以140S1铁钻工为研究对象,从旋扣钳滚轮旋扣、冲扣钳紧扣为切入点,优化设计并加工了不同结构型式、材料、表面硬度、渗碳层厚度及包络半径等的滚轮和钳牙;根据控制变量法原则,通过试验验证滚轮和钳牙对上、卸扣效率的影响程度。

钳牙是铁钻工完成上卸扣作业的关键部件之一,其工况条件恶劣,要求其材料强度高,使用寿命长。钳牙在制造时加工精度高、难度大,且缺乏精密的检测手段。针对上述难题,文中从钳牙材质的选择着手,通过对钳牙机械加工方法及热处理方法的分析,形成了一套钳牙的制造工艺,经过试验及现场应用验证,整体性能优良。

目前油田普遍采用的防腐蚀合金(CRA)套管材质较软,工作时常规动力钳易破坏管两端处的表面镀锌层,加速硫化氢对套管的腐蚀。为减轻液压管钳对套管损伤,减缓硫化氢对套管的腐蚀,基于普通液压管钳工作原理,建立钳口力学模型,确定影响管钳加紧的具体因素。根据摩擦疲劳学理论,分析钳牙对套管的磨损成因和磨损过程,通过钳牙与油管上卸扣实验发现,磨损与接触区域、循环次数、相互接触材料等因素有明显关系。通过分析接触区域的应力应变,表明影响钳牙对套管的磨损的主要因素是摩擦因数、接触载荷,并且摩擦因数对拉伸应变的影响更加明显。