油管液壓鉗雙扭矩閥的改進技術與應用

趙興仁

摘要：300型油管液壓鉗是作業系統中現場通用工具，全行業具有比較統一的設計標準，主要用來對油管進行上卸扣操作。由于油水井中使用管材不一致，而300型油管液壓鉗為標配設備，施工中容易形成對部分管材上卸扣時扭矩過大現象，造成油管絲扣粘扣、油管縮徑等問題，致使作業成本上升。研究液壓鉗改進技術，通過增加扭矩限定裝置、改進液壓鉗介輪傳輸，達到防止油管絲扣粘扣、縮徑等問題出現，充分發揮300型液壓鉗全部功能。介紹了300型油管液壓鉗改進技術的結構裝置、工作原理等。通過實驗，該改進技術能達到杜絕油管絲扣粘扣、縮徑等問題，有效降低作業成本投入。

關鍵詞：扭矩限定裝置；扭矩閥；介輪；絲扣粘扣；縮徑

現階段在國內的作業系統中，300型油管液壓鉗是當前井下小修作業現場通用工具，主要用來對油管進行上卸扣操作。在施工過程中，由于修井作業機液壓源輸出功率、管材質量等因素，容易造成液壓鉗在上卸扣過程中產生油管絲扣粘扣、油管縮徑等問題。

針對這些問題，進行實地觀察，通過多方面的數據統計發現，引起油管絲扣粘扣、油管縮徑的主要原因在于油管液壓鉗輸出扭矩過大引起，因此需要尋找一種能夠有效限定油管液壓鉗輸出扭矩的方法。

1. 300型液壓鉗使用現狀

1.1 300型油管液壓鉗技術參數

通過對多家300型油管液壓鉗生產廠家液壓鉗各類檢測數據分析發現，300型液壓鉗都具有比較統一的標準。

（1）主鉗

（2）背鉗

（3）系統額定壓力 10MPa

（4）最大供油量 100L/min

1.2原因分析

根據以上的數據顯示，我們能夠發現，300型油管液壓鉗的高檔轉速在100r/min，其轉速明顯超過現行國產油管的絲扣粘扣臨界轉速70r/min，在實際操作中由于轉速高帶來的慣性扭矩會引發過扭矩現象，這是造成我們油管絲扣粘扣的主要原因；300型油管液壓鉗額定高檔扭矩最高1.1 kN·m、低檔扭矩最高3.0，根據井場施工人員的施工習慣，為了防止油管上扣不緊，油管上扣最后都習慣用低檔再上一下，容易超出我們現行的油管上扣扭矩標準（3寸油管1.9kN·m 、2寸半油管1.5 kN·m ），形成絲扣造扣，使油管絲扣端縮徑。

2. 300型油管液壓鉗的技術改進

通過調查，我們找到了300型油管液壓鉗自身特征造成油管絲扣粘扣、縮徑的主要原因，為了更好滿足作業現場施工需要，保護油管降低管材成本，我們決定將300型液壓鉗做進一步的技術改進。

2.1液壓鉗快檔轉速、扭矩控制

工作原理：300型油管液壓鉗高檔輸出功率恒定的情況下，輸出轉速和扭矩成反比，在改變高檔傳動齒輪和介輪之間的傳動比，降低大齒輪轉速的同時，可以相應的提升高檔扭矩，達到高檔油管上扣滿足生產需要的條件。

2.2恢復液壓鉗慢檔的功能

恢復液壓鉗慢檔扭矩，使用整體更換式扭矩閥，使其在系統額定壓力（10MPa）壓力調節范圍3—10MPa.情況下，能夠達到額定扭矩（3.5kN·m ），可以完成一般的對扣造扣、套銑、打撈、鉆塞等工序，減少600型油管液壓鉗的轉運、使用，減少對油管管柱本體的傷害。

工作原理：該扭矩閥安裝在液壓馬達連接板的進油管路上，控制通過連接板的進油流量和進油壓力，從而達到有效的控制油管液壓鉗扭矩的作用。工作原理為：上扣時推動手動換向閥，在正常的油量和壓力下，液壓油能夠順利的通過扭矩閥進油孔，此時扭矩閥不工作；當負荷增大進油壓力過大時，液壓油的壓力作用在閥芯上使其向上移動，彈簧壓縮，過量的液壓油順出油孔直接流到回油管路中，達到泄壓目的，這樣通過扭矩閥的油量和壓力保持在一個相對穩定的狀態，從而將液壓鉗的輸出扭矩控制在相應的范圍內。卸扣時推動手動換向閥，進油孔變成出油口扭矩閥不起作用，液壓鉗產生最大扭矩卸扣。

3.現場應用

截止到目前為止，改進后的300型液壓鉗已在兩個作業隊使用1年時間，現場使用效果良好，油管未出現粘扣、公扣縮徑等問題，說明扭矩閥安全有效；使用期間兩個作業隊都進行過一般對扣造扣、套銑、打撈、鉆塞等工序，未使用600型液壓鉗，說明改進后的300型液壓鉗低檔能夠滿足作業現場一般對扣造扣、套銑、打撈、鉆塞等施工使用要求。

4.結論

（1）油管液壓鉗介輪的改進，使油管液壓鉗的高檔轉速控制在油管粘扣臨界轉速內，既能防止油管粘扣、縮徑，油管上扣不用換擋，操作更加簡練；又能充分發揮液壓鉗的最大功能，一般對扣造扣、打撈、套洗、鉆塞等工序都能滿足，方便了作業隊修井施工，降低了使用600型鉗子的頻率，對油管也是一種保護。

（2）油管液壓鉗扭矩閥應用后，分類更細致、廣泛，可以根據不同的管材上卸扣要求隨時更換相應的扭矩閥，從而更符合現場要求。同時校對更及時，能夠實現定期更換（一般要求三個月更換一次），改變了以往液壓鉗不回場大修扭矩閥不校對的局面。

參考文獻：

[1]張毅，陳建初.使用液壓鉗對油管粘扣的影響分析.石油機械，2002.11

[2]董昌樂，王敏，郝寧.上扣扭矩對套管粘扣影響實驗研究及分析.遼寧化 工，2010.11