CN105401898B - 石油钻采设备、铁钻工及其上卸扣装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁钻工上卸扣装置，包括夹紧钳、冲扣钳和冲扣油缸，所述冲扣油缸一端固定在所述夹紧钳上，另一端铰接在所述冲扣钳上，所述冲扣油缸连接有增压装置，在至少一个预定状态下，所述冲扣油缸的有杆腔进油，无杆腔回油，所述增压装置为所述冲扣油缸的有杆腔提供大于系统压力P的压力Pa。本发明通过增加一个增压装置，实现冲扣油缸工作压力的提高，进而实现在保持整个泵站系统不变，冲扣油缸外形尺寸大小、结构和安装尺寸不变的情况下，无论正扣、反扣钻具，均可达到设计的上、卸扣扭矩。本发明进一步公开了一种铁钻工和石油钻采设备。
Description
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上卸扣装置，及使用该上卸扣装置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。
铁钻工是一种石油钻井或修井作业用动力机具，包括移动装置和动力钳。移动装置用于调节动力钳的工作位置，动力钳包括上卸扣装置和旋扣装置，配合完成管柱的夹紧、旋扣和上、卸扣。
上卸扣装置通常采用一个冲扣油缸，通过冲扣油缸的伸出或缩回提供冲扣扭矩，使冲扣钳相对夹紧钳旋转一定角度，从而使上方管柱相对下方管柱旋转一定角度，实现上扣或卸扣。
而根据油缸自身的特性，在输入系统压力相同的情况下，其缩回的力总是小于伸出的力，因此在冲扣油缸对正扣钻具进行卸扣或对反扣钻具进行上扣时，其对应的缩回动作所提供的力通常很难满足需求，为增大冲扣油缸缩回时提供的力，常规的解决方法是增大冲扣油缸的有杆腔面积，即增大冲扣油缸的尺寸，此种方式无疑增大了装置的整体外形尺寸，导致体积过大，且冲扣油缸伸出时提供的力过于富足，造成了浪费。
除此以外，还有采用以下的方式：
1)采用双油缸冲扣，可满足上卸扣工作需要，但同样增大了整体外形尺寸，并增加了成本。
2)只采用单冲扣油缸，该方案牺牲了工作范围，只适应正扣或反扣钻具中的一种，使用钻具范围小，冲扣角度小，作业效率低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种铁钻工上卸扣装置，在保持整个泵站系统不变，冲扣油缸外形尺寸大小、结构和安装尺寸不变的情况下，无论正扣、反扣钻具，均可达到设计的上卸扣扭矩。
本发明的第一方面，提供了一种铁钻工上卸扣装置，包括夹紧钳、冲扣钳和冲扣油缸，所述冲扣油缸一端固定在所述夹紧钳上，另一端铰接在所述冲扣钳上，所述冲扣油缸连接有增压装置，在至少一个预定状态下，所述冲扣油缸的有杆腔进油，无杆腔回油，所述增压装置为所述冲扣油缸的有杆腔提供大于系统压力P的压力Pa。
进一步地，所述增压装置包括增压油缸，所述增压油缸的无杆腔与第二油口B连接，所述增压油缸的有杆腔与所述冲扣油缸的有杆腔连通，所述冲扣油缸的无杆腔与第一油口A连通，所述第二油口B和所述冲扣油缸的有杆腔之间设有液压阀件。
进一步地，所述液压阀件为液控单向阀，所述液控单向阀的进油口与所述第二油口B连接，所述液控单向阀的出油口与所述冲扣油缸的有杆腔连接，所述液控单向阀的先导控制油路接入所述第一油口A与所述冲扣油缸的无杆腔之间的油路中。
进一步地，所述液压阀件为单向平衡阀，所述单向平衡阀的进油口与所述第二油口B连接，所述单向平衡阀的出油口与所述冲扣油缸的有杆腔连接，所述单向平衡阀的先导控制油路接入所述第一油口A与所述冲扣油缸的无杆腔之间的油路中。
进一步地，所述增压油缸安装固定在所述夹紧钳上。
本发明的第二方面，进一步提供了一种铁钻工，包括移动装置和动力钳，所述动力钳包括旋扣装置和上述任一项所述的上卸扣装置。
本发明的第三方面，还提供了一种石油钻采设备，包括上述的铁钻工。
本发明通过增加一个增压油缸，配合液压阀件，实现冲扣油缸工作压力的提高，进而实现在保持整个泵站系统不变，冲扣油缸外形尺寸大小、结构和安装尺寸不变的情况下，无论正扣、反扣钻具，均可达到设计的上、卸扣扭矩。同时，还具备以下优点：
1)钻具适用范围广，冲扣角度大，作业效率高；
2)单冲扣油缸结构，上卸扣扭矩大，钳体体积较小；
3)用简单、安全的液控方式，实现冲扣油缸增压、冲扣增扭的目的，安全可靠；
4)整体结构紧凑，成本低。
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是本发明铁钻工上卸扣装置的结构示意图；
图2是本发明一种实施方式的液压原理图；
图3是本发明另一种实施方式的液压原理图。
附图标记说明：
1、夹紧钳；2、冲扣钳；3、冲扣油缸；4、增压油缸；5、液压阀件；A、第一油口；B、第二油口；A1、增压油缸有杆腔；B1、增压油缸无杆腔；A2、冲扣油缸有杆腔；B2、冲扣油缸无杆腔；
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。
如图1、2所示，本实施例的铁钻工上卸扣装置，包括夹紧钳1、冲扣钳2和冲扣油缸3，冲扣油缸3一端固定在夹紧钳1上，另一端铰接在冲扣钳2上，冲扣油缸3连接有增压装置；本实施例中，增压装置具体包括安装固定在夹紧钳1上的增压油缸4，增压油缸4的无杆腔与第二油口B连接，增压油缸4的有杆腔与冲扣油缸3的有杆腔连通，冲扣油缸3的无杆腔与第一油口A连通，第二油口B和冲扣油缸3的有杆腔之间设有液压阀件5；本实施例中，液压阀件5具体为液控单向阀，液控单向阀的进油口与第二油口B连接，液控单向阀的出油口与冲扣油缸3的有杆腔连接，液控单向阀的先导控制油路接入第一油口A与冲扣油缸3的无杆腔之间的油路中。
当需要对正扣钻具进行卸扣或对反扣钻具进行上扣时，冲扣油缸3对应缩回动作，由冲扣油缸3的有杆腔A2进油，无杆腔B2回油，此时通过第二油口B进油，一部分液压油经过液控单向阀5进入冲扣油缸3的有杆腔A2，由于第二油口B输入的是系统压力P，此时冲扣油缸3还不能实现缩回动作；同时，另一部分液压油进入增压油缸4的无杆腔B1，推动活塞伸出，其有杆腔A1排出的油进入冲扣油缸3的有杆腔A2，由于冲扣油缸3承受了较大的负载，未能动作，此时增压油缸4的活塞将处于平衡的状态，即A1·Pa＝B1·Pb(其中A1、B1分别是增压油缸4有杆腔A1和无杆腔B1的面积，Pa和Pb分别为增压油缸的有杆腔A1压力和无杆腔B1压力)，由于A1＜B1，Pb等于系统压力P，因此Pa>Pb，即Pa>P，则冲扣油缸3有杆腔A2得到一个大于系统压力P的压力Pa，从而使得冲扣油缸3缩回时提供的力也可满足工作需求，此时液控单向阀5将会被封闭，使冲扣油缸3有杆腔A2在得到压力Pa的同时，阻止系统压力P进入。
当需要对正扣钻具进行上扣或对反扣钻具进行卸扣时，冲扣油缸3对应伸出动作，液控单向阀5处于关闭状态，冲扣油缸3的无杆腔B2通过第一油口A进油，冲扣油缸3的有杆腔A2回油至增压油缸4的有杆腔A1，使增压油缸4缩回，则保障了冲扣油缸3再次需要进行缩回动作时，增压油缸4可以再次为其增压，保证了系统回路工作的持续性。
当增压油缸4缩回到位后，冲扣油缸3的无杆腔B2继续通过第一油口A进油，使得冲扣油缸3有杆腔A2内的压力升高，达到液控单向阀5的先导油路开启压力后，液控单向阀5将反向打开，使冲扣油缸3有杆腔A2的液压油通过液控单向阀5的先导油路回油至第一油口A。
本发明通过增加一个增压油缸4，配合一个液控单向阀5，实现冲扣油缸3工作压力的提高，进而实现在保持整个泵站系统不变，冲扣油缸3外形尺寸大小、结构和安装尺寸不变的情况下，无论正扣、反扣钻具，均可达到设计的上、卸扣扭矩。同时，还具备钻具适用范围广，冲扣角度大，作业效率高；单冲扣油缸结构，上卸扣扭矩大，钳体体积较小；用简单、安全的液控方式，实现冲扣油缸增压、冲扣增扭的目的，安全可靠；整体结构紧凑，成本低等优点。
如图3所示，本发明还提供了另一个实施例，与上述实施例不同在于液压阀件5选用类型不同，本实施例中，液压阀件5采用单向平衡阀，单向平衡阀的进油口与第二油口B连接，单向平衡阀的出油口与冲扣油缸3的有杆腔连接，单向平衡阀的先导控制油路接入第一油口A与冲扣油缸3的无杆腔之间的油路中。其工作原理和优点与上述实施例类似，不再赘述。
本发明还提供了一种铁钻工，包括移动装置和动力钳，动力钳包括旋扣装置和上述的上卸扣装置，由于具有上述上卸扣装置，具备其所有优点。
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 (6)
1.一种铁钻工上卸扣装置，包括夹紧钳(1)、冲扣钳(2)和冲扣油缸(3)，所述冲扣油缸(3)一端固定在所述夹紧钳(1)上，另一端铰接在所述冲扣钳(2)上，其特征在于：所述冲扣油缸(3)连接有增压装置，在至少一个预定状态下，所述冲扣油缸(3)的有杆腔进油，无杆腔回油，所述增压装置为所述冲扣油缸(3)的有杆腔提供大于系统压力(P)的压力(Pa)；
所述增压装置包括增压油缸(4)，所述增压油缸(4)的无杆腔与第二油口(B)连接，所述增压油缸(4)的有杆腔与所述冲扣油缸(3)的有杆腔连通，所述冲扣油缸(3)的无杆腔与第一油口(A)连通，所述第二油口(B)和所述冲扣油缸(3)的有杆腔之间设有液压阀件(5)。
2.根据权利要求1所述的铁钻工上卸扣装置，其特征在于：所述液压阀件(5)为液控单向阀，所述液控单向阀的进油口与所述第二油口(B)连接，所述液控单向阀的出油口与所述冲扣油缸(3)的有杆腔连接，所述液控单向阀的先导控制油路接入所述第一油口(A)与所述冲扣油缸(3)的无杆腔之间的油路中。
3.根据权利要求1所述的铁钻工上卸扣装置，其特征在于：所述液压阀件(5)为单向平衡阀，所述单向平衡阀的进油口与所述第二油口(B)连接，所述单向平衡阀的出油口与所述冲扣油缸(3)的有杆腔连接，所述单向平衡阀的先导控制油路接入所述第一油口(A)与所述冲扣油缸(3)的无杆腔之间的油路中。
4.根据权利要求2或3所述的铁钻工上卸扣装置，其特征在于：所述增压油缸(4)安装固定在所述夹紧钳(1)上。
5.一种铁钻工，其特征在于：包括移动装置和动力钳，所述动力钳包括旋扣装置和权利要求1-4任一项所述的上卸扣装置。
6.一种石油钻采设备，其特征在于：包括权利要求5所述的铁钻工。
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