用于扳手的可更换抓取插件制造技术

描述了在扳手中使用的抓取插件，所述扳手具有枢轴转动地固定到手柄的可移动地定位的钳口的集合。所述扳手和抓取插件特别地应用于钻探工业中。还描述了所述抓取插件的特定材料和特征。此外，描述了用于对抓取插件进行配置和/或确定尺寸的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本主题涉及用于工具(例如扳手)的可更换抓取插件。本主题还涉及利用抓取插件来与通常在钻探操作中使用的柱形部件接合的工具。本主题还涉及用于配置抓取插件的方法。
技术介绍
岩芯管组件被用在各种钻探工业(例如采矿、石油钻探、水井钻探、和地质钻探的领域)以及勘测工业中。岩芯管组件被用于在钻探通道尾部处获得岩芯样本。典型的岩芯管组件包括内管组件和外管组件。外管组件包含内管组件并且提供与其他钻探部件(例如钻柱或者钻杆集合)的接合。在岩芯取样操作期间，在从钻孔的底部区域采集到岩芯样本后，内管组件包含该岩芯样本。使用穿过钻杆被拉动的绳索来从钻孔底部获取内管和岩芯样本。根据岩芯管组件和/或内管的配置，各种部件可以与内管接合，例如岩芯管头和岩芯提取器。这些部件和其他可能的部件通过螺纹连接与内管接合。必须将这些螺纹连接彼此分离以便移除岩芯样本。使带螺纹的部件与内管接合或与其分离(例如在获取包含在内管中的岩芯样本时)可能是有问题的。可能要求相对高水平的力矩。污物和碎屑可能覆盖部件和/或螺纹。暴露在岩芯钻井液中或者与其接触可能造成另外的问题。膨润土钻井液包含泥土颗粒并且会具有轻微腐蚀性。钻井液还可以包括聚合物过滤控制和稳定剂、润滑油(例如钻杆润滑脂)以及切削油。这些剂在内管和/或螺纹区域上的存在能够进一步阻碍接合或分离操作，特别是在管的外表面包含润滑剂的情况下尤为如此。岩芯管组件通常是具有相对高容差的机械加工组件。因此，重要的是
例如通过使用传统管扳手来不损坏内管的外表面。典型的管扳手具有带有齿的管接合面，这些齿会在内管的外表面上形成“戳痕”、毛刺或其他表面缺陷。此外，如果管扳手施加过度的力的话，内管可能会变形。鉴于这些和其他原因，钻探工业通常使用具有摩擦涂层的专用扳手来抓取岩芯管组件和特别是抓取内管。虽然在一些方面是令人满意的，但是仍然需要改进的工具以及相关的方法以在不损坏部件的情况下牢固地接合岩芯管部件(例如内管)。
技术实现思路
本抓取插件、利用这种抓取插件的扳手及相关使用方法解决了与之前已知实践和工具相关联的困难和缺陷。一方面，本主题提供了一种适于在具有多个钳口构件的扳手中使用的可更换抓取插件。所述钳口构件中的至少一些具有容纳和保持所述抓取插件的装置。所述抓取插件包括限定凹状内面的基材。所述基材沿着内面表现出范围从40到49的洛氏硬度C。所述抓取插件还包括沿着基材的内面布置并且黏合到该内面的含有金属碳化物的层。所述层限定暴露的抓取表面。另一方面，本主题提供了一种扳手，所述扳手包括限定了第一端和与第一端相对的第二端的手柄。所述扳手还包括具有近端、远端的第一钳口，第一钳口限定了内部面，并且第一钳口的近端枢轴转动地附接到手柄的第一端。扳手还包括具有近端、远端的第二钳口，第二钳口限定了内部面，并且第二钳口的近端在第一接头组件处枢轴转动地附接到手柄的远端。所述扳手还包括具有近端、远端的第三钳口，第三钳口限定了内部面，第三钳口的近端在第二接头组件处枢轴转动地附接到第二钳口的远端，并且第三钳口的远端与手柄的第一端可拆卸地接合。所述扳手还包括与第一钳口、第二钳口和第三钳口中的至少一个的内部面附接的至少一个抓取插件。所述抓取插件包括：(i)限定了凹状内面的基材，所述基材沿着内面表现出范围从40到49的洛氏硬度C，和(ii)沿着基材的内面布置并且黏合到该内面的含有金属碳化物的层，所述层限定了暴露的抓取表面。另一方面，本主题提供了一种扳手，所述扳手包括限定了第一端和第二端
的手柄。所述扳手还包括铰接的多个钳口构件。所述多个钳口构件包括与手柄的第一端枢轴转动地附接的主钳口构件和能够与手柄接合的末端钳口构件。所述多个钳口构件中的每个限定了内部面。所述扳手还包括与多个钳口构件中的至少一个的内部面附接的至少一个抓取插件。所述抓取插件包括限定了凹状内面的基材。所述基材沿着内面表现出范围从40到49的洛氏硬度C。所述抓取插件还包括沿着基材的内面布置并且黏合到该内面的含有金属碳化物的层。所述层限定了暴露的抓取表面。另一方面，本主题提供了一种用于评估将扳手中的建议的抓取插件与特定管的一起使用是否在指定安全因子内的方法。所述方法包括确认管的内径、管的外径、管的弹性模量以及管的泊松比。所述方法还包括建议所述抓取插件的弹性模量以及抓取插件的泊松比。所述方法还包括建议抓取插件的内径、抓取插件的外径以及抓取插件的圆周长度。所述方法还包括计算利用所述建议的抓取插件的圆周压力P，其中通过等式(IV)和(V)来计算圆周压力P。所述方法还包括确定使用所建议的抓取插件时的抓取比GR。所述方法还包括利用等式(VI)计算调节后的压力P'。所述方法还包括确认管的最大屈服值PMAX。所述方法还包括指定最小安全因子FSMIN。所述方法还包括利用等式(VII)计算安全因子FSCALC。所述方法还包括将计算出的安全因子FSCALC与最小安全因子FSMIN进行比较。如果计算出的安全因子FSCALC小于或等于最小安全因子FSMIN，那么所建议的抓取插件在指定的安全因子内。如果计算出的安全因子FSCALC大于最小安全因子FSMIN，那么所建议的抓取插件不在指定的安全因子内。如会了解到的，在都不脱离要求保护的主题的情况下，本文中描述的主题能够具有其他和不同的实施例，并且该主题的多个细节能够在各个方面被修改。因此，附图和说明书应被视为是说明性的而不是限制性的。附图说明图1是根据本主题的扳手的透视图。图2是图1中描绘的扳手的顶部平面图。图3是图1的扳手的端视图。图4是图1的扳手的另一端视图。图5图示了处于闭合位置中的图1的扳手。图6图示了处于完全打开位置中的图1的扳手。图7也图示了处于完全打开位置中的图1的扳手。图8图示了在载荷施加和与内管或其他部件接合的早期阶段期间沿着摩擦材料区域的接触压力。图9图示了在施加更大载荷期间沿着摩擦材料区域的接触压力的分布。图10图示了本主题的扳手的一些部件之间的接合特征。图11图示了用于放置由本主题的扳手施加的过度水平的力的特征。图12图示了本主题的扳手的自锁特征。图13是在根据本主题的扳手的两个相邻钳口之间的接头的细节图。图14是在根据本主题的扳手中使用的多个钳口和偏置构件的视图。图15示意性图示了用于评估根据本主题的抓取插件的方法。图16是示出了位于待抓取管周围的多个抓取插件以及本文中使用的各种标记的示意图。具体实施方式本主题提供了一种扳手，该扳手独特地适合于在与和岩芯管组件相关联的部件的接合和分离中使用。虽然本主题的扳手在本文中被描述为与岩芯管组件的内管一起使用，但应理解的是，本主题的扳手适用于除钻探工业以外的工业和其他用途。总体上，本主题的扳手包括手柄和铰接地或枢轴转动地连接的多个钳口构件。钳口构件的集合能够被定位在打开位置和闭合位置之间，在所述打开位置中，内管或其他部件能够被定位在由钳口限定的抓取区域内；在所述闭合位置中，钳口接合被放置在抓取区域中的工件。在本主题的一些型式中，扳手还包括被定位为沿着钳口的内面的特定摩擦材料，其促进与被定位在或位于抓取区域中的内管或其他部件的摩擦接合。在本主题的一些型式中，扳手还包括使钳口或多个钳口偏置至特定位置的一个或更多个偏置构件，例如弹簧。特别地，扳手的一些型式包括将钳口偏置或推动到闭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于在具有多个钳口构件的扳手中使用的可更换抓取插件，所述钳口构件中的至少一些具有用于容纳和保持所述抓取插件的装置，所述抓取插件包括：限定凹状内面的基材，所述基材沿着所述内面表现出范围从40到49的洛氏硬度C；和沿着所述基材的内面布置并且黏合到该内面的含有金属碳化物的层，所述层限定暴露的抓取表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.10 US 14/202,6111.一种适用于在具有多个钳口构件的扳手中使用的可更换抓取插件，所述钳口构件中的至少一些具有用于容纳和保持所述抓取插件的装置，所述抓取插件包括：限定凹状内面的基材，所述基材沿着所述内面表现出范围从40到49的洛氏硬度C；和沿着所述基材的内面布置并且黏合到该内面的含有金属碳化物的层，所述层限定暴露的抓取表面。2.如权利要求1所述的抓取插件，其中，所述基材沿着所述基材的内面表现出从45到48的洛氏硬度C。3.如权利要求2所述的抓取插件，其中，所述基材沿着所述基材的内面表现出47的洛氏硬度C。4.如权利要求1到3中任一项所述的抓取插件，其中，所述基材由锻铁制成。5.如权利要求4所述的抓取插件，其中，所述锻铁为4140锻铁。6.如权利要求1到5中任一项所述的抓取插件，其中，布置在所述基材上的含有金属碳化物的所述层具有从0.0045英寸到0.0075英寸的厚度。7.如权利要求1到6中任一项所述的抓取插件，其中，所述金属碳化物为碳化钨。8.一种扳手，包括：手柄，其限定了第一端和与所述第一端相对的第二端；具有近端、远端的第一钳口，所述第一钳口限定了内部面，所述第一钳口的近端枢轴转动地附接到所述手柄的第一端；具有近端、远端的第二钳口，所述第二钳口限定了内部面，所述第二钳口的近端在第一接头组件处枢轴转动地附接到所述第一钳口的远端；具有近端、远端的第三钳口，所述第三钳口限定了内部面，所述第三钳口的近端在第二接头组件处枢轴转动地附接到所述第二钳口的远端，所述第三钳
\t口的远端与所述手柄的第一端可拆卸地接合；至少一个抓取插件，其附接到所述第一钳口、所述第二钳口和所述第三钳口中的至少一个的内部面，所述抓取插件包括：(i)限定了凹状内面的基材，所述基材沿着所述内面表现出范围从40到49的洛氏硬度C，和(ii)沿着所述基材的内面布置并且黏合到该内面的含有金属碳化物的层，所述层限定了暴露的抓取表面。9.如权利要求8所述的扳手，其中，所述扳手包括附接到所述第一钳口的第一抓取插件、附接到所述第二钳口的第二抓取插件和附接到所述第三钳口的第三抓取插件。10.如权利要求8到9中任一项所述的扳手，其中，所述至少一个抓取插件可移除地附接到所述第一钳口、所述第二钳口和所述第三钳口中的至少一个。11.如权利要求8到10中任一项所述的扳手，其中，所述基材沿着所述基材的内面表现出从45到48的洛氏硬度C。12.如权利要求11所述的扳手，其中，所述基材沿着所述基材的内面表现出47的洛氏硬度C。13.如权利要求8到12中任一项所述的扳手，其中，所述基材由锻铁制成。14.如权利要求13所述的扳手，其中，所述锻铁为4140锻铁。15.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·图宁雷，詹森·J·博格斯，格伦·R·夏蒂埃，
申请(专利权)人：里奇工具公司，
类型：发明
国别省市：美国;US