钻杆套管两用动力钳的研制及应用

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1、石油机械CHINAPETROLEUMMACHINERY．——49--——2010年第38卷第9期应用技术钻杆套管两用动力钳的研制及应用杨元东安青龙王晓东(大庆油田钻探工程公司钻井二公司)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，研制了钻杆套管两用动力钳。该动力钳是在原钻杆动力钳的基础上增加套管动力钳功能。设计了上、下钳间隙调节气缸，使其性能参数能满足钻井及下套管施工需求。在两用动力钳上安装的扭矩控制记录仪，可测量、显示、记录和控制钻杆上扣时扭矩，以保证钻杆、套管上扣时的最佳

2、拧接扭矩。在大庆油田的推广应用中，该动力钳均收到较好的应用效果。由于受结构尺寸的限制，该两用动力钳不适用于大于~203．2mm的套管。关键词动力大钳钻杆套管浮动气缸扭矩监控仪钻杆动力钳和套管动力钳是常用的井口工具，钳的性能参数，液压原理如图1所示。其工作原理和结构基本相同。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。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，笔者通过液压系统个性设计解决了2种动力钳所要求的不同性能参数问题，同时在原钻杆动力钳上增加套管动

3、力钳功能，并对结构方面存在的问题进行了针对性的设计，实现了两钳合一。另外，在两用动力钳上安装了扭矩控制记录仪，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收到了较好的效果，2009年开始在大庆油田钻探工程公司钻井二公司8个钻井队推广应用，均收到了图1液压原理图较好的应用效果。其原理图分为钻杆动力钳、液压动力站和低压回路控制3部分。1技术分析(1)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。

4、液压动力站与钻杆动力1．1液压回路设计钳连接后作为钻杆动力钳使用，动力站上的调定压在原钻杆动力钳的基础上增加套管动力钳功力16．6MPa，流量114L／min，其性能参数与原钻能，由于钻杆动力钳与套管动力钳的性能参数不杆动力钳一致，用作钻杆动力钳，参数如下。同，故要在钻杆动力钳液压系统的基础上并联一低最大输出扭矩：高挡为6．7kN·Ill，低挡为压回路，将钻杆动力钳的性能参数切换成套管动力100kN·nl；$大庆油田钻探工程公司科研项目“钻杆套管两用动力钳的研制”(zPzJ09—02)。钻井用两用动力钳已获国

5、家实用新型专利，专利号：ZL200820090628．5。动力大钳主钳的升降机构已获得国家实用新型专利，专利号：ZL200820185205．1。石油机械2010年第38卷第9期输出转速：高挡56r／min，低挡3．8r／min：用作套管动力钳使用时，原上、下钳(浮动体与适用钻杆：88．9mm(3英寸)、114．3mm缺口齿轮)问距过小，无法检查和直接观察套管(4J／~2英寸)、127．0mm(5英寸)、139．7mm(5上卸扣是否偏扣等情况。现在浮动弹簧筒内设计一英寸)、203．2mm(8英寸)。气行程为8

6、0mm的浮动气缸，通过快速气管线接(2)低压回路控制装置上的球阀处于导通状头向气缸内供气可使上钳(浮动体)上浮，上、态，即低压回路开始工作。液压系统由高压回路下钳间净空间高度增加为80mm。为了适应新的高(调定压力16．6MPa)转成低压回路(调定压力8．0度，原有的传动销也加长了80mm。MPa)。动力钳的最大工作压力8MPa，流量160L／A．min，用作套管动力钳使用，其性能参数如下。最大输出扭矩：高挡5kN·m，低挡48kN·m：输出转速：高挡42r／min，低挡2．8r／min；适用套管：88．9、

7、114．3、127．0、139．7和203．2mm。(3)低压回路控制装置由1只板式高压球阀和1只溢流阀组成。安装在钻杆动力钳的上壳，操作控制较方便，通过改变高压球阀的手柄位置，即球阀的导通和关闭，实现钻杆动力钳与套管动力钳图3钳头结构示意图1一制动盘；2～浮动体；3一传动销；的转化，也即是动力钳扭矩的变化，其结构如图24一浮动气缸；5一快速气管接头。所示。低压回路控制装置由低压溢流阀和高压球阀65432l组成，固定在阀板上。其上有2对进口回油接口。接口1和3分别与液压柱塞泵的回口进油口相连，接口5和6分别与

8、液压动力站进口回油口相连。低压溢流阀已调定锁紧在8MPa的压力上。图4浮动气缸结构示意图1一堵头螺栓；2、4、8、9、12、l3一密封圈；3-端盖；5一内六角螺栓；6一弹簧垫；7一套筒；lO一活塞；11一图2低压控制回路示意图限位圈；l4一弹簧座；15～内套筒；16一弹簧盖；l7一弹簧。1～液压柱塞泵阀板回油接口；2一低压溢流阀；3-液压柱塞泵阀板高压进油接口；4一高压球阀；5一1．3液压动力站柱塞