[发明专利]石油及天然气开采用螺杆钻具地面驱动装置防反转结构

说明书

本发明公开了石油及天然气开采用螺杆钻具地面驱动装置防反转结构，包括泥浆泵，所述泥浆泵的进口端连接有第一三通接头，所述第一三通接头的另外两个接口分别与进浆管、蓄能器出浆管的出口连通，所述进浆管与第一三通接头的接口之间通过第一单向阀连通；所述泥浆泵的出口端连接有第二三通接头，所述第二三通接头的另外两个接口分别与螺杆钻具的旁通阀、蓄能器进浆管连通，所述蓄能器进浆管的出口端连接有第三三通接头，所述第三三通接头的另外两个接口分别与蓄能器、蓄能器出浆管的进口连通，本发明的反转结构能够使螺杆钻具地面驱动装置低速发转，缓慢释放作用在杆柱上的反转势能，对人机不会造成各种伤害，而且便于现场操作人员的维护保养。

技术领域

本发明涉及螺杆钻具防反转装置领域，具体为石油及天然气开采用螺杆钻具地面驱动装置防反转结构。

背景技术

使用螺杆钻具进行石油及天然气开采时，当螺杆泵停机后或卡泵时，贮存在杆柱中的弹性变形能会快速释放，使杆柱快速反转。停机后，在油管及外输管线内的液体与套管内井液压差作用下，螺杆泵会变成液压马达，使转子及连接的杆柱快速反转。油套压差越大，杆柱反转速度越快，持续时间越长，直到油套压差恢复平衡为止。

危害：螺杆泵的反转会使杆柱脱扣、光杆甩弯，地面驱动装置零部件损坏；螺杆泵的反转不仅会危及设备的安全，还会危及现场维护操作人员的安全，成为生产事故的隐患。

目前机械防反转系统主要是有棘轮—棘爪式防反转装置、摩擦式防反转装置、楔块式防反转装置、液压防反转装置和电磁式防反转装置等方式。

1.棘轮—棘爪式防反转装置

这种防反转装置的工作原理是利用棘轮棘爪的单向回转特点阻止反转。棘爪装在固定的轴上，可以自由转动，棘轮棘爪通常做成外啮合，只有少数做成内啮合。棘爪放在棘轮的四周，同扭簧来保证棘爪与棘轮的正常的啮合。棘轮工作面为与半径成一定角度的斜面，使棘爪能沿齿面下滑落入齿谷，保证啮合的可靠性。在棘轮上装有可控性刹车装置。保证扭矩的安全释放。

该系统结构简单，成本低，而且能够手动释放贮存在系统上的反转扭矩，现场可更换。

特点：

(1)保证防反转系统可靠工作，需要经常调整为棘轮刹车带摩擦面的压紧力。

(2)低速时棘轮棘爪由于接触会产生噪声和磨损。

(3)刹车带摩擦面压紧力调整及反转扭矩释放都需要人为近距离操作，而且在扭矩释放过程中，杆柱还会以一定速度反转，如果为人操作不当或刹车带摩擦面打滑，也会对操作者带来安全隐患。

2.楔块式防反转装置

楔块式防反转装置是有一个闸瓦式制动器和一个能识别正、反转的超越离合器组成。闸瓦铆在闸体上，两扇闸体通过螺栓将外圈拖紧。轮芯抽油时顺时针旋转，此时制动装置不起作用，外环不转动。当星轮反转时，滚柱楔入星轮与外环之间，使这三者成为一体。这时制动装置起阻尼作用，限制了星轮转速，达到防反转作用。

楔块防反转系统结构简单紧凑，承载扭矩大。有以下几点不足：

(1)虽然防止了杆柱的反转，但贮存在杆柱驱动装置中的反转扭矩并没有释放掉，因此在动杆柱过程中，反转问题仍没有解决。

(2)更换维护不方便，日常管理需要加润滑油，拆卸更换需要上吊车。

(3)如反转扭矩过大，防反转系统会卡死。更换维护不方便，需要上设备更换，存在安全隐患。

如何研制技术上安全可靠、经济上可行的螺杆钻具地面驱动装置防反转系统成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供石油及天然气开采用螺杆钻具地面驱动装置防反转结构，以解决上述背景技术中提出的问题。