專利名稱：一種石油天然氣鉆井用提環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于石油天然氣鉆井所需提升系統(tǒng)部件，具體地說，是一種石油天然氣鉆井用提環(huán)。
背景技術(shù)：
提環(huán)是石油天然氣鉆井提升系統(tǒng)中不可或缺的重要部件，而現(xiàn)有常規(guī)提環(huán)為鍛造的圓截面。這種提環(huán)可以滿足提升負(fù)荷在4500kN以下的常規(guī)鉆井作業(yè)的需求，但在提升負(fù)荷大于4500kN的大型鉆機(jī)或者深井、超深井鉆井作業(yè)中，由于其結(jié)構(gòu)限制，應(yīng)力分布不合理，不能滿足使用要求。
在設(shè)計(jì)計(jì)算以及實(shí)際使用中，我們發(fā)現(xiàn)常規(guī)鉆井提環(huán)受力分布并不十分理想，造成局部受力過大，應(yīng)力集中，因而限制了提環(huán)的使用范圍。
原有提環(huán)，其提環(huán)銷頭部為圓形，在大負(fù)荷下應(yīng)力集中明顯，而且提環(huán)繞提環(huán)銷的旋轉(zhuǎn)沒有限位，不符合在頂驅(qū)裝置上的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種石油天然氣鉆井用提環(huán)，對(duì)原有提環(huán)進(jìn)行有限元和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了新的提環(huán)結(jié)構(gòu)，明顯改善了提環(huán)危險(xiǎn)截面的受力狀態(tài)，可以滿足大提升負(fù)荷的使用要求。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的包括左提環(huán)21、右提環(huán)11、提環(huán)3，左提環(huán)21、右提環(huán)11、提環(huán)3為一體，左提環(huán)21、右提環(huán)11為非圓形形狀，提環(huán)頭3橫截面為非圓形。
本實(shí)用新型還采用如下技術(shù)方案右提環(huán)11為直線形，左提環(huán)21為斜直線，斜直線的角度為10°～15°。
提環(huán)銷1向右旋轉(zhuǎn)角度為10°～15°。
提環(huán)銷1上設(shè)置有環(huán)耳4。
提環(huán)銷1橫截面的形狀為方形或內(nèi)圓外方形。
提環(huán)3結(jié)構(gòu)為非等截面的彎曲結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的提環(huán)，針對(duì)原有提環(huán)的缺陷，對(duì)下部提環(huán)銷孔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，主要是將提環(huán)下部安裝提環(huán)銷的頭部做成非圓形，其作用是一、通過增加提環(huán)銷底部接觸面的剛性，改善應(yīng)力分布，降低所產(chǎn)生的最大應(yīng)力值；二、下部的非圓形結(jié)構(gòu)，作為提環(huán)繞提環(huán)銷旋轉(zhuǎn)的限位機(jī)構(gòu)，滿足提環(huán)在頂驅(qū)裝置上使用的特殊要求。
通過將傳統(tǒng)鍛造提環(huán)的圓形截面改造為特殊的非圓截面，改善提環(huán)的受力狀態(tài)，降低應(yīng)力集中，增加提環(huán)強(qiáng)度，使提環(huán)在應(yīng)用過程中更加安全可靠。此外，提環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)頂驅(qū)裝置的使用要求，更加安全合理。


圖1為本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
在提環(huán)銷1的下部，兩側(cè)各有一個(gè)提環(huán)銷孔。提環(huán)工作時(shí)，全部提升載荷作用在這兩個(gè)提環(huán)孔上。
如圖1所示，右提環(huán)11為直線形，限制提環(huán)向左旋轉(zhuǎn)，左提環(huán)21為斜直線，斜直線的角度一般為10°～15°，允許提環(huán)向右旋轉(zhuǎn)一定角度(10°～15°)。
以4500kN提環(huán)為例，原結(jié)構(gòu)銷子孔處最大局部應(yīng)力分布在322~362MPa之間，改進(jìn)后銷子孔處局部最大應(yīng)力分布在236~270MPa之間，改進(jìn)后比改進(jìn)前應(yīng)力下降了約23.7％~28.6％。
本實(shí)用新型的另一處改進(jìn)在于對(duì)提環(huán)上部3結(jié)構(gòu)的改變。原有技術(shù)的提環(huán)，其上部橫截面是圓形，采用等截面的彎曲結(jié)構(gòu)，其工藝方法簡單，但受力狀況較差。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的上部結(jié)構(gòu)，其橫截面為非圓形，例如設(shè)計(jì)為內(nèi)圓外方形，使橫截面的面積增加15％左右，并采用了非等截面的彎曲結(jié)構(gòu)，改善了提環(huán)上部的受力狀況。
以4500kN提環(huán)為例，原結(jié)構(gòu)提環(huán)上部內(nèi)側(cè)局部應(yīng)力分布在162~202MPa之間，新結(jié)構(gòu)提環(huán)上部內(nèi)側(cè)局部應(yīng)力分布在102~135MPa之間，改進(jìn)后比改進(jìn)前應(yīng)力下降了約30％～40％。
本實(shí)用新型與常規(guī)鉆井提環(huán)的另外兩處不同之處在于，一是針對(duì)提環(huán)在頂驅(qū)裝置上的應(yīng)用，在提環(huán)中部設(shè)計(jì)了用來安裝平衡油缸的支座，可以將平衡油缸直接安裝在該支座上。而原有技術(shù)的提環(huán)，由于不具備這種整體式式支座，在安裝提環(huán)時(shí)必須采取在提環(huán)上鉆孔、打卡子等措施，既不方便，有降低了安全性。二是新結(jié)構(gòu)提環(huán)整體上采用非圓形截面，在外形尺寸相同的情況下，具有更大的橫截面積。
如圖2所示，在提環(huán)銷1上還設(shè)置有環(huán)耳4。
綜上可知，本專利是針對(duì)提環(huán)這一石油開發(fā)鉆井提升系統(tǒng)重要部件的改進(jìn)，通過改變提環(huán)結(jié)構(gòu)、橫截面形狀和增加橫截面面積，大大提高了提環(huán)實(shí)用性和安全性。
本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的提環(huán)結(jié)構(gòu)，可以應(yīng)用在常規(guī)鉆井水龍頭的提環(huán)上，尤其適用于在頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的提環(huán)中應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種石油天然氣鉆井用提環(huán)，包括左提環(huán)(21)、右提環(huán)(11)、提環(huán)(3)，左提環(huán)(21)、右提環(huán)(11)、提環(huán)(3)為一體，其特征在于左提環(huán)(21)、右提環(huán)(11)為非圓形形狀，提環(huán)(3)橫截面為非圓形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油天然氣鉆井用提環(huán)，其特征在于右提環(huán)(11)為直線形，左提環(huán)(21)為斜直線，其斜直線的角度為10°～15°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油天然氣鉆井用提環(huán)，其特征在于提環(huán)銷(1)向右旋轉(zhuǎn)角度為10°～15°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油天然氣鉆井用提環(huán)，其特征在于提環(huán)銷(1)上設(shè)置有環(huán)耳(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油天然氣鉆井用提環(huán)，其特征在于提環(huán)銷(1)橫截面的形狀為方形或內(nèi)圓外方形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油天然氣鉆井用提環(huán)，其特征在于提環(huán)(3)結(jié)構(gòu)為非等截面的彎曲結(jié)構(gòu)。
專利摘要一種石油天然氣鉆井用提環(huán)，尤其是頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置所使用的提環(huán)，包括左提環(huán)21、右提環(huán)11、提環(huán)3，左提環(huán)21、右提環(huán)11、提環(huán)3為一體，左提環(huán)21、右提環(huán)11為非圓形形狀，提環(huán)3橫截面為非圓形，通過將傳統(tǒng)鍛造提環(huán)的圓形截面改造為特殊的非圓截面，改善提環(huán)的受力狀態(tài)，降低應(yīng)力集中，增加提環(huán)強(qiáng)度，使提環(huán)在應(yīng)用過程中更加安全可靠。此外，提環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)頂驅(qū)裝置的使用要求，更加安全合理。
文檔編號(hào)E21B19/00GK2837497SQ20052011214
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月1日
發(fā)明者劉廣華, 鄒連陽, 李一心, 劉新立, 陜小平, 謝宏峰 申請(qǐng)人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 北京石油機(jī)械廠