用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置及其使用方法
【專利摘要】本發明涉及用于修井作業雙人操控起下油管裝置及其使用方法,包括外殼、吊塊組件、油管卡組件;外殼兩端分別設置有吊塊組件開口安裝槽,吊塊組件開口安裝槽之間還設置有油管卡組件安裝槽;吊塊組件包括對應安裝在吊塊組件開口安裝槽內的吊卡塊、吊卡塊驅動裝置、吊卡塊擋板;油管卡組件包括安裝在油管卡組件安裝槽內的機械手主體、機械手油管卡和機械手油管卡限位件;機械手油管卡通過銷軸可旋轉地設置在機械手主體上,外殼上還設置有用于安裝機械手油管卡限位件的通槽;機械手油管卡限位件包括油管彈簧導軌、油管彈簧推板和彈簧。其具有結構簡單、設計合理,使用方便,易于維護保養,降低了設備成本,減少了人力勞動強度,提高了現場作業效率。
【專利說明】
用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置及其使用方法
技術領域
[0001]本發明涉及采油修井井下作業技術領域,具體涉及用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置及其使用方法,主要用于起下油管時扶正油管和吊環。
【背景技術】
[0002]目前,采油修井井下作業過程復雜,操作工人的勞動強度大,勞動環境差,安全系數低。國內修井作業起下油管操作大致可分為兩種:第一種,井口由兩到三人配合操作完成一系列動作,需要工作人員配合默契,否則容易導致磕、碰、傷、殘。第二種,進口高精度修井設備,但修井作業現場條件差,電子設備在現場應用困難,且成本極高。因此,需要提出一種結構更合理、成本低廉、使用方便、易于維護保養的修井作業雙人操控起下油管裝置以滿足井下作業的需求。
【發明內容】
[0003]針對現有技術中存在的不足,本發明的目的在于:提出用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置及其使用方法,其具有結構簡單、設計合理,使用方便,易于維護保養,降低了設備成本,減少了人力勞動強度,提高了現場作業的工作效率。
[0004]為了達到上述目的,本發明采用如下技術方案:
[0005]—種用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置,所述起下油管裝置包括外殼、吊塊組件、油管卡組件;其中,外殼兩端分別設置有吊塊組件開口安裝槽,吊塊組件開口安裝槽之間還設置有油管卡組件安裝槽;吊塊組件包括對應安裝在所述吊塊組件開口安裝槽內的吊卡塊、吊卡塊驅動裝置、吊卡塊擋板,吊卡塊驅動裝置與吊卡塊相連接,吊卡塊擋板與吊塊組件開口安裝槽的開口端相連接;油管卡組件包括安裝在油管卡組件安裝槽內的機械手主體、機械手油管卡和機械手油管卡限位件;機械手油管卡通過銷軸可旋轉地設置在機械手主體上,外殼上還設置有用于安裝機械手油管卡限位件的通槽;機械手油管卡限位件包括油管彈簧導軌、油管彈簧推板和彈簧,彈簧套設在油管彈簧導軌上,油管彈簧推板設置在油管彈簧導軌的一端,油管彈簧導軌的另一端上設置有彈簧連接座,彈簧的兩端分別連接在彈簧連接座和油管彈簧推板上;所述油管彈簧推板可滑動地設置在所述通槽內用于限制機械手油管卡在旋轉后將油管卡緊。
[0006]作為上述方案的進一步改進,所述吊卡塊上還設置有與吊卡塊形狀相互配合的尼龍套;所述機械手油管卡限位件的數量為2個,分別對應設置在油管卡組件的兩側;油管彈簧推板上還設置有導向機構,通過導向機構將油管彈簧推板設置在油管彈簧導軌的一端,并可沿油管彈簧導軌往復滑動。
[0007]作為上述方案的進一步改進,所述機械手油管卡限位件上還設置有彈力調節機構,所述彈力調節機構通過螺紋連接的方式設置在油管彈簧導軌上,并與所述彈簧連接座相抵接。
[0008]作為上述方案的進一步改進,所述吊卡塊上設置有若干個不同位置的吊環缺口,該吊環缺口與連接吊卡塊的吊環相連接,用于調整吊卡塊對吊環的夾緊力。
[0009]作為上述方案的進一步改進,所述機械手油管有若干個不同位置的油管缺口,該油管缺口與連接機械手油管卡的油管相連接,用于調整機械手油管卡對油管的夾緊力可調節;所述機械手主體兩端延中線方向和機械手油管卡伸入外殼中的部位設置有對稱的開
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[0010]作為上述方案的進一步改進,所述吊卡塊擋板可拆卸地安裝在吊塊組件開口安裝槽的開口端,包括螺栓連接、卡接、插接中的任一種連接方式。
[0011]作為上述方案的進一步改進,所述吊卡塊驅動裝置采用液壓驅動、氣壓驅動、電機驅動中的任一種驅動方式;所述吊卡塊驅動裝置還連接有驅動控制器,吊卡塊上還設置有用于檢測吊卡塊夾緊力的壓力傳感器,外殼上還設置有顯示器、警報器和/或燈光異常報警提示裝置;所述壓力傳感器將檢測到的力值信號傳遞至驅動控制器,驅動控制器根據力值的結果控制吊卡塊驅動裝置的驅動動作;當檢測到的壓力值超過預設值時,驅動控制器控制警報器和/或燈光異常報警提示裝置發出聲音和/或燈光閃爍;同時壓力傳感器還與顯示器相連接。
[0012]作為上述方案的進一步改進,所述吊卡塊驅動裝置還可以采用手動驅動裝置;所述吊卡塊上還設置有與外殼內壁相互配合的滾輪,該手動驅動裝置包括設置在吊卡塊上的螺桿驅動裝置,所述螺桿驅動裝置的端部與吊卡塊相抵;所述吊塊組件開口安裝槽內還設置有吊卡塊自動回位裝置,該吊卡塊自動回位裝置包括設置在吊塊組件開口安裝槽內的壓簧,該壓簧的兩端分別連接外殼內壁和吊卡塊。
[0013]作為上述方案的進一步改進,所述的顯示器為液晶顯示器;所述的燈光異常報警提示裝置為多種顏色的LED燈。
[0014]本發明上述起下油管裝置的使用方法包括如下步驟:
[0015]I)自動定位操作
[0016]通過升降立柱調整機構,將所述起下油管裝置調整至石油修井待抓持井口油管的預定高度位置后并進行鎖定;通過調整伸縮臂主體的位置,使得所述起下油管裝置正對井口中心后,并進彳丁鎖定;
[0017]2)起油管操作
[0018]利用起下油管裝置的油管卡組件(3)抓住油管,通過絞車提起油管,并將油管送至油管輸送小車裝置上,將油管卡組件松開油管,待油管完全橫放在油管輸送小車裝置上時,伸出起下油管裝置的吊塊組件(2)抓住雙臂吊環,輕提吊卡塊6后松開吊卡塊,帶動起下油管裝置的吊卡塊到井口抓住下一根油管,重復上述動作完成起油管操作;
[0019]3)下油管操作
[0020]放下吊卡塊,伸出起下油管裝置推出雙臂吊環,調整吊卡塊至油管接箍下部,吊卡塊鎖緊油管接箍頭,起下油管裝置松開雙臂吊環,絞車上提油管,伸出起下油管裝置的油管卡組件至最大行程抓住油管,收回起下油管裝置,通過伸縮臂內的伺服液壓缸,使起下油管裝置帶動油管自動對正井口至對接位置,收回起下油管裝置,油管卡組件松開油管,重復上述動作完成下油管操作。
[0021]與現有技術中起下油管作業相比,采用本發明所述的用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置有如下優點:
[0022](I)修井作業起下油管時,配合遠程液壓控制臺、液壓缸實現油管和吊環定位。
[0023](2)對吊環和油管的夾緊力可調節,方便根據現場需要調整夾緊力,且避免了彈簧長時間使用彈性降低時夾緊力不足的情況。
[0024](3)結構簡單,設計合理,各部件的選擇及其連接關系的設置,有效提高了整個裝置的使用壽命。
[0025](4)大大地提高了現場作業的工作效率,節約了人力成本,還降低了工人的勞動強度。
【附圖說明】
[0026]附圖1為本發明用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置結構的主視圖。
[0027]附圖2為本發明用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置結構的側視圖。
[0028]附圖3為本發明用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置結構的A-A截面示意圖。
[0029]附圖4為本發明用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置結構的B-B截面示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖1-4對本發明所述的用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置結構及其使用方法進行說明。
[0031]用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置,所述起下油管裝置包括外殼1、吊塊組件2、油管卡組件3;其中,外殼兩端分別設置有吊塊組件開口安裝槽4,吊塊組件開口安裝槽之間還設置有油管卡組件安裝槽5;吊塊組件包括對應安裝在所述吊塊組件開口安裝槽內的吊卡塊6、吊卡塊驅動裝置7、吊卡塊擋板8,吊卡塊驅動裝置與吊卡塊相連接,吊卡塊擋板與吊塊組件開口安裝槽的開口端相連接;油管卡組件包括安裝在油管卡組件安裝槽內的機械手主體9、機械手油管卡10和機械手油管卡限位件11;機械手油管卡通過銷軸可旋轉地設置在機械手主體上,外殼上還設置有用于安裝機械手油管卡限位件的通槽12;機械手油管卡限位件包括油管彈簧導軌13、油管彈簧推板14和彈簧15,彈簧套設在油管彈簧導軌上,油管彈簧推板設置在油管彈簧導軌的一端,油管彈簧導軌的另一端上設置有彈簧連接座,彈簧的兩端分別連接在彈簧連接座和油管彈簧推板上;所述油管彈簧推板可滑動地設置在所述通槽內用于限制機械手油管卡在旋轉后將油管卡緊。所述吊卡塊上還設置有與吊卡塊形狀相互配合的尼龍套16;所述機械手油管卡限位件的數量為2個,分別對應設置在油管卡組件的兩側;油管彈簧推板上還設置有導向機構,通過導向機構將油管彈簧推板設置在油管彈簧導軌的一端,并可沿油管彈簧導軌往復滑動。所述機械手油管卡限位件上還設置有彈力調節機構,所述彈力調節機構通過螺紋連接的方式設置在油管彈簧導軌上,并與所述彈簧連接座相抵接。所述吊卡塊上設置有若干個不同位置的吊環缺口,該吊環缺口與連接吊卡塊的吊環相連接,用于調整吊卡塊對吊環的夾緊力。所述機械手油管有若干個不同位置的油管缺口,該油管缺口與連接機械手油管卡的油管相連接,用于調整機械手油管卡對油管的夾緊力可調節;所述機械手主體兩端延中線方向和機械手油管卡伸入外殼中的部位設置有對稱的開口 17。所述吊卡塊擋板可拆卸地安裝在吊塊組件開口安裝槽的開口端,包括螺栓連接、卡接、插接中的任一種連接方式。所述吊卡塊驅動裝置采用液壓驅動、氣壓驅動、電機驅動中的任一種驅動方式;所述吊卡塊驅動裝置還連接有驅動控制器,吊卡塊上還設置有用于檢測吊卡塊夾緊力的壓力傳感器,外殼上還設置有顯示器、警報器和/或燈光異常報警提示裝置;所述壓力傳感器將檢測到的力值信號傳遞至驅動控制器,驅動控制器根據力值的結果控制吊卡塊驅動裝置的驅動動作;當檢測到的壓力值超過預設值時,驅動控制器控制警報器和/或燈光異常報警提示裝置發出聲音和/或燈光閃爍;同時壓力傳感器還與顯示器相連接。所述吊卡塊驅動裝置還可以采用手動驅動裝置;所述吊卡塊上還設置有與外殼內壁相互配合的滾輪18,該手動驅動裝置包括設置在吊卡塊上的螺桿驅動裝置,所述螺桿驅動裝置的端部與吊卡塊相抵;所述吊塊組件開口安裝槽內還設置有吊卡塊自動回位裝置,該吊卡塊自動回位裝置包括設置在吊塊組件開口安裝槽內的壓簧,該壓簧的兩端分別連接外殼內壁和吊卡塊。所述的顯示器為液晶顯示器;所述的燈光異常報警提示裝置為多種顏色的LED燈。
[0032]本發明上述起下油管裝置的使用方法包括如下步驟:
[0033]I)自動定位操作
[0034]通過升降立柱調整機構,將所述起下油管裝置調整至石油修井待抓持井口油管的預定高度位置后并進行鎖定;通過調整伸縮臂主體的位置,使得所述起下油管裝置正對井口中心后,并進彳丁鎖定;
[0035]2)起油管操作
[0036]利用起下油管裝置的油管卡組件3抓住油管,通過絞車提起油管,并將油管送至油管輸送小車裝置上,將油管卡組件松開油管,待油管完全橫放在油管輸送小車裝置上時,伸出起下油管裝置的吊塊組件2抓住雙臂吊環,輕提吊卡塊6后松開吊卡塊,帶動起下油管裝置的吊卡塊到井口抓住下一根油管,重復上述動作完成起油管操作;
[0037]3)下油管操作
[0038]放下吊卡塊,伸出起下油管裝置推出雙臂吊環,調整吊卡塊至油管接箍下部,吊卡塊鎖緊油管接箍頭,起下油管裝置松開雙臂吊環,絞車上提油管,伸出起下油管裝置的油管卡組件至最大行程抓住油管,收回起下油管裝置,通過伸縮臂內的伺服液壓缸,使起下油管裝置帶動油管自動對正井口至對接位置,收回起下油管裝置,油管卡組件松開油管,重復上述動作完成下油管操作。
[0039]上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改,并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此,本發明不限于這里的實施例,本領域技術人員根據本發明的揭示,不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置,其特征在于:所述起下油管裝置包括外殼(I)、吊塊組件(2)、油管卡組件(3);其中,外殼兩端分別設置有吊塊組件開口安裝槽(4),吊塊組件開口安裝槽之間還設置有油管卡組件安裝槽(5);吊塊組件包括對應安裝在所述吊塊組件開口安裝槽內的吊卡塊(6)、吊卡塊驅動裝置(7)、吊卡塊擋板(8),吊卡塊驅動裝置與吊卡塊相連接,吊卡塊擋板與吊塊組件開口安裝槽的開口端相連接;油管卡組件包括安裝在油管卡組件安裝槽內的機械手主體(9)、機械手油管卡(10)和機械手油管卡限位件(II);機械手油管卡通過銷軸可旋轉地設置在機械手主體上,外殼上還設置有用于安裝機械手油管卡限位件的通槽(12);機械手油管卡限位件包括油管彈簧導軌(13)、油管彈簧推板(14)和彈簧(15),彈簧套設在油管彈簧導軌上,油管彈簧推板設置在油管彈簧導軌的一端,油管彈簧導軌的另一端上設置有彈簧連接座,彈簧的兩端分別連接在彈簧連接座和油管彈簧推板上;所述油管彈簧推板可滑動地設置在所述通槽內用于限制機械手油管卡在旋轉后將油管卡緊。2.根據權利要求1所述的用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置,其特征在于:所述吊卡塊上還設置有與吊卡塊形狀相互配合的尼龍套(16);所述機械手油管卡限位件的數量為2個,分別對應設置在油管卡組件的兩側;油管彈簧推板上還設置有導向機構,通過導向機構將油管彈簧推板設置在油管彈簧導軌的一端,并可沿油管彈簧導軌往復滑動。3.根據權利要求1所述的用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置,其特征在于:所述機械手油管卡限位件上還設置有彈力調節機構,所述彈力調節機構通過螺紋連接的方式設置在油管彈簧導軌上,并與所述彈簧連接座相抵接。4.根據權利要求1所述的用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置,其特征在于:所述吊卡塊上設置有若干個不同位置的吊環缺口,該吊環缺口與連接吊卡塊的吊環相連接,用于調整吊卡塊對吊環的夾緊力。5.根據權利要求1所述的用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置,其特征在于:所述機械手油管有若干個不同位置的油管缺口,該油管缺口與連接機械手油管卡的油管相連接,用于調整機械手油管卡對油管的夾緊力可調節;所述機械手主體兩端延中線方向和機械手油管卡伸入外殼中的部位設置有對稱的開口(17)。6.根據權利要求1所述的用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置,其特征在于:所述吊卡塊擋板可拆卸地安裝在吊塊組件開口安裝槽的開口端,包括螺栓連接、卡接、插接中的任一種連接方式。7.根據權利要求1所述的用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置,其特征在于:所述吊卡塊驅動裝置采用液壓驅動、氣壓驅動、電機驅動中的任一種驅動方式;所述吊卡塊驅動裝置還連接有驅動控制器,吊卡塊上還設置有用于檢測吊卡塊夾緊力的壓力傳感器,夕卜殼上還設置有顯示器、警報器和/或燈光異常報警提示裝置;所述壓力傳感器將檢測到的力值信號傳遞至驅動控制器,驅動控制器根據力值的結果控制吊卡塊驅動裝置的驅動動作;當檢測到的壓力值超過預設值時,驅動控制器控制警報器和/或燈光異常報警提示裝置發出聲音和/或燈光閃爍;同時壓力傳感器還與顯示器相連接。8.根據權利要求1所述的用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置,其特征在于:所述吊卡塊驅動裝置還可以采用手動驅動裝置;所述吊卡塊上還設置有與外殼內壁相互配合的滾輪(18),該手動驅動裝置包括設置在吊卡塊上的螺桿驅動裝置,所述螺桿驅動裝置的端部與吊卡塊相抵;所述吊塊組件開口安裝槽內還設置有吊卡塊自動回位裝置,該吊卡塊自動回位裝置包括設置在吊塊組件開口安裝槽內的壓簧,該壓簧的兩端分別連接外殼內壁和吊卡塊。9.根據權利要求7所述的用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置,其特征在于:所述的顯示器為液晶顯示器;所述的燈光異常報警提示裝置為多種顏色的LED燈。10.—種根據權利要求1-9所述的用于石油修井作業雙人操控的起下油管裝置的使用方法,該方法包括如下步驟: 1)自動定位操作 通過升降立柱調整機構,將所述起下油管裝置調整至石油修井待抓持井口油管的預定高度位置后并進行鎖定;通過調整伸縮臂主體的位置,使得所述起下油管裝置正對井口中心后,并進彳丁鎖定; 2)起油管操作 利用起下油管裝置的油管卡組件(3)抓住油管,通過絞車提起油管,并將油管送至油管輸送小車裝置上,將油管卡組件松開油管,待油管完全橫放在油管輸送小車裝置上時,伸出起下油管裝置的吊塊組件(2)抓住雙臂吊環,輕提吊卡塊6后松開吊卡塊,帶動起下油管裝置的吊卡塊到井口抓住下一根油管,重復上述動作完成起油管操作; 3)下油管操作 放下吊卡塊,伸出起下油管裝置推出雙臂吊環,調整吊卡塊至油管接箍下部,吊卡塊鎖緊油管接箍頭,起下油管裝置松開雙臂吊環,絞車上提油管,伸出起下油管裝置的油管卡組件至最大行程抓住油管,收回起下油管裝置,通過伸縮臂內的伺服液壓缸,使起下油管裝置帶動油管自動對正井口至對接位置,收回起下油管裝置,油管卡組件松開油管,重復上述動作完成下油管操作。
【文檔編號】E21B19/15GK105888582SQ201610262045
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月26日
【發明人】王臣, 陳德, 郭金利, 夏艷權, 米柏超, 施境嶺, 聶永坤, 李志剛, 廉哲
【申請人】中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司