[发明专利]油田管式扭矩扳手

权利要求书

1.一种油田管式扭矩扳手，包括：

下夹钳，该下夹钳包括凹口，用于接收沿穿过所述凹口的轴 线定位的油田管；

上夹钳，该上夹钳包括凹口，所述上夹钳安装在所述下夹钳 上方，其中所述上夹钳的所述凹口定位在所述下夹钳的所述凹口 上方，从而所述轴线从中穿过；

管夹紧板牙，该管夹紧板牙位于所述上夹钳和所述下夹钳的 所述凹口中，所述管夹紧板牙可在伸出位置与缩回位置之间驱动；

包括轴承环组件的旋转轴承，该旋转轴承位于所述上夹钳与 所述下夹钳之间，允许所述上夹钳和所述下夹钳彼此相对旋转， 同时所述凹口利用穿过所述凹口的所述轴线保持定位；

驱动系统，该驱动系统连接在所述上夹钳与所述下夹钳之间， 所述驱动系统可操作成产生力向量，以驱动所述上夹钳和下夹钳 在所述旋转轴承上旋转；以及

下面(i)和(ii)中的至少一个：(i)用于测量垂直于所述力 向量并在所述力向量与所述轴线之间测量的实际半径的系统，以 及(ii)用于在考虑到动态操作条件的情况下测量由所述驱动系统 产生的实际力向量的系统；以及

其中实际半径随着连接到下夹钳和上夹钳的线性驱动的伸出 或缩回而变化。

2.根据权利要求1所述的油田管式扭矩扳手，其中所述驱动 系统是线性驱动系统，并且用于测量实际半径的所述系统包括线 性驱动长度测量装置，所述线性驱动长度测量装置可操作成在所 述扭矩扳手的操作期间测量所述上夹钳与所述下夹钳之间的驱动 长度；其中所述驱动系统是液压驱动系统，所述液压驱动系统包 括具有活塞的液压缸，并且用于测量实际力的所述系统把所述液 压驱动系统的背压计算在内；并且用于测量实际力的所述系统把 操作期间所述液压驱动系统的压降计算在内；或者其中所述驱动 系统是包括具有活塞的液压缸的线性驱动系统，并且用于测量实 际力的所述系统包括用于测量所述活塞上的液压差的系统。

3.根据权利要求1或2所述的油田管式扭矩扳手，该油田管 式扭矩扳手既包括用于测量实际半径的系统，又包括用于测量实 际力向量的系统。

4.一种用于测量油田管式扭矩扳手的施加扭矩的方法，油田 扭矩扳手可操作成绕旋转轴线扭转管，并且所述油田扭矩扳手包 括：下夹钳，该下夹钳包括凹口，在操作期间所述旋转轴线穿过 所述凹口；上夹钳，该上夹钳包括凹口，所述上夹钳安装在所述 下夹钳上方，其中所述上夹钳的所述凹口定位在所述下夹钳的所 述凹口上方，从而所述旋转轴线从中穿过；管夹紧板牙，该管夹 紧板牙位于所述上夹钳和所述下夹钳的所述凹口中；包括轴承环 组件的旋转轴承，该旋转轴承位于所述上夹钳与所述下夹钳之间， 允许所述上夹钳和所述下夹钳彼此相对旋转，同时所述凹口利用 穿过所述凹口的所述旋转轴线保持定位；驱动系统，该驱动系统 连接在所述上夹钳与所述下夹钳之间，所述驱动系统可操作成产 生力向量，以驱动所述上夹钳和下夹钳在所述旋转轴承上旋转，

确定下面(i)和(ii)中的至少一个：(i)垂直于所述力向量 并在所述力向量与所述管的所述旋转轴线之间测量的实际半径测 量值，和(ii)在考虑到动态操作条件的情况下被施加以扭转连接 的所述力的实际力测量值；以及基于至少一个测量值来计算扭矩； 以及

其中实际半径随着连接到下夹钳和上夹钳的线性驱动的伸出 或缩回而变化。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述实际半径测量值通 过如下测量：获取使线性驱动长度与半径测量值相关联的数据； 测量在所述扭矩扳手操作期间的实际线性驱动长度；使用所述实 际线性驱动长度来从所述数据推断实际半径测量值；并且其中计 算施加的扭矩的步骤基于所述半径测量值。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其中所述驱动系统是液 压驱动系统，所述液压驱动系统包括具有活塞的液压缸，并且测 量实际力的步骤把所述液压驱动系统的背压计算在内；并且测量 实际力的步骤把操作期间所述液压驱动系统的压降计算在内；或 者其中所述驱动系统是包括具有活塞的液压缸的线性驱动系统， 并且测量实际力的步骤包括测量所述活塞上的液压差。