專利名稱：頂驅(qū)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及頂驅(qū)設(shè)備及其夾具，本發(fā)明還涉及用于將轉(zhuǎn)子和與之 螺紋連接的零件夾緊在一起的方法，該方法尤其是、但不限于用于將 井眼頂驅(qū)設(shè)備的轉(zhuǎn)子和另一個(gè)零件、例如泥漿護(hù)罩、護(hù)罩接頭或鉆柱 防噴閥夾緊在一起。夾具可用于將泥漿護(hù)罩和護(hù)罩接頭夾緊在一起。
背景技術(shù)：
在油或氣井施工的鉆孔過(guò)程中，鉆頭布置在鉆柱的端部，其旋轉(zhuǎn) 以穿過(guò)地層鉆出鉆孔。被稱為"鉆井泥漿"的鉆井流體經(jīng)由鉆柱而被泵 送到鉆頭，以潤(rùn)滑鉆頭。鉆井泥漿還用于將鉆頭產(chǎn)生的鉆屑及其他固 體通過(guò)鉆柱與鉆孔之間形成的環(huán)形空間攜帶至地表。鉆井泥漿的密度 被嚴(yán)格控制，以防止鉆孔塌陷并保證最佳地進(jìn)行鉆井。鉆井泥漿的密 度影響鉆頭的鉆進(jìn)速度。通過(guò)調(diào)整鉆井泥漿的密度，在可能發(fā)生鉆孔 塌陷的不利情況下，改變鉆進(jìn)速度。鉆井泥漿含有昂貴的合成油基潤(rùn) 滑劑，所以通常要回收和再次使用用過(guò)的鉆井泥漿，但是這需要從鉆 井泥漿中去除固體。
用于鉆孔、例如油氣井的頂驅(qū)設(shè)備是用于鉆孔的兩種通用設(shè)備之 一，另一種是轉(zhuǎn)盤設(shè)備。頂驅(qū)設(shè)備通常包括一主體，所述主體安放有 用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸的馬達(dá)，所述驅(qū)動(dòng)軸具有可連接于單根管、管立根或
管柱的接頭。管材可以是下列中的任意鉆桿、套管、篩管、優(yōu)質(zhì)管 材或用于井眼例如油氣井的施工、保養(yǎng)和維修的任何其他管材。頂驅(qū) 設(shè)備通常布置在鉆機(jī)井架上的大體豎直的軌道上。頂驅(qū)設(shè)備利用繞過(guò) 連接于頂驅(qū)設(shè)備的游動(dòng)滑車上的天車的繩索在軌道上提升和下放。所 述繩索被巻繞在通常被稱為絞車的絞盤上，并利用該絞盤巻起和放出。 頂驅(qū)設(shè)備因而可用于將管材下入井眼和從井眼取出；轉(zhuǎn)動(dòng)鉆柱以便于鉆井眼；以及相對(duì)于懸掛在井眼中的管柱轉(zhuǎn)動(dòng)單根管或管立根，以從 鉆柱的管柱上螺紋連接或斷開(kāi)管材，從而加長(zhǎng)或縮短管柱。吊卡通常 依賴于附著于頂驅(qū)的聯(lián)接件從而便于操縱管材并與接頭對(duì)齊以便與之 連接及斷開(kāi)。頂驅(qū)設(shè)備還可用于連接被動(dòng)或主動(dòng)卡盤和/或旋轉(zhuǎn)大鉗， 以便于使管材與管柱連接和斷開(kāi)。
現(xiàn)有技術(shù)披露了各種設(shè)備，所述設(shè)備用于將頂驅(qū)軸或從螺紋連接 于另一個(gè)零件的頂驅(qū)懸掛的管柱的一部分、例如連接于泥漿護(hù)罩的頂
驅(qū)軸或泥漿護(hù)罩與另一個(gè)零件、例如護(hù)罩接頭夾緊在一起。共同擁有 的美國(guó)專利號(hào)7，188，686披露了 一種現(xiàn)有的夾緊設(shè)備，所述夾緊設(shè)備用 于將例如螺紋連接于另一個(gè)零件的頂驅(qū)設(shè)備與該零件夾緊在一起。美 國(guó)專利4，458，768; 5,433,279; 6,276,450; 4， 813,493; 6,705,405; 4,800,968; 4,878,546; 4,872,577; 4,753,300; 6,536,520; 6,679,333披 露了各種各樣的頂驅(qū)設(shè)備。在此引入所有這些專利的全部?jī)?nèi)容以用于 所有目的。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明，提供了一種頂驅(qū)設(shè)備，其包括馬達(dá)、轉(zhuǎn)子和螺紋連 接于轉(zhuǎn)子的零件，頂驅(qū)設(shè)備還包括用于防止轉(zhuǎn)子與零件之間的旋轉(zhuǎn)的 夾具，其特征在于，轉(zhuǎn)子具有一突起，零件具有另一突起，夾具具有 接收所述突起和另 一突起以防止轉(zhuǎn)子與零件之間的旋轉(zhuǎn)的接收器。突 起優(yōu)選被固定到轉(zhuǎn)子和零件上，并形成在轉(zhuǎn)子體中或轉(zhuǎn)子中。
優(yōu)選地，所述突起和所述另一突起均為齒。有利的是，所述突起 和所述另一突起均為多個(gè)齒。轉(zhuǎn)子和零件優(yōu)選具有圓形端部，所述圓 形端部具有使液體通過(guò)的流動(dòng)路徑，所述多個(gè)齒布置在圓形端部上， 并大體上垂直于圓形端部、并與轉(zhuǎn)子和零件的軸線成一條直線地布置。 優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子具有外徑，所述突起從轉(zhuǎn)子的具有比外徑小的較小直徑 的部分突出。作為選擇，所述突起從所述較小直徑突出到小于外徑的 直徑。作為選擇，突起從所述較小直徑突出到等于外徑的直徑。作為 選擇，突起從所述較小直徑突出到大于外徑的直徑。
6優(yōu)選地，接收器包括用于接觸所述突起的至少一個(gè)第一突起和用于接觸所述另一突起的至少一個(gè)第二突起。有利的是，接收器包括用于接觸所述突起的至少第一組齒和用于接觸所述另一突起的至少第二組齒。優(yōu)選地，第二組齒的突起數(shù)量與第二組齒的突起數(shù)量不同。有利的是，第二組齒的突起數(shù)量與第二組齒的突起數(shù)量相差一個(gè)。
優(yōu)選地，所述組齒形成一花鍵，所述花鍵允許豎向移動(dòng)，但阻止轉(zhuǎn)子與零件之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，第一組齒處于第一平面內(nèi)，第二組齒處于第二平面內(nèi)，第一平面在第二平面上方。
有利的是，第一組齒和第二組齒布置在用于抵抗轉(zhuǎn)子與零件之間的扭矩的主體上。優(yōu)選地，所述主體由鑄造金屬制成。有利的是，主體具有基本上圓形的內(nèi)面，主體包括至少兩個(gè)區(qū)段，所述區(qū)段是可動(dòng)的，以打開(kāi)一喉部，轉(zhuǎn)子和零件可以坐落在所述喉部?jī)?nèi)。優(yōu)選地，主體包括三個(gè)或三個(gè)以上區(qū)段。優(yōu)選地，夾具包括用于將多個(gè)夾具區(qū)段中的兩個(gè)相鄰?qiáng)A具區(qū)段可釋放地鎖定在 一起的鎖定設(shè)備。
有利的是，主體基本上為圓形。優(yōu)選地，第一組齒環(huán)繞主體的一
部分，有利的是，環(huán)繞30度。優(yōu)選地，第一組齒被分成三個(gè)30度部分，所有30度部分都位于第一平面內(nèi)，并繞主體內(nèi)面大體相等地間隔開(kāi)。有利的是，第二組齒被分成三個(gè)30度部分，所有30度部分都位于第二平面內(nèi)。
優(yōu)選地，主體包括至少兩個(gè)區(qū)段，優(yōu)選包括三個(gè)區(qū)段，有利的是，這些區(qū)段彼此鉸接地附著在一起。
優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子是一驅(qū)動(dòng)軸。有利的是，轉(zhuǎn)子包括IBOP。優(yōu)選地，所述零件是IBOP。所期望的是，使用兩個(gè)或以上IBOP切斷或節(jié)流通過(guò)頂驅(qū)設(shè)備的轉(zhuǎn)子的流動(dòng)。有利的是，零件包括護(hù)罩接頭。
本發(fā)明還提供了一種用于將頂驅(qū)的轉(zhuǎn)子和與之螺紋連接的零件夾緊在一起以防止兩管材之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)的方法，該方法包括下列步驟利用夾具，將轉(zhuǎn)子夾緊在零件上，轉(zhuǎn)子具有一突起，零件具有另一突起，夾具具有接收所述突起和所述另 一突起以防止轉(zhuǎn)子與零件之間的旋轉(zhuǎn)的接收器。優(yōu)選地，所述突起和所述另一突起均為多個(gè)齒，接收器包括用于接觸所述突起的至少第一組齒和用于接觸所述另一突起的第二組齒，該方法還包括使第一組齒和第二組齒與轉(zhuǎn)子和零件的多個(gè)齒相嚙合的步驟。
本發(fā)明的夾具比現(xiàn)有夾具改變快，重量也比現(xiàn)有技術(shù)夾具小不少。重量對(duì)改善健康和安全標(biāo)準(zhǔn)是至關(guān)重要的，操作變得更簡(jiǎn)單，儲(chǔ)存和運(yùn)輸也筒單不少，這對(duì)邊遠(yuǎn)、荒涼、難以到達(dá)的地方的石油鉆才幾和平臺(tái)尤其有用。
在某些方面，本發(fā)明披露了一種用于夾緊兩管材的夾具，每一管材均是頂驅(qū)設(shè)備的一部件，兩管材螺紋連接在一起，所述夾具用于防止兩管材的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，每一管材均具有至少一個(gè)從其突出的管材突起，
夾具包括夾具主體，所述夾具主體具有內(nèi)表面；和多個(gè)從夾具主體的內(nèi)表面向內(nèi)突出的夾具突起，用于抵接從所述兩管材中的每一管材突出的所述至少一個(gè)管材突起，以防止兩管材之間的旋轉(zhuǎn)。
在某些方面，本發(fā)明披露了一種帶有螺紋連接于泥漿護(hù)軍或鉆柱防噴閥的驅(qū)動(dòng)軸的頂驅(qū)設(shè)備。驅(qū)動(dòng)軸利用依照本發(fā)明的夾緊設(shè)備被夾緊到鉆柱防噴閥上。在某些方面，待連接的兩零件均具有由夾緊設(shè)備的結(jié)構(gòu)保持的至少一個(gè)外突起(或一套外突起或多套間隔開(kāi)的外突起)。夾緊設(shè)備繞第一突起(一個(gè)突起；或一個(gè)以上突起)夾緊在第一零件上，繞第二突起(一個(gè)突起；或一個(gè)以上突起)夾緊在第二零件上，這樣，當(dāng)基本不存在夾具與突起之間的游隙或"滑移"時(shí)，就能防止(取決于夾具與突起之間的游隙量或"滑移"量)或基本上阻止兩個(gè)零件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。從另一個(gè)方式看，依照本發(fā)明，待螺紋連接在一起的一管材(多個(gè)管材)具有凹坑、孔或凹陷(例如兩突起之間的空間)，在所述凹坑、孔或凹陷中接收和保持夾具的突起。


為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在參照作為例子給出的附圖，其中:圖1A是依照本發(fā)明的頂驅(qū)設(shè)備的透視圖；圖1B是圖1A所示設(shè)備的側(cè)視圖2A是依照本發(fā)明的設(shè)備的側(cè)視圖，該設(shè)備包括夾緊設(shè)備；圖2B是圖2A所示設(shè)備的側(cè)視圖，其中夾緊設(shè)備被移除；圖2C是沿圖2A的2C-2C線剖取的截面圖；圖2D是沿圖2A的2D-2D線剖取的截面圖；圖3A是圖2A所示設(shè)備部分螺紋斷開(kāi)的側(cè)視圖；圖3B是圖3A所示部分螺紋連接的透視圖；圖3C是依照本發(fā)明的設(shè)備的兩個(gè)相連管材的側(cè)視圖；圖4A是依照本發(fā)明的夾緊設(shè)備的透視圖；圖4B是圖4A所示設(shè)備的一部分的透視圖；圖5是依照本發(fā)明的夾緊設(shè)備的透視圖；圖6A是依照本發(fā)明的夾緊設(shè)備的透視圖；圖6B是如圖6A所示的夾緊設(shè)備的俯視圖；圖6C是如圖6A所示的夾緊設(shè)備的一部分的放大圖，其中鉆柱防噴閥的一部分裝配在夾具的下齒組中；
圖7A是依照本發(fā)明的夾具的透視圖；圖7B是圖7A中所示夾具的分解圖；圖8A是依照本發(fā)明的零件的截面圖；圖8B是依照本發(fā)明的零件的截面圖；圖8C是依照本發(fā)明的零件的截面圖；圖8D是依照本發(fā)明的零件的截面圖；圖8E是依照本發(fā)明的零件的截面具體實(shí)施例方式
圖1A和1B顯示了依照本發(fā)明的頂驅(qū)設(shè)備TD，所述頂驅(qū)設(shè)備TD利用聯(lián)接件14從支撐件、例如環(huán)索(未顯示)和游動(dòng)滑車(未顯示)上懸吊起來(lái)。
一馬達(dá)或多個(gè)馬達(dá)30與齒輪系統(tǒng)20耦合在一起?？梢允褂萌魏芜m當(dāng)?shù)鸟R達(dá)或多個(gè)馬達(dá)；例如但不限于，市場(chǎng)上可買到的交流電空心孔永》茲電動(dòng)才幾。
馬達(dá)30具有輸出軸，所述輸出軸與齒輪系統(tǒng)20驅(qū)動(dòng)地嚙合，而 所述齒輪系統(tǒng)20與主驅(qū)動(dòng)軸50相配合。聯(lián)接件72從聯(lián)接件適配器 70上懸吊一升降機(jī)(未顯示)。
依照本發(fā)明的夾緊設(shè)備10將主驅(qū)動(dòng)軸50和鉆柱防噴閥組件90 (或泥漿護(hù)罩)夾緊在一起，以保持主驅(qū)動(dòng)軸50和鉆柱防噴閥組件 ("IBOP" ) 90之間的螺紋連接。IBOP組件卯可以起到泥漿護(hù)罩的作 用。任選地，依照本發(fā)明，另一個(gè)夾緊設(shè)備10將IBOP組件90和護(hù) 軍接頭92夾緊在一起。 一抓爪組件40連接于扭矩支腿16 (在這種情 況下為兩個(gè)扭矩支腿)，所述扭矩支腿16又連接于管子操縱機(jī)械手， 所述管子操縱機(jī)械手在管子操縱機(jī)械手軸承19下方具有接頭板18。
夾緊設(shè)備10將主驅(qū)動(dòng)軸50和IBOP組件90夾緊在一起，提供了 主驅(qū)動(dòng)軸50與IBOP組件90的可釋放的強(qiáng)制鎖定。當(dāng)夾緊設(shè)備10位 于適當(dāng)位置時(shí)，頂驅(qū)不能從主驅(qū)動(dòng)軸50上旋開(kāi)IBOP組件90。因而, 在主驅(qū)動(dòng)軸50沒(méi)有與IBOP組件90分開(kāi)而且頂驅(qū)設(shè)備也沒(méi)有對(duì)連接 施加過(guò)大扭矩的情況下，可以進(jìn)行與頂驅(qū)設(shè)備TD的連接和斷開(kāi)。在 對(duì)接合處已經(jīng)施加到 一所希望的上緊扭矩之后，必須施加大于上緊扭 矩的附加扭矩才能改變扭矩設(shè)定。連接夾具將吸收該附加扭矩，使得 無(wú)論附加扭矩的方向如何，其也不能傳遞至接合處。不管接合處在 IBOP組套(帶有IBOP的零件組)的位置如何，都是這樣的。
圖2A顯示了依照本發(fā)明的夾具100、 101和102。夾具100將頂 驅(qū)設(shè)備TS (圖中示意顯示)的主軸104夾緊到上鉆柱防噴閥106上。 上鉆柱防噴閥106由例如但不限于致動(dòng)器108致動(dòng)。在該實(shí)施例中， 空氣轉(zhuǎn)環(huán)112例如從不旋轉(zhuǎn)的管子操縱機(jī)械手(未顯示)向旋轉(zhuǎn)的上 鉆柱防噴閥106傳送用于上鉆柱防噴閥的致動(dòng)器108的控制流體。轉(zhuǎn) 環(huán)112可以連接于抓爪(未顯示)的支撐件。夾具101將上鉆柱防噴 閥106和下鉆柱防噴閥110夾緊在一起。夾具102將下鉆柱防噴閥110 和護(hù)罩接頭103夾緊在一起。圖2B顯示了圖2A中移除夾具100、101、 102之后的零件。
10利用夾緊設(shè)備被夾緊在一起的兩個(gè)管材或零件中的每一個(gè)均具有 由其端部形成的 一 系列齒。夾緊設(shè)備具有與管材或零件的齒相嚙合的 相應(yīng)的齒。由于管材的齒與夾緊設(shè)備的齒相嚙合，防止了螺紋連接的 兩管材或零件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
如圖3A和3B所示，驅(qū)動(dòng)軸104在其下端116周圍具有一系列齒 114，上鉆柱防噴閥106在其上端119周圍具有一系列齒118。圖3B 顯示了在安裝夾緊設(shè)備之前螺紋連接于上鉆柱防噴閥106的驅(qū)動(dòng)軸 104。
在管材上徑向向外突出超過(guò)管材表面的齒也在本發(fā)明的范圍之 內(nèi)；例如，參見(jiàn)管材124上的齒122和管材123上的齒121 (參見(jiàn)圖 3C)。任選地，如圖3A和3B所示，管材的齒可以相對(duì)于管材外表面 設(shè)置，使得齒徑向突出不超過(guò)管材外表面。齒114突出至主軸104的 表面117，但不向外突出超過(guò)主軸104的表面117;齒118不突出超過(guò) 上鉆柱防噴閥106的表面115。這樣的凹齒很少會(huì)被其他物體和設(shè)備 接觸；例如，能夠防止鉗口或大鉗牙板接觸這些齒。
圖4A和4B顯示了依照本發(fā)明的夾緊設(shè)備130 (其可以用作依照 本發(fā)明任何系統(tǒng)中的夾緊設(shè)備以及圖1A、 2和3A中所示的實(shí)施例中 的夾緊設(shè)備)。夾緊設(shè)備130具有三個(gè)利用銷l"a、 141b; 142a、 142b; 和143a、 143b銷合在一起的區(qū)段131、 132、 133,所述這些銷141a、 141b、 142a、 142b和143a、 143b貫穿多對(duì)塊夾持器131a、 131b、 132a、 132b、 133a、 133b上的孔131c、 131d、 132c、 132d、 133c、 133d并 貫穿連接塊134上的相應(yīng)孔。在依照本發(fā)明的一種方法中，區(qū)段 131-133靠著待夾緊在一起的管材(或零件)放置，使得區(qū)段上的花 鍵(齒)嚙合管材上的花鍵(齒)，然后將區(qū)段連接在一起。
夾緊設(shè)備130具有一系列上齒或花鍵136和一系列下齒或花鍵 138。齒136與螺紋連接于下管材的上管材的相應(yīng)齒嚙合。下管材具有 對(duì)應(yīng)并嚙合于系列下齒138的齒。在夾緊設(shè)備130夾緊在兩個(gè)螺紋連 接的管材上的情況下，利用與上管材的相應(yīng)齒嚙合的齒136和與下管 材的相應(yīng)齒嚙合的齒138，就能夠防止上管材與下管材之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。凸耳139保護(hù)鎖定結(jié)構(gòu)171 (如下所述)。
圖5顯示了依照本發(fā)明的夾緊設(shè)備160,其可以用作依照本發(fā)明 任何設(shè)備中的夾緊設(shè)備以及圖1A、 2和3A中所示實(shí)施例中的夾緊設(shè) 備。夾緊設(shè)備160具有三個(gè)鉸接的區(qū)段161、 162、 163，這些區(qū)段利 用鉸接結(jié)構(gòu)164、 165連接。設(shè)有一系列上齒176和一系列下齒178。 各鉸接結(jié)構(gòu)164、 165具有銷166，所述銷166貫穿一個(gè)區(qū)段上的元件 167并貫穿相鄰區(qū)段上的間隔開(kāi)的元件168a、 168b。鎖定結(jié)構(gòu)171將 區(qū)段161和163可釋放地保持在一起。帶有拉環(huán)169a的銷169貫穿凸 耳169b、 169c (與圖4A中的凸耳139 —樣)，并防止鎖定結(jié)構(gòu)171 的肘節(jié)夾桿173旋轉(zhuǎn)出鎖定位置。而移除銷169，就容許該旋轉(zhuǎn)，所 以可以從已經(jīng)夾緊在一起的兩個(gè)零件移除夾緊設(shè)備160。對(duì)在圖4A、 4B和5的區(qū)段周圍都存在齒或可選地如圖所示在區(qū)段徑向分散有齒的 情形都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)(在某些方面，為便于松開(kāi)，徑向分散不 超過(guò)花鍵或齒的壓力角)。
兩個(gè)螺紋連接的管材的徑向位置由用于連接兩個(gè)管材的上緊扭矩 決定。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，這意味著管材不必連接在一起以使 一個(gè)管材上的齒與另一個(gè)管材上的齒對(duì)正；例如，如果具有同樣外徑 的兩個(gè)管材具有相同數(shù)量的類似齒，在兩個(gè)管材的連接達(dá)到所期望的 上緊扭矩時(shí)， 一個(gè)管材的齒可能不與另一個(gè)管材的齒對(duì)齊。 一旦兩個(gè) 管材已經(jīng)螺紋連接至所期望的上緊扭矩，它們就不能進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)以使 各管材上的齒對(duì)齊。在某些實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)管材上的至少一 個(gè)齒與另一個(gè)管材上的齒(或一對(duì)間隔開(kāi)的齒)的對(duì)齊，無(wú)論管材的 最終位置如何，管材上都要使用不同數(shù)量的齒，從而確保，當(dāng)在一個(gè) 管材上使用N個(gè)齒而在另一個(gè)管材上使用N-l個(gè)齒時(shí)， 一個(gè)管材上的 至少一個(gè)齒能夠與另一個(gè)管材上的一個(gè)齒(或一對(duì)間隔開(kāi)的齒)對(duì)齊。 類似地，通過(guò)對(duì)夾具上的兩系列齒使用不同數(shù)量的齒，夾具的齒就能 夠相對(duì)容易地與管材上的齒相嚙合，以及夾具就能夠更容易地夾緊在 管材上。例如，參照?qǐng)D3A，如果頂驅(qū)軸104具有N個(gè)齒114、上鉆柱 防噴閥106具有N-l (N減1)個(gè)齒118;以及如圖4A所示的夾緊i殳備具有N個(gè)齒136和N-l個(gè)齒138，則在其中一個(gè)齒114與其中一個(gè) 齒118對(duì)齊的位置，夾具就能夠夾緊在兩個(gè)管材104、 106上(或者參 照?qǐng)D5的夾緊設(shè)備160，如果設(shè)有N個(gè)齒176和N-1個(gè)齒178)。在某 些實(shí)施例中，如果區(qū)段的圓弧角不超過(guò)花鍵(或齒)的壓力角的兩倍， 則花鍵(或齒)就可以延伸整個(gè)夾具。對(duì)于30度壓力角花鍵來(lái)說(shuō)，產(chǎn) 生六個(gè)區(qū)段。在某些實(shí)施例中，表示花鍵長(zhǎng)度的區(qū)段圓弧長(zhǎng)度形成每 個(gè)區(qū)段，相應(yīng)于區(qū)段的中心角。為便于夾具的始終如一的正確安裝和 移除，區(qū)段的中心角不超過(guò)花鍵的壓力角的兩倍。而且通過(guò)使用例如 30度壓力角花鍵(或其他合適角度)，夾具的花鍵(或突起或齒)不 會(huì)鉆入(和可能鎖入)管材的花鍵內(nèi)，從而防止或阻止夾具從管材移 除。
任選地，在依照本發(fā)明的夾具上可使用可視指示器，以指示夾具 上哪里存在兩個(gè)對(duì)齊的齒( 一 系列上齒中的一個(gè)齒與 一 系列下齒中的 一個(gè)齒對(duì)齊)；例如圖4A中的線140或圖5中的點(diǎn)179)。
在其他方面，為了在管材螺紋連接至所期望的上緊扭矩時(shí)使管材 實(shí)現(xiàn)X個(gè)齒對(duì)齊，在一個(gè)管材上設(shè)置N個(gè)齒，而在另一個(gè)管材上設(shè)置 N-X (N減X)個(gè)齒。例如，為了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)齒對(duì)齊， 一個(gè)管材具有N 個(gè)齒，而另一個(gè)管材具有N-2個(gè)齒；為了實(shí)現(xiàn)三個(gè)齒對(duì)齊， 一個(gè)管材 具有N個(gè)齒，而另一個(gè)管材具有N-3個(gè)齒；以此類推。在N-2個(gè)齒的 情況下，這兩對(duì)對(duì)齊齒直徑方向相對(duì)地成對(duì)出現(xiàn)。
圖6A到6C顯示了依照本發(fā)明的夾緊設(shè)備200，其具有用銷205、 206銷合起來(lái)的區(qū)段201、 202和用銷207、 208銷合起來(lái)的區(qū)段201、 203。區(qū)段202、 203利用一鎖定結(jié)構(gòu)210可釋放地鎖定在一起，所述 鎖定結(jié)構(gòu)210包括利用銷212可旋轉(zhuǎn)地安裝到區(qū)段203上的鎖桿211 和在鎖桿211上可活動(dòng)和固定的可動(dòng)鎖定元件213。在區(qū)段202、 203 處于適當(dāng)位置的情況下(如圖6A所示)，旋轉(zhuǎn)鎖桿，使得可動(dòng)鎖定元 件壓在凹坑214內(nèi)，并固定于適當(dāng)位置。
從整體來(lái)看，區(qū)段201-203具有N個(gè)上齒220和N-l個(gè)下齒222。 一個(gè)上齒、即齒220a與下齒、即齒222a對(duì)齊。 一可視指示器，例如圓224指示兩個(gè)對(duì)齊齒的位置。
圖6C顯示了裝配在夾緊設(shè)備200的下組齒222中的鉆柱防噴閥 210，的上部分。應(yīng)該注意， 一組齒240環(huán)繞鉆柱防噴閥210，的頂部。 齒240包括一臺(tái)肩，所述臺(tái)肩具有從一凹部一直引到一臺(tái)肩的平緩斜 側(cè)和從所述凹部一直引到所述臺(tái)肩的尖銳斜側(cè)。
圖7A和7B顯示了依照本發(fā)明的夾具300，其具有三個(gè)可連接區(qū) 段301、 302、 303。聯(lián)接件304和銷305將區(qū)段301與303保持在一 起以及將區(qū)段302與303保持在一起。各個(gè)區(qū)段具有一 系列頂齒(301a， 302a， 303a)和一系列底齒(示出了 301b， 302b，如圖所示)，所有 這些齒從各自區(qū)段的內(nèi)表面向外突出。
一可釋放的鎖定機(jī)構(gòu)320將區(qū)段301可釋放地固定到區(qū)段302上。 任選地， 一安全索或安全繩306繞夾具300延伸，其端部保持在保持 架308的凹坑307內(nèi)部。旋轉(zhuǎn)螺栓309,將安全索端部夾緊在保持架 308中。 一槽形螺母310保持螺栓309并使之固定在適當(dāng)位置，開(kāi)口 銷311將槽形螺母310保持在適當(dāng)位置。
鎖定機(jī)構(gòu)320包括一活節(jié)螺栓321 (swing bolt),所述活節(jié)螺栓 321利用銷322可樞轉(zhuǎn)地安裝到區(qū)段301上。 一可動(dòng)鎖定套筒323環(huán) 繞活節(jié)螺栓321的螺紋頭324。組裝區(qū)段301、 302、 303時(shí)，可動(dòng)鎖 定套筒323移入?yún)^(qū)段302的板302c、 302d的凹坑25內(nèi)， 一槽形螺母 326螺旋接合在活節(jié)螺栓321的螺紋頭324上，并繞該螺紋頭324旋 轉(zhuǎn)，以將活節(jié)螺栓321保持在適當(dāng)位置，從而將區(qū)段301、 302鎖定在 一起。 一開(kāi)口銷329將槽形螺母326保持在適當(dāng)位置。
利用從軸、缸、管、待與另一個(gè)零件等夾緊在一起的零件的外表 面伸出的一個(gè)或多個(gè)突起(齒、多個(gè)齒、花鍵、多個(gè)花鍵、節(jié)塊、多 個(gè)節(jié)塊、指狀部、多個(gè)指狀部、突出形狀或多個(gè)突出形狀)以使兩個(gè) 零件等之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)受到限制或沒(méi)有相對(duì)旋轉(zhuǎn)在本發(fā)明的范圍之 內(nèi)。突起或多個(gè)突起可以具有所期望的任何合適的形狀或橫截面。
如圖8A所示，零件400具有單個(gè)突起401。如圖8B所示，零件 402具有單個(gè)突起403。圖8C顯示了帶有兩個(gè)突起405的零件404。圖8D顯示了帶有四個(gè)突起407的零件406。圖8E顯示了帶有突起412 的零件410，所述突起412與夾具上的相應(yīng)結(jié)構(gòu)一起使用。依照本發(fā) 明的任何零件可以具有在此所示的一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或更多個(gè) 任何突起。依照本發(fā)明，用于圖8A-8E的零件的夾具具有用于鄰接零 件的突起或多個(gè)突起的相應(yīng)突起或多個(gè)突起。
在某些方面，依照本發(fā)明的夾具及其部件，例如突起，有意制作 成帶有余隙容許誤差，以便于將夾具在至少一個(gè)位置(徑向)應(yīng)用于 管材，無(wú)論管材的最終構(gòu)成位置如何。
所以，在至少某些實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于夾緊兩管材 的夾具，所述兩管材為例如任意的兩個(gè)螺紋連接的管材或者每一管材 均是頂驅(qū)設(shè)備的一部件，兩管材螺紋連接在一起，所述夾具用于防止 兩管材的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，所述兩管材中的每一管材均具有至少一個(gè)從其突 出的管材突起，夾具包括夾具主體，所述夾具主體具有內(nèi)表面；從 夾具主體的內(nèi)表面向內(nèi)突出的多個(gè)夾具突起，用于抵接從所述兩管材 中的每一管材突出的所述至少一個(gè)管材突起，以防止兩管材之間的旋 轉(zhuǎn)。這樣的系統(tǒng)可以具有下列中的一個(gè)或多個(gè)特征(任意可能的組合) 其中兩管材包括第一管材和第二管材，第一管材具有第一管材突起， 第二管材具有第二管材突起，夾具包括多個(gè)夾具突起，所述多個(gè)夾具 突起包括用于定位成鄰接第一管材突起的多個(gè)第一夾具突起和用于定 位成鄰接第二管材突起的多個(gè)第二夾具突起，所述多個(gè)第一夾具突起 位于所述多個(gè)第二夾具突起的上方；其中兩管材包括第一管材和第二 管材，第一管材上的至少一個(gè)突起是第一系列管材突起，第二管材上 的至少一個(gè)突起是第二系列管材突起，夾具還包括夾具主體，所述夾 具主體具有第一水平(level)和第二水平、第一水平上的第一系列夾具 突起、第二水平上的第二系列夾具突起，第一系列夾具突起用于定位 成鄰接第 一 系列管材突起并與之相嚙合，第二系列夾具突起用于定位 成鄰接第二系列管材突起并與之相嚙合；其中第二系列夾具突起的數(shù) 量與第一系列夾具突起的數(shù)量相差一個(gè)；其中夾具主體是可釋放地固 定在一起的多個(gè)夾具區(qū)段；鎖定設(shè)備用于將所述多個(gè)夾具區(qū)段中的兩
15個(gè)相鄰?qiáng)A具區(qū)段可釋放地鎖定在一起；兩管材包括第一管材和第二管 材，第一管材是頂驅(qū)軸，第二管材是鉆柱防噴閥；兩管材包括第一管 材和第二管材，第一管材是泥漿護(hù)罩，第二管材是護(hù)罩接頭；和/或夾 具主體具有外表面，所述多個(gè)夾具突起向外突出，且不超過(guò)所述外表 面。
所以，在至少某些實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于夾緊兩管材 的夾具，所述兩管材中的每一管材均是頂驅(qū)設(shè)備的一部件，兩管材螺 紋連接在一起，所述夾具用于防止兩管材的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，所述兩管材中 的每一管材均具有至少一個(gè)從其突出的管材突起，夾具包括 一夾具
主體，所述夾具主體具有內(nèi)表面；從夾具主體的內(nèi)表面向內(nèi)突出的多 個(gè)夾具突起，用于抵接從所述兩管材中的每一管材突出的所述至少一 個(gè)管材突起；其中兩管材包括第一管材和第二管材，第一管材上的所 述至少一個(gè)突起是第一系列管材突起，第二管材上的至少一個(gè)突起是 第二系列管材突起，所述夾具主體具有第一水平和第二水平；第一水 平上的第一系列夾具突起；笫二水平上的第二系列夾具突起；第一系 列夾具突起用于定位成鄰接第一系列管材突起并與之相嚙合；第二系 列夾具突起用于定位成鄰接第二系列管材突起并與之相嚙合；其中第 二系列夾具突起的數(shù)量與第一系列夾具突起的數(shù)量相差一個(gè)；其中夾 具主體具有可釋放地固定在一起的多個(gè)夾具區(qū)段；和用于將所述多 個(gè)夾具區(qū)段中的兩個(gè)相鄰?qiáng)A具區(qū)段可釋放地鎖定在 一起的鎖定設(shè)備。 在這樣的夾具中，第一管材可以是頂驅(qū)軸，第二管材可以是鉆柱防噴 閥；或者第一管材可以是泥漿護(hù)軍，第二管材可以是護(hù)軍接頭。
所以，在至少某些實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于夾緊螺紋連 接在一起的兩管材以防止兩管材的相對(duì)旋轉(zhuǎn)的夾緊設(shè)備，所述兩管材 中的每一管材均具有從其突出的至少一個(gè)突起，夾緊設(shè)備包括 一夾 具主體，所述夾具主體具有一內(nèi)表面；和從夾具主體的內(nèi)表面向內(nèi)突 出的多個(gè)突起，用于抵接從所述兩管材中的每一管材突出的所述至少 一個(gè)突起。
所以，在至少某些實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于將兩管材夾緊在一起以防止兩管材之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)的方法，所述兩管材中的每一 管材均是頂驅(qū)設(shè)備的一帶螺紋部件，兩管材螺紋連接在一起，該方法 包括利用夾具夾緊兩管材，所述夾具具有夾具主體，所述夾具主體具 有內(nèi)表面，多個(gè)夾具突起從夾具主體的內(nèi)表面向內(nèi)突出，用于抵接從 所述兩管材中的每一管材突出的所述至少一個(gè)管材突起。這樣的方法
可以具有下列中的一個(gè)或多個(gè)特征(任意可能的組合)其中兩管材包 括第一管材和第二管材，笫一管材上的至少一個(gè)突起是第一系列管材 突起，第二管材上的至少一個(gè)突起是第二系列管材突起，所述多個(gè)夾
具突起包括第一系列夾具突起和第二系列夾具突起，該方法還包括 使第 一 系列夾具突起與第 一 系列管材突起相嚙合，以及使第二系列夾 具突起與第二系列管材突起相嚙合；兩管材包括第一管材和第二管材，
第一管材是頂驅(qū)軸，第二管材是鉆柱防噴閥；兩管材包括第一管材和 第二管材，第一管材是泥漿護(hù)軍，第二管材是護(hù)軍接頭；第一管材上 的至少一個(gè)突起是第一系列管材突起，第二管材上的至少一個(gè)突起是 第二系列管材突起，所述夾具主體具有第一水平和第二水平、第一水
平上的第一系列夾具突起、第二水平上的第二系列夾具突起，第一系 列夾具突起用于定位成鄰接第 一 系列管材突起并與之相嚙合，第二系 列夾具突起用于定位成鄰接第二系列管材突起并與之相嚙合，該方法 還包括使第一系列夾具突起與第一系列管材突起相嚙合，以及使第 二系列夾具突起與第二系列管材突起相嚙合；其中第二系列夾具突起 的數(shù)量與第一系列夾具突起的數(shù)量相差一個(gè)，其中第二系列管材突起 的數(shù)量與笫 一 系列夾具突起的數(shù)量相差 一個(gè)，以及其中第二系列管材 突起的數(shù)量與第二系列夾具突起的數(shù)量相同；和/或夾具是多個(gè)可連接 區(qū)段，該方法還包括將多個(gè)可連接區(qū)段中的兩個(gè)可釋放地鎖定在一起， 以將夾具可釋放地鎖定到所述兩管材上。
權(quán)利要求
1.一種頂驅(qū)設(shè)備，其包括馬達(dá)(30)、轉(zhuǎn)子(50)和螺紋連接于所述轉(zhuǎn)子(50)的零件(90，106，110)，所述頂驅(qū)設(shè)備還包括用于防止所述轉(zhuǎn)子(50)與所述零件(90，106，110)之間的旋轉(zhuǎn)的夾具(100，101，102)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(50)具有突起(122)，所述零件(90，103，106，110)具有另一突起(121)，所述夾具(100，101，102)具有接收器(178)，用于接收所述突起(122)和另一突起(121)，以防止所述轉(zhuǎn)子(50)與所述零件(90，103，106，110)之間的旋轉(zhuǎn)。
2. 如權(quán)利要求1所述的頂驅(qū)設(shè)備，其中，所述突起(122)和所述另一突起(121)均是齒。
3. 如權(quán)利要求1所述的頂驅(qū)設(shè)備，其中，所述突起(122)和所述另一突起(121)均是多個(gè)齒。
4. 如權(quán)利要求l所述的頂驅(qū)設(shè)備，其中，所述轉(zhuǎn)子(50)具有外徑，所述突起(122)從所述轉(zhuǎn)子的具有比所述外徑小的直徑的部分突出。
5. 如權(quán)利要求4所述的頂驅(qū)設(shè)備，其中，所述突起(122)從較小直徑突出到小于所述外徑的直徑。
6，如權(quán)利要求4所述的頂驅(qū)設(shè)備，其中，所述突起(122)從較小直徑突出到等于所述外徑的直徑。
7. 如權(quán)利要求4所迷的頂驅(qū)設(shè)備，其中，所述突起(122)從較小直徑突出到大于所述外徑的直徑。
8. 如前述任一權(quán)利要求所述的頂驅(qū)設(shè)備，其中，所述接收器(178)包括用于接觸所述突起(122 )的至少一個(gè)第一突起和用于接觸所述另一突起(121)的至少一個(gè)第二突起。
9. 如前述任一權(quán)利要求所述的頂驅(qū)設(shè)備，其中，所述接收器(178)包括用于接觸所述突起(122)的至少第一組齒(176)和用于接觸所述另一突起(121)的至少第二組齒(178)。
10. 如權(quán)利要求9所述的頂驅(qū)設(shè)備，其中，所述第二組齒的突起數(shù)量與第二組齒的突起數(shù)量相差一個(gè)。
11. 如權(quán)利要求9或IO所述的頂驅(qū)設(shè)備，其中，所述第一和第二組齒(176， 178)布置在主體(201)上，用于抵抗所述轉(zhuǎn)子(50)與所述零件(90, 103， 106， 110)之間的扭矩。
12. 如權(quán)利要求11所述的頂驅(qū)設(shè)備，其中，所述主體(201)具有基本上圓形的內(nèi)面，所述主體(201)包括至少兩個(gè)區(qū)段(161, 162,163)，所述區(qū)段(161, 162， 163)是可動(dòng)的，以打開(kāi)一喉部，所述轉(zhuǎn)子和零件可以坐落在所述喉部?jī)?nèi)。
13. 如權(quán)利要求12所述的頂驅(qū)設(shè)備，還包括用于將多個(gè)夾具區(qū)段中的兩個(gè)相鄰?qiáng)A具區(qū)段可釋放地鎖定在一起的鎖定設(shè)備(173， 169)。
14. 如前述任一權(quán)利要求所述的頂驅(qū)設(shè)備，其中，轉(zhuǎn)子(90)包括驅(qū)動(dòng)軸、IBOP和泥漿護(hù)罩中的任意一個(gè)。
15. 如前述任一權(quán)利要求所述的頂驅(qū)設(shè)備，其中，所述零件(90，110)包括IBOP、泥漿護(hù)罩和護(hù)罩接頭中的任意一個(gè)。
16. —種如前述任一權(quán)利要求所述的頂驅(qū)設(shè)備的夾具，其中，夾具包括一主體，所述主體具有基本上圓形的內(nèi)面，所述內(nèi)面具有多個(gè)齒，這樣，使用時(shí)，所述多個(gè)齒與所述轉(zhuǎn)子(50)和所述零件(90，106, 110)的齒相嚙合，以防止所述轉(zhuǎn)子(50)與所述零件(90， 103，106, 110)之間的》走轉(zhuǎn)。
17. —種用于將頂驅(qū)的轉(zhuǎn)子和與之螺紋連接的零件夾緊在一起以防止兩管材之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)的方法，所述方法包括利用夾具將所述轉(zhuǎn)子(50)夾緊在零件上的步驟，所述轉(zhuǎn)子(50)具有突起(122)，所述零件(90， 103， 106, 110)具有另一突起(121)，所述夾具(IOO,101, 102)具有一接收器(178)，用于接收所述突起(122)和另一突起(121)，以防止所述轉(zhuǎn)子(50)與所述零件(90， 103， 106， 110)之間的旋轉(zhuǎn)。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述突起(122)和所述另一個(gè)突起(121)均是多個(gè)齒，所述接收器(178)包括用于接觸所述突起(122 )的至少第一組齒(176 )和用于接觸所述另 一突起(121)的至少第二組齒(178)，該方法還包括使第一組齒和第二組齒與所述轉(zhuǎn)子和所述零件的所述多個(gè)齒相嚙合的步驟。
全文摘要
一種用于將頂驅(qū)(TS)的轉(zhuǎn)子和與之螺紋連接的零件夾緊在一起以防止兩管材之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)的方法和設(shè)備，該方法包括下列步驟利用夾具(100)將轉(zhuǎn)子夾緊到零件(108)上，轉(zhuǎn)子(50)具有突起(122)，零件(90，103，106，110)具有另一突起(121)，夾具(100，101，102)具有一接收器(178)，用于接收突起(122)和另一突起(121)，以防止轉(zhuǎn)子(50)與零件(90，103，106，110)之間的旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)E21B3/02GK101688430SQ200880010429
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者C·斯翁特克, H·歐文, L·E·韋爾斯, N·E·韋斯特, R·W·耶特 申請(qǐng)人:國(guó)民油井華高有限合伙公司