顶部驱动钻井系统背钳设计计算

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1、2014年第43卷石油矿场机械第7期第33页OILFIELDEQUIPMENT文章编号：1001-3482(2014)07—0033-04顶部驱动钻井系统背钳设计计算王士斌(中石化江苏石油工程有限公司安徽分公司，合肥230022)摘要：介绍了顶部驱动钻井系统背钳的结构及工作原理，确定了背钳牙板夹持钻杆时的摩擦因数，进行了夹紧液缸参数设计、背钳牙板设计。将这些方法应用到YDQ90型顶驱背钳的设计中，成功地试制出产品，经过现场应用，效果良好。关键词：顸部驱动钻井系统；背钳；液缸；牙板中图分类号：TE922文献标识码：Bdoi：10．3969／j．issn．1001

2、—3842．2014．07．009DesignCalculationofBackupTonginTopDriveDrillingSystemWANGShi—bin(AnhuiBranchCompany，SinopecJiangsuPetroleumEngineeringCompany，Hefei230022，China)Abstract：Thestructurecommonlyusedandworkingprincipleofthebackuptonginthetopdrivedrillingsystemaredescribedindetail，andsome

3、coreissuesinthedesignofbackuptongarepro—posed．Thecoefficientoffrictionisdetermined，theselectionoftheclampinghydrauliccylindersparametersaremadetodesignthedentallamina．ThesemethodshavebeenappliedtothedesignofthebackuptongintheYDQ90topdrivedrillingsystem，andasuccessfulproducthasbeenma

4、nufactured．Theonsiteoperationsucceededwithidealresult．Keywords：topdrivedrillingsystem；backuptong；hydrauliccylinder；dentallamina顶部驱动钻井系统(以下简称顶驱)具有较高的力推动液压缸向后移动，带动前侧牙板夹住钻杆，主承载能力、良好的密封性能及足够的转矩，与传统的轴旋转完成上、卸扣的动作。悬挂系统由挂架、托座具有相同功能的石油钻机钻井系统相比，可节省钻和弹簧等构成。背钳的重力通过弹簧作用在拖座井时间20～3O，尤其在钻高难度的定向井、水上

5、，可以减少钻井时的振动冲击，还可以实现浮动功平井时经济效果更加显著，并可预防卡钻事故口，现能。扶正系统由扶正环和弹簧等构成。背钳不工作在已成为石油钻井行业的标准产品[2]。顶部驱动钻时，前后扶正环抱紧保护接头，使背钳牙板和钻杆保井系统的适用性广，2000～9000m的井深都可以持一定间隙；当背钳夹紧时，右扶正环由于顶在钻杆使用，并可拓展到煤气层钻井系统中。上，不能随钳体一起后移，所以压缩弹簧，待背钳松背钳(如图1)为顶驱管子处理装置的核心部件开后，在弹簧作用力下推动背钳使液压缸前移复位，之一，由夹紧系统、悬挂系统和扶正部分组成。夹紧继续保持牙板和钻杆的间隙。系

6、统是由液压缸、前后端盖、活塞、钳牙座和钳体]背钳设计的核心技术为牙板夹持钻杆时摩擦等零部件组成。夹紧时，液压缸进油，推动活塞向前因数的确定、夹紧液缸参数设计和计算、扶正部分结移动，当牙板接触到钻杆[4后，活塞停止运动，液压构和相关参数设计。收稿日期：2013—10—21作者简介：王士斌(1962一)，男，安徽枞阳人，高级工程师，主要从事钻井企业管理工作。第43卷第7期王士斌：顶部驱动钻井系统背钳设计计算{ND七}ND=2T／2(5)N一N一(8)N1cos60。一N2cos60。(6)式中：d为夹持液缸活塞直径，mm。2Tcos30~(7)将N、Nz、N。、N

7、记作』＼，。牙板压应力0-zN／7c7A，据此得出牙板与钻杆最小接触面积A。钻杆接头T西Da背钳夹紧系统b动钳c钻杆接头图2背钳牙板受力分析2背钳夹紧液缸参数设计等夹紧液缸活塞直径d根据第1．2节已经计算出摆动使前侧牙板到达钻杆接头外径，需行程L，液夹，并取整为5的倍数即可。缸前进及缩回各预留行程S(ram)，共计总行程为根据背钳自由状态下牙板与钻杆接头外径问2(L+S)。D．背钳销轴孔中心——＼钻杆理论钻杆接头半径+L2／O扶正夹紧／＼＼’扶正系统钻杆接头半径+L钻杆接头钳牙牙板／＼牙板＼＼扶卫a夹紧状态b自由状态图3背钳夹紧及自由状态原理3背钳扶正结构及尺

8、寸巽分析国内外顶驱背钳扶正结构，一般有