CN104895515B - 石油钻采设备、铁钻工及钳体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁钻工钳体，包括机架、冲扣钳和夹紧钳，所述冲扣钳和所述夹紧钳设置于所述机架内，所述冲扣钳的盖板上沿钳口周向设有齿圈，所述齿圈啮合有齿轮，所述齿轮连接有驱动装置。本发明采用齿轮齿圈传动方式提供冲扣扭矩，实现对管柱的冲扣，相比现有技术中采用冲扣油缸施加冲扣扭矩的方式，上卸扣角度大，上卸扣效率更高。本发明进一步公开了一种铁钻工和石油钻采设备。

Description

石油钻采设备、铁钻工及钳体

技术领域

本发明涉及石油设备领域，具体是涉及一种铁钻工钳体，及使用该钳体的铁钻工及石油钻采设备。

背景技术

在石油钻修井作业中，钻杆、钻铤等管柱的连接和拆卸是一项重复而又繁重的工作。目前常见的解决办法是在石油钻采设备中配置液压大钳或动力钳，该作业方式中，液压大钳或动力钳在井口、收放位置、鼠洞、立柱存放位置之间的频繁搬动仍需人工操作完成，使得人工劳动强度和安全风险仍然较大。因此，目前逐渐被铁钻工所取代。

铁钻工是一种安全、高效的钻具上、卸扣设备，其主要包括臂架装置和钳体，钳体主要包括旋扣钳、冲扣钳和夹紧钳，通过臂架装置的多自由度运动，带动钳体移动到目标管柱处，夹紧钳和旋扣钳分别夹紧上下管柱，并由旋扣钳施加旋扣扭矩，实现上下管柱螺纹的旋进；在完成旋扣作业后，再由冲扣钳对上管柱施加冲扣扭矩，进一步紧固上下管柱的连接，从而完成上下管柱的上扣作业；卸扣作业时，施加反向扭矩，先实施冲扣，再实施旋扣。

现有技术中，冲扣钳一般通过冲扣油缸组提供冲扣扭矩，使冲扣钳相对夹紧钳旋转一定角度，该冲扣油缸组冲扣行程短，单次冲扣只能旋转27°左右，工作效率低，另外，目前大部分铁钻工尚不具备上卸钻头的功能，上卸钻头时必须使用其他专用设备。

此外，夹紧钳和冲扣钳一般均由盖板、底板和侧板构成主体框架，内设两个对称的夹紧油缸，夹紧油缸的缸筒端固定在侧板上，活塞杆可在缸筒内自由伸缩，其端部设置牙板，对称设置的两个夹紧油缸的活塞杆伸出，其端部的牙板从管柱左右两侧抱紧管柱，为上卸扣作业做好准备，该结构中，两个夹紧油缸对中较为困难，施加的夹紧力较小，夹紧受力不佳，且活塞杆在缸筒中滑动，容易产生侧向力，从而容易使牙板对管柱造成较大的损伤。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种上卸扣角度更大，上卸扣效率更高的铁钻工钳体。

本发明的一种铁钻工钳体，包括机架、冲扣钳和夹紧钳，所述冲扣钳和所述夹紧钳设置于所述机架内，所述冲扣钳的盖板上沿钳口周向设有齿圈，所述齿圈啮合有齿轮，所述齿轮连接有驱动装置。

进一步地，所述齿圈下方连接有第一导向件，所述第一导向件与所述冲扣钳的盖板连接。

进一步地，所述机架的盖板上设有与所述第一导向件配合的第一耐磨环。

进一步地，所述钳体还包括旋扣钳，所述机架上固定设有立柱，所述立柱上套设有滑套，所述旋扣钳铰接于所述滑套上，所述机架与所述滑套之间设置有可使所述滑套沿所述立柱上下滑动的浮动油缸。

进一步地，所述冲扣钳包括至少两个第一夹紧油缸，所述第一夹紧油缸的活塞杆端固定连接于所述冲扣钳的侧板上，所述冲扣钳的盖板和/或底板上设有第一导向槽，所述第一夹紧油缸的缸筒设于所述第一导向槽内并可沿所述第一导向槽滑动，所述第一夹紧油缸的缸筒端部设有第一牙板。

进一步地，所述夹紧钳包括至少两个第二夹紧油缸，所述第二夹紧油缸的活塞杆端固定连接于所述夹紧钳的侧板上，所述夹紧钳的盖板和/或底板上设有第二导向槽，所述第二夹紧油缸的缸筒设于所述第二导向槽内并可沿所述第二导向槽滑动，所述第二夹紧油缸的缸筒端部设有第二牙板。

进一步地，所述冲扣钳的底板上设有第一连接销孔，所述夹紧钳的盖板上对应设有第二连接销孔；所述夹紧钳的底板上设有第三连接销孔，所述机架的底板上设有第四连接销孔；所述钳体还包括连接销轴，所述连接销轴可选择的插入连接所述第一连接销孔和所述第二连接销孔，或所述第三连接销孔和所述第四连接销孔。

进一步地，所述夹紧钳的底板上沿钳口周向设有第二导向件，所述机架的底板上固定设有与所述第二导向件配合的第二耐磨环。

本发明的目的之二在于提供一种铁钻工，包括臂架装置和上述任一项所述的钳体。

本发明的目的之三在于提供一种石油钻采设备，包括上述的铁钻工。

本发明采用齿轮齿圈传动方式提供冲扣扭矩，实现对管柱的冲扣，相比现有技术中采用冲扣油缸施加冲扣扭矩的方式，上卸扣角度大，上卸扣效率更高。

本发明冲扣钳和夹紧钳采用三个夹紧油缸周向布置用以夹紧管柱，对中性更好，夹紧受力更佳；同时，夹紧油缸采用缸筒导向的安装方式，在夹紧作业时，由缸筒沿导向槽滑动以实现伸缩，很好的解决了传统活塞杆伸缩方式容易产生侧向力的缺陷，可大大减少对管柱的损伤。

本发明通过巧妙的结构设计，集成了上卸管柱和上卸钻头多种功能，适用性更广，经济实用。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明铁钻工钳体的结构示意图；

图2是本发明冲扣钳和夹紧钳部分的结构分解示意图；

图3是本发明图2不含机架的背面结构示意图；

图4是本发明冲扣钳的结构分解示意图；

图5是本发明上卸钻头作业时的工作状态示意图。

附图标记说明：

1、机架；101、机架盖板；102、机架底板；11、第一耐磨环；12、第二耐磨环；2、冲扣钳；201、冲扣钳的盖板；202、冲扣钳的底板；203、侧板；204、第一导向槽；21、第一连接销孔；220、连接销轴；22、第一夹紧油缸；221、活塞杆；222、第一夹紧油缸的缸筒；223、第一牙板；3、夹紧钳；301、夹紧钳的盖板；302、夹紧钳的底板；303、夹紧钳的侧板；31、第二连接销孔；32、第三连接销孔；4、旋扣钳；41、立柱；42、滑套；43、浮动油缸；51、齿圈；52、齿轮；53、驱动装置；54、第一导向件；55、第二导向件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明中，术语“第一”、“第二”主要用于区分不同的部件，但不对部件进行具体限制。

图1－图4所示是本发明实施例铁钻工钳体的结构示意图，其中图1是本发明铁钻工钳体的结构示意图；图2是本发明冲扣钳和夹紧钳部分的侧面结构分解示意图；图3是本发明图2不含机架的背面结构示意图；图4是本发明冲扣钳的结构分解示意图。

如图1－4所示，本实施例的铁钻工钳体，包括机架1、冲扣钳2、夹紧钳3和旋扣钳4。本实施例中，机架1上固定设有立柱41，立柱41上套设滑套42，旋扣钳4通过连接架铰接悬挂在滑套42上，机架1与滑套42之间设置有可使滑套42沿立柱41上下滑动的浮动油缸43。旋扣作业时，浮动油缸43油路闭合，旋扣钳4在外载作用下上下浮动；其余工况时，浮动油缸43油路打开，旋扣钳4处于固定位置。

本实施例中，冲扣钳2和夹紧钳3设置于机架1内，冲扣钳2的盖板201上沿钳口周向设有齿圈51，齿圈51啮合有齿轮52，齿轮52连接有驱动装置53，本领域技术人员应当清楚，驱动装置53可采用马达、摆动油缸、齿轮齿条机构等所有能驱动齿轮转动的机构，本实施例采用的是摆动油缸。

在冲扣或卸扣作业时，摆动油缸53启动工作，驱动齿轮52转动，进而带动齿圈51转动，从而使冲扣钳2相对夹紧钳3转动一定角度，实现对管柱的冲扣。

相比现有技术中采用冲扣油缸施加冲扣扭矩的方式，本发明上卸扣角度大，理论上可达±45°，上卸扣效率更高。

具体地，如图2所示，本实施例中，为使冲扣钳2的转动更加灵活，齿圈51上连接有第一导向件54，第一导向件54与冲扣钳2的盖板201连接；对应的，机架1的盖板101上固定设有与第一导向件54配合的第一耐磨环11，第一导向件54可沿第一耐磨环11灵活滑动。

本实施例中，如图4所示，冲扣钳2包括至少两个第一夹紧油缸22，本实施例优选采用三个，沿钳口周向布置，第一夹紧油缸22的活塞杆端221固定连接于冲扣钳2的侧板203上，冲扣钳2的盖板201和/或底板202上设有第一导向槽204，第一夹紧油缸22的缸筒222设于第一导向槽204内并可沿第一导向槽204滑动，第一夹紧油缸22的缸筒222端部设有第一牙板223。本实施例中，夹紧钳3也采用与冲扣钳2类似的结构，包括三个沿钳口周向布置的第二夹紧油缸(图中未示)，第二夹紧油缸的活塞杆端固定连接于夹紧钳3的侧板303上，夹紧钳3的盖板301和/或底板302上设有第二导向槽(图中未示)，第二夹紧油缸的缸筒设于第二导向槽内并可沿第二导向槽滑动，第二夹紧油缸的缸筒端部设有第二牙板(图中未示)。

与现有技术不同，本实施例中，冲扣钳2和夹紧钳3采用三个夹紧油缸周向布置用以夹紧管柱，对中性更好，夹紧受力更佳；同时，夹紧油缸采用缸筒导向的安装方式，在夹紧作业时，由缸筒沿导向槽滑动以实现伸缩，很好的解决了传统活塞杆伸缩方式容易产生侧向力的缺陷，可大大减少对管柱的损伤。

除了可实现对管柱上卸扣作业外，本发明还具有上卸钻头的功能，如图3所示，本实施例中，冲扣钳2的底板202上设有第一连接销孔21，夹紧钳3的盖板上对应第二连接销孔31。夹紧钳3的底板302上设有第三连接销孔32，机架1的底板102上设有第四连接销孔(图中未示)，钳体还包括连接销轴220，连接销轴220可选择的插入连接第一连接销孔21和第二连接销孔31，或第三连接销孔32和第四连接销孔。

一般情况下，在对管柱进行上卸扣作业时，连接销轴220插入连接第三连接销孔32和第四连接销孔，将夹紧钳3与机架1连接为一体，使夹紧钳3固定不动，冲扣钳2可相对夹紧钳3转动。

当上卸钻头时，如图5所示，取出第三连接销孔32和第四连接销孔内的连接销轴220，将连接销轴220插入第一连接销孔21和第二连接销孔31中，使冲扣钳2和夹紧钳3连为一体，此时冲扣钳2的第一夹紧油缸22不启动工作，启动夹紧钳3的第二夹紧油缸将钻头6夹紧，摆动油缸53工作，驱动齿轮52转动，进而带动齿圈51转动，从而带动冲扣钳2和夹紧钳3一起转动，实现对钻头的上卸扣操作。

为使夹紧钳3的转动更加灵活，夹紧钳3的底板302上沿钳口周向设有第二导向件55，机架1的底板102上固定设有与第二导向件55配合的第二耐磨环12。

本实施例通过巧妙的结构设计，集成了上卸管柱和上卸钻头多种功能，适用性更广，经济实用。

本发明提供的铁钻工，包括臂架装置和上述的钳体，由于采用上述钳体，具有其所有优点，在此不再赘述。

同样，本发明提供的石油钻采设备，包括上述铁钻工，具有其所有优点，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种铁钻工钳体，包括机架(1)、冲扣钳(2)和夹紧钳(3)，其特征在于：所述冲扣钳(2)和所述夹紧钳(3)设置于所述机架(1)内，所述冲扣钳(2)的盖板(201)上沿钳口周向设有齿圈(51)，所述齿圈(51)啮合有齿轮(52)，所述齿轮(52)连接有驱动装置(53)；

所述冲扣钳(2)的底板(202)上设有第一连接销孔(21)，所述夹紧钳(3)的盖板(301)上对应设有第二连接销孔(31)；所述夹紧钳(3)的底板(302)上设有第三连接销孔(32)，所述机架(1)的底板(102)上设有第四连接销孔，所述钳体还包括连接销轴(220)，所述连接销轴(220)可选择的插入连接所述第一连接销孔(21)和所述第二连接销孔(31)，或所述第三连接销孔(32)和所述第四连接销孔。

2.根据权利要求1所述的铁钻工钳体，其特征在于：所述齿圈(51)下方连接有第一导向件(54)，所述第一导向件(54)与所述冲扣钳(2)的盖板(201)连接。

3.根据权利要求2所述的铁钻工钳体，其特征在于：所述机架(1)的盖板(101)上设有与所述第一导向件(54)配合的第一耐磨环(11)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的铁钻工钳体，其特征在于：所述钳体还包括旋扣钳(4)，所述机架(1)上固定设有立柱(41)，所述立柱(41)上套设有滑套(42)，所述旋扣钳(4)铰接于所述滑套(42)上，所述机架(1)与所述滑套(42)之间设置有可使所述滑套(42)沿所述立柱(41)上下滑动的浮动油缸(43)。

5.根据权利要求1-3任一项所述的铁钻工钳体，其特征在于：所述冲扣钳(2)包括至少两个第一夹紧油缸(22)，所述第一夹紧油缸(22)的活塞杆端(221)固定连接于所述冲扣钳(2)的侧板(203)上，所述冲扣钳(2)的盖板(201)和/或底板(202)上设有第一导向槽(204)，所述第一夹紧油缸(22)的缸筒(222)设于所述第一导向槽(204)内并可沿所述第一导向槽(204)滑动，所述第一夹紧油缸(22)的缸筒(222)端部设有第一牙板(223)。

6.根据权利要求1-3任一项所述的铁钻工钳体，其特征在于：所述夹紧钳(3)包括至少两个第二夹紧油缸，所述第二夹紧油缸的活塞杆端固定连接于所述夹紧钳(3)的侧板(303)上，所述夹紧钳(3)的盖板(301)和/或底板(302)上设有第二导向槽，所述第二夹紧油缸的缸筒设于所述第二导向槽内并可沿所述第二导向槽滑动，所述第二夹紧油缸的缸筒端部设有第二牙板。

7.根据权利要求6所述的铁钻工钳体，其特征在于：所述夹紧钳(3)的底板(302)上沿钳口周向设有第二导向件(55)，所述机架(1)的底板(102)上固定设有与所述第二导向件(55)配合的第二耐磨环(12)。

8.一种铁钻工，其特征在于：包括臂架装置和权利要求1-7任一项所述的钳体。

9.一种石油钻采设备，其特征在于：包括权利要求8所述的铁钻工。