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 |