一种油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置及控制方法与流程

本发明属于修井自动液压钳，具体涉及一种油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置及控制方法。

背景技术：

1、自动液压钳具备自动伸出缩回、自动上卸扣及复位等功能，修井机作业中替代了原人工操作推拉液压钳上卸扣，降低了劳动强度和安全风险，在当今修井作业过程中使用广泛，修井作业过程中自动液压钳上、卸管柱螺纹时，由于管柱的直径偏差、液压钳牙板的磨损、钳口与管柱中心未对正等因素会导致背钳牙板与管柱表面间接触不足，咬合力变小，二者之间相对打滑运动，常规人工操作液压钳采用钢丝绳在井架上结尾绳的方式，当背钳打滑主钳连续旋转时，扭矩通过安全尾绳抵消，保证人员和设备安全。

2、而目前自动上卸扣装置无法再采用安全尾绳的方式，也没有背钳打滑检测及保护控制，在自动上卸扣过程中，背钳打滑后主钳上卸扣旋转的扭矩会传递到吊杆及其他非承扭部件上，造成液压钳在非正常工作状态下的严重故障和损坏。

3、为解决上述问题，本申请中提出一种油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置及控制方法。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置及控制方法，通过检测压力变送器换算得出的扭矩曲线与第一测力传感器、第二测力传感器测得力乘力臂的扭矩曲线趋势，判定液压钳背钳是否正常工作，以及通过对比液压马达的压力变送器压差和第一测力传感器、第二测力传感器的曲线数据背离的状态，判定液压钳背钳是否处于打滑状态，及时准确检测背钳打滑的非正常工作状态，通过控制系统控制液压钳停机并报警提示，保证设备在工作中的本质安全。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置，包括机架以及安装在所述机架一端表面的保护组件，所述机架的侧面固定安装有导杆限位座。

3、所述保护组件包括液压钳主钳和液压钳背钳，所述液压钳主钳的侧面设置有液压马达，所述液压马达的表面安装有压力变送器，所述液压钳主钳的尾部固定安装有后导杆座，所述液压钳背钳的一端固定安装有背钳尾座。

4、所述压力变送器与液压马达的进出油口连接且相通。

5、所述导杆限位座的表面设置有液压钳后导杆，所述液压钳主钳位于液压钳背钳的上方。

6、所述液压钳后导杆的底端贯穿于背钳尾座的内部，所述液压钳后导杆的中端贯穿于后导杆座的内部。

7、所述液压钳后导杆与导杆限位座、背钳尾座、后导杆座之间均为转动连接。

8、所述背钳尾座的内部安装有第一测力传感器与第二测力传感器，所述背钳尾座的内部设置有端盖。

9、作为本发明一种油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置优选的，所述端盖的数量有两组，两组所述端盖在背钳尾座内部的两侧呈对称状分布。

10、作为本发明一种油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置优选的，所述第一测力传感器与第二测力传感器分别固定于两组端盖的表面。

11、本发明还提供一种油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置的控制方法，包括以下步骤：

12、s1、首先上扣或扣卸启动，通过压力变送器测量液压马达进回油压差，再根据液压钳型号通过压差扭矩关系图换算出上卸扣扭矩；

13、s2、此时安装在背钳尾座上的第一测力传感器与第二测力传感器检测到上卸扣过程中产生的力，通过力和力臂相乘得到上卸扣扭矩，压力变送器通过压力扭矩关系图换算得出的扭矩曲线与第一测力传感器、第二测力传感器测得力乘力臂的扭矩曲线为同步增大、减小的关系；

14、s3、当压力变送器换算得出的扭矩曲线与第一测力传感器、第二测力传感器测得力乘力臂的扭矩曲线趋势相同且扭矩数据波动在0~25kn·m时，则判断液压钳背钳没有打滑，即正常工作；

15、s4、当液压钳主钳通过液压钳后导杆带动液压钳背钳旋转至液压钳后导杆与后导杆座相抵时，液压钳后导杆将被导杆限位座限制转动，此时上扣或卸扣液压马达进回油口压力差增大，由于液压钳后导杆被导杆限位座限制转动，液压钳后导杆施加到导杆限位座上，第一测力传感器和第二测力传感器均未受到来自液压钳后导杆的力，测得数据为0；

16、s5、通过对比液压马达的压力变送器压差和第一测力传感器、第二测力传感器的曲线数据背离的状态，判定液压钳处于液压钳背钳打滑状态，即报警停机。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、1、通过设置将压力变送器与液压马达的进出油口连接相通，可以使压力变送器测量马达进回油压差，并根据压差扭矩关系图换算为上卸扣扭矩，再通过第一测力传感器与第二测力传感器检测上卸扣过程产生的力，当压力变送器换算得出的扭矩曲线与第一测力传感器、第二测力传感器测得力乘力臂的扭矩曲线趋势相同且扭矩数据波动在0~25kn·m时，则判断液压钳背钳没有打滑，可以及时准确检测背钳打滑的非正常工作状态；

19、2、通过设置后导杆座对液压钳后导杆进行限位，当液压钳主钳通过液压钳后导杆带动液压钳背钳旋转至液压钳后导杆与后导杆座相抵时，液压钳后导杆将被导杆限位座限制转动，此时上扣或卸扣液压马达进回油口压力差增大，由于液压钳后导杆被导杆限位座限制转动，液压钳后导杆施加到导杆限位座上，第一测力传感器和第二测力传感器均未受到来自液压钳后导杆的力，再对比液压马达的压力变送器压差和第一测力传感器、第二测力传感器的曲线数据背离的状态，即压力变送器扭矩曲线正常上升，第一测力传感器与第二测力传感器扭矩曲线处于较低的趋势或无起伏时，则判定液压钳处于液压钳背钳打滑状态，即报警停机，通过控制系统控制液压钳停机并报警提示，保证设备在工作中的本质安全。

技术特征：

1.一种油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置，包括机架（1）以及安装在所述机架（1）一端表面的保护组件（2），其特征在于：所述机架（1）的侧面固定安装有导杆限位座（3），所述保护组件（2）包括液压钳主钳（4）和液压钳背钳（5），所述液压钳主钳（4）的侧面设置有液压马达（401），所述液压马达（401）的表面安装有压力变送器（402），所述液压钳主钳（4）的尾部固定安装有后导杆座（403），所述液压钳背钳（5）的一端固定安装有背钳尾座（501），所述背钳尾座（501）的内部安装有第一测力传感器（302）与第二测力传感器（303）。

2.根据权利要求1所述的油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置，其特征在于：所述液压钳主钳（4）位于液压钳背钳（5）的上方。

3.根据权利要求1所述的油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置，其特征在于：所述压力变送器（402）与液压马达（401）的进出油口连接且相通。

4.根据权利要求1所述的油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置，其特征在于：所述导杆限位座（3）的表面设置有液压钳后导杆（301）。

5.根据权利要求4所述的油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置，其特征在于：所述液压钳后导杆（301）的底端贯穿于背钳尾座（501）的内部，所述液压钳后导杆（301）的中端贯穿于后导杆座（403）的内部。

6.根据权利要求5所述的油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置，其特征在于：所述液压钳后导杆（301）与导杆限位座（3）、背钳尾座（501）、后导杆座（403）之间均为转动连接。

7.根据权利要求1所述的油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置，其特征在于：所述背钳尾座（501）的内部设置有端盖（502）。

8.根据权利要求7所述的油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置，其特征在于：所述端盖（502）的数量有两组，两组所述端盖（502）在背钳尾座（501）内部的两侧呈对称状分布。

9.根据权利要求7所述的油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置，其特征在于：所述第一测力传感器（302）与第二测力传感器（303）分别固定于两组端盖（502）的表面。

10.采用权利要求1-9任意一项所述的油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置的控制方法，包括以下步骤：

技术总结本发明属于修井自动液压钳技术领域，尤其为一种油田智能修井作业用自动液压钳夹紧打滑保护装置及控制方法，包括机架以及安装在所述机架一端表面的保护组件，所述机架的侧面固定安装有导杆限位座，通过检测压力变送器换算得出的扭矩曲线与第一测力传感器、第二测力传感器测得力乘力臂的扭矩曲线趋势，判定液压钳背钳是否正常工作，以及通过对比液压马达的压力变送器压差和第一测力传感器、第二测力传感器的曲线数据背离的状态，判定液压钳背钳是否处于打滑状态，及时准确检测背钳打滑的非正常工作状态，通过控制系统控制液压钳停机并报警提示，保证设备在工作中的本质安全。技术研发人员：张喜庆,马海峰,张端光,沈君芳,汪秋陵,范晓贤,于吉迪,吕海龙,陈龙受保护的技术使用者：胜利油田胜机石油装备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26