[发明专利]供油田使用的扭矩装置以及该扭矩装置的操作方法

说明书

技术领域

提供的是一种供油田使用的扭矩装置以及该扭矩装置的操作方法。更精确地，提供的是一种供油田使用的扭矩装置以及用于该扭矩装置的操作方法，其中该扭矩装置包括具有旋转操作轴线的第一扭矩装置构件，并且其中第一扭矩致动器在与第一扭矩装置构件的中心线相距第一径向距离处被枢转式地连接到第一扭矩装置构件。还提供一种供油田使用的扭矩装置的操作方法。

在本申请文件中，涉及的是一种陆上和离岸的油田设备和方法，一般而言，术语“管”用于描述长形元件。根据所讨论的操作，该长形元件可以是管状或非管状的工具或者与工具接头有关的任何相关项目。

背景技术

用于使油田相关的应用中的管连接部配合（making up）或断开的典型的动力扭矩装置包括一对扭矩装置构件，在此称为“第一扭矩装置构件”和“第二扭矩装置构件”，但是经常称为“动力钳（power tong）”和“打备钳（backup tong）”。在使用中，动力钳使第一管相对于第二管而旋转，而打备钳则相对静止地保持第二管。这些钳中的每一个具有用于容纳其相应的管的槽。典型地，这些钳中的每一个具有一组夹钳本体，这些夹钳本体通常包括夹钳模具，以当管被容纳在钳槽中时接合该管。

在一些动力扭矩装置中，由动力钳施加到第一管的扭矩起源于一对推拉式液压致动器。作为推拉式液压致动器的固有的推拉力不平衡以及钳的夹持误差所导致的打备钳和动力钳偏心的结果，这些动力扭矩装置通常会在管连接部上施加很大的剪切负载。这些剪切负载能够造成管连接部的不适当的配合（make-up）。在这些动力扭矩装置中，管连接部的螺纹上的横向负载能够改变管连接部中的摩擦力，并且引起一定程度的扭矩遮蔽。在此，术语“扭矩遮蔽”是指引起来自动力扭矩装置的扭矩读取值偏离管连接部经历的实际扭矩的任何事物。

在一些动力扭矩装置中，在打备钳与动力钳之间使用机械引导，以确保在动力钳旋转的同时，打备钳和动力钳具有共同的管旋转轴线。这种引导典型地采用引导环系统的形式，这些引导环与理论上的管轴线同心，并且被设置在打备钳与动力钳之间、和/或动力钳与外部结构之间。现有技术的引导系统典型地将在扭矩施加期间，当打备钳和动力钳两者夹持到管时工作，而在无扭矩旋转期间，则当动力钳未夹持到管时工作。在这些动力扭矩装置中，动力钳与打备钳之间的夹持中心偏差能够引起扭矩遮蔽。具体地，如果夹持中心偏差超过引导环空隙，则一部分夹持力就将传递到引导表面上。因此，在动力钳旋转期间产生的摩擦将起到鼓式制动器的作用，从而导致比实际扭矩大的表观扭矩（apparent torque）。

扭矩读取值中的误差会使管连接部难以有精度地配合，尤其是在管连接部借助狭窄的扭矩带宽来形成扭矩配合的应用中。

本发明的目的是补救或减少现有技术的多个缺陷中的至少一个缺陷。

此目的由于以下的描述中以及所附权利要求书中公开的特征根据本发明而实现。

发明内容

根据本发明的第一方案，提供一种供油田使用的扭矩装置，该扭矩装置包括第一扭矩装置构件，该第一扭矩装置构件具有旋转操作轴线，并且其中第一扭矩致动器在与第一扭矩装置构件的中心线相距第一径向距离处被枢转式地连接到第一扭矩装置构件，其中杆或第二扭矩致动器在与该中心线相距第二径向距离处被枢转式地连接到第一扭矩装置构件，第二径向距离相对于第一径向距离沿相反方向延伸，并且其中第一扭矩致动器被枢转式地连接到致动器支撑件的第一部分，并且其中杆，替代性地第二扭矩致动器，被枢转式地连接到致动器支撑件的第二部分，并且其中致动器支撑件能够相对于操作轴线径向地移动，但是被限制而不能在垂直于操作轴线的平面中旋转。

扭矩装置的悬置使得第一扭矩装置构件基本上在垂直于所述操作轴线的平面中自由滑动。

当附接到沿径向固定的管时，操作轴线与该管的长轴一致。第一扭矩装置构件与管一起转动。如果扭矩装置装备有第一扭矩致动器和杆，当第一扭矩装置构件与管一起枢转时，致动器支撑件可朝向操作轴线移动或移动离开操作轴线。

如果所述扭矩装置具有第一扭矩致动器和第二扭矩致动器，其中在第一扭矩装置构件的枢转期间，这两个扭矩致动器以大约相等的速度一个伸出而另一个收缩，则致动器支撑件可以基本上静止。两个扭矩致动器之间的速度的任何不一致会导致致动器支撑件朝向操作轴线移动或移动离开操作轴线。

所述致动器例如可为液压式、气动式以及电动式等任何有用的形式。

第一扭矩致动器，以及杆、替代性地第二扭矩致动器可围绕将第一部分与第二部分接合的支撑轴线，在致动器支撑件的相对于第二部分的第一部分处被枢转式地连接到致动器支撑件。