1.本发明涉及旋转总成技术领域，种安转总具体的全快，涉及一种安全快速更换旋转总成的速更系统及方法。
背景技术：
2.随着我国油气勘探开发不断加深加快，换旋由地层多压力系统导致的成的程钻井溢漏风险不断加大，利用旋转总成封闭钻具与套管之间的系统环空，实施欠平衡/控压钻井作业以适当降低钻井液密度，及方可有效减少或避免井下复杂的法流发生。但由于胶芯——旋转总成重要组件易受磨损，种安转总因此在实施欠平衡/控压钻井作业时，全快需定期进行旋转总成的速更更换。
3.当前，换旋在取出旋转总成过程中，成的程需要钻台人员将吊索工具下放到位后，系统作业人员需攀爬至离地面10米高的及方狭窄井口，进行吊索工具的牵引与挂靠并手动打开旋转总成锁紧装置，待锁紧装置打开，钻台人员上提吊索工具，从而完成旋转总成的取出，作业期间需要人员娴熟的配合且存在较高的安全风险。因此，提供一种安全快速更换旋转总成的系统及方法具有重要的意义。
4.申请号为“cn202310013408.1”，名称为“一种旋转控制头下套管总成及j型槽取放工具”的中国专利公开了一种j型槽取放工具，在上部旋转总成设置了多个j型槽，j型槽取放工具与钻杆连接，通过钻杆旋转使j型槽取放工具中卡件的伸出或收缩，以实现卡件与卡槽的卡紧或分离。但该专利在下放j型槽取放工具以进行j型槽与卡槽对位过程，由于旋转总成内部受力易产生旋转运动，需要将插件与卡槽反复盲插对位，操作性较差。该装置与本技术的结构不同，而且本技术在旋转总成牵引组件下放到位后，可一次性将移动卡块与卡槽结构嵌接，无需反复盲插对位，操作上更加简单可行。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种结构合理、响应迅速和操作方便的安全快速更换旋转总成的系统。又如，本发明的另一目的在于提供一种能够避免高台危险作业减少人工作业强度、无需手动操作吊索工具和安全可靠的安全快速更换旋转总成的方法。
6.为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种安全快速更换旋转总成的系统，所述系统可包括旋转总成牵引组件和电控锁紧组件，其中，旋转总成牵引组件与旋转总成内部嵌接，能够取出或安装旋转总成；旋转总成牵引组件包括自上而下依次连接的转换连接短节、上接头和下接头，以及滑筒和操作单元；下接头侧面设有容纳腔室，容纳腔室内沿下接头径向方向从内到外依次设置弹性件和移动卡块，弹性件与移动卡块贴合，弹性件底部与移动卡块底部固定，移动卡块下方设置限位块以限位移动卡块的轴向移动；限位块下方设置应急销钉以限制限位块位移；容纳腔室外侧上设有开孔，移动卡块的一侧能够径向移动出容纳腔室嵌入旋转总成中；滑筒设置在上接头和下接头的外侧，且能够上下移动，滑筒上部与上接头套接，滑筒下部与容纳腔室插接，并与移动卡块接触；操作单元设置在上接头
侧壁以控制滑筒移动进而松开牵引组件与旋转总成；电控锁紧组件设置在旋转防喷器的壳体总成外侧，能够锁紧或松开旋转总成与壳体总成；电控锁紧组件包括驱动电机、涡轮涡杆减速器、推杆、锁紧块连接件和锁紧块；涡轮涡杆减速器一侧与推杆连接；推杆与锁紧块连接件连接，锁紧块连接件与锁紧块连接；驱动电机设置在涡轮涡杆减速器下端，为电控锁紧组件提供动力并控制电控锁紧组件动作。
7.根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述涡轮涡杆减速器上端可设置有扭矩传感器以监测锁紧力矩，所述驱动电机下端可设置有位移传感器以监测驱动电机转速。
8.根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述驱动电机中可设置有plc电路板，所述plc电路板可发出指令控制驱动电机操作电控锁紧组件抱紧或松开壳体总成。
9.根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述plc电路板上可设有无线传输模块，通过所述无线传输模块可实现远程电子设备操控电控锁紧组件。
10.根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述操作单元可包括操作手柄，所述上接头侧壁可设有凹槽，所述滑筒的上部可设有滑槽，所述凹槽和所述滑槽相通形成容纳空间，所述操作手柄能够在所述容纳空间中转动。
11.根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述弹性件可包括拱形弹簧，所述开孔可包括梯形开孔，所述凹槽可包括矩形凹槽，所述滑槽可包括横向圆槽。
12.根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述容纳腔室内还可包括阶梯槽，所述阶梯槽可包括多层阶梯面，所述限位块和应急销钉可分别设置在多层阶梯面上；所述滑筒下部能够在所述阶梯槽中上下移动。
13.根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述阶梯槽可包括自上而下依次设置的第一阶梯面、第二阶梯面和第三阶梯面，所述应急销钉可设置在第二阶梯面与第一阶梯面之间，旋转总成牵引组件与旋转总成嵌接时，所述滑筒下端位于第三阶梯面。
14.本发明的另一方面提供了一种安全快速更换旋转总成的方法，所述方法可通过如上所述的安全快速更换旋转总成的系统来实现，旋转总成外侧可设置壳体总成，旋转防喷器工作时，旋转总成可通过所述电控锁紧组件锁紧于壳体总成之中；且所述方法可包括以下步骤：取出待更换旋转总成时，连接钻杆与旋转总成牵引组件，钻杆下行，旋转总成牵引组件与旋转总成连接；操作电控锁紧组件松开旋转总成与壳体总成；上提钻杆，取出待更换旋转总成和旋转总成牵引组件；安装新旋转总成时，连接钻杆与旋转总成牵引组件，连接旋转总成牵引组件与旋转总成；钻杆下行，待旋转总成座放到位，操作电控锁紧组件锁紧旋转总成与壳体总成；转动操作单元，使旋转总成牵引组件与旋转总成不再连接，上提钻杆，取出旋转总成牵引组件。
15.根据本发明另一方面的一个或多个示例性实施例，所述下接头的外侧可设有下接头定位面接触端，所述下接头定位面接触端位于所述容纳腔室下方；所述旋转总成包括可胶芯连接件和胶芯，所述胶芯连接件位于所述胶芯上端，所述旋转总成牵引组件可嵌接入所述胶芯连接件和胶芯内部，所述胶芯连接件内壁圆周面上可设有卡槽以嵌接所述移动卡块，所述胶芯上可设有定位面。
16.根据本发明另一方面的一个或多个示例性实施例，所述旋转总成牵引组件与旋转总成连接的步骤可包括：当移动卡块开始接触胶芯连接件，移动卡块受挤压退至容纳腔室
内，移动卡块将力传至弹性件，弹性件从拱起收缩的初始状态转变为压缩伸长状态；钻杆继续下行，当移动卡块与卡槽位置对应时，移动卡块不再受挤压力，弹性件拱起收缩，移动卡块一侧嵌入卡槽中，滑筒底部移至容纳腔室底部，定位面接触端底部与定位面接触；所述使旋转总成牵引组件与旋转总成不再连接的步骤可包括：转动操作单元使滑筒向上移动，移动卡块受到朝向旋转总成中心轴方向的分力，移动卡块将该分力传至弹性件，弹性件压缩伸长，移动卡块从卡槽中退至容纳腔室内，移动卡块解卡；所述电控锁紧组件松开旋转总成与壳体总成的步骤可包括：驱动电机发出松开指令，涡轮涡杆减速器转动，推杆向背离壳体总成中心轴的方向水平运动，锁紧块松开壳体总成，待推杆达到设定行程的最大位移，推杆停止运动，锁紧块松开壳体总成；所述电控锁紧组件锁紧旋转总成与壳体总成的步骤可包括：驱动电机发出锁紧指令，涡轮涡杆减速器转动，推杆向朝向旋转总成中心轴的方向运动，待推杆达到设定行程的锁紧力矩，推杆停止运动，锁紧块锁紧壳体总成。
17.根据本发明另一方面的一个或多个示例性实施例，所述方法还可包括：若移动卡块无法退回容纳腔室，则向下震击钻杆，从而剪断应急销钉，限位块下落，移动卡块和弹性件下落，移动卡块向朝向旋转总成中心轴方向的下方移动，退回容纳腔室，移动卡块解卡。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中至少一项：
19.(1)本发明的系统结构合理、响应迅速、工作稳定可靠。
20.(2)本发明的系统依靠纯机械力完成旋转总成牵引组件与旋转总成连接，实现了移动卡块与卡槽的快速嵌接，移动卡块无需与卡槽反复对位，操作方便简单。
21.(3)采用本发明的方法无需手动操作吊索工具，能够避免高台危险作业，降低劳动强度并提高效率，实现井口作业无人化，提高钻井装备的自动化水平。以川渝地区控压钻井为例，对于平均单井需进行29次高处作业，单次更换旋转总成平均井口作业时间可达1.5h，若采用本方法，对于一口井可节约43小时。
附图说明
22.通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
23.图1示出了本发明一个示例性实施例的安全快速更换旋转总成的系统的安装使用示意图。
24.图2示出了本发明一个示例性实施例的电控锁紧组件的结构示意图。
25.图3示出了本发明一个示例性实施例的旋转总成牵引组件的结构示意图。
26.图4示出了移动卡块伸出状态时本发明的旋转总成牵引组件的结构示意图。
27.图5示出了移动卡块缩回状态时本发明的旋转总成牵引组件的结构示意图。
28.图6示出了剪断应急销钉移动卡块伸出时本发明的旋转总成牵引组件的结构示意图。
29.图7示出了剪断应急销钉移动卡块缩回时本发明的旋转总成牵引组件的结构示意图。
30.附图标记：
31.1-壳体总成，2-上部旋转总成，21-上部胶芯连接件，211-卡槽，22-上部胶芯，221-定位面，3-下部旋转总成，4-电控锁紧组件，41-驱动电机，42-涡轮涡杆减速器，43-推杆，
44-锁紧块连接件，45-锁紧块，46-扭矩传感器，47-位移传感器，5-旋转总成牵引组件，51-转换连接短节，52-上接头，521-凹槽，53-下接头，531-容纳腔室，532-弹性件，533-移动卡块，534-第一销钉，535-应急销钉，536-限位块，5371-第一阶梯面，5372-第二阶梯面，5373-第三阶梯面，538-下接头定位面接触端，54-滑筒，541-滑槽，55-操作手柄。
具体实施方式
32.在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本发明的一种安全快速更换旋转总成的系统及方法。
33.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
34.术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
35.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.示例性实施例1
37.本示例性实施例提供了一种安全快速更换旋转总成的系统。
38.图1示出了本发明一个示例性实施例的安全快速更换旋转总成的系统的安装使用示意图，图2示出了本发明一个示例性实施例的电控锁紧组件的结构示意图，图3示出了本发明一个示例性实施例的旋转总成牵引组件的结构示意图，图4示出了移动卡块伸出状态时本发明的旋转总成牵引组件的结构示意图，图5示出了移动卡块缩回状态时本发明的旋转总成牵引组件的结构示意图，图6示出了剪断应急销钉移动卡块伸出时本发明的旋转总成牵引组件的结构示意图，图7示出了剪断应急销钉移动卡块缩回时本发明的旋转总成牵引组件的结构示意图。下面结合图1～图7来描述本示例性实施例的安全快速更换旋转总成的系统。
39.如图1中所示，安全快速更换旋转总成的系统主要包括旋转总成牵引组件5和电控锁紧组件4。
40.当旋转总成牵引组件5下行与旋转总成连接时，旋转总成牵引组件5下段部分结构位于钻台面以下。旋转总成牵引组件5与旋转总成内部嵌接，能够取出或安装旋转总成。电控锁紧组件4设置在旋转防喷器的壳体总成1外侧，能够锁紧或松开旋转总成与壳体总成，当需要取出旋转总成时，电控锁紧组件松开旋转总成与壳体总成，当新旋转总成座放到位时，电控锁紧组件锁紧旋转总成与壳体总成。旋转防喷器工作时，旋转总成通过电控锁紧组件锁紧于壳体总成之中。
41.如图3中所示，旋转总成牵引组件包括自上而下依次连接的转换连接短节51、上接
头52和下接头53，以及滑筒54和操作单元。下接头53的侧面设有容纳腔室531，容纳腔室531内沿下接头径向方向从内到外依次设置弹性件532和移动卡块533，弹性件532与移动卡块533贴合，弹性件532底部与移动卡块533底部固定。这里，弹性件可包括拱形弹簧，拱形弹簧的凹面与移动卡块侧面贴合，拱形弹簧底部与移动卡块底部可通过第一销钉534固定。移动卡块533下方设置限位块536以限位移动卡块533的轴向移动。限位块536下方设置应急销钉535以限制限位块536位移，应急销钉535顶部与限位块536底部接触。当移动卡块受卡而无法退回容纳腔室时，可剪断应急销钉使限位块下落，使移动卡块解卡。容纳腔室531外侧上设有开孔，移动卡块533的一侧能够径向移动出容纳腔室531使其部分嵌入旋转总成中。旋转总成中可设置与移动卡块嵌入一侧形状契合的卡槽。这里，开孔包括梯形开孔，卡槽包括梯形卡槽。进一步地，为使旋转总成牵引组件与旋转总成连接，可将卡槽设置在旋转总成的上部接近于工具的加工件，若是双胶芯总成，可设置一组卡槽，也可设置两组卡槽，例如，可在旋转总成中部再设置一组卡槽，可增加取出旋转总成的可靠性。滑筒54设置在上接头52和下接头53的外侧，且能够上下移动，滑筒54的上部与上接头52套接，滑筒54的下部与容纳腔室531插接，并与移动卡块533接触。操作单元设置在上接头52侧壁以控制滑筒54上下移动进而控制移动卡块533的径向移动以松开牵引组件与旋转总成。
42.如图2中所示，电控锁紧组件包括驱动电机41、涡轮涡杆减速器42、推杆43、锁紧块连接件44和锁紧块45。其中，涡轮涡杆减速器42一侧与推杆43连接，推杆43一端与锁紧块连接件44连接，锁紧块连接件44一端与锁紧块45连接，锁紧块45用于与壳体总成紧贴。驱动电机41设置在涡轮涡杆减速器42下端，为电控锁紧组件提供动力并控制电控锁紧组件动作。
43.进一步地，电控锁紧组件的推杆可为t型丝杆，具有自锁功能，根据锁紧力矩计算的丝杆参数，完全能够满足锁紧需求。
44.在本示例性实施例中，驱动电机中可设置有plc电路板，plc电路板可发出指令控制驱动电机，使电控锁紧组件抱紧或松开壳体总成。
45.进一步地，plc电路板上可设有无线传输模块，通过无线传输模块可实现远程电子设备操控电控锁紧组件。这里，远程电子设备可包括平板等。这里，远程电子设备还可包括控制中心设一台hmi和一台中央控制器。在远程设备的控制系统中预先设置锁紧力矩和最大位移。工作时，启动电机推动锁紧块锁紧，一旦电控锁紧组件达到锁紧力矩或者最大位移，立即停止电机运行，达到锁紧目的。松开过程与锁紧过程相反。控制系统的主要技术要点是力矩的实时检测，根据计算，锁紧力矩能够保证电控锁紧组件锁紧旋转总成。因推杆具备自锁功能，自锁能力远远大于锁紧力矩，不会产生松动，所以只需锁紧力矩达到了锁紧要求，则能达到锁紧的目的。在实际运行过程中，通过扭矩传感器等可自动检测锁紧力，一旦发现锁紧力减弱，系统会控制启动电机进行压紧，从而保证锁紧块工作在特定压力下。
46.作为本发明的一种实施方式，可设置有多个电控锁紧组件在旋转防喷器的壳体总成外侧，以锁紧或松开旋转总成与壳体总成，配合旋转总成牵引组件完成取出或安装旋转总成的操作。电控锁紧组件可周向均匀布设在壳体总成外侧，例如，壳体总成外侧可设置4个电控锁紧组件。本发明通过电控锁紧组件，以电力驱动代替液压驱动，使响应更加准确快速，且电控锁紧组件具有自锁功能，提升了整体设备的可靠性与稳定性。
47.控制电控锁紧组件进行更换旋转总成时锁紧和松开的步骤包括：
48.在远程电子设备中事先设定电控锁紧组件执行锁紧和松开的行程，包括锁紧力矩
和最大位移。当需要松开旋转总成与壳体总成时，plc发出松开指令，控制驱动电机使涡轮涡杆减速器转动，推杆向背离旋转总成中心轴的方向水平运动，锁紧块松开壳体总成，待推杆达到设定行程的最大位移，推杆停止运动，从而电控锁紧组件松开壳体总成，完成旋转总成与壳体总成的不连接。
49.当需要锁紧旋转总成与壳体总成时，plc发出锁紧指令，控制驱动电机使涡轮涡杆减速器转动，推杆向朝向旋转总成中心轴的方向运动，待推杆达到设定行程的锁紧力矩，推杆停止运动，锁紧块抱住锁紧壳体总成，从而完成旋转总成与壳体总成的连接。
50.若设置有4个电控锁紧组件，工作时，则需事先设定在远程的系统中设定4组相对方向的锁紧力矩和最大位移，当电控锁紧组件达到锁紧力矩后，停止锁紧。需要说明的是，说明书中表述的向背离旋转总成中心轴的方向即为图2中的从右向左方向，说明书中表述的朝向旋转总成中心轴的方向即为图2中的从左向右方向。
51.在本示例性实施例中，如图2中所示，电控锁紧组件上还可设有扭矩传感器46和位移传感器47。扭矩传感器46设置在涡轮涡杆减速器42上端，通过监测涡轮涡杆减速器的扭矩来监测锁紧力矩。位移传感器47设置在驱动电机41下端，通过监测驱动电机转速并计算输出位移，从而进行推杆的位移监测。扭矩传感器与位移传感器共同配合远程监测电控锁紧组件的开关情况，实现对设备运行状态远程监测，提升发现设备异常的实效性。
52.进一步地，扭矩传感器和位移传感器上均可设有无线传输模块，通过无线传输模块实现远程电子设备对电控锁紧组件进行数据监测。
53.在本示例性实施例中，如图3中所示，操作单元可包括操作手柄55，上接头52侧壁可设有凹槽521，滑筒54的上部可设有滑槽541，凹槽521和滑槽541相通形成容纳空间，操作手柄55能够在容纳空间中转动。这里，凹槽可包括矩形凹槽，滑槽可包括横向圆槽。当需要进行取出旋转总成牵引组件操作时，可通过机械力或人力向操作手柄一侧施加一定压力将其向背离旋转总成中心轴的方向转至一定角度，使操作手柄一侧转至滑槽中，控制滑筒垂直向上移动，促使移动卡块退回容纳腔室，取出旋转总成牵引组件。
54.在本示例性实施例中，容纳腔室内还可包括阶梯槽，阶梯槽可包括多层阶梯面，限位块和应急销钉可分别设置在多层阶梯面上。滑筒下部能够在阶梯槽中上下移动。旋转总成牵引组件与旋转总成连接时，滑筒底部可移至阶梯槽底部。进一步地，如图3中所示，阶梯槽可包括自上而下依次设置的第一阶梯面5371、第二阶梯面5372和第三阶梯面5373。应急销钉535可设置在第二阶梯面5372与第一阶梯面5371之间，滑筒54可在第三阶梯面5373对应槽中上下移动，当旋转总成牵引组件与旋转总成嵌接时，滑筒54下端位于第三阶梯面5373。
55.示例性实施例2
56.本示例性实施例提供了一种安全快速更换旋转总成的方法。
57.安全快速更换旋转总成的方法可通过上述示例性实施例1所述的安全快速更换旋转总成的系统来实现。
58.如图1中所示，旋转防喷器的旋转总成包括同轴设置的上部旋转总成2和下部旋转总成3，下部旋转总成3上端与上部旋转总成2下端连接，下部旋转总成3外侧设置壳体总成1。旋转防喷器工作时，下部旋转总成3通过电控锁紧组件4锁紧于壳体总成之中。如图3中所示，上部旋转总成可包括上部胶芯连接件21和上部胶芯22，上部胶芯连接件21位于上部胶
芯22上端。上部胶芯连接件21内壁圆周面上设卡槽211以嵌接移动卡块，上部胶芯22的上端面上设有定位面221。
59.安全快速更换旋转总成的方法主要包括：取出待更换旋转总成和安装新旋转总成。
60.取出待更换旋转总成时，连接钻杆与转换连接短节，完成钻杆与旋转总成牵引组件连接，钻杆下行，下放旋转总成牵引组件送入上部旋转总成中，旋转总成牵引组件与上部旋转总成嵌接，完成旋转总成牵引组件与上部旋转总成连接；操作电控锁紧组件松开下部旋转总成与壳体总成；上提钻杆，取出待更换旋转总成和旋转总成牵引组件。
61.安装新旋转总成时，完成钻杆与旋转总成牵引组件连接，完成旋转总成牵引组件与上部旋转总成连接；钻杆下行，待旋转总成座放到位，操作电控锁紧组件锁紧下部旋转总成与壳体总成；转动操作单元，旋转总成牵引组件与上部旋转总成不再嵌接，上提钻杆，取出旋转总成牵引组件。
62.在本示例性实施例中，如图3中所示，下接头53的外侧可设有下接头定位面接触端538，下接头定位面接触端538位于容纳腔室531下方。旋转总成牵引组件可嵌接入上部胶芯连接件和上部胶芯内部，当移动卡块一侧嵌入卡槽，下接头定位面接触端与定位面接触，即为旋转总成牵引组件与旋转总成连接完成。
63.在本示例性实施例中，旋转总成牵引组件与上部旋转总成连接的步骤可包括：旋转总成牵引组件下行，当移动卡块开始接触上部胶芯连接件时，移动卡块受到挤压产生径向上向朝向旋转总成中心轴方向的力，移动卡块向朝向旋转总成中心轴的方向移动，移动卡块退至容纳腔室内，移动卡块将该力传递至弹性件，弹性件从拱起收缩的初始状态转变为压缩伸长状态；旋转总成牵引组件继续下行，当移动卡块位于设有卡槽的上部胶芯连接件内壁圆周面时，移动卡块不再受到上部胶芯连接件内壁的挤压，弹性件拱起收缩，移动卡块向背离旋转总成中心轴的方向移动，穿过容纳腔室的开孔嵌入上部胶芯连接件的卡槽中，滑筒底部移动至容纳腔室底部，下接头的定位面接触端底部与上部胶芯的定位面接触。
64.取出旋转总成牵引组件的步骤可包括：对操作单元一侧施加向上的力，使滑筒向上移动，移动卡块受到向朝向旋转总成中心轴方向的分力，移动卡块将该分力传至弹性件，弹性件压缩伸长，移动卡块向朝向旋转总成中心轴的方向移动，移动卡块从卡槽中退至容纳腔室内，移动卡块解卡。
65.电控锁紧组件松开下部旋转总成与壳体总成的步骤可包括：驱动电机发出松开指令，涡轮涡杆减速器转动，推杆向背离壳体总成中心轴的方向水平运动，锁紧块松开壳体总成，待推杆达到设定行程的最大位移，推杆停止运动，锁紧块松开壳体总成，从而完成旋转总成与壳体总成的不连接。
66.电控锁紧组件锁紧下部旋转总成与壳体总成的步骤可包括：驱动电机发出锁紧指令，涡轮涡杆减速器转动，推杆向朝向旋转总成中心轴的方向运动，待推杆达到设定行程的锁紧力矩，推杆停止运动，锁紧块抱住锁紧壳体总成，从而完成旋转总成与壳体总成的连接。
67.在本示例性实施例中，安全快速更换旋转总成的方法还可包括：若移动卡块受卡于卡槽中而无法退回容纳腔室，则向下震击钻杆，从而剪断应急销钉，限位块下落，移动卡块和弹性件下落，移动卡块向朝向旋转总成中心轴的方向下方移动，退回容纳腔室，移动卡
块解卡。
68.如图4～图7中所示，安全快速更换旋转总成的方法的具体步骤包括：
69.(1)取出待更换旋转总成。
70.s1、连接钻杆与转换连接短节，完成钻杆与旋转总成牵引组件连接，钻杆下行。
71.s2、下放旋转总成牵引组件送入上部旋转总成中使旋转总成牵引组件与上部旋转总成嵌接。该步骤具体为：旋转总成牵引组件下行，当移动卡块533开始接触上部胶芯连接件21时，移动卡块533受到挤压产生径向上朝向旋转总成中心轴方向的力，移动卡块533向朝向旋转总成中心轴的方向移动，移动卡块533退至容纳腔室531内，移动卡块533将该力传递至弹性件532，弹性件532从拱起收缩的初始状态转变为压缩伸长状态，图5示出了移动卡块缩回在容纳腔室内的状态。旋转总成牵引组件继续下行，当移动卡块533位于设有卡槽211的上部胶芯连接件21内壁圆周面时，移动卡块533不再受到上部胶芯连接件21内壁的挤压，弹性件532拱起收缩，移动卡块533向背离旋转总成中心轴的方向移动穿过容纳腔室531的开孔嵌入上部胶芯连接件21的卡槽211中，图4示出了移动卡块从容纳腔室伸出嵌入卡槽的状态。此时，滑筒54底部移动至容纳腔室531底部，下接头定位面接触端538底部与上部胶芯22的定位面221接触，旋转总成牵引组件与旋转总成连接完成。
72.s3、操作电控锁紧组件松开下部旋转总成与壳体总成。该步骤具体为：控制驱动电机发出松开指令，涡轮涡杆减速器转动，推杆向背离壳体总成中心轴的方向水平运动，锁紧块松开壳体总成，待推杆达到设定行程的最大位移，推杆停止运动，锁紧块松开壳体总成，从而松开旋转总成与壳体总成的连接，以便旋转总成牵引组件取出待更换旋转总成。
73.s4、上提钻杆，取出待更换旋转总成和旋转总成牵引组件。
74.(2)安装新旋转总成。
75.s1、完成钻杆与旋转总成牵引组件连接，完成旋转总成牵引组件与上部旋转总成连接。该步骤具体为：旋转总成牵引组件下行，当移动卡块533开始接触上部胶芯连接件21时，移动卡块533受到挤压产生径向上朝向旋转总成中心轴方向的力，移动卡块533向朝向旋转总成中心轴的方向移动，移动卡块533退至容纳腔室531内，移动卡块533将该力传递至弹性件532，弹性件532从拱起收缩的初始状态转变为压缩伸长状态。旋转总成牵引组件继续下行，当移动卡块533位于设有卡槽211的上部胶芯连接件21内壁圆周面时，移动卡块533不再受到上部胶芯连接件21内壁的挤压，弹性件532拱起收缩，移动卡块533向背离旋转总成中心轴的方向移动穿过容纳腔室531的开孔嵌入上部胶芯连接件21的卡槽211中，滑筒54底部移动至容纳腔室531底部，下接头定位面接触端538底部与上部胶芯22的定位面221接触，旋转总成牵引组件与旋转总成连接完成。
76.s2、钻杆下行，使旋转总成座放到位。
77.s3、操作电控锁紧组件锁紧下部旋转总成与壳体总成。该步骤具体为：控制驱动电机发出锁紧指令，涡轮涡杆减速器转动，推杆向朝向旋转总成中心轴的方向运动，待推杆达到设定行程的锁紧力矩，推杆停止运动，锁紧块抱住锁紧壳体总成，从而完成旋转总成与壳体总成的连接。
78.s4、转动操作单元使旋转总成牵引组件与上部旋转总成不再嵌接。该步骤具体为：对操作单元一侧施加向上的力，使滑筒54向上移动，移动卡块533受到朝向旋转总成中心轴方向的分力，移动卡块533将该分力传至弹性件532，弹性件532压缩伸长，移动卡块533向朝
向旋转总成中心轴的方向移动，移动卡块533从卡槽中退至容纳腔室531内，移动卡块解卡，此时对应图5示出的移动卡块缩回在容纳腔室内的状态。然后上提钻杆，取出旋转总成牵引组件。
79.若移动卡块533受卡于卡槽211中而无法退回容纳腔室531，则向下震击钻杆，从而剪断应急销钉535，此时对应图6示出的剪断应急销钉移动卡块伸出容纳腔室的状态。应急销钉535被剪断后，限位块536下落，移动卡块533和弹性件532下落，移动卡块533受重力影响向朝向旋转总成中心轴方向下方移动，顺利退回容纳腔室531，移动卡块解卡，此时对应图7示出的剪断应急销钉移动卡块缩回容纳腔室的状态。
80.综上所述，本发明提出的优点包括以下内容中至少一点：
81.(1)本发明的旋转总成牵引组件工作可靠，在安装旋转总成整个过程中，钻杆不与下部胶芯接触，避免了下部胶芯提前磨损，保障了下部胶芯工作前的使用新度。
82.(2)本发明的电控锁紧组件以电力驱动代替液压驱动，摆脱了对液压油的需求，可事先设定驱动电机的缩紧力矩和最大位移，当驱动电机到缩紧力矩后，停止缩紧，且电控锁紧组件具有自锁功能，提升整体设备的可靠性与稳定性。
83.(3)采用本发明的方法能够避免作业人员反复爬井口，同时避免了操作人员在安装或更换旋转总成时的有限空间高处作业，节省了人力劳动，削减了作业安全风险。
84.尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明的一种安全快速更换旋转总成的系统及方法，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。