭矩和转速；不需要泥浆或遇到高压井喷时，自动旋塞阀自动关断中心管的泥浆通道；钻井过程中，钻具的螺纹旋紧或旋松是由背钳管子处理装置夹紧，由动力驱动装置旋转来完成的。

现有的顶部驱动主要包括动力驱动装置(有的没有减速机、有的采用边缘啮合的减速机)、中心管、防喷器关断装置、背钳管子处理装置等。

然而，在实际使用中发现，顶部驱动设备的体积很大，安装它之前，先要到井队对钻机的二层台进行重新测绘、而后重新设计、制作、再到井队现场改造安装二层台，工作量极大，否则安装不上；防喷器使用一段时间后，关断和打开的力增大很多，开关过程中有时圆柱滚轮会从上盖板上滑出、圆柱滚轮的轴断裂，有时还将上盖板损坏；背钳使用后，锈蚀或弄脏后，背钳与中心管不垂直，严重影响钻具的螺纹旋紧和旋松，背钳不能上下移动，只能通过专用工具才能对自动旋塞阀、手动旋塞阀、保护接头、钻具等的螺纹旋紧和旋松提供夹紧；对背钳内的钳牙、钳牙座维护十分不便。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的上述问题，提供一种设备体积小，在钻机二层台不经过任何改造的前提下，可直接应用于各种钻机上的顶部驱动设备；进一步地，提供一种自动旋塞阀装置能有效、可靠进行开、关的顶部驱动设备。本实用新型的另一发明目的还在于提供一种背钳管子处理装置水平位置可调、背钳管子处理装置可上下移动的顶部驱动装置；进一步地，提供一种对背钳内的钳牙、钳牙座维护方便的顶部驱动装置。

一种顶部驱动设备，主要包括为钻井提供动力驱动的交流变频电动机、输入轴和输出轴中空完全贯通的行星减速机、中心管、自动旋塞阀开关装置、背钳水平调节、背钳上 下移动、钳口打开装置。所述交流变频电动机输出轴的下端部上的EXT外花键与具有INT内花键的行星减速器的太阳轮轴同轴配对连接后，一起装配到交流变频电动机下端盖内的轴承内圈里，这样具有内花键的行星减速器的太阳轮轴也成为交流变频电动机主轴的一部分，这样解决了在空间受限又满足使用的条件下，太阳轮因磨损、断齿的情况下能够更换太阳轮轴；

所述行星减速机的内齿圈上端面带矩形法兰，矩形四个角各有1～20通孔，用螺栓与电机下端面四个角上的1～20螺纹孔紧固连接。

所述交流变频电动机的空心主轴、行星减速器的太阳轮的轮轴和行星架输出轴均为完全贯通的空心轴，空心直径在Φ85～Φ300mm之间，传动比在1.5～16之间，所述行星架输出轴上的INT内花键与中心管上的EXT外花键配对连接，行星架输出轴的外圆安装在行星减速机下端盖的下端面装有轴承的内圈里。

所述交流变频电动机的空心主轴、行星减速器的太阳轮空心轴、行星架输出空心轴位于同一条中心线，中心管安装在空心内，且同轴。

所述自动旋塞阀开关装置包括两个相同尺寸的腰鼓形滚轮和上滚道圆板、下滚道圆板，腰鼓形滚轮的形状为中间大，两头小，经过轴线截面的母线为弧线，两腰鼓形滚轮呈对称分布安装，上滚道圆板、下滚道圆板的内侧端面靠近外圆处分别有一个环形滚道，环形滚道母线的弧线与腰鼓形滚轮弧线的曲率半径相同或略大。

所述两个腰鼓形滚轮向上做直线运动时，腰鼓形滚轮与上滚道贴合，通过上滚道圆板带动自动旋塞阀上安装的手柄摆动，两个腰鼓形滚轮向下做直线运动时，腰鼓形滚轮与下滚道贴合，通过下滚道圆板带动自动旋塞阀上安装的手柄摆动，从而达到自动旋塞阀的可靠开通或关闭。

所述背钳装置还包括左钳口缸体、右钳口体、调节销轴、弹簧座等，左钳口缸体通过四组调节螺栓与弹簧座连接后铰接在立柱上，左钳口缸体两侧各装有两组调节螺栓，每个调节螺栓的下半部安装有1～20片碟簧和弹簧，上半部安装弹簧，上下两根弹簧被左钳口缸体隔开，所述的碟簧用于支撑左钳口缸体和右钳口体及上面装配的其它件，左钳口缸体的两侧的四组调节螺栓可调节弹簧的松紧程度，从而使背钳的姿态保持水平。