[发明专利]一种力学传感器安装方法及其测量铁钻工扭矩的方法

说明书

本发明公开了一种力学传感器安装方法及其测量铁钻工扭矩的方法，安装方法包括：确定力学传感器的参数；根据参数制作力学传感器；根据铁钻工冲扣钳的机械结构确定卡槽的角度；根据角度设置卡槽；将力学传感器安装在曲柄和冲扣液压缸的连接处；在冲扣液压缸上安装固定件，将固定件卡接在卡槽中。本发明实施例通过与卡槽角度和位置对应的固定件将力学传感器正对或背对冲扣液压缸方向固定在U型固定座上，以确定扭矩测量感器的力测量单元位置，保证冲扣钳在旋转过程中力学传感器始终测量的是与力臂垂直的、带动曲柄转动的推力或拉力的切向分力，直接根据测量结果乘以具体的力臂值就可以精确测量扭矩，降低了扭矩测量难度，简化了安装方式。

技术领域

本发明涉及石油钻采设备技术领域，特别涉及一种力学传感器安装方法及其测量铁钻工扭矩的方法。

背景技术

铁钻工作为钻井平台上应用于钻杆间自动化连接及拆卸的主要工具，对扭矩的精确测量能够极大地提高铁钻工上扣和卸扣的成功率和自动化程度。铁钻工扭矩过大容易造成钻具表面损伤，螺纹损坏，降低钻杆使用寿命；扭矩过小则会导致螺纹间连接不紧和卸不动扣，造成上扣和卸扣失败，严重影响钻井效率。

目前市场上或者钻井平台最常用的扭矩测量方法是利用压力传感器测量液压系统压力和油缸面积等参数来间接测量扭矩，但是液压系统容易受外界环境、温度和自身系统压力损耗等因素影响，导致目前测量转换到的扭矩无法精确反映出铁钻工实际输出扭矩值。而且，利用压力传感器来精确测量扭矩就要测量液压缸推力与切向力之间的夹角，这不但增加了测量难度，而且该角度往往不易精确测量，因此需要提供一种简单且高精度的力学传感器安装方法及相应的铁钻工来提高扭矩测量精度。

发明内容

本发明实施例提供了一种力学传感器安装方法及其测量铁钻工扭矩的方法，用以解决现有技术中测量液压缸推力与切向力之间的夹角难度大且测量结果不精确的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种力学传感器安装方法，包括：

确定力学传感器的参数；

根据确定的参数制作力学传感器；其中，力学传感器的表面具有盲孔，盲孔中设置有力测量单元，力测量单元用于测量平行于盲孔构成的平面且垂直于力测量单元轴线的力；

确定曲柄的机械结构，根据机械结构确定力学传感器上卡槽的角度；

根据角度在力学传感器上设置卡槽；

将力学传感器安装在曲柄和冲扣液压缸的连接处；其中，曲柄的一端通过力学传感器与冲扣液压缸转动连接，曲柄的另一端与冲扣钳连接；

在冲扣液压缸上安装固定件，固定件卡接在卡槽中；其中，固定件用于使力学传感器随曲柄转动时，力测量单元始终与冲扣钳的力臂平行。

另一方面，本发明实施例还提供了一种测量铁钻工扭矩的方法，包括：

采用上述安装方法将力学传感器安装在曲柄和冲扣液压缸的连接处；

利用力学传感器测量冲扣液压缸作用在曲柄上的力垂直于冲扣钳力臂的切向分力；

确定冲扣钳的力臂；

根据冲扣钳的力臂以及切向分力确定冲扣液压缸作用在曲柄上的扭矩。

本发明中的一种力学传感器安装方法及其测量铁钻工扭矩的方法，具有以下优点：

1、通过与卡槽角度和位置对应的固定件将力学传感器正对或背对冲扣缸方向固定在U型固定座上，以确定扭矩测量感器的力测量单元位置，保证冲扣钳在旋转过程中力学传感器始终测量的是与力臂垂直的、带动曲柄转动的推力或拉力的切向分力，直接根据测量结果乘以具体的力臂值就可以精确测量扭矩，极大地降低了扭矩测量难度，简化了安装方式。