專利名稱：液氣大鉗低速上扣扭矩控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石油天然氣鉆井過程中，用于鉆具上、卸扣作業(yè)的液氣大鉗低速上扣扭矩的控制裝置。
現(xiàn)在使用最廣泛的液氣大鉗是一種用壓縮空氣控制，以液壓油作動(dòng)力，用作鉆具上、卸扣的動(dòng)力鉗，適用于鉆井常用的89mm、114mm、127mm、178mm等不同尺寸的鉆具上、卸扣作業(yè)。這種液氣大鉗上扣時(shí)規(guī)定在10MPa范圍內(nèi)控制上扣扭矩壓力。在操作人員用低檔上扣連接鉆具時(shí)，以觀察大鉗上壓力表的低檔壓力進(jìn)行作業(yè)，但是，由于液氣大鉗的換向閥受多種因素的影響，不一定很靈活，而鉆具與鉆具的連接密封是靠臺(tái)肩密封，上扣時(shí)兩鉆具的臺(tái)肩一接觸上，扭矩壓力會(huì)一下上升到大鉗最大的10MPa壓力。這樣往往就超過了常用的89mm、114mm、127mm、178mm等幾種鉆具的最佳上扣扭矩(均在7.5MPa以內(nèi))，造成超扭矩上扣而損壞鉆具接頭的事故，從而增加鉆具的修復(fù)工作量，造成經(jīng)濟(jì)損失。1990年研制的“液氣大鉗上扣扭矩限制裝置”，專利號(hào)90226811.2，正是為解決這一問題而研制的。但是，該裝置設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，安裝也較零亂，溢流閥設(shè)計(jì)在氣控液換向閥之后，溢流效果受到氣控液換向閥通徑阻力的限制，出現(xiàn)壓力誤差；由電接點(diǎn)壓力表、中間繼電器、電磁換向閥等組成的電控部分，未解決防爆的技術(shù)問題，而該裝置是在井口旁操作，對防爆性能要求很高；并且該裝置未設(shè)計(jì)有司鉆監(jiān)督、調(diào)節(jié)的遙控部分。
本實(shí)用新型的目的就是提供一種改進(jìn)的液氣大鉗低速上扣扭矩控制裝置，它不但克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，去掉了原裝置的電控部分，而且在操作人員用低檔作鉆具上扣作業(yè)時(shí)，根據(jù)各種鉆具的不同尺寸、不同鋼級(jí)、不同扣型、不同水眼大小、不同倒角直徑等所要求的上扣扭矩，更安全有效的調(diào)節(jié)控制扭矩值，防止超扭矩上扣損壞鉆具的事故，以達(dá)到保護(hù)鉆具接頭，延長鉆具使用壽命的目的。
本實(shí)用新型是以這樣的方式實(shí)現(xiàn)的在使用液氣大鉗低檔進(jìn)行鉆具上扣作業(yè)前，將大鉗的上、下鉗頭夾住一只158.75mm(6 1/4 ″)以上的鉆具配合接頭，分別進(jìn)行高檔、低檔的調(diào)節(jié)，觀察裝置的壓力表和壓力扭矩表，使該裝置的溢流閥壓力調(diào)到16.6MPa，兩只調(diào)壓閥調(diào)節(jié)到正用鉆具的最佳上扣扭矩值。然后，進(jìn)行實(shí)際作業(yè)，把液氣大鉗的氣閥手柄搬到低檔，使氣源的壓縮空氣推動(dòng)快速放氣閥的閥芯堵死排氣口，在壓縮空氣進(jìn)入大鉗低速氣囊的同時(shí)，通過按扭閥控制，把壓縮空氣同時(shí)輸入本裝置。壓縮空氣進(jìn)入裝置的氣控液換向閥，推動(dòng)氣缸活塞運(yùn)動(dòng)，使閥換向接通溢流閥遙控口的控制油路，同時(shí)使液壓油進(jìn)入兩只調(diào)壓閥(已預(yù)先調(diào)節(jié)好上扣扭矩)。當(dāng)液氣大鉗連接鉆具，高速上完扣再用低速緊扣時(shí)，鉆具的上扣扭矩不斷上升，升到兩只調(diào)壓閥調(diào)定的最佳上扣扭矩值時(shí)，壓力信號(hào)通過控制油路反饋到溢流閥，使溢流閥開啟卸掉多余的壓力，溢流閥保持在預(yù)先調(diào)定的壓力值。從而使液氣大鉗不會(huì)產(chǎn)生超扭矩上扣，安全有效地控制鉆具的上扣扭矩，以達(dá)到保護(hù)鉆具接頭和延長鉆具使用壽命的目的。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠、操作方便、安全性強(qiáng)、易于檢修，其實(shí)用性已在實(shí)踐中得到驗(yàn)證。如切斷裝置的氣源和油路，并不影響液氣大鉗原有的工作性能。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型提出的液氣大鉗低速上扣扭矩控制裝置的實(shí)施情況。
附


圖1為液氣大鉗低速上扣扭矩控制裝置原理圖。
如圖所示，液氣大鉗低速上扣扭矩控制裝置由按扭閥(1)、氣控液換向閥(2)、壓力表(3)、溢流閥(4)、調(diào)壓閥(5)、控制油路(6)、遠(yuǎn)程調(diào)壓閥(7)、壓力扭矩表(8)等組成。按扭閥(1)的一端連接在液氣大鉗的快速放氣閥(10)與低速氣囊(11)相聯(lián)的三通接頭上，另一端用管線與氣控液換向閥(2)的進(jìn)氣口連接。氣控液換向閥(2)的進(jìn)油口與溢液閥(4)的遙控口連接，并聯(lián)接壓力表(3)，氣控液換向閥(2)的工作口連接調(diào)壓閥(5)，同時(shí)通過控制油路(6)與遠(yuǎn)程調(diào)壓閥(7)、壓力扭矩表(8)連接。溢流閥(4)的進(jìn)油口連接在液壓油泵站(12)輸往液氣大鉗的液壓油路(13)上。并且，本裝置的氣控液換向閥(2)、壓力表(3)、溢流閥(4)、調(diào)壓閥(5)均組裝在一塊集成閥塊上，使其結(jié)構(gòu)非常緊湊。
在操作人員使用液氣大鉗的低檔進(jìn)行鉆具上扣作業(yè)之前，應(yīng)先對本裝置進(jìn)行高檔和低檔調(diào)節(jié)，其步驟如下一、高檔調(diào)節(jié)。全開本裝置的溢流閥(4)，起動(dòng)液壓油泵站(12)，拔起按扭閥(1)，氣控液換向閥(2)尚未工作。關(guān)閉液氣大鉗的溢流閥，把大鉗的氣閥手柄搬到高檔，把大鉗的換向閥按至上扣位置。讓液氣大鉗的上、下鉗頭夾住一只158.75mm(6 1/4 ″)以上的鉆具配合接頭，然后緩慢關(guān)本裝置的溢流閥(4)，觀察壓力表(3)，當(dāng)壓力升到16.6MPa時(shí)，停止關(guān)溢流閥(4)擰緊并帽。再緩慢打開大鉗上的溢流閥，觀察大鉗上壓力表，當(dāng)壓力降至10MPa時(shí)，擰緊大鉗溢流閥的并帽。松開大鉗的換向閥手柄，讓其自動(dòng)回到中位，完成高檔調(diào)節(jié)。
二、低檔調(diào)節(jié)。全開調(diào)壓閥(5)，關(guān)閉遠(yuǎn)程調(diào)壓閥(7)，把液氣大鉗的氣閥手柄搬到低檔，把大鉗的換向閥按至上扣位置。按下按扭閥(1)，使氣源(9)的壓縮空氣經(jīng)快速放氣閥(10)進(jìn)入低速氣囊(11)的同時(shí)，進(jìn)入氣控液換向閥(2)的氣缸，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)使閥換向，氣控液換向閥(2)原工作口與回油口連接變?yōu)楣ぷ骺谂c進(jìn)油口連接，從而接通溢流閥(4)的遙控口和壓力表(3)，調(diào)壓閥(5)、遠(yuǎn)程調(diào)壓閥(7)、壓力扭矩表(8)。觀察壓力扭矩表(8)，緩慢關(guān)調(diào)壓閥(5)，當(dāng)扭矩調(diào)到大于正用鉆具上扣扭矩值600N·m時(shí)，擰緊調(diào)壓閥(5)的并帽。然后，再緩慢打開遠(yuǎn)程調(diào)壓閥(7)，觀察壓力扭矩表(8)，當(dāng)讀數(shù)與正用鉆具上扣扭矩值一致時(shí)，擰緊遠(yuǎn)程調(diào)壓閥(7)的并帽。這樣便完成了本裝置低速上扣扭矩的調(diào)節(jié)。然后，操作大鉗松開、取出那只鉆具配合接頭，即可進(jìn)行鉆具上扣作業(yè)。
在對鉆具進(jìn)行上扣作業(yè)時(shí)，操作大鉗夾住鉆具，先用高檔上完扣后，再用低檔緊扣。按下按扭閥(1)接通本裝置的氣源，推動(dòng)氣控液換向閥(2)的氣缸運(yùn)動(dòng)使閥換向，從而通過控制油路(6)接通溢流閥(4)的遙控口、調(diào)壓閥(5)和遠(yuǎn)程調(diào)壓閥(7)，這時(shí)壓力扭矩表(8)顯示的鉆具上扣扭矩值不斷上升，當(dāng)升到調(diào)壓閥(5)和遠(yuǎn)程調(diào)壓閥(7)預(yù)先調(diào)定的最佳上扣扭矩值時(shí)，壓力信號(hào)會(huì)通過控制油路(6)迅速反饋到溢流閥(4)，使溢流閥(4)打開溢流，并保持在預(yù)先調(diào)定的壓力值，從而有效地控制液氣大鉗不超扭矩緊扣，防止損壞鉆具接頭，保護(hù)鉆具。當(dāng)鉆具按要求的扭矩值上緊扣后，操作人員搬動(dòng)液氣大鉗的高低檔氣閥手柄到中位，快速放氣閥(10)的排氣口被打開，本裝置的氣控液換向閥(2)復(fù)位，閥的工作口與進(jìn)油口斷開而與回油口連接。操作人員操縱液氣大鉗反轉(zhuǎn)上鉗，對準(zhǔn)缺口，松開下鉗，退出大鉗，即完成一次。上扣作業(yè)。同一種鉆具上扣，本裝置只在實(shí)際作業(yè)前，作一次扭矩值的控制調(diào)節(jié)即可。
本裝置只用于液氣大鉗的低檔上扣作業(yè)，如果仍然使用高檔上扣，本裝置不起作用。在大鉗用低檔卸扣時(shí)，提起按扭閥(1)切斷氣路，裝置不會(huì)工作。當(dāng)本裝置出現(xiàn)故障需要檢修時(shí)，提起按扭閥(1)切斷氣路，關(guān)閉溢流閥(4)切斷油路，即可進(jìn)行。
另外，還需說明，圖中(14)表示液壓油泵站(12)的油箱。
權(quán)利要求1.一種由氣源(9)、快速放氣閥(10)、低速氣囊(11)和液壓油泵站(12)等組成的用于鉆具上、卸扣作業(yè)的液氣大鉗，其特征在于液氣大鉗低速上扣扭矩控制裝置由按扭閥(1)、氣控液換向閥(2)、壓力表(3)、溢流閥(4)、調(diào)壓閥(5)、遠(yuǎn)程調(diào)壓閥(7)、壓力扭矩表(8)和控制油路(6)組成，按扭閥(1)連接在液氣大鉗的快速放氣閥(10)與低速氣囊(11)相聯(lián)的三通接頭上，另一端用管線與氣控液換向閥(2)的進(jìn)氣口連接，氣控液換向閥(2)的進(jìn)油口與溢流閥(4)的遙控口連接，并聯(lián)接壓力表(3)，氣控液換向閥(2)的工作口連接調(diào)壓閥(5)，同時(shí)通過控制油路(6)與遠(yuǎn)程調(diào)壓閥(7)、壓力扭矩表(8)連接，溢流閥(4)的進(jìn)油口連接在液壓油泵站(12)輸往液氣大鉗的油路(13)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液氣大鉗低速上扣扭矩控制裝置，其特征在于氣控液換向閥(2)、壓力表(3)、溢流閥(4)、調(diào)壓閥(5)均組裝在一塊集成閥塊上。
專利摘要本實(shí)用新型為石油天然鉆井過程中，提供一種用于液氣大鉗低擋進(jìn)行鉆具上扣作業(yè)時(shí)，控制上扣扭矩的裝置。該裝置由按扭閥、氣控液換向閥、溢流閥、壓力表、調(diào)壓閥、遠(yuǎn)程調(diào)壓閥、壓力扭矩表等組成。裝置的一端與液氣大鉗的氣源連接，另一端與液壓油泵站輸往大鉗的油路連接。在液氣大鉗用低擋上扣連接鉆具時(shí)，接通裝置的氣源和油路，采用預(yù)先調(diào)定的正用鉆具所要求的上扣扭矩值，可有效地控制大鉗的上扣扭矩，防止超扭矩上扣損壞鉆具的事故。
文檔編號(hào)E21B19/18GK2151246SQ93238639
公開日1993年12月29日 申請日期1993年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月28日
發(fā)明者吳仲琪, 雷遠(yuǎn)明, 秦世寬, 白云高, 李明樞 申請人:四川石油管理局川南礦區(qū)