[发明专利]一种扭矩测控装置及钻杆动力钳和套管动力钳

说明书

本发明提出一种扭矩测控装置，包括：扭矩测控终端机；用于检测动力钳旋转圈数和方向的动力钳旋转检测装置，与扭矩测控终端机连接；用于检测管杆旋转圈数和方向的管杆旋转检测装置，与扭矩测控终端机连接。本发明有益效果：可以有效精准的对动力钳的上扣和卸扣进行监控，判断动力钳当前的工作状态是否正常，减小依靠压力驱动系统的工作压力来换算动力钳的输出扭矩和检测旋转圈数时存在的误差，提高动力钳的上扣和卸扣质量及效率，有效记录动力钳的工作时间及旋转圈数，通过记录和存储历史数据以对动力钳的使用状况进行数据的分析和处理，为动力钳及时保养提供准确依据。

技术领域

本发明涉及石油钻采领域，特别是指一种扭矩测控装置及钻杆动力钳和套管动力钳。

背景技术

动力钳广泛应用于石油、地质等行业，在石油行业中，动力钳主要分为钻杆动力钳、套管动力钳和油管动力钳等。为了保证石油钻杆、套管或油管上扣卸扣的安全，国际上针对不同钢级不同尺寸的材料制定了API参数，规定了动力钳上卸扣的扭矩范围。如果上扣扭矩过大，就会损坏管杆螺纹，出现粘扣，影响螺纹连接强度和密封性。如果扭矩太小，就会导致松扣、脱扣和密封不严。因此管杆上扣卸扣时对动力钳扭矩的监控，是确保油井作业安全的一个重要措施。

目前较为智能化的扭矩测控装置会在动力钳上设置上卸扣传感器、扭矩传感器和圈数传感器：上卸扣传感器安装于可以检测到动力钳上扣夹紧和卸扣夹紧切换的位置上，在大钳进入上扣夹紧或卸扣夹紧时上卸扣传感器可以给出对应的上扣状态或卸扣状态信号，用于判断动力钳上的上卸扣状态，其原理为检测是否有物体接近传感器，其监测上卸扣状态；扭矩传感器安装于可以测量到动力钳上、卸扣扭矩的位置上，用于检测上扣扭矩以及卸扣扭矩；圈数传感器检测上卸扣过程中的旋转方向和圈数，其原理为利用设置在动力钳上的开口齿轮接惰轮，惰轮接闭口齿轮，闭口齿轮接权属编码器，利用闭口齿轮的转速来计算开口齿轮的转速，从而获取到圈数数据。通过上卸扣传感器、扭矩传感器和圈数传感器，可以判断动力钳当前的工作状态是否正常，并记录和存储历史数据以对动力钳的使用状况进行数据的分析和处理，为动力钳及时保养提供准确依据。

但是，由于动力钳一般使用频率较高、工作强度较大，导致机械部件磨损较快，例如闭口齿轮、惰轮接和开口齿轮等。这也使得动力钳的压力驱动系统的工作压力与动力钳输出扭矩之间的关系曲线在使用初期与使用后期相比发生较大变化，而这一变化过程是渐进的，因此依靠压力驱动系统的工作压力来一成不变地换算动力钳的输出扭矩和检测旋转圈数是存在较大误差的，同时也无法为动力钳的保养提供准确的依据。

同时，油田作业现场环境恶劣，相关的设备需要具有防水、防污、抗干扰能力强、拆装方便和安全可靠性高等特点。

故亟需一种可以准确换算动力钳的输出扭矩和检测旋转圈数的扭矩测控装置及钻杆动力钳和套管动力钳，以及防水、防污、抗干扰能力强、拆装方便和安全可靠性高的扭矩测控装置，以便为动力钳的保养提供准确的依据。

发明内容

本发明提出一种扭矩测控装置及钻杆动力钳和套管动力钳，解决了现有技术中上述的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种扭矩测控装置，包括：

扭矩测控终端机；

用于检测动力钳旋转圈数和方向的动力钳旋转检测装置，与所述扭矩测控终端机连接；

用于检测管杆旋转圈数和方向的管杆旋转检测装置，与所述扭矩测控终端机连接。

进一步地，所述管杆旋转检测装置包括：

用于检测管杆旋转圈数和方向的旋转检测器；

用于安装并带动所述旋转检测器相对于所述管杆运动的联动装置，与所述旋转检测器连接；

用于对所述联动装置进行限位和导向的滑动装置，与所述联动装置匹配；