[发明专利]一种立根夹持装置及夹持方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于夹持管具的夹具的技术领域，特别是一种立根夹持装置及夹持方法。

背景技术

能源为一个国家的发展提供动力，随着我国经济的高速发展，我国对能源的需求逐渐加大，成为石油天然气的消耗大国。2014年，我国石油对外依存度接达59.5%，天然气对外依存度达到32.2% 。较高的对外依存度使得我国的能源安全受到威胁，加大我国能源开发力度在一定程度上能缓解能源压力，但需要高科技、高效率的石油钻采装备。

我国石油天然气资源储量大，但缺乏高效的开采设备。我国陆地钻井行业对新的钻井设备采用比较谨慎，由于陆地国产先进钻机及其配套装备发展缓慢，而国外新的钻井装备价格昂贵，因此国内大多数的钻井服务公司不愿意率先尝试新技术，而是让其他公司先用，根据使用结果的好坏再决定是否使用。这种谨慎的行为不仅造成了我国石油装备的发展缓慢，也降低了石油天然气的开采效率。近几年，由于各公司逐步意识到自动化钻井的潜在效益是巨大的，包括确保钻井安全，提高钻井效率，减少钻井周期，提高钻井经济性等，自动化钻井装备的需求趋势日益加大。我国陆地自动化钻井发展缓慢，部分钻井公司还在用传统的转盘钻井。由于可编程控制器（PLC）在钻机上的推广和铁钻工、自动吊卡，顶驱等先进设备的使用使得现代钻机自动化程度更高。电子司钻具备的钻井监控系统、一体化钻井仪表、防碰系统等是自动化钻井的重要组成因素，其随后发展的现场无线通讯、有毒气体检测、液电气一体化和人机界面控制的电子司钻是自动钻机的趋势。顶部驱动技术是石油钻机重大变革之一，其不仅节省接单根时间，提高钻井安全，提高生产效率，还具有倒划眼防止卡钻的功能，在定向钻井过程中，可以大幅度地减少起钻总时间。

目前，管具的夹持采用自动排管系统中的夹持机构来将管具转移到钻台面上，而这种管具夹持机构结构复杂，夹持力无法控制，导致很容易将被夹持的管具夹伤，最终影响管具的使用寿命。最终只有更换新的管具，这无疑是增大了成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构简单、自动化程度高、能够对不同管径的立根进行夹持、有效避免立根被夹损的立根夹持装置及夹持方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种立根夹持装置，它包括夹持油缸、伺服马达、夹具本体、左钳体、右钳体、限位挡环、拉伸弹簧、压力传感器A、销轴和缓冲层组成，夹具本体的左端部设置有法兰盘，伺服马达设置于法兰盘的端面上且其输出端与法兰盘连接，销轴垂直于夹具本体且固定于夹具本体的右端部，销轴上铰接有交叉设置的左钳体和右钳体，左钳体和右钳体的尾柄均设置于夹具本体内，左钳体和右钳体的工作端均设置于夹具本体的外部，左钳体和右钳体的工作端均设置有圆形槽，两个圆形槽的表面均设置有缓冲层，左钳体和右钳体的圆形槽上均设置有V型槽，两个V型槽内均设置有压力传感器A，所述的夹持油缸设置于夹具本体内且固定安装于法兰盘上，夹持油缸的活塞杆上铰接有交叉设置的连杆I和连杆II，连杆II与左钳体的尾柄铰接，连杆I与右钳体的尾柄铰接，所述的拉伸弹簧设置于左钳体和右钳体的工作端之间，拉伸弹簧上设置有限位挡环，限位挡环上设置有弧形凹槽，弧形凹槽内设置有压力传感器B；它还包括计算机和与计算机连接的数据转换器，所述的数据转换器与压力传感器A和压力传感器B连接，所述的计算机与伺服马达和夹持油缸连接。

所述的连杆I与连杆II关于销轴对称设置。

所述的夹具本体的内壁上设置有两个滑轨。

所述的连杆I与右钳体之间的铰接处、连杆II与左钳体之间的铰接处均安装有活动轮，所述的两个活动轮分别安装于滑轨内。

所述的两个滑轨关于销轴对称设置。

所述的缓冲层为橡胶垫。

所述的夹具本体为筒状。

一种立根夹持装置的夹持方法，它包括以下步骤：

S1、移动夹具本体使左钳体与右钳体工作端形成的区域朝向立根，当立根的外表面抵靠在压力传感器B上时，压力传感器B立即将压力信号传递给数据转换器；

S2、数据转换器将压力信号传递给计算机，计算机控制夹持油缸的活塞杆缩回，夹持油缸经连杆I和连杆II驱动左钳体和右钳体的工作端闭合，两个缓冲层朝向立根运动；

S3、当左钳体和右钳体的工作端在合拢过程中，两个压力传感器A将压力信号通过数据转换器转换为电信号传递给计算机，操作人员通过在计算机上实时监测立根上的受力大小，操作人员根据受力大小调整夹持油缸输出力的大小，进而保证立根安全的被夹持在左钳体和右钳体之间，从而实现了立根的夹持。