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)自動化水平的提高，自動化程度高的井口液壓石油工具(如動力鉆桿鉗、動力套鉗、鐵鉆工等)被越來越廣泛地應(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、更加皮實耐用、現(xiàn)場維護簡便、結(jié)構(gòu)簡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，夾緊缸推動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，通過沖扣缸缸桿的伸出或縮回來進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:一、由于鉆具的上卸扣扭矩載荷較大，需要一對大口徑的夾緊缸來產(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防止沖扣作業(yè)時的打滑；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的需要值上，這給鉆具接頭帶來過度的咬傷?？傊?，現(xiàn)有的沖扣鉗裝置存在的工作壽命較短、現(xiàn)場維修復(fù)雜、減短鉆具使用壽命等缺點和不足之處。
[0005]因此目前需要一種能夠解決上述技術(shù)問題的沖扣鉗裝置。

【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和不足，提供一種受力結(jié)構(gòu)合理、結(jié)構(gòu)簡單、皮實耐用、現(xiàn)場維修簡便的、能大幅度地減少設(shè)備的維修時間、能大幅度地減少在上卸扣作業(yè)中鉗牙對鉆具接頭的過度咬傷從而延長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)明的第一個方面，提供了一種沖扣鉗裝置。
[0008]在根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例中，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鉆具接頭在第一方向上轉(zhuǎn)動，并且所述中鉗配置成使另一個鉆具接頭在與所述第一方向相反的第二方向上轉(zhuǎn)動；或者，所述上鉗或所述下鉗配置成固定一個鉆具接頭，并且所述中鉗配置成使另一個鉆具接頭轉(zhuǎn)動；或者，所述上鉗或所述下鉗配置成使一個鉆具接頭轉(zhuǎn)動，并且所述中鉗配置成固定另一個鉆具接頭。
[0009]根據(jù)另一示例性實施例，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于所述上鉗和下鉗在水平平面中運動。
[0010]根據(jù)另一示例性實施例，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，所述鉗頭尾部通過連接銷與所述鉗頭連接；鉗鉤，所述鉗鉤可樞轉(zhuǎn)地連接到所述鉗頭；和驅(qū)動鉗鉤相對于鉗頭樞轉(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)另一示例性實施例，所述上鉗的鉗頭主體和所述下鉗的鉗頭主體，通過連接結(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作。
[0014]根據(jù)另一示例性實施例，所述鉗頭上安裝一個圓弧形鉗牙，所述圓弧形鉗牙通過相應(yīng)的燕尾連接安裝到所述鉗頭；并且所述鉗鉤上安裝兩個平鉗牙，所述兩個平鉗牙設(shè)置成彼此互成角度，每個平鉗牙通過相應(yīng)的燕尾連接安裝到所述鉗鉤。
[0015]根據(jù)另一示例性實施例，每個鉗子主體的鉗頭和鉗鉤構(gòu)成一個鉗口，其中，當(dāng)所述夾緊缸的缸桿伸出時，鉗口打開時，鉗子主體處于待命狀態(tài)，方便鉆具接頭進入鉗口 ；當(dāng)所述夾緊缸的缸桿縮回時，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所述平鉗牙與鉆具接頭外周形成三點接觸，鉆具接頭的軸心位于三個接觸點形成的三角形內(nèi)，從而在使用時，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操作。
【附圖說明】
[0018]現(xiàn)在將通過舉例的方式結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行描述，其中:
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明實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]附圖標記列表:
[0025]1、沖扣缸；2、連接結(jié)構(gòu)；3、沖扣缸銷；
[0026]4、中鉗；5、鉆具；6、上鉗；
[0027]7、下鉗；8、銷子；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；
[0030]16、連接板；18、鉗頭尾部；19、夾緊缸；
[0031]20、夾緊缸銷；21、連接板；22、連接板；
[0032]23、連接銷；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
【具體實施方式】
[0035]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例加以描述。
[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和通過連接銷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)動鉗鉤13相對于所述鉗頭主體樞轉(zhuǎn)的夾緊缸19，所述夾緊缸19通過夾緊缸銷20和所述鉗頭尾部18及鉗鉤13連接。鉗頭主體與鉗鉤13之間通過銷子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)動鉗鉤13以銷子8為轉(zhuǎn)軸順時針旋轉(zhuǎn)時，鉗口打開；反之，鉗口關(guān)閉，