本实用新型涉及一种石油钻井过程中，用于钻具上、卸扣作业的液气大钳限制上扣扭矩的装置。 现在使用最广泛的液气大钳是一种用压缩空气控制，以液压油作动力，用作钻具上、卸丝扣的动力钳，适用于钻井过程中常用的3 1/2 ″、4 1/2 ″、5″、7″等不同尺寸的钻具上、卸扣作业。这种液气大钳上扣时，大钳说明书只说明采用高档作业，在大钳规定的10MPa范围内作扭矩压力限制。由于上扣时大钳所抱紧的钻具不一定直，钻具丝扣不可能很干净，设备操作也不一定很灵活等因素，所以用高挡上扣，钻具丝扣的摩擦阻力大，使高挡的转速减慢，冲击力减小，从而钻具达不到要求的上扣扭矩值。这样，操作人员往往改用低挡上扣连接钻具，以观察大钳上压力表的低挡压力进行作业。但是，由于液气大钳的换向阀受多种因素影响不一定很灵活，而钻具与钻具的连接密封是靠台肩密封，所以上扣时两钻具的台肩一接触上，扭矩压力会一下上升到大钳最大的10MPa上扣压力。因为常用地3 1/2 ″、4 1/2 ″、5″、7″等几种钻具的最佳上扣扭矩压力都规定在7.5MPa以下，这样就超过了钻具的上扣扭矩，造成超扭矩上扣而损坏钻具接头，使接头报废，增大钻具的修复工作量，造成经济损失。
本实用新型的目的就是提供一种液气大钳上扣时限制扭矩的装置。它能在操作人员用低挡作钻具上扣作业时，根据各种钻具的不同尺寸、不同钢级、不同扣型、不同水眼大小等所要求的上扣扭矩，调节控制上扣扭矩压力，防止超扭矩上扣的事故，以达到保护钻具接头，延长钻具使用寿命的目的。
本实用新型的目的是以如下方式实现的：当操作人员使用液气大钳的低挡进行上扣作业时，把气源的换向阀推到低挡上，使气源的压缩空气推动快速放气阀的阀芯堵死排气口，在压缩空气进入大钳低速气囊的同时，通过一根管线连接和一个按扭阀控制，把压缩空气同时输入本装置。压缩空气进入装置的气控换向阀，推动阀的气缸活塞运动，使阀换向接通泵站来的液压油路，压力表显示出大钳低挡上扣的压力，同时电接点压力表通电后，在由两个中间继电器组成的放大电路的保护作用下，当上扣扭矩不断上升，升到电接点压力表调定的钻具上扣最佳扭矩压力时，使电磁换向阀通电，其线圈产生吸合推动阀换向，打开回油口卸压。同时观察装置的压力表，手动调节节流阀，使压力保持在最佳扭矩压力值。这样，液气大钳就不会产生超扭矩上扣，从而达到有效控制上扣扭矩的目的，防止超扭矩损坏钻具的事故发生。
本实用新型安装简单，操作方便，行之有效，安全可靠，成本低廉。如切断装置的气路和电源，对液气大钳的卸扣或仍用高挡上扣作业均无影响。
下面结合附图详细说明按照本实用新型提出的液气大钳上扣扭矩限制装置的实施情况。
图1为液气大钳上扣扭矩限制装置原理图。
如图所示，本实用新型由气路管线［1］、按扭阀［2］、气控换向阀［3］、管线［4］、溢流阀［5］、压力表［6］、电接点压力表［7］和两个中间继电器［8］、［9］，以及电磁换向阀［10］、节流阀［11］、油路管线［12］、截止阀［13］所组成。气控换向阀［3］的进气口通过气路管线［1］和按扭阀［2］连接在液气大钳的快速放气阀［14］与低速气囊［15］相联的气路上，气控换向阀［3］的进油口和电磁换向阀［10］的进油口通过油路管线［12］和截止阀［13］连接在泵站［17］输往液气大钳的液压油油管［18］上。压力表［6］、电接点压力表［7］、溢流阀［5］都分别连接在管线［4］上，并与气控换向阀［3］的工作口相接。电接点压力表［7］与电磁换向阀［10］的电路联接，通过了由中间继电器［8］和中间继电器［9］组成的放大保护电路而相联接。电磁换向阀［10］的回油口还装有一个可起保压作用的节流阀［11］。
当操作人员使用液气大钳的低挡进行钻具上扣作业时，按下按扭阀［2］接通气路，在液气大钳的气源［16］的压缩空气经快速放气阀［14］进入低速气囊［15］的同时，气源［16］的压缩空气又通过气路管线［1］、按扭阀［2］进入气控换向阀［3］的气缸，推动活塞运动使阀换向，使气控换向阀［3］原工作口与回油口相联变为工作口与进油口连接，从而接通由泵站［17］来的液压油路，同时液压油也输到了电磁换向阀［10］的进油口，此时的电磁换向阀［10］尚未打开。装置的液压油是由泵站［17］的液压油输往液气大钳的同时，经过截止阀［13］（常开状态，只是在装置检修时关闭）、油路管线［12］输入装置的。当气控换向阀［3］接通油路后，这时压力表［6］读出液气大钳的上扣扭矩压力，与压力表［6］并联接的电接点压力表［7］是可根据不同钻具所要求的不同上扣扭矩压力值而任意调节压力的。所以，在上扣作业前，把电接点压力表［7］的上限指针［72］调在最佳上扣扭矩压力值，下限指针［73］调在0的位置。装置工作时接通电源，此时电接点压力表［7］的压力指针［71］是与下限指针［73］接触的，电流经压力指针［71］、下限指针［73］通到中间继电器［9］，使其线圈吸合，其常闭触点［91］断开，这时的电磁换向阀［10］未通电。当液气大钳开始上扣时，压力表［6］和电接点压力表［7］的压力同时上升，电接压力表点［7］的压力指针［71］离开下限指针［73］，中间继电器［9］的线圈断电，其常闭触点［91］复位。上扣扭矩压力继续上升，一旦压力指针［71］与上限指针［72］接触时，电流又经压力指针［71］、上限指针［72］和中间继电器［8］的常闭触点［83］、中间继电器［9］的常闭触点［91］进入中间继电器［8］的线圈通电吸合，使其中间继电器［8］的两个常开触点［81］、［82］同时闭合。这时电磁换向阀［10］接通电源，通电产生吸合推动阀换向，使电磁换向阀［10］的进油口与回油口接通，电磁换向阀［10］打开回油口后卸压，与此同时观察压力表［6］显示的上扣扭矩压力，调节安装在电磁换向器［10］的回油管上的节流阀［11］，使压力表［6］上的压力值稳定在钻具所要求的上扣扭矩压力值。这样，液气大钳上扣作业就不再产生超扭矩，并达到所要求的扭矩值。
与压力表［6］、电接点压力表［7］一同连接在管线［4］上的溢流阀［5］主要用于本装置的辅助溢流，溢流阀［5］调定的溢流压力略高于电接点压力表［7］所调定的压力。这样，一旦装置的电路发生故障，溢流阀［5］就会在调定的压力下溢流，从而限制超扭矩，保护钻具。
当钻具按要求的扭矩值上紧扣后，操作人员搬动液气大钳上的气源［16］的换向阀，快速放气阀［14］的排气口被打开，装置的气控换向阀［3］复位，气控换向阀［3］的工作口与进油口断开而与回油口联接，压力下降。电接点压力表［7］的压力指针［71］降到0，与下限指针［73］接触，中间继电器［8］的线圈断电，使其两个常开触点［81］、［82］同时复位，切断电磁换向阀［10］的电源，电磁换向阀［10］复位切断其回油口。这时，操作人员会操纵液气大钳的换向阀，对准大钳的缺口，松开抱紧的钻具退出大钳，完成一次上扣作业。同一种钻具上扣，本装置只在第一次上扣时，作一次扭矩限制的调节即可。
本装置只用于液气大钳的低挡上扣作业，如果仍然使用高挡上扣，本装置不起作用。在大钳用低挡进行卸扣作业时，提起按扭阀［2］切断进入装置的气路，装置不会工作。当本装置需要检修时，提起按扭阀［2］切断气路，关闭截止阀［13］切断油路，切断电源，即可进行。
另外，还需说明，图中［19］表示泵站［17］的油箱。