CN104389538A - 一种应用于油田开采的铁钻工升降机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于油田开采的铁钻工升降机构,包括底座、升降臂及水平输送机构,升降臂固定于底座上。升降臂包括升降段及驱动段,驱动段内安装有驱动装置,升降段上滑动连接有升降连接件,驱动装置启动后,带动螺杆旋转,旋转的螺杆通过螯合螺柱从而带动升降连接件上下移动。采用螯合方式实现升降功能,设计巧妙,结构简单,操作简便,制造成本低,且升降效果良好。同时,引入红外线测距离传感器辅助升降,一方面使得工作人员能够直观的掌握具体升降高度,方便对其进行调控;另一方面,能够实现定量升降,提高升降精确度。本发明具有实用性强,使用范围广的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种升降机构,尤其是一种应用于油田开采的铁钻工升降机构。
背景技术
油田是单一地质构造(或地层)因素控制下的、同一产油气面积内的油气藏总和。一个油气田可能有一个或多个油气藏。在同一面积内主要为油藏的称油田,主要为气藏的称气田。按控制产油气面积内的地质因素,将油气田分为3类:①构造型油气田。指产油气面积受单一的构造因素控制,如褶皱和断层。②地层型油气田,区域背斜或单斜构造背景上由地层因素控制(如地层的不整合、尖灭和岩性变化等)的含油面积。③复合型油气田。产油气面积内不受单一的构造或地层因素控制,而受多种地质因素控制的油气田。在油田开采中抽油机为常见的机具设备。
铁钻工是先进的钻杆/钻具上扣/卸扣工具,铁钻工由主钳背钳、旋扣器及升降机构组成,它能够上扣/卸扣的管串直径范围是2-7/8至10”,上扣/卸扣的全部操作都集成在一个气动控制盒上,按一次按钮即可完成所有操作,同时该气动控制盒可以安装在安全的地方,实现远程控制。
升降机构是铁钻工的重要组成部分,升降机构能够实现垂直方向上的位移,一方面用于控制主钳背钳上扣或卸扣,另一方面能够使得贴钻工变得灵活,从而扩大其使用范围。现有的铁钻工升降机构需要工作人员配合进行作业,结构较为复杂,操作困难。同时,现有的铁钻工升降机构无法实现定量位移,故其不可避免的存在操作误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于油田开采的铁钻工升降机构,采用螯合方式实现升降功能,设计巧妙,结构简单,操作简便,制造成本低,且升降效 果良好。同时,引入红外线测距离传感器辅助升降,一方面使得工作人员能够直观的掌握具体升降高度,方便对其进行调控;另一方面,能够实现定量升降,提高升降精确度。
为了解决上述技术问题,采用如下技术方案:
一种应用于油田开采的铁钻工升降机构,包括底座、升降臂及水平输送机构,升降臂固定于底座上,水平输送机构连接于底座的一侧,其特征在于:底座上设有控制台;升降臂中空,升降臂的下端设有旋转盘,旋转盘与控制台相匹配,旋转盘固定于底座上;升降臂包括升降段及驱动段,驱动段内安装有驱动箱,驱动箱内包括有驱动电机、蜗轮及蜗杆,驱动电机固定于驱动箱内,驱动电机与控制台相匹配,驱动电机上连接有蜗杆,蜗杆与蜗轮相匹配,蜗杆与蜗轮相互螯合;蜗轮上连接有螺杆,螺杆的上端位于升降段内;升降段上滑动连接有升降连接件,升降连接件包括连接头、升降头及中间块,连接头及升降头分别连接于中间块的两端,中间块上设有红外线反射板,升降段的上端设有红外线测距离传感器,红外线反射板与红外线测距离传感器相匹配;升降头位于升降段内,升降头包括液压缸、平衡机构及摇杆机构,液压缸与控制台相匹配,液压缸的两端分别铰接平衡机构的两端,摇杆机构包括左摇杆机构与右摇杆机构,左摇杆机构与右摇杆机构分别铰接于液压缸的两端,左摇杆机构与右摇杆机构分别铰接于平衡机构的两端;左摇杆机构与右摇杆机构上均连接有螺柱,螺柱与螺杆相匹配;
水平输送机构内安装有输送电机,输送电机与控制台相匹配,输送电机上连接有主动轮,主动轮上连接有导带,导带的另一端连接有从动轮;导带上设有杆件固定座,杆件固定座内设有伸缩夹钳,伸缩夹钳与控制台相匹配。
进一步,升降段内安装有电子探头。电子探头能够监测升降段内的运行工况并直观的反映给工作人员,可及时监测故障,及时作出调整,延长其使用寿命。
进一步,驱动段内的两端设有立柱,驱动箱的两端均设有紧固件,紧固件固定于立柱。固定驱动箱,避免其发生滑移而影响升降作业。
进一步,升降段上设有第一开口,第一开口处设有滑杆,中间块上设有滑动套环,滑杆与滑动套环相匹配,滑动套环连接升降头。实现升降连接件能够在升降段内上下滑动。
进一步,左摇杆机构包括支架、左摇臂、左螺柱座及左连接杆,支架的左端铰接左摇臂,左摇臂的一端铰接平衡机构及液压缸,左摇臂的另一端铰接左螺柱座,左螺柱座上安装有螺柱,左连接杆的一端铰接支架,左连接杆的另一端铰接左螺柱座。在液压缸的控制下螺柱能够夹紧螺杆,进而实现旋转的螺杆带动螺柱上下移动,结构简单。
进一步,右摇杆机构包括支架、右摇臂、右螺柱座及右连接杆,支架的右端铰接右摇臂,右摇臂的一端铰接平衡机构及液压缸,右摇臂的另一端铰接右螺柱座,右螺柱座上安装有螺柱,右连接杆的一端铰接支架,右连接杆的另一端铰接右螺柱座。在液压缸的控制下螺柱能够夹紧螺杆,进而实现旋转的螺杆带动螺柱上下移动,结构简单。
进一步,水平输送机构的上端设有挡板。挡板能够控制钻杆与钻具的位移范围,避免其位置跑偏。
进一步,水平输送机构的上端设有第二开口,第二开口与导带相互配合,第二开口的两端设有挡板。
由于采用上述技术方案,具有以下有益效果:
本发明为一种应用于油田开采的铁钻工升降机构,采用螯合方式实现升降功能,设计巧妙,结构简单,操作简便,制造成本低,且升降效果良好。同时,引入红外线测距离传感器辅助升降,一方面使得工作人员能够直观的掌握具体升降高度,方便对其进行调控;另一方面,能够实现定量升降,提高升降精确度。
驱动电机控制螺杆旋转,蜗轮及蜗杆一方面起传动作用,另一方面起减速作用,从而使螺杆获得正常的旋转速度,结构简单。旋转盘能够带动升降臂旋转,故升降臂能够旋转至任意角度位置,灵活性强,工作范围扩大,工作效率显著提高。红外线反射板、红外线测距离传感器及红外线反射板具有如下工作 过程:一方面,红外线测距离传感器发出红外线,该红外线经红外线反射板反射后重新回到红外线测距离传感器,红外线测距离传感器得到发射与回归的时间差,并结合红外线传播速度计算得到升降连接件的垂直高度。故工作人员能够实时掌握升降连接件的垂直高度,方便工作人员对其进行调控;另一方面,工作人员可使升降连接件运动至目标高度,首先控制升降连接件运动,当运动到该目标高度时,工作人员控制升降连接件停止运动,从而实现定量升降功能。实现本发明功能多样化,操作简便化,升降精确化。升降头通过螺柱夹紧螺杆,螺柱与螺杆相互螯合,旋转的螺杆与螺柱产生相对移动,进而实现螺柱升降。具有结构简单,设计巧妙,成本低廉的优点。水平输送机构用于输送钻杆及钻具,利用导带实现输送,借助杆件固定座实现固定钻杆及钻具,进一步减轻了工作人员工作量,使得铁钻工整体性,工作的连贯性更强。
附图说明
下面结合附图对发明作进一步说明:
图1为本发明一种应用于油田开采的铁钻工升降机构的结构示意图;
图2为本发明中升降臂的结构示意图;
图3为本发明中升降头的结构示意图;
图4为本发明中驱动箱的结构示意图;
图5为本发明中驱动电机与蜗轮及蜗杆的连接示意图;
图6为本发明中水平输送机构的结构示意图;
图7图6中A向的结构示意图。
具体实施方式
如图1至图7所示,一种应用于油田开采的铁钻工升降机构,包括底座1、升降臂3及水平输送机构14,底座1是支撑结构,用于支撑升降臂3,使得升降机构能够稳定的安装于地面上。底座1上设有控制台2,控制台2上设有若干按钮,工作人员可通过控制这些按钮调节升降机构,操作十分方便。
升降臂3安装于底座1的上端,升降臂3的内部中空,包括升降段6及驱 动段4。驱动段4的下端设有旋转盘5,旋转盘5固定于底座1上。旋转盘5受控制台2控制,当旋转盘5旋转时,升降臂3随之旋转,使得升降臂3的任意部分均能旋转至360°的任意位置。故升降臂3可作用于多方向,工作范围大,灵活性强,因而减少了对升降机构的搬移。驱动段4内的两端设有立柱18,立柱18分别连接驱动段4的上下两端,立柱18上固定有驱动箱16,通过驱动箱16两端的紧固件17实现固定,采用焊接发方式固定。故驱动箱16是一个固定结构,在工作时不会发生滑移。驱动箱16内安装有驱动电机39、蜗轮41及蜗杆40,驱动电机39受控制台2控制,驱动电机39为可双向旋转,故实现升降的功能。驱动电机39的输出端连接蜗杆40,蜗杆40连接蜗轮41。蜗杆40与蜗轮41上有相匹配的轮齿,故蜗轮41与蜗杆40连接后,其轮齿相互螯合,当蜗杆40旋转时,蜗轮41随之旋转。蜗轮41上连接有螺杆19,螺杆19向上延伸,穿出驱动箱16,穿过驱动段4连接至升降段6内。当控制台2控制驱动电机39启动后,蜗杆40旋转,带动蜗轮41旋转,进而带动螺杆19旋转,实现驱动螺杆19旋转。驱动电机39输出的转速较大,通过蜗轮41及蜗杆40的减速作用后,螺杆19的旋转速度明显减慢,符合升降要求。
升降段6内设置有第一开口(图中未标出),第一开口的长度根据设计要求设置。第一开口处设有滑杆11,滑杆11的长度与第一开口的长度一致。滑杆11上滑动连接有升降连接件7,升降连接件7包括连接头8、升降头20及中间块9,连接头8与升降头20分别连接于中间块9的两端。连接头8位于升降臂3外,连接头8用于连接铁钻工的支臂结构,从而带动支臂运动。中间块9上设有滑动套环10,滑动套环10与滑杆11相匹配,滑动套环10能在滑杆11上滑动,从而使升降连接件7能够在滑杆11上滑动。中间块9的上端设有红外线反射板12,升降段6的上端设有红外线测距离传感器13,红外线反射板12与红外线测距离传感器13相匹配。红外线测距离传感器13与红外线反射板12安装于同一垂直线上,即红外线测距离传感器13发射的红外线正好投射到红外线反射板12上。红外线测距离传感器13与红外线反射板12有如下的工作过程:一方面,工作时,红外线测距离传感器13发出红外线,将此发射时间记为t1;该 红外线向下投射到红外线反射板12上,红外线在红外线反射板12上发生反射,反射后的红外线重新回到红外线测距离传感器13,将此红外线回归时间记为t2。红外线测距离传感器13得到发射与回归的时间差(t2-t1),并将该时间差(t2-t1)记录,并结合红外线传播速度v计算得到红外线测距离传感器13与中间块9的距离x,x=v(t2-t1)/2。再通过红外线测距离传感器13的固有高度减去x即得到了中间块9(或升降连接件7)的垂直高度h。故工作人员能够实时掌握升降连接件7的垂直高度,方便工作人员对其进行调控。另一方面,工作人员可将升降连接件7移动至目标高度,首先控制升降连接件7运动,在升降连接件7运动时,红外线测距离传感器13实时监测其垂直高度,当运动到该目标高度时,工作人员控制升降连接件7停止运动,从而实现定量升降功能。
升降头20位于升降段6内,升降头20由升降头底座27、液压缸30、平衡机构及摇杆机构组成。升降头底座27固定于滑动套环10,平衡机构安装于升降头底座27内,平衡机构包括左平衡杆28与右平衡杆29,左平衡杆28与右平衡杆29相互铰接。液压缸30安装于升降头底座27内,液压缸30的两端分别铰接左平衡杆28与右平衡杆29,液压缸30与控制台2相匹配,控制台2能够控制液压缸30工作。摇杆机构包括左摇杆机构与右摇杆机构:左摇杆机构包括支架31、左摇臂32、左螺柱座33及左连接杆34,支架31固定于升降头底座27内,支架31的左端铰接左摇臂32,左摇臂32的一端铰接左平衡杆28及液压缸30,左摇臂32的另一端铰接左螺柱座33,左螺柱座33上安装有螺柱35,左连接杆34的一端铰接支架31,左连接杆34的另一端铰接左螺柱座33。右摇杆机构包括支架31、右摇臂36、右螺柱座37及右连接杆38,支架31的右端铰接右摇臂36,右摇臂36的一端铰接右平衡杆29及液压缸30,右摇臂36的另一端铰接右螺柱座37,右螺柱座37上安装有螺柱35,右连接杆38的一端铰接支架31,右连接杆38的另一端铰接右螺柱座37。螺柱35与螺杆19相匹配,螺柱35与螺杆19相互螯合,当螺杆19旋转时,螺柱35与螺杆19能够发生相对移动。由于螺杆19固定不动,故螺柱35能够沿着螺杆19上下移动,从而带动升降连接件7上下移动。工作原理如下:控制台2启动液压缸30,液压缸30带动 左摇杆机构与右摇杆机构相向运动,使得两个螺柱35共同夹紧螺杆19,实现升降功能。同时,升降段6内安装有电子探头21。电子探头21能够监测升降段6内的运行工况并直观的反映给工作人员,可及时监测故障,及时作出调整,延长其使用寿命。
水平输送机构14的上端设有第二开口(图中未标出),第二开口的两端设有挡板15。水平输送机构14内安装有输送电机45,输送电机45与控制台2相匹配,输送电机45上连接有主动轮46,主动轮46上连接有导带42,导带42的另一端连接有从动轮47;导带42上设有杆件固定座43,杆件固定座43内设有伸缩夹钳44,伸缩夹钳44与控制台2相匹配。其工作过程如下:首先工作人员预先将钻杆或者钻具通过第二开口摆放至杆件固定座43内,控制台2控制伸缩夹钳44夹紧钻杆或钻具。当工作时,启动输送电机45,钻杆或钻具随着导带42运动,实现水平输送功能。挡板15能够控制钻杆与钻具的位移范围,避免其位置跑偏。
以上仅为本发明的具体实施例,但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础,为解决基本相同的技术问题,实现基本相同的技术效果,所作出地简单变化、等同替换或者修饰等,皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种应用于油田开采的铁钻工升降机构,包括底座、升降臂及水平输送机构,所述升降臂固定于所述底座上,所述水平输送机构连接于所述底座的一侧,其特征在于:所述底座上设有控制台;所述升降臂中空,所述升降臂的下端设有旋转盘,所述旋转盘与所述控制台相匹配,所述旋转盘固定于所述底座上;所述升降臂包括升降段及驱动段,所述驱动段内安装有驱动箱,所述驱动箱内包括有驱动电机、蜗轮及蜗杆,所述驱动电机固定于所述驱动箱内,所述驱动电机与所述控制台相匹配,所述驱动电机上连接有蜗杆,所述蜗杆与所述蜗轮相匹配,所述蜗杆与所述蜗轮相互螯合;所述蜗轮上连接有螺杆,所述螺杆的上端位于所述升降段内;所述升降段上滑动连接有升降连接件,所述升降连接件包括连接头、升降头及中间块,所述连接头及所述升降头分别连接于所述中间块的两端,所述中间块上设有红外线反射板,所述升降段的上端设有红外线测距离传感器,所述红外线反射板与所述红外线测距离传感器相匹配;所述升降头位于所述升降段内,所述升降头包括液压缸、平衡机构及摇杆机构,所述液压缸与所述控制台相匹配,所述液压缸的两端分别铰接所述平衡机构的两端,所述摇杆机构包括左摇杆机构与右摇杆机构,所述左摇杆机构与所述右摇杆机构分别铰接于所述液压缸的两端,所述左摇杆机构与所述右摇杆机构分别铰接于所述平衡机构的两端;所述左摇杆机构与所述右摇杆机构上均连接有螺柱,所述螺柱与所述螺杆相匹配;
所述水平输送机构内安装有输送电机,所述输送电机与所述控制台相匹配,所述输送电机上连接有主动轮,所述主动轮上连接有导带,所述导带的另一端连接有从动轮;所述导带上设有杆件固定座,所述杆件固定座内设有伸缩夹钳,所述伸缩夹钳与所述控制台相匹配。
2.根据权利要求1所述一种应用于油田开采的铁钻工升降机构,其特征在于:所述升降段内安装有电子探头。
3.根据权利要求1所述一种应用于油田开采的铁钻工升降机构,其特征在于:所述驱动段内的两端设有立柱,所述驱动箱的两端均设有紧固件,所述紧固件固定于所述立柱。
4.根据权利要求1所述一种应用于油田开采的铁钻工升降机构,其特征在于:所述升降段上设有第一开口,所述第一开口处设有滑杆,所述中间块上设有滑动套环,所述滑杆与所述滑动套环相匹配,所述滑动套环连接所述升降头。
5.根据权利要求1所述一种应用于油田开采的铁钻工升降机构,其特征在于:所述左摇杆机构包括支架、左摇臂、左螺柱座及左连接杆,所述支架的左端铰接所述左摇臂,所述左摇臂的一端铰接所述平衡机构及所述液压缸,所述左摇臂的另一端铰接所述左螺柱座,所述左螺柱座上安装有所述螺柱,所述左连接杆的一端铰接所述支架,所述左连接杆的另一端铰接所述左螺柱座。
6.根据权利要求1所述一种应用于油田开采的铁钻工升降机构,其特征在于:所述右摇杆机构包括支架、右摇臂、右螺柱座及右连接杆,所述支架的右端铰接所述右摇臂,所述右摇臂的一端铰接所述平衡机构及所述液压缸,所述右摇臂的另一端铰接所述右螺柱座,所述右螺柱座上安装有所述螺柱,所述右连接杆的一端铰接所述支架,所述右连接杆的另一端铰接所述右螺柱座。
7.根据权利要求1所述一种应用于油田开采的铁钻工升降机构,其特征在于:所述水平输送机构的上端设有挡板。
8.根据权利要求7所述一种应用于油田开采的铁钻工升降机构,其特征在于:所述水平输送机构的上端设有第二开口,所述第二开口与所述导带相互配合,所述第二开口的两端设有所述挡板。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150304 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |