钻杆套管两用动力钳的研制及应用VIP免费

钻杆套管两用动力钳研制及应用摘要：为了提高原钻杆动力钳的使用效率，在其上增加套管钳功能，实现一钳两用的目的。在原有钻杆动力钳液压回路的基础上并联一低压回路、液压站中的液压泵选用自变量柱塞泵、设计上下钳体浮动气缸、安装了扭矩监控系统。新研制的钻杆套管两用动力钳基本满足了钻杆、套管上卸扣性能及参数的要求，实现了两钳合一。经现场应用效果良好。关键词：钻杆套管两用动力钳液压回路自变量柱塞泵浮动气缸扭矩监控系统应用一、引言钻杆动力钳、套管动力钳是最常用的井口工具，分别用于钻井及下套管施工作业。而钻杆和套管动力钳的工作原理、结构基本相同。不同点仅在于钻杆钳与套管钳上卸扣时相应动力钳钳头转速和扭矩的要求不同。通过液压系统个性设计解决两种动力钳所要求不同的性能参数，同时在原钻杆动力钳上增加套管动力钳功能,在结构方面存在的问题进行针对性的设计，实现了两钳合一。另外在两用动力钳上使用了扭矩控制记录仪，可测量、显示、记录和控制钻杆套管上扣时的扭矩，以保证钻井及下套管施工作业时的上卸扣扭矩符合标准要求。2008年年底新研制的钻杆套管两用动力钳在现场试验取得了较好效果,2009年期间开始在大庆钻井二公司8个井队推广应用，得到了钻井队的好评。在钻杆套管两用动力钳研制中，两项技术“钻井两用动力钳”和“动力大钳主钳的升降机构”分别获国家实用新型专利。二、技术分析1.液压回路设计在原钻杆动力钳的基础上，增加套管动力钳功能，由于钻杆动力钳与套管动力钳性能参数不同，故要在钻杆动力钳液压系统的基础上并联一低压回路，将钻杆动力钳的性能参数切换成套管动力钳的性能参数，液压原理图为图1。其原理图分为三部分；（1）钻杆动力钳（2)液压动力站（3）低压回路控制①当低压回路控制装置上的球阀处于关闭状态，即低压回路不起作用。液压动力站与钻杆动力钳连接后做为钻杆动力钳使用，动力站上调定压力为16.6MPa，流量为114L/min，其性能参数与原钻杆动力钳一致，用做钻杆动力钳，其性能参数如下：最大输出扭矩：高档6.7kN.m低档100KN.m--1输出转速：高档″56r/min低档3.8r/min适用钻杆：3-1/2″、4-1/2″、5″、5-1/2″、8″。②当低压回路控制装置上的球阀处于导通状态，即低压回路开始工作。液压系统由高压回路（调定压力为16.6MPa）转成低压回路（调定压力为8MPa）。动力钳的最大工作压力为8MPa，流量为160L/min，用做套管动力钳使用，其性能参数如下：最大输出扭矩：高档5KN.m低档48KN.m输出转速：高档42r/min,低档2.8r/min适用套管：3-1/2″、4-1/2″、5″、5-1/2″、8″。③基本结构和操作低压回路控制装置由一只板式高压球阀和一只溢流阀组成。安装在钻杆动力钳的上壳，操作控制较方便，具体标识牌见图2，通过改变高压球阀的手柄的位置，即球阀的“导通”和“关闭”，实现钻杆动力钳与套管动力钳的转化，也即是动力钳的扭矩的变化。具体结构见图3所示，低压回路控制装置由低压溢流阀2和高压球阀4组成，固定在阀板7上。其上有两对进回油接口。接口1和3分别图1液压原理图与液压柱塞泵的回进油相连，接口5和6分别与液压动力站进回油口相连。低压溢流阀已调定锁紧在8MPa的压力上。--2图1图2标识牌图3：低压控制回路外形图1、接液压柱塞泵阀板回油2、低压溢流阀3、接液压柱塞泵阀板高压进油4、高压球阀5、接动力站高压油6、接动力站回油7、阀板2.上下钳间隙调节汽缸由于在旋扣过程中上下钳口座间的相互位置是变动的，因此要求上钳对下钳能相对浮动，并能留有充分间隙。浮动体(图4中2)，通过浮动气缸（图4中4）中的四个弹簧座到缺口齿轮上，依靠弹簧的弹性可保证浮动体有足够的垂直位移。同时上钳由于浮动弹簧的作用仍然具有向下50mm的浮动量。为了保证在接头偏磨时仍能夹紧，浮动体还可以相对于缺口齿轮作水平方向的位移。该位移靠装在缺口齿轮上的三个传动销(图4中3)的方套与浮动体上的矩形孔间的间隙来保证。在用做套管动力钳使用时，原上下钳（浮动体与缺口齿轮）间距过小，无法检查和直接观察套管上卸扣是否偏扣等情况。现在浮动弹簧筒内设计一气行程为80mm的浮动气缸（图4中4），通过快速气管线接头（图4中5）向气缸...