CN2883652Y

CN2883652Y - 一种新型多功能上、卸扣装置

Info

Publication number: CN2883652Y
Application number: CN 200520035701
Authority: CN
Inventors: 莫丽; 刘清友
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2005-10-08
Filing date: 2005-10-08
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2015-10-08

Abstract

本实用新型涉及一种用于油气田钻井、修井作业中，上、卸各种管扣的多功能上、卸扣装置。它是由旋扣器、主钳、背钳、冲扣机构、导向机构、机架组成，其特征是：旋扣器通过销轴与主钳头固定在一起，可绕销轴与主钳产生相对转动；在主钳和背钳两侧布置有两冲扣油缸，左、右冲扣油缸与钳体采用相反的联结方式；在背钳的下部设置有背钳运动导向板，在主钳的上部设置有主钳运动导向板；在机架上设置有推动油缸和起升油缸。旋扣器动力由液压马达提供；采取扭矩钳加旋扣钳的结构形式；用成对的液压缸带动钳牙和滚轮卡紧钻具接头；采用油缸进行冲扣；机架采用悬吊转臂式。本装置具有安全、高效、自化程度高、结构简单、维修操作方便等特点，适用于油气田钻井、修井作业。

Description

一种新型多功能上、卸扣装置

技术领域

本实用新型涉及一种油田钻井、修井作业中上、卸各种管扣的多功能上、卸扣装置。

背景技术

在钻井和修井作业中，起下钻操作是非常频繁的。随着钻井技术的发展，钻井工艺对井口机械的要求越来越高。油田上现有的动力钳其主要结构原理是：开口齿轮内装有双向爬坡的颚板，在液马达的驱动下，开口齿轮转动，使爬坡板推动颚板卡紧管柱，顺时针转动—上扣，逆时针转动—卸扣；通过操作变速手柄，低挡获得大扭矩，实现松扣或紧扣，高挡获得小扭矩，实现高速旋扣；钢丝绳悬吊于井架上，气缸推进或退出。

该型动力钳通过使用发现还存在以下不足之处：(1)结构复杂，易损件较多，维护工作量大；(2)对钻具接头尺寸的偏磨限制较大；(3)自动化程度不高。常规动力钳通过钢丝绳悬挂于井架天车区域，工作时设备晃动大，影响上卸扣质量；当大钳重量超过2000Kg时，很难向井眼中心线作前后移动，使动力钳的操作难度加大。同时，由于设备很重，加上工作的重复性，工人容易受伤，尤其是手部受伤的风险性较大，存在安全隐患。

发明内容

本实用新型的目的是：为了克服现有技术的不足，特提供一种新型多功能上、卸扣装置，该装置不仅自动化程度高、结构简单、维护、操作方便，而且适应性好、无危险、安全性好。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型多功能上、卸扣装置，由旋扣器、主钳、背钳、冲扣机构、导向机构、机架组成。其技术特征是：旋扣器通过销轴与主钳头固定在一起，并可绕销轴与主钳产生相对转动；在主钳和背钳两侧布置有两冲扣油缸，左右冲扣油缸与钳体采取相反的联结方式，左冲扣油缸缸体与背钳左钳体相联，其活塞杆与主钳左钳体相联，右冲扣油缸缸体与主钳右钳体相联，其活塞杆与背钳右钳体相联，左右冲扣油缸与钳体也可采取相反的联结方式；为了保证主钳和背钳同时夹紧管子接头，在背钳的下部设置有背钳导向板，在主钳的上部设置有主钳导向板；在自动就位的机架上，设置有推动油缸和起升油缸。旋扣器由输入齿轮轴、空套在惰轮轴上的两过桥齿轮、输出齿轮轴、用键与输出轴相联的滚轮、用销轴与箱体相联的轴承盒组成。其箱体与轴承盒通过销轴相联；箱体、轴承盒通过销轴与主钳体相联；在较大的夹紧力的作用下，旋扣滚轮可带动轴承盒、箱体克服主钳上弹簧的作用绕销轴与主钳产生相对转动。

主钳左钳体通过销轴与主钳右钳体联结；在钳体后部设置有一液压油缸，液压油缸缸体通过销轴与主钳左钳体相联，其活塞杆通过销轴与主钳右钳体相联，也可反向装；通过三个销轴将左、右钳体与主钳导向板固定在一起，主钳导向板上开有弧形导向槽和一纵向导向槽；左右钳体上开有弧形槽和直槽，弧形槽用于容纳旋扣器滚轮，直槽用于安装旋扣器轴承盒；在两弧形槽间铣有直槽、或燕尾槽，主钳钳牙用螺栓固定在该槽内，滚轮和主钳钳牙可同时作用于管子接头；在主钳体上还加工有圆孔，用于安装弹簧。

背钳左钳体通过销轴与背钳右钳体相联；在钳体后部设置有一液压油缸，该液压油缸缸体与背钳左钳体相联，其活塞杆与右钳体相联，也可采取相反的联结方式；在钳体下部设置有两导向轴，钳体通过导向轴与下部导向板相联。背钳导向板上开有两个横向导向槽和一纵向导向槽。

在机架上，钳体安装座通过一转轴与摆臂支架相联；在摆臂支架与起升支座之间设置有一推动油缸，推动油缸活塞杆与摆臂相联，其缸体与起升支座相联；起升支座通过起升油缸与立柱相联，起升油缸缸体通过螺栓与起升支座相联；在起升支座上设置有滑块，滑块可在立柱滑槽内滑动。

该上卸扣装置的总体结构为：旋扣器动力由液压马达提供；采用扭矩钳加旋扣钳的结构形式，扭矩钳在下，旋扣钳在上；旋扣钳与扭矩钳都卡紧钻杆接头部位；以液压为动力，用同步工作的成对液缸带动钳体上的钳牙和旋扣器滚轮卡紧钻具接头；采用油缸进行冲扣；机架采用悬吊转臂式，用油缸实现机架前、后，上、下移动。

本实用新型的有益效果是：(1)本装置集上、卸扣、旋扣于一体，并可辅助操纵工作机构朝井口方向前后、上下移动，一人便可完成全部操作；(2)本装置具有安全、高效、自动化程度高、结构简单、维护操作方便等特点，适用于油气田钻井、修井作业。

附图说明

下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1多功能上、卸扣装置外形图。图中：1.上卸扣装置、2.机架

图2、图3本装置旋扣器结构示意图的主视、俯视图。图中：3.液压马达、4.轴承、5.销轴、6.输出轴、7.滚轮、8.键、9.轴承盒、10.销轴、11.销轴、12.过桥齿轮、13.惰轮轴、14.输入轴、15.箱盖

图4、图5本装置背钳夹紧机构结构示意图的主视图、俯视图。图中：17.背钳导向板、18.钳体导向轴、19.销轴、20.钳体导向轴、21.夹紧油缸、22.销轴、23.背钳左钳体、24.钳牙、25.背钳右钳体、26.销轴

图6本装置背钳导向板结构示意图。

图7、图8本装置主钳夹紧机构结构示意图。图中：28.主钳导向板、29.销轴、30.液压油缸、31.主钳左钳体、32.弹簧、33.导向轴、34.顶帽、35.钳牙、36.销轴、37.主钳右钳体、38.销轴。

图9本装置主钳导向板结构示意图。

图10、图11本装置冲扣机构结构示意图的主视图和俯视图。图中：41.左冲扣油缸、42.右冲扣油缸。

图12本装置机架结构示意图。图中：43.摆臂支架、44.钳体安装座、45.推动油缸、46.起升支座、47.立柱、48.起升油缸、49.滑块、50.转轴。

图13本装置机架侧视结构示意图。图14本装置机架转轴结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型上、卸扣装置由机架2、上卸扣装置1组成。

如图2、图3所示，本实用新型上、卸扣装置主要由液压马达3、输入齿轮轴14、过桥齿轮12、惰轮轴13、输出齿轮轴6、滚轮7、轴承盒9、箱体15、箱盖16等组成。其中，减速器箱盖16通过螺栓与箱体15联结。滚轮9通过键8与输出轴6联结。轴承盒9通过销轴10和销轴11与箱体联结于一体。工作时，动力通过输入轴6传给两过桥齿轮12，由两过桥齿轮12将动力传给输出轴14，由输出轴14带动滚轮9旋转并进行旋扣。

如图4、图5、图6所示，背钳夹紧机构主要由左钳体23、右钳体25、夹紧油缸21、钳牙24、钳体运动导向板17、销轴19、销轴26、销轴22、钳体导向轴18、钳体导向轴20以及下部的导向板17组成。工作时，夹紧油缸21进油口进油，在液压油压力的作用下，其活塞和缸体分别向外移动，进而推动钳体臂向外运动，在销轴19、导向板17的作用下钳口收拢，钳牙夹紧钻杆接头。背钳运动导向板17上开有纵向和槽向两导向槽。导向板17的作用是：保证左右钳体夹紧力平衡，并同时夹紧钻杆接头，且自动对中。

如图7、图8、图9所示，主钳夹紧机构主要由夹紧油缸30、销轴29、38、36、左钳体31、右钳体37、弹簧芯轴33、弹簧32、顶帽34、钳牙35、主钳导向板28等组成。左、右钳体上开有弧形槽和直槽，弧形槽用于容纳旋扣器滚轮7，直槽用于安装旋扣器轴承盒9；在两弧形槽间铣有一直槽或燕尾槽，主钳钳牙35用螺栓固定在该槽内，滚轮7和主钳钳牙35可同时作用于管子接头；在主钳头上部设计有上钳头导向板。如附图9所示，主钳导向板28上开有一纵向导向槽和两个横向弧形导向槽，通过销轴29、38和销轴36主钳与导向板28联结在一起。工作时，夹紧油缸30进油口进油，在液压油压力的作用下，夹紧油缸30缸体和活塞带动钳体向外运动，在上部导向板28、销轴29、38、36的作用下钳口收拢，滚轮7或钳牙35夹紧钻具接头。旋扣作业时，所需油缸推力较小，此时，滚轮7与接头接触，钳牙35不与接头接触。冲扣作业时对夹紧油缸增压，活塞杆和缸体以较大的力推动钳体，滚轮7克服弹簧力的作用带动旋扣器向后退，钳牙夹紧接头。

如图10、图11所示，本装置利用两液压油缸进行冲扣。位于主钳和背钳两侧分别布置了左、右两个冲扣油缸，左冲扣油缸41缸体与背钳左钳体23相联，其活塞杆与主钳左钳体31相联；右冲扣油缸42采取相反的联结方式，其缸体与主钳右钳体37相联，活塞杆与背钳右钳体25相联。冲扣作业时，左右油缸进油，右油缸42缸体推动主钳右钳体37顺时针转动，左冲扣油缸41活塞杆拉动主钳头左钳体31顺时针转动，利用钳牙夹紧钻杆产生的摩擦力，使钻杆上接头相对钻杆下接头转动一个角度，从而冲松钻杆丝扣。冲扣作业，情况正好相反。

如附图12所示，机架采用悬吊转臂式，由摆臂支架43、钳体安装支座44、摆臂推动油缸46、起升支座45、立柱47、起升油缸48、滑块49、转轴50等组成。其中：钳体安装支座44用于支承钳体，用转轴50、挡板、开口销等与摆臂支架43固定于一体，并可相对摆臂产生相对转动；摆臂支架43下部通过销轴与起升支座45相连；摆臂推动油缸46缸体固定在起升支座45上，其活塞杆固定在摆臂支架体43上；起升油缸48缸体与起升支座45固定在一起，其活塞杆与立柱47顶板固定在一起；在起升支座上固定有滑块49；当起升油缸48工作时，油缸缸体带动起升支座46上下移动；当摆臂推动油缸工作时，油缸活塞杆带动摆臂绕支点B转动，从而实现钳体支座的前后移动。

Claims

1.一种新型多功能上、卸扣装置，是由旋扣器、主钳、背钳、冲扣机构、导向机构、机架组成，其特征在于：旋扣器通过销轴与主钳头固定在一起，并能绕销轴与主钳产生相对转动；在主钳和背钳两侧布置有两冲扣油缸，左右冲扣油缸与钳体采取相反的联结方式，左冲扣油缸缸体与背钳左钳体相联，其活塞杆与主钳左钳体相联，右冲扣油缸缸体与主钳右钳体相联，其活塞杆与背钳右钳体相联，左右冲扣油缸与钳体也能采取相反的联结方式；在背钳的下部设置有背钳导向板，在主钳的上部设置有主钳导向板；在自动就位的机架上，设置有推动油缸和起升油缸。

2.根据权利要求1所述的新型多功能上、卸扣装置，其特征在于：旋扣器由输入齿轮轴、空套在惰轮轴上的两过桥齿轮、输出齿轮轴、用键与输出轴相联的滚轮、用销轴、与箱体相联的轴承盒组成，其箱体与轴承盒通过销轴相联；箱体、轴承盒通过销轴与主钳体相联。

3.根据权利要求1所述的新型多功能上、卸扣装置，其特征在于：主钳左钳体通过销轴与右钳体联结；在钳体后部设置有一液压油缸，液压油缸缸体通过销轴与主钳左钳体相联，其活塞杆通过销轴与主钳右钳体相联，也能反向装；通过三个销轴左、右钳体与主钳导向板固定在一起；左、右钳体上开有弧形槽和直槽；在两弧形槽间铣有直槽或燕尾槽，主钳钳牙用螺栓固定在该槽内，滚轮和主钳钳牙能同时接触于管子接头；在主钳体上还加工有圆孔，安装弹簧。

4.根据权利要求1所述的新型多功能上、卸扣装置，其特征在于：背钳左钳体通过销轴与右钳体相联；在钳体后部设置有一液压油缸，该液压油缸缸体与背钳左钳体相联，其活塞杆与右钳体相联，也能采取相反联结方式；在钳体下部设置有两导向轴，钳体通过导向轴与下部导向板相联；背钳导向板上开有两横向导向槽和一纵向导向槽。

5.根据权利要求1所述的新型多功能上、卸扣装置，其特征在于：在机架上钳体安装座通过一转轴与摆臂支架相联；在摆臂支架与起升支座之间设置有一推动油缸，推动油缸活塞杆与摆臂相联，其缸体与起升支座相联；起升支座通过起升油缸与立柱相联，起升油缸缸体通过螺栓与起升支座相联；在起升支座上设置有滑块，滑块能在立柱滑槽内滑动。