CN200968186Y - 油田钻修作业液压动力钳上扣扭矩检测控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种扭矩检测控制装置，具体地说是一种油田钻修作业液压动力钳上扣扭矩检测控制装置。该装置包括有在钻修作业车上安装的扭矩信号获取机构、上扣圈数获取机构、主控制器和扭矩控制机构。通过测量在钻修作业车上的液压动力钳液压系统回路中的压力信号、流量信号和流速信号，在不与液压动力钳发生直接联系的情况下获取扭矩信号、上扣圈数信号、转速信号。这种采用间接测量方式获取信号的结构，其特点是不对处于恶劣环境中的液压动力钳做任何改动，也不由其上获取所需信号，这样提高了扭矩检测控制装置及液压动力钳和整个系统的安全性、适用性、可靠性。本实用新型的使用，有利于提高工作效率和作业质量，降低损耗提高经济效益。

Description

油田钻修作业液压动力钳上扣扭矩检测控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种扭矩检测控制装置，具体地说是一种油田钻修作业液压动力钳上扣扭矩检测控制装置。

背景技术

目前，在油田钻修作业中起下钻杆、钻具、抽油杆、油套管时，上卸螺纹的专用工具是液压动力钳，直接影响螺纹上扣质量的因素有：上扣扭矩、上扣圈数、转速。使用液压动力钳上紧螺纹时扭矩过大会造成油套管螺纹无法拆卸，或卸开后油套管螺纹损坏，严重时，一方面会产生应变裂纹，从而降低整个管柱的强度，甚至产生套管螺纹处的断裂；另一方面会造成液压动力钳因负荷过重而损坏甚至报废。扭矩过小又会造成油套管密封不好或脱落，导至整个作业工程的返工。监测上扣圈数有利于及时发现错扣。监测转速有利于确保扭矩准确减少冲击。因此，使用液压动力钳上扣扭矩检测控制装置对下套管作业质量进行监测和控制，是提高作业工程的质量，提高工作效率和经济效益的必由之路。

现在用的多数液压动力钳是无扭矩控制装置的，有的甚至连基本的液路压力指示仪表都没有，上扣扭矩无法确知，仅凭现场作业工人的经验和感觉，这样的作业模式显然是不合时宜的。

另有一部分在用的液压动力钳具有机械或电子式扭矩控制装置。目前，液压动力钳扭矩控制装置分为机械式和电子式两大类。

机械式液压动力钳扭矩控制装置，采用溢流阀的工作原理，通过调节装置外在的螺帽，改变套在液压油缸杆上的弹簧的压紧程度，来调整液压系统的最高油压，达到调节扭矩的目的，机械式液压动力钳扭矩控制装置的优点是价格低廉，缺点是精度低、不直观，需拆开液压动力钳进行改造，繁琐且可靠性差。在改造后的液压动力钳出现问题时，仍需拆开液压动力钳进行修理，这样不仅影响施工进度，也严重影响原有系统性能及可靠性。

电子式液压动力钳扭矩控制装置的扭矩和圈数检测方式采用了多种传感器，如静态扭矩传感器、拉力传感器、压力传感器、霍尔开关、接近开关，优点是精度高、显示直观、功能多，具有扭矩测控，上扣圈数计数，作图显示和打印功能，缺点是价格高，且需拆开液压动力钳进行改造。并需要将在液压动力钳上获取的扭矩、拉力、压力、上扣圈数信号用电缆(有的采用无线)传输至液压动力钳外的主控制器。而液压动力钳扭矩控制装置的使用现场的实际情况是：一方面液压动力钳是起下油套管的专用工具，因此液压动力钳工作在油水环境中；另一方面液压动力钳是动力工具，使用中轻拿轻放较难.。因此，现液压动力钳扭矩控制装置在使用安装中已严重影响原有系统性能及可靠性，使得推广应用较为困难。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种油田钻修作业液压动力钳上扣扭矩检测控制装置。以克服现有装置存在的不足，满足油田钻修作业现场提高作业工程的质量，提高工作效率和经济效益，降低作业成本的现实需要。

本实用新型是这样实现的：油田钻修作业液压动力钳上扣扭矩检测控制装置包括有在钻修作业车上安装的扭矩信号获取机构、上扣圈数获取机构、主控制器和扭矩控制机构，不需要对在用的液压动力钳做任何改动。

本实用新型的设计思想就是扭矩信号获取机构是在钻修作业车上直通液压动力钳的供液路径方便处连接压力传感器或压力变送器，压力传感器或压力变送器上的压力信号输出线接至主控制器的扭矩信号输入端。通过测量液压动力钳液压系统回路中的压力信号，获取与压力信号成正比的扭矩信号。上扣圈数获取机构是在钻修作业车上直通液压动力钳的回液路径方便处连接流量传感器或流量变送器，流量传感器或流量变送器上的流量信号输出线接至主控制器的上扣圈数信号输入端。通过测量液压动力钳液压系统回路中的流量信号和流速信号，获取与流量信号成正比的上扣圈数信号及与流速信号成正比的转速信号。

通过测量在钻修作业车上的液压动力钳液压系统回路中的压力信号、流量信号和流速信号，获取扭矩信号、上扣圈数信号、转速信号，这样在不与液压动力钳发生直接联系的情况下安全获取所需的各种信号。

上述信号获取机构的一个共同特点，就是采用间接测量的方法，获取液压动力钳的扭矩信号、上扣圈数信号、转速信号。这种采用间接测量方式获取信号的结构，其最大的优点就是不改变处于恶劣环境中的液压动力钳，也不由其上获取所需信号，这样就极大的提高了油田钻修作业液压动力钳上扣扭矩检测控制装置及液压动力钳和整个系统的安全性、适用性、可靠性。

在进行上扣扭矩检测控制时，将主控制器的电源打开，主控制器就开始连续检测扭矩信号、上扣圈数信号、转速信号，同时可将连续检测扭矩、上扣圈数、转速数据存储于主控制器中，经主控制器处理，将数据显示在仪表的显示屏上。当扭矩信号、上扣圈数信号超过预先设定的值时，主控制器控制与其相连的扭矩控制机构中的电控溢流阀动作泄压，达到扭矩控制的目的。

本实用新型以结构简单的信号获取机构取代复杂的信号采集传输系统，提高了液压动力钳扭矩检测控制装置的可靠性。本实用新型既可降低生产成本，又可减少施工和运行维护费用。本实用新型的使用，有利于提高作业工程的质量，提高工作效率和降低损耗提高经济效益，同时使得扭矩检测控制时无需改变处于恶劣环境中的液压动力钳，也不由其上获取所需信号，提高了整个系统的安全性、适用性、可靠性。使得推广应用成为可能。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的主控制器的电原理框图。

附图中的部件标号分别是：1、钻修作业车；2、液压泵；3、液压动力钳供油管；4、主控制器；5、控制信号线；6、电控溢流阀；7、溢流阀；8、压力传感器或压力变送器；9、液压动力钳；10、液压动力钳回油管；11、流量传感器或流量变送器；12、压力信号线；13、调速阀；14、流量信号线；15、液压泵回油管。

具体实施方式

如图1所示，本扭矩检测控制装置由在钻修作业车上安装的主控制器、扭矩信号获取机构、上扣圈数获取机构和扭矩控制机构组成。扭矩信号获取机构是压力传感器或压力变送器(8)，它获取的与扭矩成正比的压力信号经压力信号线(12)接至主控制器(4)；上扣圈数获取机构是流量传感器或流量变送器(11)，它获取的与上扣圈数成正比的流量信号经流量信号线(14)接至主控制器(4)；扭矩控制机构是由电控溢流阀(6)和调速阀(13)串联组成的可调溢流回路组成，电控溢流阀(6)上的控制信号线(5)接至主控制器(4)。扭矩信号和上扣圈数信号经主控制器(4)运算处理，将各类信号显示在主控制器(4)的显示屏上，同时将各类数据与主控制器(4)中设定的相应极限值对应比较，若各类数据符合要求，则主控制器(4)输出控制信号，控制扭矩控制机构中的电控溢流阀(6)泄压，达到控制上扣扭矩和上扣圈数的目的。

主控制器(4)中的带CPU的信号处理系统如图2所示，是由相互连接的信号调理电路、信号处理器、通信接口电路、电源及充电、滤波、保护电路、声光指示、报警和继电器组成。其中的信号调理电路，可以是数字信号滤波整形电平变换电路和模拟信号滤波放大电路；也可以是模拟信号解调滤波放大电路和模拟信号滤波放大电路。信号处理器包含有A/D转换器、CPU和存储器。信号处理器既可以使用独立功能的芯片组成，也可以使用片上系统(内含A/D、CPU、存储器、通信接口)。存储器可使用非掉电易失存储器。通信接口电路可使用有线接口或无线接口。

Claims (6)

1、一种油田钻修作业液压动力钳上扣扭矩检测控制装置，其特征在于该装置包括在钻修作业车上安装有与主控制器(4)相连接的扭矩信号获取机构、上扣圈数获取机构和扭矩控制机构。

2、根据权利要求1所述的油田钻修作业液压动力钳上扣扭矩检测控制装置，其特征在于所述的上扣圈数获取机构是在液压动力钳回油管(10)和液压泵回油管(15)之间连接的流量传感器或流量变送器(11)，流量传感器或流量变送器上的流量信号线(14)接至主控制器(4)。

3、根据权利要求1所述的油田钻修作业液压动力钳上扣扭矩检测控制装置，其特征在于所述的扭矩信号获取机构是在液压动力钳供油管(3)上连接的压力传感器或压力变送器(8)，压力传感器或压力变送器上的压力信号线(12)接至主控制器(4)。

4、根据权利要求1或3所述的油田钻修作业液压动力钳上扣扭矩检测控制装置，其特征在于所述的扭矩控制机构是在液压动力钳供油管(3)和液压泵回油管(15)之间连接由电控溢流阀(6)和调速阀(13)串联组成的可调溢流回路，电控溢流阀(6)上的控制信号线(5)接至主控制器(4)。

5、根据权利要求1所述的油田钻修作业液压动力钳上扣扭矩检测控制装置，其特征在于所述的主控制器(4)中信号处理系统是由相互连接的信号调理电路、信号处理器、通信接口电路、电源及充电、滤波、保护电路和声光指示、报警和继电器组成。

6、根据权利要求1或5所述的油田钻修作业液压动力钳上扣扭矩检测控制装置，其特征在于所述的主控制器(4)有显示器、键盘，机壳内装有带CPU的信号处理系统，显示器和键盘与信号处理系统电连接。

Images