一种石油套管加压装置的制作方法

1.本发明涉及石油钻探开采相关技术领域，具体是一种石油套管加压装置。


背景技术：

2.在钻探水平井尤其是大位移水平井时，受井眼轨迹以及水平度的影响，下三开套管会受到井壁较大的摩擦阻力以及井下浮力，此时依靠套管自身重量已很难继续下管，这时往往会借助顶驱设备施压将套管压入到位。
3.顶驱设备存在一个明显的缺陷在于顶驱设备加压时采用物理加压，将套管压入井内到位，在遇到井下油气上浮顶力很大，超过3-5mpa，继续加压存在破坏井壁压力平衡、超压影响油泵制动阀卡死等问题，此时规范的做法是采用“缓提下压”的方式，将套管往复上下提动并下压，待压力平衡后再进行施压，而目前顶驱设备多数只能加压，难以满足缓提的要求，因此往往还需要配备额外的吊机设备来解决，而吊机设备操作繁琐，需要配合安装卡瓦等，十分影响施工进度；此外，顶驱设备体型大，在油井处使用往往受限明显，且设备成本高，不易配备。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种石油套管加压装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种石油套管加压装置，包括：撬装底盘、驱动总成、调节齿轮箱、传动箱以及执行器，所述驱动总成、调节齿轮箱、传动箱以及执行器均固定设置在撬装底盘上，所述调节齿轮箱输入端与驱动总成连接，输出端连接传动箱；
7.所述执行器包括外侧的卡瓦套以及安装在卡瓦套内侧的多个橡胶辊，所述橡胶辊两端与卡瓦套内侧转动连接，多个橡胶辊环形阵列式布置；橡胶辊由传动箱输出驱动转动；
8.所述调节齿轮箱外部设置有操作杆，所述操作杆端部与调节齿轮箱内部转动连接，调节齿轮箱内部还设置有拨叉、齿轮机构以及离合机构，所述齿轮机构包括主传动轴和副传动轴，所述主传动轴的输入端与驱动总成的输出端连接，输出端与传动箱中的蜗杆连接，主传动轴与副传动轴上设置有相啮合的输入级齿轮组，所述离合机构包括两组相同的推式离合器，两组推式离合器分别安装在主传动轴和副传动轴上且安装方向相反，两组推式离合器的分离轴承组件均连接拨叉，所述拨叉与调节齿轮箱内侧转动连接，且两组拨叉的一端均连接至操作杆的端部；
9.所述主传动轴和副传动轴上还设置有正向部分齿轮机构和反向部分齿轮机构，所述正向部分齿轮机构包括分别安装在主传动轴和副传动轴上相啮合的部分齿轮，所述反向部分齿轮机构包括分别安装在主传动轴和副传动轴上的部分齿轮，且在二者间设置有分别与两组部分齿轮相啮合的齿轮轴。
10.作为本发明进一步的方案：所述卡瓦套的内部设置有环形链条，所述环形链条分
别与多个从动链轮相啮合，所述从动链轮设置在对应每组橡胶辊的一端部位置，所述从动链轮上还设置有与其同轴固定连接的主动伞齿轮，在橡胶辊的一端安装有从动伞齿轮，主动伞齿轮和从动伞齿轮相啮合。
11.作为本发明进一步的方案：所述传动箱内设置有蜗轮蜗杆机构以及主动链轮，其中，机构中蜗杆与调节齿轮箱的输出轴连接，所述主动链轮与环形链条啮合且蜗轮与主动链轮同轴固定连接。
12.作为本发明进一步的方案：所述卡瓦套内侧设置多个与环形链条内侧接触支撑的支撑辊。
13.作为本发明进一步的方案：所述橡胶辊外侧为椭球状的工业橡胶，轴心为金属杆，且橡胶辊轴线沿卡瓦套的弦向设置。
14.作为本发明进一步的方案：所述正向部分齿轮机构和反向部分齿轮机构相互交错。
15.作为本发明进一步的方案：所述正向部分齿轮机构的传动比小于反向部分齿轮机构的传动比。
16.作为本发明进一步的方案：所述驱动总成由电机及减速机构组成。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的套管加压装置既可实现对套管持续的下压作业，无需借助顶驱设备，体积小巧成本低，便于现场作业；同时还可满足缓提下压的作业方式，在遇井下压力过大时能够快速切换下管作业方式，不影响施工进程。
附图说明
18.图1为本发明整体的结构示意图。
19.图2为本发明中执行器的外部结构示意图。
20.图3为本发明中执行器的内部结构示意图。
21.图4为本发明中橡胶辊的结构示意图。
22.图5为本发明中调节齿轮箱的内部结构示意图。
23.图6为本发明中齿轮机构的结构示意图。
24.图7为本发明中正向部分齿轮机构和反向部分齿轮机构的端面结构示意图。
25.图中，1、撬装底盘；2、驱动总成；3、调节齿轮箱；31、操作杆；32、拨叉；33、齿轮机构；331、输入级齿轮组；332、主传动轴；333、正向部分齿轮机构；334、反向部分齿轮机构；335、齿轮轴；336、副传动轴；4、传动箱；5、执行器；51、卡瓦套；52、橡胶辊；521、伞齿轮机构；53、环形链条；54、从动链轮；55、支撑辊；56、主动链轮；6、套管。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.请参阅图1，本发明实施例中，一种石油套管加压装置，包括：撬装底盘1、驱动总成2、调节齿轮箱3、传动箱4以及执行器5，所述驱动总成2、调节齿轮箱3、传动箱4以及执行器5
均固定设置在撬装底盘1上，所述驱动总成2由电机及减速机构组成，所述调节齿轮箱3输入端与驱动总成2连接，输出端连接传动箱4。
28.如图2～4，所述执行器5包括外侧的卡瓦套51以及安装在卡瓦套51内侧的多个橡胶辊52，本实施例中，所述橡胶辊52外侧为椭球状的工业橡胶，轴心为金属杆，其两端与卡瓦套51内侧转动连接，且橡胶辊52轴线沿卡瓦套51的弦向设置，多个橡胶辊52环形阵列式布置；卡瓦套51的内部设置有环形链条53，所述环形链条53分别与多个从动链轮54相啮合，所述从动链轮54设置在对应每组橡胶辊52的一端部位置，且在卡瓦套51内侧设置多个用于对环形链条53进行支撑保持其呈环状的支撑辊55，所述从动链轮54上还设置有与其同轴固定连接的主动伞齿轮，在橡胶辊52的一端安装有从动伞齿轮，主动伞齿轮和从动伞齿轮相啮合组成伞齿轮机构521，这样从动链轮54通过伞齿轮机构521可同步驱动橡胶辊52转动。
29.所述传动箱4内设置有蜗轮蜗杆机构（图中未示意）以及主动链轮56，其中，机构中蜗杆与调节齿轮箱3的输出轴连接，所述主动链轮56与环形链条53啮合且蜗轮与主动链轮56同轴固定连接；这样驱动总成2经调节齿轮箱3、传动箱4带动主动链轮56运动，从而经链传动带动各橡胶辊52实现转动。
30.如图5，所述调节齿轮箱3外部设置有操作杆31，所述操作杆31端部与调节齿轮箱3内部转动连接，调节齿轮箱3内部还设置有拨叉32、齿轮机构33以及离合机构34，所述齿轮机构33包括主传动轴332和副传动轴336，所述主传动轴332的输入端与驱动总成2的输出端连接，输出端与传动箱4中的蜗杆连接，主传动轴332与副传动轴336上设置有相啮合的输入级齿轮组331，所述离合机构34包括两组相同的推式离合器，两组推式离合器分别安装在主传动轴332和副传动轴336上且安装方向相反，两组推式离合器的分离轴承组件均连接拨叉32，所述拨叉32与调节齿轮箱3内侧转动连接，且两组拨叉32的一端均连接至操作杆31的端部，通过操作杆31的摆动可分别驱动两组拨叉32带动推式离合器中压盘与从动盘的离合，实现同时对两组离合器相反的离合控制。
31.如图6、7，所述主传动轴332和副传动轴336上还设置有正向部分齿轮机构333和反向部分齿轮机构334，所述正向部分齿轮机构333包括分别安装在主传动轴332和副传动轴336上相啮合的部分齿轮，所述反向部分齿轮机构334包括分别安装在主传动轴332和副传动轴336上的部分齿轮，且在二者间设置有分别与两组部分齿轮相啮合的齿轮轴335；此外，正向部分齿轮机构333和反向部分齿轮机构334相互交错，即在正向部分齿轮机构333啮合时反向部分齿轮机构334脱离啮合，反之同理。
32.在下套管施工实际中，先将撬装设备转运至井眼位置，并使卡瓦套51正对井眼，将设备安装固定；下套管6时，通过吊机等设备将套管6穿过卡瓦套51中心送入井眼，此时橡胶辊52与套管6外壁接触并受一定的挤压，与其紧密接触，驱动总成2工作后，由前述可知，橡胶辊52转动将对套管6产生下压力，从而快速的将套管6送入井内，在此过程中，调节齿轮箱3内主传动轴332上的离合处于输出传递状态，而副传动轴336上的离合处于切断状态，系统动力由主传动轴332输出，而副传动轴336则为空转；当遇井下压力不平衡过大时，此时采用缓提下压方式，现场工人操作操作杆31，推动其摆动，实现对两组推式离合器的切换，此时主传动轴332上离合切断，副传动轴336上离合传递动力，动力经主传动轴332至副传动轴336，再由正向部分齿轮机构333和反向部分齿轮机构334分别传动至主传动轴332输出，再由正向部分齿轮机构333传动时，此时主传动轴332与持续下管工况时转向相同，依然对套
管6具有下压力，而当正向部分齿轮机构333脱离啮合后，由反向部分齿轮机构334传递动力，经齿轮轴335换向后，主传动轴332反向转动输出，此时将对套管6产生上提力从而将套管6提起，这样便实现了使套管6往复上提下压的运动效果，在消除压力影响后复位操作杆31即可继续施压下套管6。可设置正向部分齿轮机构333的传动比小于反向部分齿轮机构334的传动比，使下压时速度大于上提速度，更利于下套管6。
33.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
34.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种石油套管加压装置，包括：撬装底盘（1）、驱动总成（2）、调节齿轮箱（3）、传动箱（4）以及执行器（5），所述驱动总成（2）、调节齿轮箱（3）、传动箱（4）以及执行器（5）均固定设置在撬装底盘（1）上，所述调节齿轮箱（3）输入端与驱动总成（2）连接，输出端连接传动箱（4）；其特征在于：所述执行器（5）包括外侧的卡瓦套（51）以及安装在卡瓦套（51）内侧的多个橡胶辊（52），所述橡胶辊（52）两端与卡瓦套（51）内侧转动连接，多个橡胶辊（52）环形阵列式布置；橡胶辊（52）由传动箱（4）输出驱动转动；所述调节齿轮箱（3）外部设置有操作杆（31），所述操作杆（31）端部与调节齿轮箱（3）内部转动连接，调节齿轮箱（3）内部还设置有拨叉（32）、齿轮机构（33）以及离合机构（34），所述齿轮机构（33）包括主传动轴（332）和副传动轴（336），所述主传动轴（332）的输入端与驱动总成（2）的输出端连接，输出端与传动箱（4）中的蜗杆连接，主传动轴（332）与副传动轴（336）上设置有相啮合的输入级齿轮组（331），所述离合机构（34）包括两组相同的推式离合器，两组推式离合器分别安装在主传动轴（332）和副传动轴（336）上且安装方向相反，两组推式离合器的分离轴承组件均连接拨叉（32），所述拨叉（32）与调节齿轮箱（3）内侧转动连接，且两组拨叉（32）的一端均连接至操作杆（31）的端部；所述主传动轴（332）和副传动轴（336）上还设置有正向部分齿轮机构（333）和反向部分齿轮机构（334），所述正向部分齿轮机构（333）包括分别安装在主传动轴（332）和副传动轴（336）上相啮合的部分齿轮，所述反向部分齿轮机构（334）包括分别安装在主传动轴（332）和副传动轴（336）上的部分齿轮，且在二者间设置有分别与两组部分齿轮相啮合的齿轮轴（335）。2.根据权利要求1所述的一种石油套管加压装置，其特征在于：所述卡瓦套（51）的内部设置有环形链条（53），所述环形链条（53）分别与多个从动链轮（54）相啮合，所述从动链轮（54）设置在对应每组橡胶辊（52）的一端部位置，所述从动链轮（54）上还设置有与其同轴固定连接的主动伞齿轮，在橡胶辊（52）的一端安装有从动伞齿轮，主动伞齿轮和从动伞齿轮相啮合。3.根据权利要求2所述的一种石油套管加压装置，其特征在于：所述传动箱（4）内设置有蜗轮蜗杆机构以及主动链轮（56），其中，机构中蜗杆与调节齿轮箱（3）的输出轴连接，所述主动链轮（56）与环形链条（53）啮合且蜗轮与主动链轮（56）同轴固定连接。4.根据权利要求3所述的一种石油套管加压装置，其特征在于：所述卡瓦套（51）内侧设置多个与环形链条（53）内侧接触支撑的支撑辊（55）。5.根据权利要求1所述的一种石油套管加压装置，其特征在于：所述橡胶辊（52）外侧为椭球状的工业橡胶，轴心为金属杆，且橡胶辊（52）轴线沿卡瓦套（51）的弦向设置。6.根据权利要求1所述的一种石油套管加压装置，其特征在于：所述正向部分齿轮机构（333）和反向部分齿轮机构（334）相互交错。7.根据权利要求1或6所述的一种石油套管加压装置，其特征在于：所述正向部分齿轮机构（333）的传动比小于反向部分齿轮机构（334）的传动比。8.根据权利要求1所述的一种石油套管加压装置，其特征在于：所述驱动总成（2）由电机及减速机构组成。

技术总结
本发明涉及石油钻探开采相关技术领域，具体为一种石油套管加压装置，包括：撬装底盘、驱动总成、调节齿轮箱、传动箱以及执行器，所述调节齿轮箱输入端与驱动总成连接，输出端连接传动箱；所述执行器包括卡瓦套以及多个橡胶辊；调节齿轮箱内部设置有拨叉、齿轮机构以及离合机构，所述齿轮机构包括主传动轴和副传动轴，所述离合机构包括两组相同的推式离合器，两组推式离合器分别安装在主传动轴和副传动轴上且安装方向相反；所述主传动轴和副传动轴上还设置有正向部分齿轮机构和反向部分齿轮机构。本发明的套管加压装置可实现对套管持续的下压作业,同时还可缓提下压，在遇井下压力过大时能够快速切换下管作业方式，不影响施工进程。程。程。


技术研发人员：代宁宁 张红霞
受保护的技术使用者：东营胜瑞石油科技有限公司
技术研发日：2023.03.13
技术公布日：2023/7/31