沖扣鉗裝置和使用該沖扣鉗裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油鉆井用機(jī)械，具體是一種為鉆具連接提供上扣和卸扣作業(yè)的沖扣鉗裝置和使用該沖扣鉗裝置進(jìn)行鉆具上扣和卸扣作業(yè)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油鉆井作業(yè)自動(dòng)化水平的提高，自動(dòng)化程度高的井口液壓石油工具(如動(dòng)力鉆桿鉗、動(dòng)力套鉗、鐵鉆工等)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。由于鉆具的上扣和卸扣作業(yè)的工作環(huán)境比較惡劣，設(shè)備直接接觸化學(xué)泥漿，承受的扭矩載荷大，并經(jīng)常有沖擊載荷，需要一種的、更加皮實(shí)耐用、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的用于上扣和卸扣作業(yè)的沖扣鉗裝置和方法。
[0003]目前，用于井口鉆具的上扣和卸扣作業(yè)的液壓沖扣鉗裝置通常由上鉗、下鉗、沖扣缸、以及上鉗與下鉗之間的連接結(jié)構(gòu)組成，沖扣缸連接上鉗和下鉗的尾部。上鉗和下鉗的結(jié)構(gòu)基本一致，主要由鉗體、鉗頭、鉗牙、夾緊缸等組成，鉗牙裝在鉗頭上，鉗頭安裝在夾緊缸的缸桿端部，夾緊缸裝在鉗體上。設(shè)備工作時(shí)，夾緊缸推動(dòng)鉗頭去夾緊鉆具接頭，并使鉗牙咬入鉆具接頭外壁；上鉗夾緊鉆具的上接頭，下鉗夾緊鉆具的下接頭，通過(guò)沖扣缸缸桿的伸出或縮回來(lái)進(jìn)行鉆具接頭的上扣或卸扣作業(yè)。
[0004]現(xiàn)有的沖扣鉗裝置存在以下缺點(diǎn):一、由于鉆具的上卸扣扭矩載荷較大，需要一對(duì)大口徑的夾緊缸來(lái)產(chǎn)生大的夾緊力(通常不小于100噸)，使鉗牙嵌入鉆具接頭外壁來(lái)防止沖扣作業(yè)時(shí)的打滑；二、由于上卸扣作業(yè)載荷經(jīng)常是沖擊載荷，且垂直于夾緊缸桿，容易造成夾緊缸密封失效；三、由于鉆具外表通常帶有泥漿，泥漿和夾緊缸缸桿直接接觸，也容易造成缸桿和密封的失效；四、由于不同的鉆具接頭之間的上卸扣扭矩作業(yè)是不同的，而沖扣鉗的夾緊力總是設(shè)定在最大扭矩載荷時(shí)的需要值上，這給鉆具接頭帶來(lái)過(guò)度的咬傷。總之，現(xiàn)有的沖扣鉗裝置存在的工作壽命較短、現(xiàn)場(chǎng)維修復(fù)雜、減短鉆具使用壽命等缺點(diǎn)和不足之處。
[0005]因此目前需要一種能夠解決上述技術(shù)問(wèn)題的沖扣鉗裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的液壓沖扣鉗存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種受力結(jié)構(gòu)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、皮實(shí)耐用、現(xiàn)場(chǎng)維修簡(jiǎn)便的、能大幅度地減少設(shè)備的維修時(shí)間、能大幅度地減少在上卸扣作業(yè)中鉗牙對(duì)鉆具接頭的過(guò)度咬傷從而延長(zhǎng)鉆具的使用壽命的液壓沖扣鉗裝置和方法，從而提高鉆井作業(yè)的安全和效率。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種沖扣鉗裝置。
[0008]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，沖扣鉗裝置包括上鉗、下鉗、和安裝在所述上鉗和所述下鉗之間的中鉗，其中，所述上鉗和所述下鉗配置成使一個(gè)鉆具接頭在第一方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，并且所述中鉗配置成使另一個(gè)鉆具接頭在與所述第一方向相反的第二方向上轉(zhuǎn)動(dòng)；或者，所述上鉗或所述下鉗配置成固定一個(gè)鉆具接頭，并且所述中鉗配置成使另一個(gè)鉆具接頭轉(zhuǎn)動(dòng)；或者，所述上鉗或所述下鉗配置成使一個(gè)鉆具接頭轉(zhuǎn)動(dòng)，并且所述中鉗配置成固定另一個(gè)鉆具接頭。
[0009]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，沖扣鉗裝置還包括連接上鉗和中鉗的第一連接結(jié)構(gòu)和連接中鉗和下鉗的第二連接結(jié)構(gòu)，使得所述中鉗能夠相對(duì)于所述上鉗和下鉗在水平平面中運(yùn)動(dòng)。
[0010]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，第一連接結(jié)構(gòu)包括:第一中間軸；第一臂，所述第一臂可樞轉(zhuǎn)地連接到所述第一中間軸和所述上鉗；和第二臂，所述第二臂可樞轉(zhuǎn)地連接到所述第一中間軸和所述中鉗。第二連接結(jié)構(gòu)包括:第二中間軸；第三臂，所述第三臂可樞轉(zhuǎn)地連接到所述第二中間軸和所述中鉗；和第四臂，所述第四臂可樞轉(zhuǎn)地連接到所述第二中間軸和所述下鉗。
[0011]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，沖扣鉗裝置還包括沖扣缸，所述沖扣缸包括缸體和能夠相對(duì)于缸體伸出或縮回的缸桿，所述上鉗和所以下鉗可樞轉(zhuǎn)地連接到所述液壓缸的缸體，所述中鉗可樞轉(zhuǎn)地連接到所述沖扣缸的缸桿。
[0012]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，所述上鉗、中鉗和下鉗均包含同樣的鉗子主體，所述鉗子主體都包括:鉗頭主體，所述鉗頭主體包括鉗頭和鉗頭尾部，所述鉗頭尾部通過(guò)連接銷(xiāo)與所述鉗頭連接；鉗鉤，所述鉗鉤可樞轉(zhuǎn)地連接到所述鉗頭；和驅(qū)動(dòng)鉗鉤相對(duì)于鉗頭樞轉(zhuǎn)的夾緊缸，所述夾緊缸配置在鉗鉤和鉗頭尾部之間。
[0013]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，所述上鉗的鉗頭主體和所述下鉗的鉗頭主體，通過(guò)連接結(jié)構(gòu)可樞轉(zhuǎn)地連接到所述沖扣缸的缸體，并且所述上鉗的鉗頭主體和所述下鉗的鉗頭主體配置成同步地動(dòng)作。
[0014]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，所述鉗頭上安裝一個(gè)圓弧形鉗牙，所述圓弧形鉗牙通過(guò)相應(yīng)的燕尾連接安裝到所述鉗頭；并且所述鉗鉤上安裝兩個(gè)平鉗牙，所述兩個(gè)平鉗牙設(shè)置成彼此互成角度，每個(gè)平鉗牙通過(guò)相應(yīng)的燕尾連接安裝到所述鉗鉤。
[0015]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，每個(gè)鉗子主體的鉗頭和鉗鉤構(gòu)成一個(gè)鉗口，其中，當(dāng)所述夾緊缸的缸桿伸出時(shí)，鉗口打開(kāi)時(shí)，鉗子主體處于待命狀態(tài)，方便鉆具接頭進(jìn)入鉗口 ；當(dāng)所述夾緊缸的缸桿縮回時(shí)，鉗口關(guān)閉，鉗子主體能夠夾持鉆具接頭的外周，使得所述圓弧鉗牙和所述兩個(gè)平鉗牙分別與鉆具接頭的外周接合。
[0016]圓弧形鉗牙以及兩個(gè)所述平鉗牙與鉆具接頭外周形成三點(diǎn)接觸，鉆具接頭的軸心位于三個(gè)接觸點(diǎn)形成的三角形內(nèi)，從而在使用時(shí)，鉗牙與鉆具的接頭外周接合，所述鉗子主體能夠像管鉗一樣，在旋擰過(guò)程中根據(jù)設(shè)定向鉆具施加相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩并且不打滑。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種上文任意實(shí)施例所述的沖扣鉗裝置的使用方法，該方法包括:使用上鉗和中鉗執(zhí)行鉆具的上扣操作和卸扣操作中的一個(gè)操作；和使用中鉗和下鉗執(zhí)行鉆具的上扣操作和卸扣操作中的另一個(gè)操作。
【附圖說(shuō)明】
[0018]現(xiàn)在將通過(guò)舉例的方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，其中:
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沖扣鉗裝置的俯視示意圖；
[0020]圖2是圖1所示的沖扣鉗裝置的透視示意圖，其中，該沖扣鉗裝置夾持著鉆具；
[0021]圖3是圖1所示的沖扣鉗裝置的中鉗的透視示意圖；
[0022]圖4是圖1所示的沖扣鉗裝置的上鉗和下鉗的透視示意圖；
[0023]圖5是圖1所示的沖扣鉗裝置的連接結(jié)構(gòu)的透視示意圖。
[0024]附圖標(biāo)記列表:
[0025]1、沖扣缸；2、連接結(jié)構(gòu)；3、沖扣缸銷(xiāo)；
[0026]4、中鉗；5、鉆具；6、上鉗；
[0027]7、下鉗；8、銷(xiāo)子；9、壓板；
[0028]10、鉗頭；11、圓弧鉗牙；12、平鉗牙；
[0029]13、鉗鉤；14、壓板；15、連接銷(xiāo)；
[0030]16、連接板；18、鉗頭尾部；19、夾緊缸；
[0031]20、夾緊缸銷(xiāo)；21、連接板；22、連接板；
[0032]23、連接銷(xiāo)；24、臂；25、法蘭軸；
[0033]26、平墊；27、螺母及防松墊片；28、中間軸；
[0034]29、臂
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例加以描述。
[0036]圖1和圖2分別示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的沖扣鉗裝置的俯視示意圖和透視示意圖。如圖所示，沖扣鉗裝置包括上鉗6、下鉗7和安裝在所述上鉗和所述下鉗之間的中鉗4。沖扣鉗裝置還包括兩套連接結(jié)構(gòu)2，分別安裝于所述下鉗7和所述中鉗4之間及所述中鉗4和所述上鉗6之間。
[0037]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沖扣鉗裝置的中鉗的透視示意圖。如圖所示，中鉗4包括鉗子主體，所述鉗子主體包括:鉗頭主體，所述鉗頭主體包括鉗頭10和通過(guò)連接銷(xiāo)15連接到所述鉗頭10的鉗頭尾部18 ;鉗鉤13，所述鉗鉤13可樞轉(zhuǎn)地連接到所述鉗頭10 ;和驅(qū)動(dòng)鉗鉤13相對(duì)于所述鉗頭主體樞轉(zhuǎn)的夾緊缸19，所述夾緊缸19通過(guò)夾緊缸銷(xiāo)20和所述鉗頭尾部18及鉗鉤13連接。鉗頭主體與鉗鉤13之間通過(guò)銷(xiāo)子8可樞轉(zhuǎn)地連接。鉗子主體的鉗口由鉗頭10和鉗鉤13形成，當(dāng)夾緊缸19驅(qū)動(dòng)鉗鉤13以銷(xiāo)子8為轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，鉗口打開(kāi)；反之，鉗口關(guān)閉，