CN112878932A - 一种油井作业起下管柱自动滑车装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油井作业起下管柱自动滑车装置，由后测距传感器拉动式锁紧扣、油管托架、托板轴、半圆围沿、弹簧、触点开关、从动棘轮、链条、油管箍、主动棘轮、控制箱、前测距传感器、油管、轮轴、厢板、托板、轴承、垫铁、从动轮、电机控制器及电路板、电机、支撑板、主动轮、电磁离合器、蓄电池、指示灯、挡板组成，本发明结构新颖，解决了困扰油井作业起下管柱滑车不能自动回位的问题，滑车及轨道安装方便，自动化程度较高，不直接用较高压电源，安全可靠，该装置推广使用，将减轻工人的劳动强度，降低油管维护成本，减少由于油管密封不好造成的井下作业问题，提高整个采油生产经济效益。

Description

一种油井作业起下管柱自动滑车装置

技术领域

本发明涉及石油井下作业辅助设备领域，具体是一种油井作业起下管柱自动滑车装置。

背景技术

油井作业起下管柱时管柱的护丝裸露，吊装管柱时丝扣防护是一个大问题，为此丝扣端配套滑车，由于油井起管柱时从井下带出很多原油，原油比较粘稠，在作业的过程中滴落到场地排好的油管上，凝结成一坨一坨的油块，滑车上也沾满油污凝结成块，使得滑车行进困难乃至不能滑动，因此，工人需要每隔一定时间就清理一下作为临时轨道的管柱，或更一组新的管柱，另外由于滑车从场地一端牵引到另一端后，不能自动返回到井口，需要人工送回到场地的另一端，由于滑车本身沉重，操作很不方便，造成滑车大多弃置不用，目前，作业队还是大多采用在场地找上两根油管，两端用麻绳捆住，丝扣直接在管柱上拖动，造成油管的丝扣、密封的锥面受损，时间长了呢，可能就造成下井后密封效果不好，油管打不住压，油管厂每年要花上大量的人力物力进行油管扣的维修，影响整个采油生产作业及整体效益。

发明内容

本发明旨在于提供一种油井作业起下管柱自动滑车装置。

本发明的技术方案如下：

此种油井作业起下管柱自动滑车装置(以下简称“滑车”)，如图1所示，由后测距传感器、拉动式锁紧扣、油管托架、托板轴、半圆围沿、弹簧、触点开关、从动棘轮、链条、油管箍、主动棘轮、控制箱、前测距传感器、油管、轮轴、厢板、托板、轴承、小车厢、从动轮、电机控制器及电路板、电机、支撑板、主动轮、电磁离合器、蓄电池、指示灯、垫铁、挡板组成，其结构组装关系如下：在作业场地找上两根油管，在管柱桥架上平行摆放，在油管的两端分别套上一个油管箍，将每个油管箍两边分别用拉动式锁紧扣锁紧，两根平行的油管形成了临时的滑车轨道，在轨道上放置滑车，滑车由一个厢板下设有前后两组四个滑车轮组成，两个前滑车轮为主动轮，两个后滑车轮为从动轮，主动轮的两个轴承设在厢板上，轮轴穿过两个轴承连接到两个主动轮上固定连接，轮轴中间设有一个带有棘齿的从动棘轮，从动棘轮的内套与轮轴固定；从动轮的轴承设在轮子上，从动轮轮轴与两个设有轴承的轮子连接，从动轮轮轴固定在厢板上；滑车厢板前端设有控制箱，控制箱内设有电机、电机控制器及电路板、蓄电池，电机轴连接到电磁离合器的电磁轴瓦上带动其转动，离合器片与主动棘轮由轴连接，穿过主动棘轮轴承，主动棘轮上设有一圈闭合的链条，链条穿过小控制箱上的长条开口进入厢板下，链条的另一端与从动棘轮连接；控制箱前端设有测距传感器，控制箱两侧设有指示灯；如图2所示，设在两根油管上的油管箍，其中一个油管箍上设有挡板；如图3所示，滑车厢板上设有一个圆孔，圆孔下设有一个圆筒，圆筒内设有弹簧，圆筒底部设有触点开关；圆孔周围有一个半边开口圆柱状的半圆围沿；滑车厢板一侧设有一对平行的托板支架，一块托板由托板轴连接到托板支架上，托板面上前端设有一垫铁，垫铁下设有圆筒，圆筒能***厢板圆筒内压住弹簧，托板后端设有一支架，支架上设有轴孔，一片弧形槽状的油管托架由轴与支架连接，弧形的油管托架内设有丝扣纹，油管托架轴偏心设置，靠重力油管托架倾向靠近半圆围沿的一方；在控制箱一边设有支撑板，支撑板高于控制箱；电机、电磁离合器、蓄电池、指示灯、测距传感器、触点开关分别通过动力及信号线缆与电机控制器及电路板连接，控制箱上设有电源“开关”及“起管柱”、“ 下管柱”状态按钮，还设有“前进”、“ 后退”手动控制按钮。

在油井起油管作业时，先开启控制箱上电源“开关”，再按下“起管柱”按钮，将设有挡板的油管箍布置在桥架靠近井口的一侧，将滑车放在油管组成的临时轨道的两组油管箍之间靠近井口的一侧，将小车控制箱前的前测距传感器朝向设有金属挡板的油管箍方向，将托板架调整到半圆围沿开口朝向井口方向用销杆固定好，然后从油井内起出油管，用液压大钳将油管单根卸下，用钢丝绳带动吊卡将油管吊起，工人用手牵引油管接箍将其放到滑车的托板的圆形垫铁上，垫铁下圆筒压迫其下的弹簧缓冲减轻丝扣与垫铁的冲击，同时压迫弹簧缩回，垫铁下圆筒接触到触电开关产生动作信号，***控制将电机电源、电磁离合器断开，这时主轮主动棘轮处于自由动作状态，工人操作作业机放钢丝绳，油管靠自身的倾斜力带动滑车沿着轨道前行，当油管倾斜到一定角度时，油管丝扣逐渐贴到油管托架上，压迫油管托架绕轴倾斜转动，滑车轮滑行前进，当滑车运动到油管临时轨道的另一侧时停止，这时，工人手动压下油管，油管端头将支撑板作为支点，油管丝扣从油管托架中抽出，滚落到油管桥架上排好，这时托板上的油管托架靠自重倾斜下垂，厢板圆筒内的弹簧将托板圆筒弹起，托板圆筒离开触点开关，产生动作信号，通过电机控制器及电路板接通电机、电磁离合器与蓄电池的连线，电机转动电磁离合器转动，电磁离合器带动主动棘轮转动，主动棘轮通过链条带动从动棘轮正转，从动棘轮带动与轴相连的两个主动轮转动，驱动滑车自动沿两根油管与油管箍组成的临时轨道返回，当滑车回到井口油管箍的挡板处，前测距传感器感应到前面的遮挡物体，电机控制器及电路板控制滑车电机停止转动并刹车，小车停止运行，同时，关掉电磁离合器电源，待从井中起出的下一根油管放到滑车上，就这样周而复始地完成起油管的自动滑车辅助作业。

在油井下油管作业时，先开启控制箱上电源“开关”，再按下“下管柱”按钮，将设有挡板的油管箍布置在桥架远离井口一侧，将滑车放在临时轨道远离井口的一侧，后测距传感器背对井口朝向挡板，在井口工人将排放到油管桥架上的油管扣上吊卡吊起，在油管公接箍一侧，另一个工人用手抬起油管丝扣端放到滑车上，油管压在油管托架上，油管托架压迫托架，托架底部圆筒压迫厢板筒内的触点开关缩回产生动作信号，***控制电机、电磁离合器停止动作，钢丝绳通过吊卡吊起油管拖动滑车逆行，这时，主动轮带动从棘轮及链条反转，链条带动主动棘轮转动，由于电磁离合器断电，主动棘轮不受力可自由转动；当滑车运行到井口处，工人操作作业机吊起油管放入井下，这时，失去重物的油管托架及托板，在厢板圆筒弹簧弹起托板圆筒，托板圆筒离开触点开关，产生动作信号，***控制滑车电机、电磁离合器接通，电机带动电磁离合器转动，电磁离合器带动主动棘轮转动，主动棘轮带动链条及从动棘轮反转，主动棘轮带动主动轮转动，驱动滑车自动驶回到临时轨道远离井口的一端，到达油管箍的挡板处，前测距传感器感应到前面的遮挡物体，***控制滑车电机停止转动并刹车，滑车停止运行，这时，控制电磁离合器断电，等待工人从桥架上抬起下一根油管放入，就这样，周而复始地完成下油管的自动滑车辅助作业。

每个作业队配置两套蓄电池，一套用在滑车上作业，另外一套放在驻井房里充电备用，当滑车上的蓄电池电压低时，滑车上的指示灯闪亮红灯提示供电不足，可以更换电池然后继续使用；当作为临时轨道的两根油管，由于井下带上来的原油洒落、凝固在轨道上，造成轨道无法滑行，可以快速开启油管箍上的拉动式锁紧扣，更换两根没有油污的油管，再用油管箍卡紧后继续使用；作业完成后，工人将临时轨道从桥架上卸下，卸下油管箍，将将滑车关闭电源线开关，和油管箍一起放到驻井房中保管，以备下一口井作业使用，而作为临时轨道的两根油管则可以随着场地的其它油管一起运回到油管厂。

本发明结构新颖，解决了困扰作业起下管柱滑车不能自动回位的问题，使得滑车的普遍使用成为可能，滑车及轨道安装方便，自动化程度较高，使用时不需太多人工干预，不直接用较高压的电源，安全可靠，作业施工更加科学规范，该装置的推广应用，将减轻工人劳动强度，降低油管丝扣由于作业硬摩擦造成的损坏，降低油管维护成本，减少因油管密封不好造成的井下作业问题，提高整个采油生产经济效益。

附图说明：

图1a至图1c是本发明自动滑车总体结构的三视图，其中：图1a是主视图，图1b是俯视图，图1c是从图1a的A-A剖面开始左视图；1d为拉动式锁紧扣2的局部放大示意图。

图2为本发明的滑车现场安装使用示意图。

图3为本发明的滑车与托板示意图。

图4为本发明的油管箍与油管相互关系示意图。

图5为本发明的电机22、电磁离合器25及主动棘轮11结构组装关系示意图。

具体实施方式：以下结合附图对本发明的实施作进一步说明。

如图1所示，此种油井作业起下管柱自动滑车装置，如图1所示，由后测距传感器1、拉动式锁紧扣2、油管托架3、托板轴4、半圆围沿5、弹簧6、触点开关7、从动棘轮8、链条9、油管箍10、主动棘轮11、控制箱12、前测距传感器13、油管14、轮轴15、厢板16、托板17、轴承18、垫铁19、从动轮20、电机控制器及电路板21、电机22、支撑板23、主动轮24、电磁离合器25、蓄电池26、指示灯27、挡板28组成。

图1中的吊卡A, 桥架B为标准的作业设备，作业管柱为钻杆或油管。

如图3所示，此种油井作业起下管柱自动滑车配套的油管箍10由卡箍半环29、卡箍隔板30、卡箍挂钩31、卡箍轴32组成，其结构组装关系如下，以两根卡箍隔板30为支柱上下设有两根金属横板，上横板的两端设有卡箍挂钩31，下横板设有两个轴套，每个轴套由销杆将卡箍半环29与轴套连接，每个卡箍半环29端头轴上设有拉动式锁紧扣2，将两套油管箍10左右套在油管14上，将拉动式锁紧扣2挂上卡箍挂钩31上卡好紧固，组成临时的滑车轨道。

后测距传感器11和前距离传感器1为红外测距传感器、激光测距传感器、雷达测距传感器三者之一。

控制箱12上的设有的“前进”、“ 后退”手动控制按钮是特殊情况下手动控制滑车动作之用。

电机22为无刷减速电机及步进减速电机二者之一。

指示灯27为蓄电池26的电量指示灯，同时在夜间作业时，指示灯27也作为滑车的运行指示灯，指示滑车的当前位置及行进状态。

如图5所示，为电机22、电磁离合器25及主动棘轮11结构组装关系，电机轴连接到电磁离合器25的电磁轴瓦上带动其转动，离合器片33与主动棘轮11由轴连接，穿过主动棘轮11的棘轮轴承34，使用时，电磁离合器25加电，其线圈产生磁场吸引铁质的离合器片33与其贴紧，靠摩擦力带动其转动，带动离合器片33及主动棘轮11绕轴转动；当电磁离合器25断电时，离合器片33和主动棘轮能绕棘轮轴承34自由转动。

Claims (2)

1.一种油井作业起下管柱自动滑车装置由后测距传感器(1)、拉动式锁紧扣(2)、油管托架(3)、托板轴(4)、半圆围沿(5)、弹簧(6)、触点开关(7)、从动棘轮(8)、链条(9)、油管箍(10)、主动棘轮(11)、控制箱(12)、前测距传感器(13)、油管(14)、轮轴(15)、厢板(16)、托板(17)、轴承(18)、垫铁(19)、从动轮(20)、电机(22)控制器及电路板(21)、电机(22)、支撑板(23)、主动轮(24)、电磁离合器(25)、蓄电池(26)、指示灯(27)、挡板(28)组成，其结构组装关系如下：在作业场地找上两根油管(14)，在管柱桥架上平行摆放，在油管(14)的两端分别套上一个油管箍(10)，将每个油管箍(10)两边分别用拉动式锁紧扣(2)锁紧，两根平行的油管(14)形成了临时的滑车轨道，在轨道上放置滑车，滑车由一个厢板(16)下设有前后两组四个滑车轮组成，两个前滑车轮为主动轮(24)，两个后滑车轮为从动轮(20)，主动轮(24)的两个轴承设在厢板(16)上，轮轴(15)穿过两个轴承连接到两个主动轮(24)上固定连接，从动轮(20)的轴承设在轮子上，从动轮(20)轮轴与两个设有轴承的轮子连接，从动轮(20)轮轴固定在厢板(16)上；滑车厢板(16)前端设有控制箱(12)，控制箱(12)内设有电机(22)、电机(22)控制器及电路板、蓄电池(26)，电机(22)轴连接到电磁离合器(25)的电磁轴瓦上带动其转动，离合器片与主动棘轮(8)由轴连接，穿过主动棘轮(8)轴承，主动棘轮(8)上设有一圈闭合的链条(9)，链条(9)穿过小控制箱(12)上的长条开口进入厢板(16)下，链条(9)的另一端与从动棘轮(11)连接；控制箱(12)前端设有测距传感器，控制箱(12)两侧设有指示灯(27)；设在两根油管上的油管箍(10)，其中一个油管箍(10)上设有挡板(28)；滑车厢板(16)上设有一个圆孔，圆孔下设有一个圆筒，圆筒内设有弹簧(6)，圆筒底部设有触点开关(7)；圆孔周围有一个半边开口圆柱状的半圆围沿(5)；滑车厢板(16)一侧设有一对平行的托板(17)支架，一块托板(17)由托板轴(4)连接到托板(17)支架上，托板(17)面上前端设有一垫铁(19)，垫铁(19)下设有圆筒，圆筒能***厢板圆筒内压住弹簧(6)，托板(17)后端设有一支架，支架上设有轴孔，一片弧形槽状的油管托架(3)由轴与支架连接，弧形的油管托架(3)内设有丝扣纹，油管托架(3)轴偏心设置，靠重力油管托架(3)倾向靠近半圆围沿(5)的一方；在控制箱(12)一边设有支撑板(23)，支撑板(23)高于控制箱(12)；电机(22)、电磁离合器(25)、蓄电池(26)、指示灯(27)、测距传感器、触点开关(7)分别通过动力及信号线缆与电机(22)控制器及电路板连接，控制箱(12)上设有电源开关及起、下管柱状态按钮，还设有前进、后退手动控制按钮。

2.根据权利要求1所述的一种油井作业起下管柱自动滑车装置，其特征在于：此种油井作业起下管柱自动滑车配套的油管箍(10)由卡箍半环(29)、卡箍隔板(30)、卡箍挂钩(31)、卡箍轴(32)组成，其结构组装关系如下，以两根卡箍隔板(30)为支柱上下设有两根金属横板，上横板的两端设有卡箍挂钩(31)，下横板设有两个轴套，每个轴套由销杆将卡箍半环(29)与轴套连接，每个卡箍半环(29)端头轴上设有拉动式锁紧扣(2)，将两套油管箍(10)左右套在油管(14)上，将拉动式锁紧扣(2)挂上卡箍挂钩(31)上卡好紧固，组成临时的滑车轨道。

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