CN105858198A - 修井作业一体化设备、管柱扶持装置及其抓手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抓手，包括固定座，以及设于固定座上并依次连接的伸缩驱动件、连杆组件和抓杆组件，所述伸缩驱动件上还连接设有长度调节机构，所述长度调节机构具有至少两个长度位置，所述抓杆组件对应具有至少两个工作开合度。本发明的抓手通过在伸缩驱动件上设置长度调节机构，可在不增加控制难度和成本的情况下，让抓杆组件具有不同的工作开合度，以适应不同管径的管柱，大大增加了适用性，同时，纯机械结构的调节相比液压或电气控制，可靠性更高。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻修设备技术领域，具体是涉及一种修井作业一体化设备、管柱扶持装置及其抓手。
背景技术
油井在开采一段时间后，可能会出现堵塞、套管破裂、抽油泵损坏等问题，此时需要进行修井作业，修井作业需要对油管等管柱进行搬运、提拉下放、拆接上下管柱等一系列操作。
传统的修井作业基本依靠人工全手动进行操作，需要4-5人配合操作，工作强度大，效率低，且作业环境恶劣，安全风险多。随着技术的进步，逐渐出现机械化设备代替部分人工，如动力猫道替代人工在管柱盒和工作平台之间搬送管柱，手动吊卡替代人工提拉下放管柱等等，实现了部分自动化操作。
在现有的操作中，动力猫道将管柱送至工作平台后由吊卡接住并吊运至空中，或吊卡将管柱从油井内起出后吊运至动力猫道的过程中，仍需人工参与扶持管柱。为提高自动化程度，减小劳动强度和安全风险，出现了扶管机械手代替人工完成管柱在吊运过程中的扶持。
扶管机械手一般由伸缩臂和抓手组成，工作时由油缸或气缸伸缩实现抓手开合，抓手模拟人手抱持管柱，伸缩臂带动抓手移动操作即可。在抓手抱持住管柱时，为能防止管柱随意串动又能保证管柱有适当的上下移动空间，抓手要求设置合适的工作开合度。
而不同的油井，可能使用的管柱管径会有所不同，因而为了提高适用性，适合抱持不同管径的管柱，要求抓手具有多种工作开合度，大部分会根据大管径的管柱选择油缸或气缸等动力源，然后增加控制阀件，以控制抓手的工作开和度，不仅导致油缸控制复杂，且增加成本，可靠性降低。
为了简化油缸的控制难度，在设计时，一般设定油缸或气缸达到最大伸出行程，即为抓手的工作开合度，由于油缸或气缸本身的最大行程一经确定，是无法进行调节的，由此带来的问题是抓手的工作开合度无法方便的进行调节，因而无法适用不同管径的管柱。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种结构简单、可靠性高、适用扶持不同管径的管柱的抓手，并在此基础上，进一步提供具有该抓手的管柱扶持装置和修井作业一体化设备。
本发明的第一方面，提供了一种抓手，包括固定座，以及设于固定座上并依次连接的伸缩驱动件、连杆组件和抓杆组件，所述伸缩驱动件上还连接设有长度调节机构，所述长度调节机构具有至少两个长度位置，所述抓杆组件对应具有至少两个工作开合度。
进一步地，所述连杆组件包括连接座、第一连杆和第二连杆，所述抓杆组件包括交叉铰接布置的第一抓杆和第二抓杆，所述长度调节机构的第一端连接于固定座上，第二端与所述伸缩驱动件的第一端连接，所述伸缩驱动件的第二端与所述连接座连接，所述第一连杆和第二连杆的第一端均铰接于所述连接座上，所述第一连杆的第二端与所述第二抓杆的端部铰接，所述第二连杆与所述第一抓杆的端部铰接。
进一步地，所述长度调节机构包括过渡套和螺杆，所述螺杆的第一端连接于所述固定座上，所述过渡套的第一端与所述螺杆的第二端通过第一方向的螺纹连接，所述过渡套的第二端与所述伸缩驱动件的第一端通过第二方向的螺纹连接。
进一步地，所述过渡套与所述螺杆之间设有防松螺母。
进一步地，所述固定座的两侧分别设有第一导向板和第二导向板。
进一步地，所述固定座上位于第一导向板和第二导向板之间还设有导向滚轮。
本发明的第二方面，还提供了一种管柱扶持装置，包括底座、装设于底座上的伸缩臂，所述伸缩臂端部设有上述任一项所述的抓手。
本发明的第三方面，进一步提供了一种修井作业一体化设备，包括工作平台，所述工作平台上设有管柱操作口，所述管柱操作口上方设有可在竖直方向上移动的管柱提放装置，所述工作平台上靠近所述管柱操作口设有管柱拆接装置和上述的管柱扶持装置，所述管柱扶持装置、管柱提放装置和管柱拆接装置配合用于在管柱操作口处扶持、提放和拆接管柱。
本发明的抓手通过在伸缩驱动件上设置长度调节机构，可在不增加控制难度和成本的情况下，让抓杆组件具有不同的工作开合度，以适应不同管径的管柱，大大增加了适用性，同时，纯机械结构的调节相比液压或电气控制，可靠性更高。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例抓手的结构示意图；
图2是抓手在张开工作状态下的内部结构示意图；
图3是抓手在合拢工作状态下的内部结构示意图；
图4是本发明实施例管柱扶持装置的结构示意图；
图5是修井作业一体化设备的结构示意图。
附图标记说明：1、工作平台；11、管柱操作口；2、管柱提放装置；3、管柱拆接装置；4、管柱扶持装置；41、底座；42、伸缩臂；431、固定座；432、伸缩驱动件；433、连接座；434、第一连杆；435、第二连杆；436、第一抓杆；437、第二抓杆；438、过渡套；439、螺杆；440、防松螺母；441、第一导向板；442、第二导向板；443、导向滚轮。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明中，术语“第一”、“第二”主要用于区分不同的部件，但不对部件进行具体限制。
如图1、图2、图3所示，本实施例的抓手，包括固定座431，以及设于固定座431上并依次连接的伸缩驱动件432、连杆组件和抓杆组件，伸缩驱动件432上还连接设有长度调节机构。
其中，连杆组件包括连接座433、第一连杆434和第二连杆435，抓杆组件包括交叉铰接布置的第一抓杆436和第二抓杆437，长度调节机构的第一端连接于固定座431上，第二端与伸缩驱动件432的第一端连接，伸缩驱动件432的第二端与连接座433连接，第一连杆434和第二连杆435的第一端均铰接于连接座433上，第一连杆434的第二端与第二抓杆437的端部铰接，第二连杆435与第一抓杆436的端部铰接。
长度调节机构包括过渡套438和螺杆439，螺杆439的第一端连接于固定座431上，过渡套438的第一端与螺杆439的第二端通过第一方向的螺纹连接，过渡套438的第二端与伸缩驱动件432的第一端通过第二方向的螺纹连接。过渡套438与螺杆439之间设有防松螺母440。长度调节机构具有至少两个长度位置，使得第一抓杆436和第二抓杆437对应具有至少两个工作开合度。
为了更好的让抓手能够接到管柱，本实施例中，固定座431的两侧分别设有第一导向板441和第二导向板442，第一导向板441和第二导向板442的开口均向外扩张，以增加抓手的接管范围，提高了适应性。同时，在固定座431上位于第一导向板441和第二导向板442之间还设有导向滚轮443，在管柱提拉上升时可以随之滚动，可减小管柱在抓手上的移动阻力和摩擦，保护管柱和机械抓手。
需要扶持管柱进行移动时，驱动抓手靠近管柱，同时伸缩驱动件432伸长，推动连杆组件向前移动，带动第一抓杆436和第二抓杆437张开，通过第一导向板441和第二导向板442的引导，管柱可顺利滑入至抓手中间的导向滚轮443上，然后驱动伸缩驱动件432缩回，使第一抓杆436和第二抓杆437合拢直至达到预定的工作开合度，再驱动抓手移动，扶持管柱进行移动。
在不同的井场施工时，使用的管柱管径可能会发生变化，此时，则需对第一抓杆436和第二抓杆437的工作开合度进行调节，以适应管径的变化。具体操作如下：首先将防松螺母440拧松，然后根据需要调节过渡套438和螺杆439，当管柱管径变大，需要加大第一抓杆436和第二抓杆437的工作开合度时，将过渡套438和螺杆439向远离伸缩驱动件432的方向调节，以加大伸缩驱动件432的安装距离L，当管柱管径变小，需要减小第一抓杆436和第二抓杆437的工作开合度时，将过渡套438和螺杆439向靠近伸缩驱动件432的方向调节，以减小伸缩驱动件432的安装距离L，操作简单便捷。
本实施例中，伸缩驱动件432具体采用油缸，当然，还可以是其他直线驱动机构，本实施例并不受限于此。
本实施例的抓手，通过在伸缩驱动件432上设置长度调节机构，可在不增加控制难度和成本的情况下，让抓杆组件具有不同的工作开合度，以适应不同管径的管柱，大大增加了适用性，同时，纯机械结构的调节相比液压或电气控制，可靠性更高。
在此基础上，如图4所示，本实施例还提供了一种管柱扶持装置，包括底座41、装设于底座41上的伸缩臂42，伸缩臂42端部设有上述的抓手。
进一步地，如图5所示，本实施例还提供了该管柱扶持装置的修井作业一体化设备，包括工作平台1，工作平台1上设有管柱操作口11，管柱操作口11上方设有可在竖直方向上移动的管柱提放装置2，工作平台1上靠近管柱操作口11设有管柱拆接装置3和管柱扶持装置4，管柱扶持装置4、管柱提放装置2和管柱拆接装置3配合用于在管柱操作口11处扶持、提放和拆接管柱。
由于管柱扶持装置及修井作业一体化设备均采用了上述的抓手，具有其所有优点，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种抓手，其特征在于：包括固定座(431)，以及设于固定座(431)上并依次连接的伸缩驱动件(432)、连杆组件和抓杆组件，所述伸缩驱动件(432)上还连接设有长度调节机构，所述长度调节机构具有至少两个长度位置，使得所述抓杆组件对应具有至少两个工作开合度。
2.根据权利要求1所述的抓手，其特征在于：所述连杆组件包括连接座(433)、第一连杆(434)和第二连杆(435)，所述抓杆组件包括交叉铰接布置的第一抓杆(436)和第二抓杆(437)，所述长度调节机构的第一端连接于固定座(431)上，第二端与所述伸缩驱动件(432)的第一端连接，所述伸缩驱动件(432)的第二端与所述连接座(433)连接，所述第一连杆(434)和第二连杆(435)的第一端均铰接于所述连接座(433)上，所述第一连杆(434)的第二端与所述第二抓杆(437)的端部铰接，所述第二连杆(435)与所述第一抓杆(436)的端部铰接。
3.根据权利要求1或2所述的抓手，其特征在于：所述长度调节机构包括过渡套(438)和螺杆(439)，所述螺杆(439)的第一端连接于所述固定座(431)上，所述过渡套(438)的第一端与所述螺杆(439)的第二端通过第一方向的螺纹连接，所述过渡套(438)的第二端与所述伸缩驱动件(432)的第一端通过第二方向的螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的抓手，其特征在于：所述过渡套(438)与所述螺杆(439)之间设有防松螺母(440)。
5.根据权利要求3所述的抓手，其特征在于：所述固定座(431)的两侧分别设有第一导向板(441)和第二导向板(442)。
6.根据权利要求4所述的抓手，其特征在于：所述固定座(431)上位于第一导向板(441)和第二导向板(442)之间还设有导向滚轮(443)。
7.一种管柱扶持装置，其特征在于：包括底座(41)、装设于底座(41)上的伸缩臂(42)，所述伸缩臂(42)端部设有权利要求1-6任一项所述的抓手。
8.一种修井作业一体化设备，包括工作平台(1)，所述工作平台(1)上设有管柱操作口(11)，其特征在于：所述管柱操作口(11)上方设有可在竖直方向上移动的管柱提放装置(2)，所述工作平台(1)上靠近所述管柱操作口(11)设有管柱拆接装置(3)和权利要求7所述的管柱扶持装置(4)，所述管柱扶持装置(4)、管柱提放装置(2)和管柱拆接装置(3)配合用于在管柱操作口(11)处扶持、提放和拆接管柱。
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