CN110374526A - 一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，分别设置了垂直方向和水平方向的多重导向，来应对旋扣钳处理钻杆过程中的多方向的位移变化，并且设置了浮动弹簧实现旋扣钳的浮动支撑，设置了缓冲弹簧来减小滚子总成与钻杆的接触冲击，提高处理钻杆的效率，有效保护旋扣钳结构，本发明的旋扣钳还设置链条同步机构来实现旋扣钳的夹紧同步，结构简单，可靠性好，本发明还公开了一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳的方法本发明的旋扣钳及方法，可实现旋扣钳处理钻杆时的位移补偿，保证夹紧同步，有效提高铁钻工的处理钻杆的范围和效率，整体结构紧凑，布局合理，机构简单，易于拆卸维护，适用范围广泛。
Description
技术领域
本发明属于石油钻采装备技术领域，涉及一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，还涉及一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳的使用方法。
背景技术
铁钻工是现代化钻井中重要的自动化设备之一，可完成钻杆、钻铤等钻具的上卸扣工作，提高生产效率和安全性。旋扣钳作为铁钻工的核心部件之一，主要目的是将两根钻杆通过旋扣钳油缸加紧和旋扣滚轮的旋转达到快速上扣、松扣的作用。由于钻杆在很多情况下是倾斜的，导致钻杆不在旋扣钳的夹紧正中心位置，这种工况下旋扣钳要夹紧钻杆时，旋扣钳的旋扣滚轮与钻杆外圆的接触会带动整个旋扣钳去适应钻杆中心，这就需要旋扣钳具有一定的位移随动性，能够随着旋扣钳的夹紧动作，前后或左右进行动作，否则容易造成钻杆或旋扣钳的结构变形。
但是，从目前油田现场铁钻工的使用情况来看，无论是伸缩臂式或者轨道式铁钻工，其旋扣钳夹紧处于倾斜位置的钻杆时，与钻杆刚性接触，硬性接触钻杆的情况普遍存在，这样不仅容易毁伤铁钻工结构或毁坏钻杆，而且势必降低了铁钻工处理钻具的效率，影响了钻井工作效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，能够随着旋扣钳的夹紧动作，前后或左右进行动作，提高铁钻工处理钻具的能力及工作效率。
本发明的另一个目的是提供一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳的使用方法。
本发明所采用的第一个技术方案是，一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，包括导向滑车总成，导向滑车总成包括导向架，导向架上还铺设有支撑板，支撑板上还设置有与支撑板垂直的导向板；
导向杆，导向杆穿过导向板固定设置在支撑板上，以导向板为对称轴，导向杆两端均套设有缓冲弹簧，导向板一侧以导向杆为对称轴还设置有两个导向筒，导向筒上套设有浮动弹簧；
中间连接架，中间连接架紧靠导向板架设于浮动弹簧上，以导向板为对称轴，中间连接架的两端还分别连接有左连接架与右连接架，左连接架与右连接架的一端通过夹紧油缸相连，夹紧油缸用于控制弧形连接架的开合。
本发明的第一个技术方案的特点还在于：
其中导向架内的两侧还对称设置有导向滚轮，导向滚轮与导向架的连接处还设置有黄油嘴，支撑板位于导向滚轮的底部，支撑板可通过导向滚轮在导向架上进行位移；
其中导向杆与导向板连接处两侧还设置有垫片，导向杆一端还套设有调节螺母，缓冲弹簧位于调节螺母与导向板之间；
其中中间连接架以导向板为对称轴的两端还设置有弧板，弧板内还嵌套有衬套，左连接架与右连接架通过销轴分别连接在中间连接架两端的衬套筒上；
其中中间连接架包括顶板与底板，以及设置在顶板与底板之间的腹板，中间连接架上还对称设置两组共四个耳板，其中一组对称设置于顶板上，另外一组对称设置于腹板靠近底板的位置，耳板位于弧板的内侧，耳板上还并排设置有两个导向滚轮A，导向板位于两个导向滚轮A之间，中间连接架可通过导向滚轮A在导向板上进行上下位移；
其中左连接架与右连接架的底部还分别设置有导向连杆，导向连杆一端通过销轴A与中间连接架的底部连接，中间连接架的底部靠近两端弧板处还分别设置有连接筒，导向连杆套接在连接筒上，导向连杆用于控制中间连接架两端的左连接架与右连接架在开合时的规律保持一致，左连接架和右连接架分别与中间连接架之间还连接有同步链条，同步链条用于控制左连接架与右连接架在开合过程中的张开距离；
其中左连接架与右连接架远离夹紧油缸的一端还分别设置有滚子总成，滚子总成通过销轴B分别与左连接架和右连接架相连，滚子总成包括竖直且并排设置的两个旋扣滚轮，两个旋扣滚轮的一端还连接有液压马达，滚子总成与夹紧油缸分别设置于中间连接架的两侧位；
其中导向板一侧还设置有加强筋，加强筋还连接在支撑板上，加强筋用于稳固导向板与支撑板的连接，支撑板的一端还设置有弧形导轨，弧形导轨位于滚子总成下侧，弧形导轨用于卡住工作物；
其中浮动弹簧的底部还设置有调高垫片。
本发明所采用的的第二个技术方案一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳的使用方法，利用本发明第一个技术方案一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，具体按以下步骤实施：
步骤1，高度调节：采用的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳初始装配完毕后，左连接架、右连接架、中间连接架、滚子总成和夹紧油缸组成的旋扣钳的夹紧部分由于重量误差，会导致旋扣钳与铁钻工冲扣钳之间的相对高度出现偏差，通过增加或减少浮动弹簧底部的调高垫片的数量来调整，直到高低位置合适；
步骤2，缓冲调节：当经过步骤1调节后的铁钻工旋扣钳处理钻杆时，通过调节缓冲弹簧和调节螺母之间的装配关系，进行缓冲调节；当旋扣钳在工作中出现晃动剧烈的情况时，拧松调节螺母，降低缓冲弹簧的压紧程度，减小缓冲弹簧刚度；当旋扣钳晃动疲软、反映较慢的情况时，旋紧调节螺母，提高缓冲弹簧的压紧程度，提高缓冲弹簧刚度。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的旋扣钳在结构上不仅设置了竖直方向的导向板、导向滚轮，以实现旋扣钳在松、紧扣的过程中旋扣钳上下升降的位置导向，而且还设置了水平方向的导向滚轮，来规范旋扣钳水平方向的位移动作。竖直方向和水平方向的导向相互配合，可实现旋扣钳在处理钻杆过程中的随动，提高处理钻杆的效率；
(2)本发明的旋扣钳水平方向在导向板左右分别设置有两组缓冲弹簧，可在旋扣钳接触钻杆的时候前后位置上弹性运动，以补偿旋扣钳的运动位移量，具有一定的位移补偿功能。缓冲弹簧在实现位移补偿的同时，还实现了旋扣钳柔性接触钻杆，减小冲击。并且缓冲弹簧的松紧程度可以通过调节螺母进行调节，提高旋扣钳的动态响应度；
(3)本发明的旋扣钳，当旋扣钳的旋扣滚轮旋紧或拧松钻杆接头的过程中，由于钻杆丝扣的旋进或旋出，会造成旋扣钳钳体随钻杆丝扣的旋进而变化，本发明的旋扣钳的中间连接架下方设置有两组直径较大的螺旋压缩弹簧，在支撑着整个旋扣钳的钳头重量的同时，可实现旋扣钳旋紧或拧松钻杆接头时的平稳上升或下降；
(4)本发明的旋扣钳在铁钻工旋扣钳在接触钻杆的过程中，要求左右接触钻杆的滚子总成动作尽量同步，以保证加紧中心与钻杆中心一致，保持良好的旋扣效果，但是，常规的铁钻工旋扣钳有些设置的同步机构体积过大，影响使用，有些旋扣钳根本不配置同步机构，导致旋扣效果较差。而本发明的旋扣钳通过两条关于钻杆中心对称布置的链条来实现旋扣钳的左右滚子总成的开和动作的同步，在保证旋扣钳加紧效果的同时，实现了结构简便，可靠性高的目的；
(5)本发明的旋扣钳的导向滑车总成、夹紧油缸、浮动弹簧等部件，有效利用了旋扣钳钳体的三维空间，尤其是浮动弹簧支撑在中间连接架上，在节省安装空间的同时，将支撑位置尽量的靠近钳体重心位置，实现了不增加占用空间，便可以实现稳定支撑旋扣钳钳体的目的，整体结构紧凑，布置合理；
(6)本发明的旋扣钳包括的导向滑车总成、浮动弹簧、同步链条等部件，均具备结构简单，成本低廉的特点，在油田现场等简陋环境下就可进行维护，易于日常的维护和更换。
附图说明
图1是本发明的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳结构示意图；
图2是本发明的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳的主视图；
图3是本发明的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳的侧视图；
图4是本发明的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳的俯视图；
图5是本发明的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳支撑板表面结构示意图；
图6是本发明的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳导向架侧视图；
图7是本发明的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳中中间连接架结构示意图。
图中，1.左连接架，2.右连接架，3.导向滑车总成，4.中间连接架，5.滚子总成，6.夹紧油缸，7.销轴，8.旋扣滚轮，9.浮动弹簧，10.液压马达，11.导向连杆，12.销轴B，13.弧形导轨，14.导向滚轮，15.同步链条，16.缓冲弹簧，17.调节螺母，18.导向杆，19.支撑板，20.导向架，21.黄油嘴，22.垫片，23.导向板，24.加强筋，25.调高垫片，26.衬套筒，27.顶板，28.底板，29.腹板，30.耳板，31.弧板，32.衬套，33.连接筒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，包括导向滑车总成3，导向滑车总成3包括导向架20，导向架20上还铺设有支撑板19，导向架20内的两侧还对称设置有导向滚轮14，导向滚轮14与导向架20的连接处还设置有黄油嘴21，用于添加黄油保证导向滚轮14的润滑，支撑板19位于导向滚轮14的底部，支撑板19可通过导向滚轮14在导向架20上进行位移，支撑板19上还设置有与支撑板19垂直的导向板23；
还包括导向杆18，导向杆18穿过导向板23固定设置在支撑板19上，以导向板23为对称轴，导向杆18两端均套设有缓冲弹簧16，导向杆18与导向板23连接处两侧还设置有垫片22，导向杆18一端还套设有调节螺母17，缓冲弹簧16位于调节螺母17与导向板23之间，导向板23一侧以导向杆18为对称轴还设置有两个导向筒26，两个导向筒26均垂直于支撑板19设置，导向筒26上套设有浮动弹簧9，浮动弹簧9的底部还设置有调高垫片25；
还包括中间连接架4，中间连接架4紧靠导向板23架设于浮动弹簧9上，中间连接架4包括顶板27与底板28，以及设置在顶板27与底板28之间的腹板29，中间连接架4上还对称设置两组共四个耳板30，其中一组对称设置于顶板27上，另外一组对称设置于腹板29靠近底板28的位置，耳板30位于弧板31的内侧，耳板30上还并排设置有两个导向滚轮A，导向板23位于两个导向滚轮A之间，中间连接架4可通过导向滚轮A在导向板23上进行上下位移，以导向板23为对称轴，中间连接架4的两端还分别连接有左连接架1与右连接架2，中间连接架4以导向板23为对称轴的两端还设置有弧板31，弧板31内还嵌套有衬套32，左连接架1与右连接架2通过销轴7分别连接在中间连接架4两端的衬套筒26上，左连接架1与右连接架2的一端通过夹紧油缸6相连，夹紧油缸6用于控制弧形连接架1的开合。
左连接架1与右连接架2的底部还分别设置有导向连杆11，导向连杆11一端通过销轴A与中间连接架4的底部连接，中间连接架4的底部靠近两端弧板31处还分别设置有连接筒33，导向连杆11套接在连接筒33上，导向连杆11用于控制中间连接架4两端的左连接架1与右连接架2在开合时的规律保持一致，左连接架1和右连接架2分别与中间连接架4之间还连接有同步链条15，同步链条15用于控制左连接架1与右连接架2在开合过程中的张开距离；
左连接架1与右连接架2远离夹紧油缸6的一端还分别设置有滚子总成5，滚子总成5通过销轴B12分别与左连接架1和右连接架2相连，滚子总成5包括竖直且并排设置的两个旋扣滚轮8，两个旋扣滚轮8的一端还连接有液压马达10，其中滚子总成5、中间连接架4、夹紧油缸6三者之间的位置关系是滚子总成5和夹紧油缸6分别设置在中间连接架4的左右两侧位置；
导向板23一侧还设置有加强筋24，加强筋24还连接在支撑板19上，加强筋24用于稳固导向板23与支撑板19的连接，支撑板19的一端还设置有弧形导轨13，弧形导轨13位于滚子总成5下侧，弧形导轨13用于卡住工作物；
本发明还提供一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳的使用方法，采用上述的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，具体按以下步骤实施：
步骤1，高度调节：采用的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳初始装配完毕后，弧形连接架1、中间连接架3、滚子总成4和夹紧油缸5组成的旋扣钳的夹紧部分由于重量误差，会导致旋扣钳与铁钻工冲扣钳之间的相对高度出现偏差，可能会导致旋扣钳与铁钻工冲扣钳之间的相对高度出现偏差，可能导致旋扣钳拧卸钻杆时出现打滑，此时，可通过增加或减少浮动弹簧7底部的调高垫片22的数量来调整，旋扣钳高度低则增加调高垫片22调高，旋扣钳高度高则减少甚至不加调高垫片22调低，直到高低位置合适；
步骤2，缓冲调节：当经过步骤1调节后的铁钻工旋扣钳处理钻杆时，旋扣钳的滚子总成4在夹紧钻杆时，由于位置误差和操作问题难免会出现滚子总成4磕碰钻杆的情况，正常情况下设置在导向板前后的两组缓冲弹簧13会缓冲削弱冲击力，改善旋扣钳受力环境，但是调节不合适或使用时间较长的情况下，缓冲效果会变差，通过调节缓冲弹簧13和调节螺母14之间的装配关系，进行缓冲调节；当旋扣钳出现晃动剧烈的情况时，拧松调节螺母14，降低缓冲弹簧13的压紧程度，减小弹簧刚度；当旋扣钳晃动疲软、反映较慢的情况时，旋紧调节螺母14，提高缓冲弹簧13的压紧程度，提高弹簧刚度。
本发明的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳的使用方法，可实现旋扣钳处理钻杆时的位移补偿，保证夹紧同步，有效提高铁钻工的处理钻杆的范围和效率，整体结构紧凑，布局合理，机构简单，易于拆卸维护，适用范围广泛。
Claims (10)
1.一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，其特征在于，包括导向滑车总成(3)，导向滑车总成(3)包括导向架(20)，导向架(20)上还铺设有支撑板(19)，支撑板(19)上还设置有与支撑板(19)垂直的导向板(23)；
导向杆(18)，导向杆(18)穿过导向板(23)固定设置在支撑板(19)上，以导向板(23)为对称轴，导向杆(18)两端均套设有缓冲弹簧(16)，导向板(23)一侧以导向杆(18)为对称轴还设置有两个导向筒(26)，所述导向筒(26)上套设有浮动弹簧(9)；
中间连接架(4)，中间连接架(4)紧靠导向板(23)架设于浮动弹簧(9)上，以导向板(23)为对称轴，中间连接架(4)的两端还分别连接有左连接架(1)与右连接架(2)，左连接架(1)与右连接架(2)的一端通过夹紧油缸(6)相连，所述夹紧油缸(6)用于控制弧形连接架(1)的开合。
2.根据权利要求1所述的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，其特征在于，所述导向架(20)内的两侧还对称设置有导向滚轮(14)，导向滚轮(14)与导向架(20)的连接处还设置有黄油嘴(21)，支撑板(19)位于导向滚轮(14)的底部，支撑板(19)可通过导向滚轮(14)在导向架(20)上进行位移。
3.根据权利要求1所述的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，其特征在于，所述导向杆(18)与导向板(23)连接处两侧还设置有垫片(22)，导向杆(18)一端还套设有调节螺母(17)，缓冲弹簧(16)位于调节螺母(17)与导向板(23)之间。
4.根据权利要求1所述的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，其特征在于，所述中间连接架(4)以导向板(23)为对称轴的两端还设置有弧板(31)，所述弧板(31)内还嵌套有衬套(32)，左连接架(1)与右连接架(2)通过销轴(7)分别连接在中间连接架(4)两端的衬套筒(26)上。
5.根据权利要求1或4所述的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，其特征在于，所述中间连接架(4)包括顶板(27)与底板(28)，以及设置在顶板(27)与底板(28)之间的腹板(29)，所述中间连接架(4)上还对称设置两组共四个耳板(30)，其中一组对称设置于顶板(27)上，另外一组对称设置于腹板(29)靠近底板(28)的位置，所述耳板(30)位于弧板(31)的内侧，耳板(30)上还并排设置有两个导向滚轮A，所述导向板(23)位于两个导向滚轮A之间，中间连接架(4)可通过导向滚轮A在导向板(23)上进行上下位移。
6.根据权利要求1或4所述的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，其特征在于，所述左连接架(1)与右连接架(2)的底部还分别设置有导向连杆(11)，导向连杆(11)一端通过销轴A与中间连接架(4)的底部连接，所述中间连接架(4)的底部靠近两端弧板(31)处还分别设置有连接筒(33)，所述导向连杆(11)套接在连接筒(33)上，所述导向连杆(11)用于控制中间连接架(4)两端的左连接架(1)与右连接架(2)在开合时的规律保持一致，所述左连接架(1)和右连接架(2)分别与中间连接架(4)之间还连接有同步链条(15)，所述同步链条(15)用于控制左连接架(1)与右连接架(2)在开合过程中的张开距离。
7.根据权利要求1所述的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，其特征在于，所述左连接架(1)与右连接架(2)远离夹紧油缸(6)的一端还分别设置有滚子总成(5)，滚子总成(5)通过销轴B(12)分别与左连接架(1)和右连接架(2)相连，所述滚子总成(5)包括竖直且并排设置的两个旋扣滚轮(8)，两个所述旋扣滚轮(8)的一端还连接有液压马达(10)，所述滚子总成(5)与夹紧油缸(6)分别设置于中间连接架(4)的两侧位。
8.根据权利要求1或7所述的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，其特征在于，所述导向板(23)一侧还设置有加强筋(24)，所述加强筋(24)还连接在支撑板(19)上，加强筋(24)用于稳固导向板(23)与支撑板(19)的连接，所述支撑板(19)的一端还设置有弧形导轨(13)，弧形导轨(13)位于滚子总成(5)下侧，所述弧形导轨(13)用于卡住工作物。
9.根据权利要求1所述的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，其特征在于，所述浮动弹簧(9)的底部还设置有调高垫片(25)。
10.一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳方法，采用权利要求1～9所述的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳，其特征在于，具体按以下步骤实施：
步骤1，高度调节：采用的一种具有多重导向的浮动式铁钻工旋扣钳初始装配完毕后，左连接架(1)、右连接架(2)、中间连接架(4)、滚子总成(5)和夹紧油缸(6)组成的旋扣钳的夹紧部分由于重量误差，会导致旋扣钳与铁钻工冲扣钳之间的相对高度出现偏差，通过增加或减少浮动弹簧(9)底部的调高垫片(25)的数量来调整，直到高低位置合适；
步骤2，缓冲调节：当经过步骤1调节后的铁钻工旋扣钳处理钻杆时，通过调节缓冲弹簧(16)和调节螺母(17)之间的装配关系，进行缓冲调节；当旋扣钳在工作中出现晃动剧烈的情况时，拧松调节螺母(17)，降低缓冲弹簧(16)的压紧程度，减小缓冲弹簧(16)刚度；当旋扣钳晃动疲软、反映较慢的情况时，旋紧调节螺母(17)，提高缓冲弹簧(16)的压紧程度，提高缓冲弹簧(16)刚度。
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