一种具有振动调整功能的钻杆导向装置的制作方法

1.本发明涉及钻杆导向技术领域，更具体的说是涉及一种具有振动调整功能的钻杆导向装置。


背景技术：

2.钻杆是一种尾部带有螺纹的钢管，用于连接钻机地表设备和位于钻井底端钻头或孔底装置，钻杆的用途是将钻探泥浆运送到钻头，并与钻头一起提高、降低或旋转孔底装置，目前，由于钻杆使用时其具有较长的长度，而现有钻机大多缺乏必要的导向装置，因此在进行钻进时钻杆的摆动量较大，容易卡死导致钻机损坏，同时过大的钻杆摆动量也影响着钻孔的精度，为钻孔工作带来困扰。
3.公告号cn110469264b公开了一种钻杆导向装置，能够适用不同大小的钻杆，且能够对钻杆进行导向、降低起钻掘时摆动量的装置。整体丝杠摇轮调节，调节方式简单便捷，操作方便。两个支撑板相对放置，且两个支撑板相互平行，支撑板的两侧边底部分别置有连接套，且两个支撑板上的连接套一一对应，丝杠的一端可转动的置于其中一个支撑板一侧边上的连接套内，丝杠的另一端从另一个支撑板侧边上相对应的连接套内穿过，丝杠的一端外侧面为光滑面，丝杠和另一个支撑板上的连接套通过螺纹连接，丝杠的另一端上置有摇轮，滑轨一端固定置于其中一个支撑板另一侧边上的连接套内。该装置能够对钻机进行导向定位，降低钻杆摆动量，保证钻孔精度。
4.但是，在实际使用中，钻杆处于一个持续工作状态，也就会处于持续摆动的状态，虽然以上专利的导向装置能够对其进行导向限位，但是由于各种意外工况的影响，突发的摆动问题也会持续发生，而长时间的摆动不可控也会导致导向装置的变形，甚至最后失效，如以上专利所展示的，由液压缸控制的支撑结构如果在长时间的振动作用下，而不作出任何的调整动作，最终则会导致液压缸失效(漏油或变形)，这在使用中是非常不利的。
5.因此，如何提供一种在钻杆发生突发摆动时，能够及时有效对振动进行调整的钻杆导向装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种具有振动调整功能的钻杆导向装置，旨在解决上述技术问题。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种具有振动调整功能的钻杆导向装置，包括：
9.外支撑筒；所述外支撑筒底沿外侧壁具有径向凸出的安装法兰；
10.调控机构；所述调控机构的数量至少为三组，且周向分布在所述外支撑筒的侧壁上；所述调控机构包括上下对应布置的两组调控组件，所述调控组件包括两根伸缩杆和一个液压缸；两根所述伸缩杆的一端端头均与所述外支撑筒的内侧壁铰接，所述液压缸布置在两根所述伸缩杆之间，所述液压缸的固定缸垂直固定在所述外支撑筒的外侧壁上，所述
液压缸的活塞杆穿过所述外支撑筒的侧壁进入其内部，所述活塞杆远离所述液压缸的一端具有补偿杆；
11.导向辊轴；所述导向辊轴的数量与所述调控机构的数量相同；所述导向辊轴包括支撑轴，和固定在所述支撑轴两端的安装架，和套设在所述支撑轴上的导向辊组件；两个所述安装架分别与所述调控机构的两组所述调控组件连接，每组所述调控组件的两根所述伸缩杆远离所述外支撑筒的一端与所述安装架铰接，所述补偿杆与所述安装架滑动连接，所述补偿杆上套设有拉簧，所述拉簧两端与所述补偿杆的端头和所述安装架固定连接；
12.振动检测机构；所述振动检测机构包括安装在所述外支撑筒上的振动检测仪，所述振动检测仪通过导线将其检测探头分别与所述安装架连接；
13.总控制器；所述总控制器分别与所述振动检测仪和所述液压缸的控制端电性连接。
14.通过上述技术方案，本发明提供的钻杆导向装置摒弃了以往的硬性支撑导向结构，采用总控制器、振动检测机构和液压缸的协调配合，当振动检测机构检测到某个导向辊轴的振动频率较大、且维持时间较长时，则会控制液压缸进行固定行程的收缩，由于拉簧的作用，使得导向辊轴不会突然离开钻杆，导致钻杆产生更大的偏移，液压缸收缩后再伸出，重新对钻杆进行夹持，完成一个释放和重新导向的操作，这种操作的主要效果体现在首先规避振动过大导致的对导向装置的结构影响，然后重新夹持导向克服钻杆的摆动，在液压缸反复伸缩操作的过程中释放钻杆多余的摆动力，使其能够快速归位，避免了硬性导向导致的摆动力无法释放，不能及时复位的问题。
15.优选的，在上述一种具有振动调整功能的钻杆导向装置中，所述安装架包括与所述支撑轴固定的支撑盘，所述支撑盘上固定有立板，所述立板上垂直固定有铰接板，两根所述伸缩杆的端头通过销轴转动连接在所述铰接板和所述支撑盘之间，所述立板位于所述铰接板上方的部分开设有用于与所述补偿杆活动连接的连接孔。通过设置立板和铰接板的结构，能够为伸缩杆和活塞杆和连接提供位置，且防止了二者之间的位置干涉。在本发明中，液压缸主要起到对导向辊轴的位置调节作用，使其能够适应不同口径的钻杆，伸缩杆主要起到对导向辊轴的支撑作用，使导向辊轴的稳定性更强。
16.优选的，在上述一种具有振动调整功能的钻杆导向装置中，所述立板背向所述铰接板的一侧与所述支撑盘之间固定有三角筋板。由于导向辊轴最终的支撑力都作用在立板上，所以对立板增加三角筋板进行加固，提高其结构强度。
17.优选的，在上述一种具有振动调整功能的钻杆导向装置中，所述补偿杆的端头具有径向凸出的限位块，所述拉簧两端固定连接在所述立板和所述限位块上。拉簧的作用能够使得立板和限位块之间的间距靠近，当限位块远离钻杆时，在拉簧的作用下，立板会靠近钻杆，使得导向辊轴还能保存一定的弹性力对钻杆进行导向，能够配合钻杆的摆动进行适应导向，防止钻杆摆动过大。
18.优选的，在上述一种具有振动调整功能的钻杆导向装置中，所述活塞杆的外径大于所述连接孔的孔径，所述连接孔的孔径大于所述补偿杆的外径。通过以上的尺寸设置使得结构安装能够满足需求。
19.优选的，在上述一种具有振动调整功能的钻杆导向装置中，所述导向辊组件包括多个滑动连接在所述支撑轴上的套管，所述套管外侧通过轴承转动连接有导向辊，所述导
向辊用于与钻杆贴合；相邻的所述导向辊之间，以及所述导向辊和所述安装架之间均设置有套设在所述支撑轴上的弹簧。本发明提供的导向辊组件和传统的整体式辊体结构不同，采用的是分体式多辊结构，并通过弹簧实现弹性可移动串联。这种结构的设计优势在于，钻杆在工作时不仅会产生转动，也会产生轴向的移动，为了克服轴向移动的摩擦力，本发明设置的多个导向辊能够适应性地随着钻杆的轴向运动而运动，同时还会由于弹簧弹力的作用，使其逐渐复位，这样可以克服由于瞬时的轴向移动导致的导向装置的损伤，也能够防止对钻杆的轴向阻力，使用效果更好。
20.优选的，在上述一种具有振动调整功能的钻杆导向装置中，所述导向辊的外径大于所述安装架的外径。能够使得导向辊避让其他结构的干涉，能够稳定地与钻杆配合使用。
21.优选的，在上述一种具有振动调整功能的钻杆导向装置中，所述外支撑筒为轴向分开的两个半壳体，两个所述半壳体之间通过边沿连接板和螺栓紧固连接。当本装置需要从钻杆外侧装入时，可以将其拆开重新组装。
22.优选的，在上述一种具有振动调整功能的钻杆导向装置中，所述安装法兰上具有法兰孔。法兰孔能够在地面固定或与安装平面进行配合安装。
23.优选的，在上述一种具有振动调整功能的钻杆导向装置中，所述调控机构的数量为四组，且呈十字型交叉布置。数量合理，且结构稳定性强。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
25.图1附图为本发明提供的钻杆导向装置的俯视图；
26.图2附图为本发明提供的钻杆导向装置的主视图；
27.图3附图为本发明提供的钻杆导向装置对钻杆进行导向的示意图；
28.图4附图为本发明提供的钻杆导向装置对钻杆进行调控的示意图；
29.图5附图为本发明提供的图3中局部a的放大图；
30.图6附图为本发明提供的图4中局部b的放大图；
31.图7附图为本发明提供的导向辊组件正常状态的示意图；
32.图8附图为本发明提供的导向辊组件位移状态的示意图；
33.图9附图为本发明提供的导向辊的示意图。
34.其中：
35.1-外支撑筒；
36.11-安装法兰；111-法兰孔；12-半壳体；13-边沿连接板；14-螺栓；
37.2-调控机构；
38.21-调控组件；211-伸缩杆；212-液压缸；2121-固定缸；2122-活塞杆；213-补偿杆；214-限位块；22-拉簧；
39.3-导向辊轴；
40.31-支撑轴；32-安装架；321-支撑盘；322-立板；323-铰接板；324-三角筋板；33-导
向辊组件；331-套管；332-轴承；333-导向辊；334-弹簧；
41.4-振动检测机构；
42.41-振动检测仪；42-导线；
43.5-总控制器；
44.6-钻杆。
具体实施方式
45.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。
46.参见附图1至附图6，本发明实施例公开了一种具有振动调整功能的钻杆导向装置，包括：
47.外支撑筒1；外支撑筒1底沿外侧壁具有径向凸出的安装法兰11；
48.调控机构2；调控机构2的数量至少为三组，且周向分布在外支撑筒1的侧壁上；调控机构2包括上下对应布置的两组调控组件21，调控组件21包括两根伸缩杆211和一个液压缸212；两根伸缩杆211的一端端头均与外支撑筒1的内侧壁铰接，液压缸212布置在两根伸缩杆211之间，液压缸212的固定缸2121垂直固定在外支撑筒1的外侧壁上，液压缸212的活塞杆2122穿过外支撑筒1的侧壁进入其内部，活塞杆2122远离固定缸2121的一端具有补偿杆213；
49.导向辊轴3；导向辊轴3的数量与调控机构2的数量相同；导向辊轴3包括支撑轴31，和固定在支撑轴31两端的安装架32，和套设在支撑轴31上的导向辊组件33；两个安装架32分别与调控机构2的两组调控组件21连接，每组调控组件21的两根伸缩杆211远离外支撑筒1的一端与安装架32铰接，补偿杆213与安装架32滑动连接，补偿杆213上套设有拉簧22，拉簧22两端与补偿杆213的端头和安装架32固定连接；
50.振动检测机构4；振动检测机构4包括安装在外支撑筒1上的振动检测仪41，振动检测仪41通过导线42将其检测探头分别与安装架32连接；
51.总控制器5；总控制器5分别与振动检测仪41和液压缸212的控制端电性连接。
52.参见附图5和附图6，安装架32包括与支撑轴31固定的支撑盘321，支撑盘321上固定有立板322，立板322上垂直固定有铰接板323，两根伸缩杆211的端头通过销轴转动连接在铰接板323和支撑盘321之间，立板322位于铰接板323上方的部分开设有用于与补偿杆213活动连接的连接孔。
53.为了进一步优化上述技术方案，立板322背向铰接板323的一侧与支撑盘321之间固定有三角筋板324。
54.为了进一步优化上述技术方案，补偿杆213的端头具有径向凸出的限位块214，拉簧22两端固定连接在立板322和限位块214上。
55.为了进一步优化上述技术方案，活塞杆2122的外径大于连接孔的孔径，连接孔的孔径大于补偿杆213的外径。
56.参见附图7至附图9，导向辊组件33包括多个滑动连接在支撑轴31上的套管331，套
管331外侧通过轴承332转动连接有导向辊333，导向辊333用于与钻杆6贴合；相邻的导向辊333之间，以及导向辊333和安装架32之间均设置有套设在支撑轴31上的弹簧334。
57.为了进一步优化上述技术方案，导向辊333的外径大于安装架32的外径。
58.为了进一步优化上述技术方案，外支撑筒1为轴向分开的两个半壳体12，两个半壳体12之间通过边沿连接板13和螺栓14紧固连接。
59.为了进一步优化上述技术方案，安装法兰11上具有法兰孔111。
60.在本实施例中，调控机构2的数量为四组，且呈十字型交叉布置。
61.当对钻杆6进行正常导向时，液压缸212的活塞杆2122伸出，带动导向辊轴3运动，靠近钻杆6，伸缩杆211配合进行伸缩运动。当四套导向辊轴3均与钻杆6侧壁贴合时，液压缸212停止动作。如图3和图5所示，此时，导向辊333均与钻杆6侧壁硬性接触，活塞杆2122的端头顶紧在立板322上。
62.当钻杆6进入正常工作后，总控制器5对液压缸212进行振动调控的伸缩量设定，设定伸缩值小于补偿杆213的长度。总控制器5接收振动检测仪41传递的频率检测数据，这里可以对异常频率值和异常频率值产生时间进行设定，当频率检测值达到异常频率值范围，且维持超过相应的时间后，液压缸212即启动，液压缸212进行一次伸缩动作，当液压缸212收缩时，拉簧22开始起作用，使得导向辊333仍然能够和钻杆6贴合，此时导向辊333和钻杆6的接触为弹性接触，如图4和图6所示，虽然活塞杆2122后缩，但是由于拉簧22的作用，使得导向辊333仍然能够与钻杆6产生弹性接触，对钻杆进行一定的限制。当液压缸212收缩完成后，再次伸出，重新对钻杆6进行硬性的导向限制，通过释放钻杆6摆动力，然后重新夹持导向的方式避免对导向装置造成损伤，也能够快速克服钻杆6的摆动力。
63.如图7所示，导向辊333在弹簧334的作用下，均匀分布在支撑轴31上。
64.如图8所示，由于钻杆6的瞬时轴向移动，导向辊333压缩弹簧334产生位移，配合钻杆6的运动。当钻杆6的瞬时轴向位移完成后，在弹簧334的作用下，导向辊333逐渐复位。
65.而且设计成本实施例的多个导向辊333结构，也可以根据磨损情况进行更换，不必像以往技术中对整根辊体进行更换，也节省了成本。
66.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
67.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。