[发明专利]一种新型旋扣器

说明书

    技术领域

本发明涉及石油钻井设备领域，特别涉及一种新型旋扣器。

背景技术

钻井是石油和天然气开发的最主要的手段之一，目前普遍采用的是旋转钻井法。钻井时，随着井眼的加深或者钻进过程中钻头的磨损，需要更换钻头,在更换钻头时，需要将单根钻杆、钻柱，通过钻杆之间的螺纹接头连接起来（或者拆开），石油钻井工业上称之为接单根和起下钻作业。

钻杆在紧扣或者卸扣时需要很大的扭矩和很低的速度，相反旋扣时却需要很小的扭矩和较高的速度。目前常规钻机上常采用液气混合动力大钳，来进行钻杆的上卸扣操作，其最大的缺点是适用管径范围小而且体积大自动化水平低等；在处理较大的管子时常采用B型钳，配合液压猫头完成上卸扣的操作，其最大的缺点是效率低、安全性差。起下钻作业是钻井劳动强度最大、最容易发生人身伤亡事故的操作，目前全球有不少国家都在研究铁钻工代替人工进行起下钻作业。

旋扣器目前比较常见的结构形式有对夹式和剪刀式两种形式，多为液压缸驱动；旋轮布置形式有三旋轮和四旋轮两种布置形式；旋轮驱动有两马达，四马达，八马达等液压马达驱动型式。对夹式两点四旋轮的旋扣器最大的特点是夹持不同的管子时，夹持中心不变，可以均匀分布四旋轮的驱动扭矩，为了适用更大的钻杆范围，横向长度较长并且对夹时需要导轨导向，并且夹紧时液压缸受拉，缸径较大。剪刀式两点四旋轮旋扣器最大的特点是克服了上述对夹式旋扣器横向长度大，需要导轨导向的问题（根据油缸位置布置的不同也存在液压缸受拉，缸径大的问题），但是在夹持不同钻杆时，夹持中心会发生变化，并且四个旋轮对钻杆的压紧力不同，四个旋轮对钻杆的驱动力不同。三旋轮的布置方式克服了上述问题，但是体积庞大，结构复杂。

随着自动化技术的发展,钻井设备自动化程度也在不断的提高,钻具的扭矩上卸扣设备也在不断升级换代。从原始的铁链卷扬机驱动、手动吊钳、液气混合动力大钳发展到现在最先进的铁钻工,自动化的上卸扣设备在提高钻井生产效率和安全性能等方面起到了重要的作用，自动化机具终将代替人的体力劳动。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种具有较大旋扣扭矩、较高旋扣速度、适用管径范围大、体积小、可以维持对称夹持姿态的四旋轮对夹管子的状态、结构简单、经济的新型旋扣器。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种新型旋扣器，其包括：

旋轮总成，其数量为2个，单个的旋轮总成上设置有2个相互平行且能够绕自身中心轴旋转的旋轮，2个旋轮总成能够相互配合夹持管子，该管子与旋轮中心轴平行；

对称夹持系统，其为对称的连杆机构，单个的所述旋轮总成上设置有至少2个与对称夹持系统的铰接处，所述为对称连杆机构的对称夹持系统使所述2个旋轮总成向所述对称夹持系统的对称平面移动过程中，同一旋轮总成的2个旋轮中心轴所在的同一平面始终与所述对称平面平行；

悬挂系统，所述对称夹持系统柔性连接在悬挂系统上。

该发明结构有4个旋轮，能够保证旋扣器有较大旋扣扭矩、较高旋扣速度、适用管径范围大，同时所述对称夹持系统的对称的连杆机构的设置，相比现有的四旋轮的旋扣器，其不需要导轨导向也能够维持对称夹持姿态的四旋轮对夹管子的状态，结构简单、经济，同时使旋扣器体积小。

作为本发明的优选方案，所述对称夹持系统上对称设置有2个向内弯曲的夹持臂，该夹持臂由单独的驱动装置控制张开/闭合，所述2个旋轮总成均朝向夹持臂闭合方向，且相互对称的分别铰接在所述夹持臂的自由端，，所述2个夹持臂的对称平面与所述对称夹持系统的对称平面为同一平面；夹持臂的设置依据杠杆原理，更省力，使整个对称夹持系统体积更小，从而旋扣器的体积更小。