动力钳制造技术

本发明专利技术涉及一种动力钳，该动力钳包括下方钳和上方钳，每个下方钳和上方钳具有围绕管状通道分布的多个夹持器，用于分别夹持下方管件和夹持上方管件。所述动力钳还包括扭矩致动器，该扭矩致动器包括第一液压驱动器和第二液压驱动器，用于使上方钳相对于下方钳旋转。根据本发明专利技术，第一液压驱动器和第二液压驱动器分别具有驱动轴，该驱动轴支撑与导轨配合的引导轮以及与齿条配合的小齿轮，所述引导轮和小齿轮同心地安装在液压驱动器的驱动轴上。液压驱动器安装有与主轴线平行的驱动轴，并且上方钳或下方钳包括容纳引导轮的导轨以及与小齿轮配合的齿条。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】动力钳
本专利技术总体上涉及一种动力钳，其用于连接和断开具有螺纹端的管件。具体地，本专利技术涉及一种扳手工具，用于形成或断开管件连接部，更具体地，本专利技术涉及两个管件之间的连接部的扭矩增大和扭矩减小。仍更特别地，本专利技术还涉及一种具有紧凑设计的可替代钻工。此外，本专利技术提供了一种设置有根据本专利技术的动力钳的方法和船或平台。
技术介绍
已提出动力钳在现有技术中是众所周知的。动力钳是用于连接管件的扳手，例如用于连接钻管以构成钻柱，或者用于连接管状套管部分，以提供用于对钻井孔的内部进行衬里的套管柱。更具体地，使用动力钳来使上方管件与下方管件之间的连接部的扭矩增大，所述管件已经通过将上方管件的下螺纹端拧入下方管件的上螺纹端来连接，并且通过将上方管件的下螺纹端从下方管件的上螺纹端拧松来断开管件连接部之前，使上方管件与下方管件之间的连接部的扭矩减小。在建造油井或气井时，通常必须构建长的钻管。由于这些管的长度，随着管柱从钻井平台降低到井中，所述管件的部分或立根逐渐地添加到钻柱中。特别地，当需要添加管的部分或立根时，通常通过应用位于钻井平台的地板中的卡盘的卡瓦来支撑钻柱。然后将管的新的部分或立根从机架移动到卡盘上方的作业线中。然后将要连接的管的部分或立根的螺纹销定位在井中的管的螺纹盒上方，并且通过相对于柱旋转立根或管来建立连接。通常，旋转器用于形成两个管件之间的连接部，例如，将上方管件的螺纹销端驱动到下方管件的螺纹箱端中。动力钳随后用于使管件之间的连接部的扭矩增大。动力钳使一个管件(该管件可以是管件的立根的部分)相对于另一个管件(该管件可以是管件柱的部分)旋转，以断开或组成多个套管部分、管件、钻管和其他管件的柱。所需的组成扭矩例如取决于管的尺寸和螺纹复合摩擦系数。通常的做法是使用动力钳将连接部的扭矩增大至预定扭矩，以形成连接部。动力钳位于平台上，既可以在轨道上，也可以从井架而悬挂在链条上。为了组成或断开螺纹连接部，需要布置两个钳。活动(或拧紧)钳在螺纹连接部部上方向管的部分提供扭矩，同时待用(或备用)钳在螺纹连接部下方提供反作用扭矩。备用钳夹紧螺纹连接部下方的管，并且防止所述管旋转。可以机械地、液压地或气动地进行这样的夹紧。拧紧钳夹紧连接部的上部，并且受到驱动以使所述拧紧钳提供有限角度的扭矩。通常，为了提供高扭矩，对拧紧钳进行液压方式地驱动。一个或两个液压致动缸根据钳的设计而通过小角度(通常在25°的区域内)来驱动钳。由于通常所使用的几何构造，钳的扭矩输出随着驱动的角度的正弦函数而变化，从而导致扭矩输出在所述驱动角度范围上降低高达15％。为了组成或断开连接部，可能需要在较大的角度上提供高扭矩。为实现这一目的，拧紧钳必须数次夹持并拧紧管件，以完全紧固或断开螺纹连接部。需要一种用于形成或断开管件连接部的改进的设备。此外，需要一种紧凑的设备，该设备将组成或断开管状连接部。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种根据权利要求1所述的动力钳，用于相对于上方管件向下方管件施加扭矩，从而使下方管件的上线端与上方管件的下螺纹端连接和断开，所述下方管件和所述上方管件同轴地支撑在动力钳的主轴线上。根据本专利技术的动力钳包括：-下方钳，所述下方钳包括下方钳框架、多个夹持器和径向开口，所述下方钳框架限定中心管状通道，每个夹持器具有线性工作轴线，所述工作轴线垂直于主轴线延伸，所述夹持器围绕管状通道分布，用于夹持管状通道中的下方管件，所述径向开口提供通向管件的管状通道的横向入口；-上方钳，所述上方钳包括上方钳框架、多个夹持器和径向开口，所述上方钳框架限定中心管状通道，每个夹持器具有线性工作轴线，所述工作轴线垂直于主轴线延伸，所述夹持器围绕管状通道分布，用于夹持管状通道中的上方管件，所述径向开口提供通向管状通道的横向入口；-支撑框架，所述支撑框架支撑下方钳和/或上方钳，其中相应的管状通道在主轴线上对齐，上方钳位于下方钳上方；以及-扭矩致动器，所述扭矩致动器包括第一液压驱动器和第二液压驱动器，用于使上方钳相对于下方钳并围绕主轴线旋转，以使由下方钳夹持的下方管件与由上方钳夹持的上方管件连接或断开，其中，第一液压驱动器和第二液压驱动器分别具有壳体和从该壳体延伸的驱动轴，每个驱动轴支撑用于与导轨配合的引导轮以及用于与齿条配合的小齿轮，所述引导轮和小齿轮同心地安装在液压驱动器的驱动轴上，并且其中，第一液压驱动器和第二液压驱动器安装在下方钳框架上或安装在上方钳框架上，第一液压驱动器和第二液压驱动器中的每个的驱动轴平行于主轴线，并且上方钳或下方钳分别包括容纳引导轮的引导轨道以及与第一液压驱动器和第二液压驱动器的小齿轮配合的齿条，以使液压驱动器能够相对于下方钳旋转并引导上方钳。因此，动力钳包括用于夹持下方管件的下方钳以及用于夹持上方管件的上方钳，并且设置有齿条和小齿轮驱动器以及导轨，用于使上方钳相对于下方钳旋转，以形成或断开上方管件与下方管件之间的连接部。根据本专利技术，用于与齿条配合的小齿轮和与用于传递扭矩的导轨配合的引导轮两者均安装在相应的液压驱动器的驱动轴上，所述液压驱动器定位为使其驱动轴平行于主轴线并位于夹持器之间。齿条和导轨彼此相邻并彼此平行地延伸。由于扭矩致动器的第一液压驱动器和第二液压驱动器安装在下方钳与上方钳的夹持器之间，因此液压驱动器在被旋转的夹持器的运动的潜在轨迹上延伸。即使液压驱动器因此限制钳相对于彼此的运动，但是已经发现，这样的配置使得能够实现动力钳的有效且紧凑的设计。因此，本专利技术使得能够将液压驱动器安装在由上方钳和下方钳的夹持器限定的包封空间内，从而用于紧凑且有效的动力钳。注意的是，在现有技术中，用于向动力钳提供扭矩的驱动器通常安装在由夹持器限定的包封空间的外部，从而位于上方钳的顶部上、下方钳的下方和/或相对于主轴线位于夹持器的径向外部。因此现有技术的钳在设计上是笨重的。在实施方案中，导轨包括用于与第一液压驱动器的引导轮配合的第一轨道部分以及用于与第二液压驱动器的引导轮配合的第二导轨，优选地，齿条包括用于与第一液压驱动器的小齿轮配合的第一齿条部分以及用于与第二液压驱动器的小齿轮配合的第二齿条部分。在另一实施方案中，第一液压驱动器和第二液压驱动器位于夹持器致动器之间，使得第一轨道部分和第二轨道部分分别在两个夹持器致动器之间延伸。将导轨(优选地，齿条)放置在夹持器之间，这使得能够实现动力钳的紧凑设计。在实施方案中，导轨具有内部引导表面和外部引导表面，内部引导表面和外部引导表面在它们之间限定导轨，引导轮优选地邻接内部和外部引导表面两者。因此，引导轮锁定在两个引导表面之间，并且移动的自由度被限制为沿着导轨的运动。当要产生大扭矩时，这特别有益，以防止钳的相对运动，特别是小齿轮相对于齿条的侧向运动，即在垂直于主轴线的方向上。提出下方钳和上方钳的设置是相似的。通常，下方钳和上方钳包括相同数量的夹持器。而且，当上方钳和下方钳各自的径向开口位于彼此上下放置时，上方钳的夹持器优选地位于下方钳的夹持器上方。在优选的实施方案中，扭矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.动力钳，所述动力钳适于相对于上方管件向下方管件施加扭矩，从而使下方管件的上螺纹端与上方管件的下螺纹端连接和断开，所述下方管件和所述上方管件支撑在动力钳的主轴线上，所述动力钳包括：/n-下方钳，所述下方钳包括下方钳框架、多个夹持器和径向开口，所述下方钳框架限定中心管状通道，每个夹持器具有线性工作轴线，所述工作轴线垂直于所述主轴线延伸，所述夹持器围绕管状通道分布，用于夹持管状通道中的下方管件，所述径向开口提供通向用于管件的管状通道的横向入口；/n-上方钳，所述上方钳包括上方钳框架、多个夹持器和径向开口，所述上方钳框架限定中心管状通道，每个夹持器具有线性工作轴线，所述工作轴线垂直于主轴线延伸，所述夹持器围绕管状通道分布，用于夹持管状通道中的上方管件，所述径向开口提供通向管状通道的横向入口；/n-支撑框架，所述支撑框架支撑下方钳和/或上方钳，其中相应的管状通道在主轴线上对齐，上方钳位于下方钳上方；以及/n-扭矩致动器，所述扭矩致动器包括第一液压驱动器和第二液压驱动器，用于使上方钳相对于下方钳并围绕主轴线旋转，以使由下方钳夹持的下方管件与由上方钳夹持的上方管件连接或断开，/n其中，所述第一液压驱动器和所述第二液压驱动器分别具有壳体和从所述壳体延伸的驱动轴，每个驱动轴支撑用于与导轨配合的引导轮以及用于与齿条配合的小齿轮，所述引导轮和小齿轮同心地安装在液压驱动器的驱动轴上，并且/n其中，所述第一液压驱动器和所述第二液压驱动器安装在所述下方钳框架上或安装在所述上方钳框架上，所述第一液压驱动器和所述第二液压驱动器每个的驱动轴平行于主轴线，并且上方钳或下方钳分别包括容纳引导轮的引导轨道以及与第一液压驱动器和第二液压驱动器的小齿轮配合的齿条，以使液压驱动器能够相对于下方钳旋转并引导上方钳。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180803 NL 20214181.动力钳，所述动力钳适于相对于上方管件向下方管件施加扭矩，从而使下方管件的上螺纹端与上方管件的下螺纹端连接和断开，所述下方管件和所述上方管件支撑在动力钳的主轴线上，所述动力钳包括：
-下方钳，所述下方钳包括下方钳框架、多个夹持器和径向开口，所述下方钳框架限定中心管状通道，每个夹持器具有线性工作轴线，所述工作轴线垂直于所述主轴线延伸，所述夹持器围绕管状通道分布，用于夹持管状通道中的下方管件，所述径向开口提供通向用于管件的管状通道的横向入口；
-上方钳，所述上方钳包括上方钳框架、多个夹持器和径向开口，所述上方钳框架限定中心管状通道，每个夹持器具有线性工作轴线，所述工作轴线垂直于主轴线延伸，所述夹持器围绕管状通道分布，用于夹持管状通道中的上方管件，所述径向开口提供通向管状通道的横向入口；
-支撑框架，所述支撑框架支撑下方钳和/或上方钳，其中相应的管状通道在主轴线上对齐，上方钳位于下方钳上方；以及
-扭矩致动器，所述扭矩致动器包括第一液压驱动器和第二液压驱动器，用于使上方钳相对于下方钳并围绕主轴线旋转，以使由下方钳夹持的下方管件与由上方钳夹持的上方管件连接或断开，
其中，所述第一液压驱动器和所述第二液压驱动器分别具有壳体和从所述壳体延伸的驱动轴，每个驱动轴支撑用于与导轨配合的引导轮以及用于与齿条配合的小齿轮，所述引导轮和小齿轮同心地安装在液压驱动器的驱动轴上，并且
其中，所述第一液压驱动器和所述第二液压驱动器安装在所述下方钳框架上或安装在所述上方钳框架上，所述第一液压驱动器和所述第二液压驱动器每个的驱动轴平行于主轴线，并且上方钳或下方钳分别包括容纳引导轮的引导轨道以及与第一液压驱动器和第二液压驱动器的小齿轮配合的齿条，以使液压驱动器能够相对于下方钳旋转并引导上方钳。


2.根据权利要求1所述的动力钳，其中，所述下方钳和所述上方钳分别包括三个夹持器，管状夹持器分别围绕下方钳和上方钳的管状通道以等间隔定位。


3.根据权利要求2所述的动力钳，其中，所述导轨包括用于与第一液压驱动器的引导轮配合的第一轨道部分以及用于与第二液压驱动器的引导轮配合的第二导轨，优选地，所述齿条包括用于与第一液压驱动器的小齿轮配合的第一齿条部分以及用于与第二液压驱动器的小齿轮配合的第二齿条部分。


4.根据权利要求2和权力要求3所述的动力钳，其中，所述第一液压驱动器和所述第二液压驱动器位于夹持器致动器之间，使得所述第一轨道部分和所述第二轨道部分中的每个都在两个夹持器致动器之间延伸。


5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的动力钳，其中，所述导轨具有内部引导表面和外部引导表面，所述内部引导表面和所述外部引导表面在它们之间限定导轨，所述引导轮优选地邻接内部引导表面和外部引导表面两者。


6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的动力钳，其中，所述下方钳框架和所述上方钳框架包括相互作用的定位引导件，用于沿至少竖直方向而相对于下方钳对上方钳进行定位。
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【专利技术属性】
技术研发人员：P·D·M·范杜伊文迪贾克，J·鲁登伯格，
申请(专利权)人：伊特里克公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL