專利名稱：一種液壓鉗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田修井作業(yè)工具，具體地說是一種實現(xiàn)油管和抽油 桿自動上卸扣的液壓鉗。
背景技術(shù)：
在油田的修井作業(yè)過程中，大量的工作是將鉆桿、油管、抽油桿 等工件連接或拆卸，然后從油井中一根根地上提取出或是下放到油井 中。連接或拆卸油管或抽油桿等工件大都采用液壓鉗來完成。在修井 作業(yè)過程中，液壓鉗通常成對使用(上面的稱為主鉗，下面的稱為背 鉗)，主要包括液壓驅(qū)動馬達、傳動齒輪和卡牙總成組成，通過傳動 齒輪將液壓驅(qū)動馬達的輸出動力傳遞給卡牙總成，使卡牙總成旋轉(zhuǎn)， 進而對油管或抽油桿管箍進行上卸扣。在裝卸油管或抽油桿的過程 中，液壓鉗的位置需要不斷地升降，這就需要先用吊車將液壓鉗吊起
來，然后再固定液壓鉗上的繩索，費時費力，操作繁鎖；同時，這種 被修井架懸吊起來的液壓鉗需要依靠人工作手推操作，不但勞動強度 大，工作效率低，而且不夠安全，工傷事故時有發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有液壓鉗存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種自 動伸縮、能夠?qū)崿F(xiàn)油管(抽油桿)自動上卸扣的液壓鉗。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計數(shù)的液壓鉗。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種可以實現(xiàn)扭矩檢測控制的液壓鉗。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
本發(fā)明包括主鉗、背鉗、高低速換檔機構(gòu)及連接架，背鉗安裝在 連接架上，主鉗位于背鉗的上方，通過導(dǎo)桿與背鉗相連接，主鉗可沿 導(dǎo)桿上下往復(fù)移動；高低速換檔機構(gòu)安裝在主鉗上，其輸出端與主鉗 內(nèi)部的換檔裝置相連，高低速換檔機構(gòu)還與液壓控制模塊相連；液壓 鉗通過連接架與修井操作機機身的液壓鉗伸縮架相連接。
其中所述連接架的下方設(shè)有底板，底板與連接架柔性連接，背 鉗固接于底板上；底板與連接架的柔性連接是通過鋼絲繩連接的；所 述導(dǎo)桿包括外簡、彈簧、內(nèi)簡及限位導(dǎo)向螺釘，內(nèi)、外筒均為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)，兩者相插接，在內(nèi)簡內(nèi)設(shè)有彈簧，彈簧的一端抵接于外簡的 頂端內(nèi)臂，另一端抵接于內(nèi)簡的下端內(nèi)臂；外簡上設(shè)有限位導(dǎo)向螺釘,
內(nèi)簡上開有滑孔，限位導(dǎo)向螺釘插入滑孔內(nèi)；所述高低速換檔機構(gòu)包 括換檔液壓缸、換檔手柄、液壓桿及連接座，換檔液壓缸的一端通過 連接座安裝在主鉗上，另 一端設(shè)有液壓桿，液壓桿上鉸接有換檔手柄; 所述主鉗的旋轉(zhuǎn)鉗體上設(shè)有與鉗體共同旋轉(zhuǎn)的計數(shù)鐵塊，在計數(shù)鐵塊 的一側(cè)設(shè)有安裝在主鉗上固定不動的磁感應(yīng)傳感器；液壓控制模塊上 設(shè)有壓力傳感器。
本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果為
1. 本發(fā)明將液壓鉗通過連接架直接與修井操作機機身的液壓鉗 伸縮架相連接，在伸縮架的驅(qū)動下實現(xiàn)了液壓鉗的自動伸縮，從而將 操作人員從危險作業(yè)環(huán)境中解放出來；液壓鉗的上/卸扣過程實現(xiàn)了 自動化操作，這樣既降低了工人的勞動強度，又能避免工人在作業(yè)時 可能發(fā)生的意外傷害。
2. 連接架與伸縮架之間安裝簡單、快捷，便于油管液壓鉗與抽 油桿液壓鉗的互換。
3. 背鉗安裝的底板與連接架之間通過多點鋼絲繩實現(xiàn)柔性連接， 實現(xiàn)了油管(抽油桿)與液壓鉗之間短距離的自動調(diào)整對正。
4. 主鉗與背鉗之間通過導(dǎo)桿連接，導(dǎo)桿的長度可通過內(nèi)部的彈 簧壓縮程度調(diào)節(jié)，在承受主鉗重力的同時還實現(xiàn)了上/卸扣過程中主、 背鉗之間距離的靈活調(diào)節(jié)。
5. 高低速換檔機構(gòu)釆用液壓缸推動換檔手柄而完成，實現(xiàn)了自 動換檔，避免了釆用人工手動換檔帶來的安全隱患。
6. 本發(fā)明通過壓力傳感器及計數(shù)模塊與磁感應(yīng)傳感器，在上/ 卸扣過程中，實現(xiàn)了對液壓鉗扭矩的監(jiān)測控制以及對旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的計數(shù) 功能。


圖l為本發(fā)明在修井操作機中的位置示意圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖2的俯視圖4為圖3中A處底板與連接板連接結(jié)構(gòu)的局部放大左視圖5為圖2中導(dǎo)桿的結(jié)構(gòu)示意圖6為圖2中高低速換檔機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖
圖7為圖6的俯視圖8為本發(fā)明油管(抽油桿)卸扣過程的控制系統(tǒng)流程圖； 圖9為本發(fā)明油管(抽油桿)上扣過程的控制系統(tǒng)流程圖；其中l(wèi)為液壓鉗，2為修井操作機機身，3為控制柜，4為修井 操作機底盤，5為井口， 6為卡座，7為油管(抽油桿)，8為龍頭，9 為液壓馬達，IO為高低速換檔機構(gòu)，ll為主鉗，12為導(dǎo)桿，13為連 接頭，14為連接架，15為背鉗，16為鋼絲繩，17為底板，18為計 數(shù)鐵塊，19為液壓控制模塊，20為壓力傳感器，21為磁感應(yīng)傳感器, 22為外簡，23為彈簧，24為內(nèi)簡，25為滑孔，26為限位導(dǎo)向螺釘, 27為換檔液壓缸，28為換檔手柄，29為液壓桿，30為連接座。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳述。
如圖2、圖3所示，本發(fā)明包括主鉗11、背鉗15、高低速換檔 機構(gòu)10及連接架14,連接架14上設(shè)有兩個連接頭13，連接架14先 通過連接頭13與修井操作機機身的液壓鉗伸縮架固接在一起，連接 架14本身也通過螺釘固定安裝在液壓鉗伸縮架上，隨著液壓鉗伸縮 架伸出或縮回，為了實現(xiàn)液壓鉗和操作機之間油路和電路的連接，連 接架14上還設(shè)置了油路接頭和防爆航插；如圖4所示，連接架14的 下方設(shè)有底板17,背鉗15固定安裝在底板17上，底板17與連接架 14之間為柔性連接，本實施例是通過鋼絲繩16分別連接于底板17 與連接架14來實現(xiàn)的，這樣在油管(抽油桿)7和液壓鉗1開口存 在位置不正時，油管(抽油桿)7和液壓鉗1之間可實現(xiàn)短距離的自 動調(diào)整對正；主鉗11位于背鉗15的上方，通過三個導(dǎo)桿12與背鉗 15相連接，三個導(dǎo)桿12形成一個三角形，其中一個導(dǎo)桿靠近修井操 作機機身，另兩個導(dǎo)桿則位于靠近井口的一側(cè)；主鉗ll可沿導(dǎo)桿l2 上下往復(fù)移動；如圖5所示，導(dǎo)桿12包括外簡22、彈簧23、內(nèi)簡 24及限位導(dǎo)向螺釘26,內(nèi)、外簡24、 22均為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)，兩者相 插接，有部分重疊，即內(nèi)簡24插入外簡22內(nèi)，外簡22的頂端內(nèi)壁 與內(nèi)簡24的頂端之間留有供兩者上下移動的空間；在內(nèi)簡24內(nèi)設(shè)有 彈簧23,彈簧23的一端抵接于外簡22的頂端內(nèi)壁，另一端抵接于 內(nèi)簡24的下端內(nèi)壁，通過調(diào)節(jié)彈簧23的壓縮程度，可以調(diào)節(jié)導(dǎo)桿 12的長度，進而調(diào)節(jié)主鉗ll與背鉗15之間的距離，此外，導(dǎo)桿12 還承擔著主鉗11重力產(chǎn)生的壓縮作用；外簡22上設(shè)有限位導(dǎo)向螺釘 26,內(nèi)簡24上開有滑孔25,滑孔25為一細長條形孔，限位導(dǎo)向螺 釘26插入滑孔25內(nèi)，既可防止內(nèi)簡24相對于外簡22發(fā)生轉(zhuǎn)動，也 可防止內(nèi)簡24從外簡22內(nèi)移出。如圖6、圖7所示，高低速換檔機 構(gòu)10安裝在主鉗11上，包括換檔液壓缸27、換檔手柄28、液壓桿 29及連接座30,換檔液壓缸27的一端通過連接座30安裝在主鉗11 上，另一端設(shè)有液壓桿29;換檔手柄28的一端與液壓桿29相鉸接，另一端與主鉗ll內(nèi)部的換檔裝置相連，主鉗ll內(nèi)的換檔裝置是在主 鉗11上的液壓馬達9的輸出軸上設(shè)有兩個齒數(shù)不等的滑動齒輪和一 個固定齒輪，固定齒輪位于兩個滑動齒輪之間，通過鍵連接固定在液 壓馬達9的輸出軸上，固定齒輪外套有一齒輪套，該齒輪套是內(nèi)齒輪， 可以沿固定齒輪表面上下滑動，通過與兩滑動齒輪的離合實現(xiàn)高低速
的換檔傳動，齒輪套與換檔軸相連，在換檔液壓缸27的驅(qū)動下，液 壓桿29沿換檔液壓缸27的軸向方向往復(fù)運動，換檔手柄28即在液 壓桿29的帶動下，繞鉸接端轉(zhuǎn)動，進而通過換檔軸驅(qū)動齒輪套上下 運動，通過齒輪套與不同齒數(shù)的滑動齒輪離合，即可實現(xiàn)高低速自動 換檔，來控制主鉗ll的旋轉(zhuǎn)速度；主鉗ll與背鉗15均為巿購產(chǎn)品， 購置于海城巿石油機械制造有限公司的XQ89/3YD、 XQ114/6YC或 XQ140/12Y等型號的液壓動力鉗；高低速換檔機構(gòu)10還與液壓控制 模塊19相連，由液壓控制模塊19控制高低速換檔機構(gòu)的換檔，液壓 控制模塊19上設(shè)有壓力傳感器20,通過檢測液壓油的壓力來實現(xiàn)對 液壓鉗扭矩的監(jiān)控；主鉗11的旋轉(zhuǎn)鉗體上設(shè)有與鉗體共同旋轉(zhuǎn)的計 數(shù)鐵塊18,在計數(shù)鐵塊18的一側(cè)設(shè)有安裝在主鉗11上固定不動的 磁感應(yīng)傳感器21。其中，壓力傳感器20為巿購產(chǎn)品，購置于北京昆 侖海岸傳感技術(shù)中心生產(chǎn)的JYB-KO-HAG-1型壓力傳感器；磁感應(yīng)傳 感器21為市購產(chǎn)品，購置于德國TURCK公司的BIM-IKE-Y1X型磁感 應(yīng)傳感器。
本發(fā)明的原理及工作過程為
如圖1所示，本發(fā)明液壓鉗1位于龍頭8的下方，安裝在修井操 作機的伸縮架上，空閑時收縮在修井操作機機身2靠井口 5的一側(cè)， 工作時伸出對油管(抽油桿)7進行上/卸扣。修井操作機機身2位 于修井操作機底盤4上，龍頭8位于修井操作機機身2的上方，修井 操作機機身2上設(shè)有控制柜3;龍頭8在工作時伸出，并對正井口4; 不工作時，龍頭縮回，以便于運輸；卡座6直接落在井口5上。
如圖8所示，液壓鉗的卸扣過程為
當檢測光幕檢測到油管管箍到達需要卸扣的位置時，液壓鉗在修 井操作機機身的液壓鉗伸縮架的驅(qū)動下伸出，將主鉗ll與背鉗15對 正并把持住油管，液壓控制模塊19在控制系統(tǒng)(本發(fā)明的控制系統(tǒng) 為現(xiàn)有技術(shù))的控制下，將高低速換檔機構(gòu)IO切換到低速檔，即換 檔液壓缸27接收到液壓控制模塊19的信號開始工作，驅(qū)動液壓桿 29動作，換檔手柄28在液壓桿29的帶動下繞鉸接處轉(zhuǎn)動，使主鉗 11內(nèi)的齒輪套上/下動作，切換到低速檔；此時，背鉗15抱緊油管， 液壓馬達9驅(qū)動主鉗11對油管進行崩扣；在崩扣時，可通過壓力傳感器20對崩扣過程的液壓油的壓力進行監(jiān)控，如液壓油的壓力顯著 下降，則說明螺扣已松開，如果沒有顯著下降，則說明螺扣太緊，需
人工崩扣；崩扣完成之后，液壓控制模塊19在控制系統(tǒng)的控制下將
高低速換檔機構(gòu)IO切換到高速檔，液壓馬達9驅(qū)動主鉗11對油管進
行高速旋轉(zhuǎn)卸扣；在旋轉(zhuǎn)過程中，主鉗ll上的計數(shù)鐵塊l8每旋轉(zhuǎn)一
周即通過一次磁感應(yīng)傳感器21，磁感應(yīng)傳感器21對油管卸扣的圈數(shù) 進行計數(shù)，并將數(shù)值反饋給控制系統(tǒng)，當回轉(zhuǎn)圈數(shù)達到設(shè)定值時，控 制系統(tǒng)即認為卸扣完成，主鉗ll停止旋轉(zhuǎn)；卸扣完成之后，液壓鉗
1在修井操作機機身的液壓鉗伸縮架的驅(qū)動下縮回。主鉗11在卸扣
過程中的上升或下降通過導(dǎo)桿12來實現(xiàn)。 如圖9所示，液壓鉗的上扣過程為
當檢測光幕檢測到油管下端到達需要上扣的位置時，液壓鉗1在 修井操作機機身的液壓鉗伸縮架的驅(qū)動下伸出，將主鉗ll與背鉗15 對正并把持住油管，液壓控制模塊19在控制系統(tǒng)的控制下，將高低 速換檔機構(gòu)10切換到低速檔，即換檔液壓缸27接收到液壓控制模塊 19的信號開始工作，驅(qū)動液壓桿29動作，換檔手柄28在液壓桿29
的帶動下繞鉸接處轉(zhuǎn)動，使主鉗ll內(nèi)的齒輪套上/下動作，切換到高 速檔；液壓馬達9驅(qū)動主鉗11對油管進行低速韌扣；韌扣完成以后， 液壓控制模塊19在控制系統(tǒng)的控制下，將高低速換檔機構(gòu)10切換到 高速檔，即換檔液壓缸27接收到液壓控制模塊19的信號開始工作， 驅(qū)動液壓桿29動作，換檔手柄28在液壓桿29的帶動下繞鉸接處轉(zhuǎn) 動，使主鉗ll內(nèi)的齒輪套上/下動作，切換到高速檔；液壓馬達9驅(qū) 動主鉗11對油管進行高速旋轉(zhuǎn)上扣，當磁感應(yīng)傳感器21記錄的油管 上扣圈數(shù)達到設(shè)定值時，液壓控制模塊19在控制系統(tǒng)的控制下將高 低速換檔機構(gòu)IO切換到低速檔，利用主鉗ll對油管進行緊扣，緊扣 時可通過壓力傳感器20對緊扣過程的液壓油的壓力進行監(jiān)控，如液 壓油的壓力沒有達到設(shè)定值，則說明螺扣仍需要進一步上緊，如果達 到設(shè)定值，則說明螺扣已經(jīng)達到上扣要求；上扣完成之后，液壓鉗l 在修井操作機機身的液壓鉗伸縮架的驅(qū)動下縮回。
本發(fā)明的液壓鉗可分為油管液壓鉗和抽油桿液壓鉗，兩種液壓鉗 結(jié)構(gòu)相同，不同在于技術(shù)參數(shù)指標。
油管液壓鉗的技術(shù)參數(shù)指標額定系統(tǒng)壓力為llMPa，額定供油 量為80L/min，主鉗小73 (平式和加厚)，主鉗的額定抵擋扭矩為 3. 5kNm,主鉗的額定抵擋轉(zhuǎn)速為25~38r/min,主鉗的額定高擋扭矩 為lkNm,主鉗的額定高擋轉(zhuǎn)速為84~105r/min,主鉗的開口尺寸為 95,，主鉗的移動質(zhì)量為120kg,背鉗的使用范圍為4)73 (平式和加厚)，背鉗的額定扭矩為3.5kNm,背鉗的開口尺寸為 120隨，背 鉗的移動質(zhì)量為40kg;
抽油桿液壓鉗的技術(shù)參數(shù)指標額定系統(tǒng)壓力為lOMPa,額定供 油量為80L/min,主鉗的適用范圍為小16、小19、小22、 cj)25、小28， 主鉗的額定抵擋扭矩為1. 8kNm,主鉗的額定抵擋轉(zhuǎn)速為46r/min，主 鉗的額定高擋扭矩為0. 8kNm,主鉗的額定高擋轉(zhuǎn)速為120r/min,主 鉗的開口尺寸為66mm,主鉗的移動質(zhì)量為100kg,背鉗的適用范圍為 cH6、小19、 cj)22、 c})25、小28，背鉗的額定扭矩為1. 8kNm,背鉗 的移動質(zhì)量為20kg。
本發(fā)明大大降低了操作人員的勞動強度以及修井作業(yè)過程的危 險性，為油田生產(chǎn)創(chuàng)造了巨大的效益。
權(quán)利要求
1. 一種液壓鉗，其特征在于包括主鉗(11)、背鉗(15)、高低速換檔機構(gòu)(10)及連接架(14)，背鉗(15)安裝在連接架(14)上，主鉗(11)位于背鉗(15)的上方，通過導(dǎo)桿(12)與背鉗(15)相連接，主鉗(11)可沿導(dǎo)桿(12)上下往復(fù)移動；高低速換檔機構(gòu)(10)安裝在主鉗(11)上，其輸出端與主鉗(11)內(nèi)部的換檔裝置相連，高低速換檔機構(gòu)(10)還與液壓控制模塊(19)相連；液壓鉗通過連接架(14)與修井操作機機身的液壓鉗伸縮架相連接。
2. 按權(quán)利要求l所述的液壓鉗，其特征在于所述連接架(14) 的下方設(shè)有底板(17),底板(17)與連接架(14)柔性連接，背鉗(15)固接于底板(17)上。
3. 按權(quán)利要求2所述的液壓鉗，其特征在于所述底板(17) 與連接架(14)的柔性連接是通過鋼絲繩(16)連接的。
4. 按權(quán)利要求1所述的液壓鉗，其特征在于所述導(dǎo)桿(12) 包括外簡(22)、彈簧(23)、內(nèi)簡(24)及限位導(dǎo)向螺釘(26)，內(nèi)、 外簡(24、 22)均為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)，兩者相插接，在內(nèi)簡(24)內(nèi)設(shè) 有彈簧(23)，彈簧(23)的一端抵接于外簡(22)的頂端內(nèi)臂，另 一端抵接于內(nèi)簡(24)的下端內(nèi)臂；外簡(22)上設(shè)有限位導(dǎo)向螺釘(26),內(nèi)簡(24)上開有滑孔(25),限位導(dǎo)向螺釘U6)插入滑孔 (25)內(nèi)。
5. 按權(quán)利要求1所述的液壓鉗，其特征在于所述高低速換檔 機構(gòu)(10 )包括換檔液壓缸(27 )、換檔手柄(28 )、液壓桿(29 )及 連接座(30),換檔液壓缸(27)的一端通過連接座(30)安裝在主 鉗(11)上，另一端設(shè)有液壓桿(29)，液壓桿(29)上鉸接有換檔 手柄(28 )。
6. 按權(quán)利要求1所述的液壓鉗，其特征在于所述主鉗(ll) 的旋轉(zhuǎn)鉗體上設(shè)有與鉗體共同旋轉(zhuǎn)的計數(shù)鐵塊(18 )，在計數(shù)鐵塊(18 ) 的一側(cè)設(shè)有安裝在主鉗(11)上固定不動的磁感應(yīng)傳感器(21)。
7. 按權(quán)利要求1所述的液壓鉗，其特征在于所述液壓控制模 塊(19)上設(shè)有壓力傳感器(20)。
全文摘要
本發(fā)明涉及油田修井作業(yè)工具，具體地說是一種實現(xiàn)油管和抽油桿自動上卸扣的液壓鉗，包括主鉗、背鉗、高低速換檔機構(gòu)及連接架，背鉗安裝在連接架上，主鉗位于背鉗的上方，通過導(dǎo)桿與背鉗相連接，主鉗可沿導(dǎo)桿上下往復(fù)移動；高低速換檔機構(gòu)安裝在主鉗上，其輸出端與主鉗內(nèi)部的換檔裝置相連，高低速換檔機構(gòu)還與液壓控制模塊相連；液壓鉗通過連接架與修井操作機機身的液壓鉗伸縮架相連接。本發(fā)明在伸縮架的驅(qū)動下實現(xiàn)了液壓鉗的自動伸縮，從而將操作人員從危險作業(yè)環(huán)境中解放出來；液壓鉗的上/卸扣過程實現(xiàn)了自動化操作，這樣既降低了工人的勞動強度，又能避免工人在作業(yè)時可能發(fā)生的意外傷害。
文檔編號E21B19/16GK101429856SQ20081001272
公開日2009年5月13日 申請日期2008年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者嚴玉中, 于永權(quán), 寶 劉, 戴玉龍, 李慶杰, 金福久, 啟 陳 申請人:遼河石油勘探局;沈陽新松機器人自動化股份有限公司