CN210977348U - 一种石油修井用自动化上卸扣装置 - Google Patents

Abstract

本技术方案涉及石油机械技术领域，尤其是一种石油修井用自动化上卸扣装置，包括操作平台、油管导轨、防喷器、支撑平台、卡瓦、扶正机构、控制箱、缓冲机构和全自动油管钳，操作平台和油管导轨均固定在地面上，防喷器与支撑平台固接，卡瓦位于支撑平台内部，扶正机构、控制箱和缓冲机构均位于支撑平台上面，全自动油管钳固接于缓冲机构。本技术方案结构设计合理，利用全自动油管钳上部的位置传感器，解决油管钳自动对缺口的问题；利用油管导轨和扶正机构，解决操作人员搬运吊卡、手动扶稳油管以及油管对接问题，减少操作人员的工作量，解放生产劳动力，提高工作效率和安全性，尤其适用于石油修井用自动化上卸扣装置，具有很好的推广应用前景。

Description

一种石油修井用自动化上卸扣装置

技术领域

本技术方案涉及石油机械技术领域，尤其是一种石油修井用自动化上卸扣装置。

背景技术

在石油机械领域，修井作业是保障油井正常生产的重要手段，也是操作人员的一项重要工作内容。在修井过程中，需要对大量的油管进行起出及下入油井动作，其中油管的上卸扣动作是消耗操作人员劳动强度最大的工作之一。在上扣时，由于油管在被吊卡吊起的过程中一直处于倾斜状态，因此油管在脱离地面时，因为物体的运动惯性，油管发生甩动，这时操作人员会用身体挡一下油管尾部以降低油管的晃动程度，增加了操作人员的身体负担；传统的油管钳在闲置时被悬挂在空中，当需要上卸扣动作时，需要操作人员一边操作悬吊***、一边推拉着油管钳到油井的井口位置，然后开始上卸扣，由于鄂板架、大齿轮和外壳三者无法自动对缺口，导致油管进去之后无法顺利出来，需要操作人员经常凭经验对齐缺口；在人员长时间工作困乏时，伸手在钳口操作极易发生钳口啮合位置咬断手指的问题；并且在实际工作现场，油管钳的背钳尾部与井架之间经常栓一条钢丝绳，防止背钳在主钳上卸扣过程中形成的反转扭矩下发生转动，但钢丝绳在经过长期剧烈冲击力的使用后，容易发生钢丝绳突然断裂而甩出的情况，工人躲闪不及时，就会被钢丝绳打伤；在传统的上卸扣工作中，操作人员需要经常的手动搬吊卡，每个吊卡通常需要两个工人一起搬，操作一根油管上扣或卸扣至少需要搬两次吊卡才能完成；操作人员经常站在油井的井口旁边进行上卸扣工作，由于地下环境存在不稳定因素，井口有时会发生井喷现象，所以操作人员站在井口很危险；由于油管主要是由井架上的钢丝绳悬挂着，与油井的同心度误差较大，所以油管在与接箍对接时，容易发生错位以及由于油管晃动造成的对接倾角；综上所述，传统石油修井用的上卸扣作业存在安全系数低、劳动强度大、耗时长、效率低的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服上述技术缺点提供一种石油修井用自动化上卸扣装置。利用油管导轨，油管和吊卡都可以沿着弧形滑道斜向上或向下滑动，此过程可减少操作人员与油管的直接接触，也减少了操作人员手动搬吊卡的劳动量，提高操作人员在工作时的安全性；利用扶正机构的一号气缸和二号气缸的伸缩功能，既可以迅速推出卡体，也可以旋转支架，使卡体可以接住并扶稳较远位置的油管或者吊卡；当一号气缸保持收缩状态、二号气缸向外推出卡体时，此时的卡体圆心与油井同心，待油管或吊卡脱离油管轨道的最高点时，油管或吊卡由于惯性作用向外甩出，直接卡进卡体内部，卡体的两块矩形板呈扩张状，即使油管或吊卡在甩出后发生左右晃动而形成了位置偏差，也可以由卡体的矩形板接住，而且油管可以滑进卡体的半圆筒内腔，半圆筒内部的环形磁铁和弹性柱塞球头，既可以依靠磁力吸引油管，还可以依靠球头阻力防止油管随意窜出，起到双重稳定油管的作用，解决了油管随意甩动的问题；利用行程开关可以迅速检测全自动油管钳的距离，油缸推动滑板滑行，待滑板上的全自动油管钳与油井同心时，油缸停止工作，因此操作人员不需要再手动推拉油管钳进行移动；利用位置传感器，可以检测油管上卸扣的圈数，并可以控制油管钳进行反转对缺口，解决油管钳不能自动对缺口的问题；利用操作平台，操作人员可以站在操作平台上面工作，远离井口；利用控制箱，可以按工作顺序进行控制一号气缸、卡瓦、油缸、行程开关、接近开关、全自动油管钳、位置传感器和二号气缸，实现上卸扣动作智能化，较大程度减少操作人员的工作量，解放生产劳动力。

本实用新型解决技术问题采用的技术方案为：一种石油修井用自动化上卸扣装置，包括操作平台、油管导轨、防喷器、卡瓦和全自动油管钳，所述防喷器上面螺纹连接有支撑平台，防喷器下面固定于油井的井口位置且与油井同心，所述操作平台与所述油管导轨均固定在地面上，操作平台由踏步板、扶栏和站立平台组成，油管导轨从下往上依次由下框架、弧形滑道和上支腿组成，弧形滑道的直径大于油管直径，便于油管在弧形滑道上表面滑行，油管导轨的上支腿固定在支撑平台的上面；支撑平台从下往上依次由一个底板、四支短斜杆、两支长斜杆和一个顶板组成，四支短斜杆和两支长斜杆均位于底板和顶板之间且均与底板、顶板固定连接，所述卡瓦位于底板上面且与底板螺纹连接，卡瓦位于底板与顶板之间，卡瓦和防喷器均与油井同心，顶板为不规则形状，顶板上面从左往右依次螺纹连接有油缸、直线导轨滑块、扶正机构、控制箱和行程开关；扶正机构、控制箱和行程开关均位于顶板同一侧，扶正机构从下往上依次由两个铰接头、一个工字架、一个支架、一个一号气缸、一个接近开关、一个二号气缸和一个卡体组成，工字架与一号气缸铰接，接近开关固定于支架下侧中部位置，支架分别与铰接头和一号气缸铰接、与二号气缸螺纹连接，二号气缸与卡体螺纹连接，二号气缸在最大工作行程时推出的卡体与油井同心；控制箱包括显示屏、上扣动作系列按钮、卸扣动作系列按钮和急停按钮，显示屏具有操作显示和故障显示的功能，当***出现故障以及操作人员的操作流程进行到某个步骤时，可通过显示屏提示，若修井过程中设备发生故障，操作人员按动急停按钮即可暂停所有设备工作，便于及时检修；直线导轨滑块上面螺纹连接有滑板，油缸具有推拉滑板的作用，直线导轨滑块可以减小油缸推动滑板的作用力，滑板上面从左往右依次螺纹连接有缓冲机构和支撑杆；缓冲机构从下往上依次由龙门架、弹簧吊筒、万向连接头、传动丝杆和手轮组成，龙门架外侧安装有横栏，可以预防弹簧吊筒在闲置时向外侧摆动，避免不必要的碰撞，传动丝杆分别与龙门架和万向连接头螺纹连接、与手轮固定连接，弹簧吊筒与万向连接头固定连接，操作人员转动手轮，手轮带动传动丝杆旋转，可以提高或者降低弹簧吊筒的高度位置，便于根据不同的使用情况对弹簧吊筒进行高度调节；支撑杆共有三支且其上面均与所述全自动油管钳固定连接，全自动油管钳上面安装有两个位置传感器，其中一个位置传感器感应上扣时的油管所转动的圈数，另一个位置传感器感应卸扣时油管所转动的圈数，全自动油管钳顶部与弹簧吊筒固定连接，因此缓冲机构既有对全自动油管钳主钳一定程度的提吊作用，又有对全自动油管钳在突然受到外部施加的荷载时的缓冲作用，支撑杆起到支撑全自动油管钳的作用；油缸、卡瓦、全自动油管钳、一号气缸、二号气缸、行程开关、接近开关和位置传感器均与控制箱电性相连，控制箱内部具有数控集成***，可以精确接收并控制油缸、卡瓦、全自动油管钳、一号气缸、二号气缸、行程开关、接近开关和位置传感器的信号和动作。

进一步的，所述卡体由一个半圆筒和两个矩形板焊接呈扇形且卡体内置有一个环形磁铁和四个弹性柱塞球头，卡体的外形结构可以较大范围的接住晃动的油管，卡体内部的环形磁铁和弹性柱塞球头，既可以依靠磁力吸引油管，也可以依靠球头阻力防止油管随意窜出，起到双重卡住油管的作用。

进一步的，所述底板内部中心位置设置有一个大通孔，大通孔用于油管和接箍的顺利通过。

进一步的，所述弧形滑道的轴线、卡瓦的轴线和卡体的半圆筒的轴线均在同一垂直平面上，既可以保证通过弧形滑道甩出来的油管可以顺利卡进卡体内部，又可以保证卡体卡住的油管能顺利通过卡瓦腔体。

进一步的，所述上扣动作系列按钮由上扣启动按钮、上提油管按钮、油管点动下降按钮、上扣按钮、气缸按钮和吊卡下滑停止按钮组成，按动上扣启动按钮，控制箱内的***切换至上扣控制***，其余的按钮为上扣动作按钮，将上扣动作按钮拆分成五部分，有利于操作人员根据工作现场的实际工况来判断是否适合启动下一个上扣动作。

进一步的，所述卸扣动作系列按钮由卸扣启动按钮、上提油管按钮、油管下滑停止按钮、吊卡滑行上提按钮、吊卡下降按钮组成，按动卸扣启动按钮，控制箱内的***切换至卸扣控制***，其余的按钮为卸扣动作按钮，将卸扣动作按钮拆分成四部分，有利于操作人员根据工作现场的实际工况来判断是否适合启动下一个卸扣动作。

本技术方案所具有的有益效果是：本技术方案机构设计合理，利用油管导轨，可减少操作人员与油管的直接接触，也减少了操作人员手动搬吊卡的劳动量；利用扶正机构，可以解决油管甩动的问题；利用卡体内部的环形磁铁和弹性柱塞球头，既可以依靠磁力吸引油管，还可以依靠球头阻力防止油管随意窜出，起到双重稳定油管的作用；利用油缸、滑板和行程开关，可以解决操作人员手动推拉油管钳进行移动的问题；利用位置传感器和控制箱，可以解决油管钳不能自动对缺口的问题，实现上卸扣动作智能化，较大程度减少操作人员的工作量，解放生产劳动力，尤其适用于石油修井用自动化上卸扣装置，具有很好的推广应用前景。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图。

附图2为油管导轨的结构示意图。

附图3为操作平台的结构示意图。

附图4为支撑平台的结构示意图。

附图5为扶正机构的结构示意图。

附图6为卡体的结构示意图。

附图7为缓冲机构的结构示意图。

附图8为控制箱的结构示意图。

图标：1-操作平台；1-1-踏步板；1-2-扶栏；1-3-站立平台；2-防喷器；3-油管导轨；3-1-下框架；3-2-弧形滑道；3-3-上支腿；4-支撑平台；4-1-底板；4-2-短斜杆；4-3-长斜杆；4-4-顶板；5-卡瓦；6-滑板；7-油缸；8-支撑杆；9-全自动油管钳；9-1-位置传感器；10-缓冲机构；10-1-龙门架；10-2-弹簧吊筒；10-3-万向连接头；10-4-传动丝杆；10-5-手轮；11-扶正机构；11-1-铰接头；11-2-工字架；11-3-一号气缸；11-4-接近开关；11-5-支架；11-6-二号气缸；11-7-卡体；11-7-1-半圆筒；11-7-2-矩形板；11-7-3-环形磁铁；11-7-4-弹性柱塞球头；12-控制箱；12-1-显示屏；12-2-上扣动作系列按钮；12-3-卸扣动作系列按钮；12-4-急停按钮；13-直线导轨滑块；14-行程开关。

具体实施方式

下面结合附图1～附图8对本实用新型做以下详细说明。

如图1～8所示，本实用新型包括包括操作平台1、油管导轨3、防喷器2、卡瓦5和全自动油管钳9，所述防喷器2上面螺纹连接有支撑平台4，防喷器2下面固定于油井的井口位置且与油井同心，所述操作平台15与所述油管导轨3均固定在地面上，操作平台15由踏步板15-1、扶栏15-2和站立平台15-3组成，油管导轨3从下往上依次由下框架3-1、弧形滑道3-2和上支腿3-3组成，弧形滑道3-2的直径大于油管直径，便于油管在弧形滑道3-2上表面滑行，油管导轨3的上支腿3-3固定在支撑平台4的上面；支撑平台4从下往上依次由一个底板4-1、四支短斜杆4-2、两支长斜杆4-3和一个顶板4-4组成，四支短斜杆4-2和两支长斜杆4-3均位于底板4-1和顶板4-4之间且均与底板4-1、顶板4-4固定连接，底板4-1上面螺纹连接有卡瓦5，卡瓦5位于底板4-1与顶板4-4之间，卡瓦5和防喷器2均与油井1同心，顶板4-4为不规则形状，顶板4-4上面从左往右依次螺纹连接有油缸7、直线导轨滑块13、扶正机构11、控制箱12和行程开关14；扶正机构11、控制箱12和行程开关14均位于顶板4-4同一侧，扶正机构11从下往上依次由两个铰接头11-1、一个工字架11-2、一个支架11-5、一个一号气缸11-3、一个接近开关11-4、一个二号气缸11-6和一个卡体11-7组成，工字架11-2与一号气缸11-3铰接，接近开关11-4固定于支架11-5下侧中部位置，支架11-5分别与铰接头11-1和一号气缸11-3铰接、与二号气缸11-6螺纹连接，二号气缸11-6与卡体11-7螺纹连接，二号气缸11-6在最大工作行程时推出的卡体11-7与油井1同心；控制箱12包括显示屏12-1、上扣动作系列按钮12-2、卸扣动作系列按钮12-3和急停按钮12-4，显示屏12-1具有操作显示和故障显示的功能，当***出现故障以及操作人员的操作流程进行到某个步骤时，可通过显示屏12-1提示，若修井过程中设备发生故障，操作人员按动急停按钮12-4即可暂停所有设备工作，便于及时检修；直线导轨滑块13上面螺纹连接有滑板6，油缸7具有推拉滑板6的作用，直线导轨滑块13可以减小油缸7推动滑板6的作用力，滑板6上面从左往右依次螺纹连接有缓冲机构10和支撑杆8；缓冲机构10从下往上依次由龙门架10-1、弹簧吊筒10-2、万向连接头10-3、传动丝杆10-4和手轮10-5组成，龙门架10-1外侧安装有横栏，可以预防弹簧吊筒10-2在闲置时向外侧摆动，避免不必要的碰撞，传动丝杆10-4分别与龙门架10-1和万向连接头10-3螺纹连接、与手轮10-5固定连接，弹簧吊筒10-2与万向连接头10-3固定连接，操作人员转动手轮10-5，手轮10-5带动传动丝杆10-4旋转，可以提高或者降低弹簧吊筒10-2的高度位置，便于根据不同的使用情况对弹簧吊筒10-2进行高度调节；支撑杆8共有三支且其上面均与所述全自动油管钳9固定连接，全自动油管钳9上面安装有两个位置传感器9-1，其中一个位置传感器9-1感应上扣时的油管所转动的圈数，另一个位置传感器9-1感应卸扣时油管所转动的圈数，全自动油管钳9顶部与弹簧吊筒10-2固定连接，因此缓冲机构10既有对全自动油管钳9主钳一定程度的提吊作用，又有对全自动油管钳9在突然受到外部施加的荷载时的缓冲作用，支撑杆8起到支撑全自动油管钳9的作用；油缸7、卡瓦5、全自动油管钳9、一号气缸11-3、二号气缸11-6、行程开关14、接近开关11-4和位置传感器9-1均与控制箱12电性相连，控制箱12内部具有数控集成***，可以精确接收并控制油缸7、卡瓦5、全自动油管钳9、一号气缸11-3、二号气缸11-6、行程开关14、接近开关11-4和位置传感器9-1的信号和动作。

本实施例中，所述卡体11-7由一个半圆筒11-7-1和两个矩形板11-7-2焊接呈扇形且卡体11-7内置有一个环形磁铁11-7-3和四个弹性柱塞球头11-7-4，卡体11-7的外形结构可以较大范围的接住晃动的油管，卡体11-7内部的环形磁铁11-7-3和弹性柱塞球头11-7-4，既可以依靠磁力吸引油管，也可以依靠球头阻力防止油管随意窜出，起到双重卡住油管的作用。

本实施例中，所述底板4-1内部中心位置设置有一个大通孔4-1-1，大通孔4-1-1用于油管和接箍的顺利通过。

本实施例中，所述弧形滑道3-2的轴线、卡瓦5的轴线和卡体11-7的半圆筒11-7-1的轴线均在同一垂直平面上，既可以保证通过弧形滑道3-2甩出来的油管可以顺利卡进卡体11-7内部，又可以保证卡体11-7卡住的油管能顺利通过卡瓦5腔体。

本实施例中，所述上扣动作系列按钮12-2由上扣启动按钮、上提油管按钮、油管点动下降按钮、上扣按钮、气缸按钮和吊卡下滑停止按钮组成，按动上扣启动按钮，控制箱内的***切换至上扣控制***，其余的按钮为上扣动作按钮，将上扣动作按钮拆分成五部分，有利于操作人员根据工作现场的实际工况来判断是否适合启动下一个上扣动作。

本实施例中，所述卸扣动作系列按钮12-3由卸扣启动按钮、上提油管按钮、油管下滑停止按钮、吊卡滑行上提按钮、吊卡下降按钮组成，按动卸扣启动按钮，控制箱内的***切换至卸扣控制***，其余的按钮为卸扣动作按钮，将卸扣动作按钮拆分成四部分，有利于操作人员根据工作现场的实际工况来判断是否适合启动下一个卸扣动作。

使用时，操作人员登上操作平台15、按动上扣启动按钮或者卸扣启动按钮，控制箱12内部控制信号则自动调至上扣动作***或卸扣动作***，操作人员将上扣动作按钮或卸扣动作按钮根据现场实际运行情况，顺序按动即可实现一次油管的上扣动作或卸扣动作，若修井过程中设备发生故障，操作人员按动急停按钮12-4即可暂停所有设备工作，进行设备检修。

Claims (6)

1.一种石油修井用自动化上卸扣装置，包括操作平台、油管导轨、防喷器、卡瓦和全自动油管钳，其特征在于：所述防喷器上面螺纹连接有支撑平台，所述操作平台与所述油管导轨均固定在地面上，操作平台由踏步板、扶栏和站立平台组成，油管导轨从下往上依次由下框架、弧形滑道和上支腿组成，油管导轨的上支腿固定在支撑平台的上面；支撑平台从下往上依次由一个底板、四支短斜杆、两支长斜杆和一个顶板组成，四支短斜杆和两支长斜杆均位于底板和顶板之间且均与底板、顶板固定连接；所述卡瓦位于底板上面且与底板螺纹连接，卡瓦和防喷器均与油井同心，顶板上面从左往右依次螺纹连接有油缸、直线导轨滑块、扶正机构、控制箱和行程开关，扶正机构从下往上依次由两个铰接头、一个工字架、一个支架、一个一号气缸、一个接近开关、一个二号气缸和一个卡体组成，工字架与一号气缸铰接，接近开关固定于支架下侧中部位置，支架分别与铰接头和一号气缸铰接、与二号气缸螺纹连接，二号气缸与卡体螺纹连接；控制箱包括显示屏、上扣动作系列按钮、卸扣动作系列按钮和急停按钮，所述直线导轨滑块上面螺纹连接有滑板，滑板上面从左往右依次螺纹连接有缓冲机构和支撑杆；缓冲机构从下往上依次由龙门架、弹簧吊筒、万向连接头、传动丝杆和手轮组成，传动丝杆分别与龙门架和万向连接头螺纹连接、与手轮固定连接，弹簧吊筒与万向连接头固定连接；支撑杆共有三支且其上面均与所述全自动油管钳固定连接，全自动油管钳上面安装有两个位置传感器，全自动油管钳顶部与弹簧吊筒固定连接；油缸、卡瓦、全自动油管钳、一号气缸、二号气缸、行程开关、接近开关和位置传感器均与控制箱电性相连。

2.根据权利要求1所述的一种石油修井用自动化上卸扣装置，其特征在于：所述卡体由一个半圆筒和两个矩形板焊接呈扇形且卡体内置有一个环形磁铁和四个弹性柱塞球头。

3.根据权利要求1所述的一种石油修井用自动化上卸扣装置，其特征在于：所述底板内部中心位置设置有一个大通孔。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的一种石油修井用自动化上卸扣装置，其特征在于：所述弧形滑道的轴线、卡瓦的轴线和卡体的半圆筒的轴线均在同一垂直平面上。

5.根据权利要求1所述的一种石油修井用自动化上卸扣装置，其特征在于：所述上扣动作系列按钮由上扣启动按钮、上提油管按钮、油管点动下降按钮、上扣按钮、气缸按钮和吊卡下滑停止按钮组成。

6.根据权利要求1所述的一种石油修井用自动化上卸扣装置，其特征在于：所述卸扣动作系列按钮由卸扣启动按钮、上提油管按钮、油管下滑停止按钮、吊卡滑行上提按钮、吊卡下降按钮组成。

Images