增压式动力火钳制造技术

本发明专利技术是石油、地质钻井工程中为了取代Ｂ型钳对钻具进行上、卸扣而设计的一种增压式动力大钳．在卡紧和扭力机构中分别采用增压液缸和助力液缸的方式．在控制系统中有上扣扭矩自动限制系统．用拖动式机械手移送动力大钳．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

石油或地质钻井工程中的钻具上、卸扣动力工具。尤其适合于对钻杆、钻铤、方钻杆的上、卸扣操作。 在石油钻井工程中，钻具的上、卸扣工具通常是使用B型吊钳。操作B型吊钳是一种危险性较大的重体力劳动。五十年代后国内外均研制了不同类型的动力大钳来代替B型吊钳的一些操作，这些动力大钳按其卡紧机构可分为三大类型。第一类坡板滚子式动力大钳;第二类杠杆压紧式动力大钳;第三类液缸直接卡紧式动力大钳。美国VARCO公司生产的TW-60型动力大钳和美国专利4060014号均属于这一类型。前两类与本专利技术采用的卡紧机构的类型无关。与本专利技术有关的二种动力大钳不足之处在于以下几个方面1.在钳体的钳口处均装有手工操作的活门机构或类似的装置。 2.当钻具规格变化时，需要进行更换零部件的操作。 3.对钻具接头尺寸的偏磨限制较大。 4.结构较为复杂，体积较大，重量较重。 5.操作阀件较多，工作效率较低。 6.需用一动力绞车或移送支架作为动力大钳的移送装置。 本专利技术针对已有技术的不足之处、对构成动力大钳的关键机构的卡紧装置、扭矩液缸装置、控制系统，以及动力大钳的移送装置等方面进行了重大的改革。目的在于为钻井工程的上、卸扣操作提供一种重量较轻，结构较简单，操作简便，时效明显高于现有技术的实用性工具。 本专利技术选择的途径是大钳以液压为动力，用同步工作的成对卡紧液缸带动钳牙座直接卡紧钻具接头，以解决较大范围的尺寸适应性(例如3″～8″)，使其在钻具规格变化时无需人工更换零部件的操作;应用局部油路增压技术，以解决在动力大钳上使用高压技术(例如1000巴以上)，使动力大钳轻型化;运用工作机构和控制机构相结合的办法，解决部件动作程序控制，使操作简单化和提高效率;配备以压缩空气为动力的拖动式随钳机械手，使动力大钳在使用时的移送变得轻便、敏捷。 本专利技术增压式动力大钳(以下简称为动力大钳)其主要机构见附图1和附图2，部件包括一个开口式上钳体(1)和一个开口式下钳体(2)，每一个钳体又包括用以卡紧钻具接头的一对同步工作的卡紧液缸(3)和增压液缸(8)构成的增压卡紧机构。增压机构的液路上装有手动液压锁(35)。上、下钳的结构完全一致。上、下钳体(1)(2)之间有一套可以使上、下钳体(1)(2)相互旋转的滚轮滑道悬挂装置(4)。在上、下钳体(1)(2)的钳尾有一套可以调转工作方向的，提供上、卸扣动力的扭矩液缸(5)及其悬挂装置(6)。在动力大钳上面是一个以压缩空气为动力的拖动式机械手(7)。动力大钳的移送由钻工操作。动力大钳的上、卸扣操作由司钻进行。当司钻发出上、卸扣讯号以后进一步的大钳动作是自动按顺序完成的附图说明图1为增压式动力大钳的主视和俯视示意图，双点划线表示的是机械手被拉出的示意图; 图2为动力大钳部件装配关系示意图; 图3为动力大钳增压卡紧机构剖面示意图; 图4为卡紧液缸同步机构示意图; 图5为动力大钳扭矩液缸装置剖视示意图; 图6为扭矩液缸悬挂装置结构及安装示意图; 图7为扭矩液缸装置调转方向180度示意图; 图8为上、下钳体在扭矩液缸作用下，相对转动示意图; 图9为滚轮滑道悬挂装置与上、下钳体装配关系示意图; 图10为动力大钳液路图; 图11为考克拨盘空行程槽结构示意图; 图12为动力大钳拖动式机械手结构示意图; 图13为手动液压锁的结构示意图。 以下对构成本专利技术的技术特征的部件、装置结合以上附图作详细描述 1.增压卡紧机构(见附图3)(1)以成对安装在开口式钳体(1)(2)上同步工作的卡紧液缸(3)和对卡紧液缸油路进行增压的增压液缸(8)共同构成的增压卡紧机构。(由于上、下钳的增压卡紧机构完全一致，因此，现只对其中一个加以描述)这种卡紧装置具有两个显著的特点其一是可卡紧在规定范围内(例如3″～8″)的任何尺寸的钻具接头，而无须更换任何零件。省去了现场使用中经常遇到的卡紧变径接头更换卡紧机构零件的麻烦，并节省了时间。其二是局部油路增压技术的运用，在卡紧液缸(3)这个局部使用了高压(例如1000巴以上)，以达到所需要的卡紧力，这对动力大钳整体轻型化起着重要的作用。 已有技术中卡紧液缸使用的液压与扭矩液缸的液压相同。因此为承受扭矩液缸产生的扭矩(例如10000N·m)，卡紧液缸则需要巨大的卡紧力，这就要求卡紧液缸直径尺寸很大，从而大大增加了卡紧液缸及钳体的体积和重量。本专利技术所述的增压液缸(8)是在卡紧液缸(3)在液泵输出的压力液流的作用下预先卡住钻具接头，然后再对卡紧液缸液路增压，充分卡紧钻具接头。图3表明了增压卡紧机构中增压液缸(8)采用了柱塞付型的增压结构，增压液缸(8)开始增压前液流在系统压力作用下经进液口(86)和液口(84)(85)注入卡紧液缸工作腔(31)(32)内，使卡紧液缸(3)伸出，实现预先卡住钻具接头，进而由于主控阀(37)的切换(切换原理在液路系统部分另作详细描述)，由液口(87)注入系统压力液流，增压柱塞(88)开始工作，增压柱塞(88)首先封闭进液口(86)，对卡紧液缸(31)(32)腔进行增压。然后由于增压柱塞(88)的行程又封闭液口(85)。隔离二个卡紧液缸液腔(31)(32)之间的联通。从而避免在上、卸扣过程中对卡紧液缸(3)产生的轴向分力所引起的两个卡紧液缸之间的窜动。增压柱塞(88)继续向前运动，达到增压力量平衡，例如达到双点划线位置时增压结束。增压液缸(8)的安装位置可在钳体(1)(2)的侧板上，或其它合适的位置。 (2)卡紧液缸的同步机构，(见附图4)一个钳体上的二个卡紧液缸(3)会由于各种阻力的大小差别，在伸出或缩回时失去同步性。本专利技术的同步机构是采用相互制约式的钢丝绳、滑轮同步装置。图四表明了卡紧液缸(3)同步工作原理关系，它是由一对安装在上、下钳体(1)(2)下端面的同步滑轮(93)(94)和固定在钳牙座(33)上的固定块(91)(92)以及两根同步钢丝绳(95)(96)所组成的。在卡紧液缸(3)完全缩回时，安装固好同步钢丝绳(95)(96)。具体装法是将同步钢丝绳(95)的一端，固定在右端钳牙座固定块(92)上，并顺时针方向绕过右面的同步滑轮(93)至左端钳牙座固定块(91)上，并加以适当的张紧力。将另一根同步钢丝绳(96)的一端固定在左端钳牙座固定块(91)上，反时针方向绕过左面滑轮(94)至右端钳牙座固定块(92)上，并以同样适当的张紧力固定住。这样，不论哪一边的卡紧液缸(3)先伸出，必将通过同步钢丝绳(95)(96)将另一边的卡紧液缸(3)拉出。反之，缩回时，也必将另一边卡紧液缸(3)拖回。以达到强行同步的目的。 同步机构中有主动和被动的差别，因此实际存在着钢丝绳弹性等因素引起的少量同步误差。但只要钢丝绳的固定机构等具有足够强度本同步机构的误差可以限制在5毫米以内，将不会影响动力大钳的性能。 (3)手动液压锁的结构(见附图13)上、下钳卡紧液缸(3)的油路上分别装有手动液压锁(35)。这种液压锁可以预先操作使其投入或解除，这样上、下钳可以实现有选择的单独操作。附图十三表明了手动液压锁主要由阀体(351);阀芯(352);顶杆(353);解除手柄(354);弹簧(355)和操作手柄(68)组成。阀芯(352)有平衡液孔(357)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于石油或地质钻井工程的增压式动力大钳（以下简称为动力大钳）是由上钳体，下钳体；卡紧机构；扭矩液缸；液路操作控制系统和移送装置组成。本专利技术的特征是：上钳体（１）、下钳体（２）用一滚轮滑道悬挂装置（４）进行联接，所述的卡紧机构为同步工作的卡紧液缸（３）与增压液缸（８）共同组成的无活门式增压卡紧机构，所述的扭矩液缸为扭矩液缸（５）和装在其尾部的助力液缸（１０）共同组成的组合式扭矩液缸装置，对扭矩液缸装置进行安装和固定的是一套可以调转扭矩液缸工作方向的液缸悬挂装置（６），所述的液路操作控制系统在上扣程序中有上扣扭矩限制液路系统，所述的移送装置为拖动动力大钳就位的随钳拖动式机械手（７）。

【技术特征摘要】
1.一种用于石油或地质钻井工程的增压式动力大钳(以下简称为动力大钳)是由上钳体，下钳体；卡紧机构；扭矩液缸；液路操作控制系统和移送装置组成。本发明的特征是上钳体(1)、下钳体(2)用一滚轮滑道悬挂装置(4)进行联接，所述的卡紧机构为同步工作的卡紧液缸(3)与增压液缸(8)共同组成的无活门式增压卡紧机构，所述的扭矩液缸为扭矩液缸(5)和装在其尾部的助力液缸(10)共同组成的组合式扭矩液缸装置。对扭矩液缸装置进行安装和固定的是一套可以调转扭矩液缸工作方向的液缸悬挂装置(6)。所述的液路操作控制系统在上扣程序中有上扣扭矩限制液路系统。所述的移送装置为拖动动力大钳就位的随钳拖动式机械手(7)。2.按照权利要求1所述的动力大钳，其特征在于所述的卡紧机构的油路上分别装有用以选择性控制的手动液压锁(35)。3.按照权利要求1所述的动力大钳，其特征在于所述的卡紧液缸(3)与钳牙座(33)之间有一个起适应性调整作用的橡胶垫(34)。4.按照权利要求1所述的动力大钳，其特征在于上、下钳体(1)(2)的联结机构，滚轮滑道悬挂装置(4)上有三个缓冲橡胶环(43)，三个滚轮(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈月辉，高昆，
申请(专利权)人：天津大港石油管理局科研处，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]