CN107091083B - 油管接箍及工具段探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种油管接箍及工具段探测器，包括壳体、位于壳体内的探测头总成、与壳体相连的探测臂总成以及平行设置于壳体外的信号测量总成；所述壳体为四通结构，其中竖直通孔构成油管通道；所述探测头总成为两组且水平对称设置于所述油管通道的两侧，所述探测臂总成为两组且水平对称连接于所述壳体水平通孔的两端，所述信号测量总成为两组且分别连接在所述探测臂总成的两个连接杆的同侧端部之间。本发明采用平衡式结构设计和全封闭式设计，有效解决了接箍偏离中心和油管震荡导致探测结果不准确的问题，同时使探测器能够承受井内35Mpa的高压环境。
Description
技术领域
本发明涉及油气井油管探测领域，具体地说是一种油管接箍及工具段探测器。
背景技术
在传统带压作业提取油管（或工具）时，完全靠操作人员经验来判断油管接箍（或工具）的位置，再及时打开闸板防喷器让其通过。如果操作人员稍有疏忽就可能使油管接箍（或工具）撞到闸板防喷器上或强行通过正在密封管柱的球芯，对设备造成损坏。目前市场上有多种接箍探测器，如接触式、电磁式等，由于井况的复杂性，被测对象的不稳定性等因素，导致现有探测器探测的使用效果不理想，主要存在以下问题：
一、探测结果不准确，特别是当油管偏离井口时无法准确探测接箍并给出警示，虽然有些探测器设有油管扶正装置，但扶正装置影响井内接箍和工具的通过，降低了实用性；
二、滚轮闸板与测量器等构件均设置于主机内，零件磨损严重且不易更换，安装维修成本高；
三、对井场恶劣环境适用性较差，如在高压工况下容易发生机器故障以及电子器件损坏或受干扰导致探测结果不准确等；
四、探测范围小，不能满足不同口径油管接箍或工具段的探测。
发明内容
本发明的目的就是提供一种油管接箍及工具段探测器,以解决现有探测器探测结果不准确、安装维修不方便的问题。
本发明的目的是这样实现的：
一种油管接箍及工具段探测器，包括壳体、位于壳体内的探测头总成、与壳体相连的探测臂总成以及平行设置于壳体外的信号测量总成；所述壳体为四通结构，其中竖直通孔构成油管通道；
所述探测头总成为两组且水平对称设置于所述油管通道的两侧，所述探测头总成包括滚轮、承载滚轮的闸板体和连接块，所述连接块与所述探测臂总成相连；
所述探测臂总成为两组且水平对称连接于所述壳体水平通孔的两端，所述探测臂总成包括侧臂套、密封套接于侧臂套内的缸筒、活塞轴以及连接杆；所述侧臂套的一端与所述壳体密封固接，侧臂套的另一端固接有端盖；所述活塞轴的一端与所述探测头总成的连接块相连，所述活塞轴的另一端设有活塞块，所述活塞块与所述缸筒的内表面固接并可带动缸筒一起在侧壁套内水平移动；所述连接杆水平固定穿设在所述活塞块内且与所述活塞轴的轴向相垂直，所述侧臂套的两侧各开有一个水平延伸的滑动槽口，所述连接杆穿出对应滑动槽口的端部与所述信号测量总成相连；
所述信号测量总成为两组且分别连接在所述两个连接杆的同侧端部之间，所述信号测量总成包括中心固定架、与中心固定架上端固接的电子测量尺以及各自固接于中心固定架两侧的拉伸弹簧和弹簧护套；所述弹簧护套由对接端敞口且部分密封叠加套设的弹簧内护套和弹簧外护套组成，所述弹簧内护套的内侧端部固接于中心固定架上，所述弹簧外护套的外侧端部封闭且与拉伸弹簧外端固接，所述弹簧外护套通过铰链连接所述连接杆的端部并可在连接杆或拉伸弹簧的带动下沿弹簧内护套水平移动；所述电子测量尺包括测量尺本体、与中心固定架相连的测量尺外护套以及各自密封叠加套接于测量尺外护套两端的测量尺内护套，所述测量尺内护套的外端封闭且与测量尺本体的活塞测量杆固接，所述测量尺内护套固接于所述弹簧外护套上并可在弹簧外护套带动下沿测量尺本体轴向移动。
所述弹簧护套下方设有固接于所述中心固定架的气缸，所述气缸的输出轴上连有气缸推块，所述气缸推块与所述弹簧外护套固接。
所述活塞块与所述缸筒的内表面密封固接且将缸筒的筒腔分隔为内腔和外腔，所述活塞块上设有连通所述内腔和外腔的通孔。
所述探测头总成连接块的中部设有卡接槽，所述活塞轴的内侧端部设有卡接头，所述卡接头与所述连接块的卡接槽相卡接。
所述滚轮通过滚轮轴连接于所述闸板体的内侧，所述连接块通过紧固件固定连接于所述闸板体的外侧，所述连接块的底面与闸板体的底面平齐且设有水平贯通所述连接块和闸板体的导向槽。
所述中心固定架两侧各自穿接一调节螺栓，所述调节螺栓与所述拉伸弹簧的内侧端部固接。
所述信号测量总成外侧设有防撞护板，所述测量尺外护套和测量尺内护套均为防爆护套。
所述电子测量尺可将位移信号转变为电信号并传递给提示与控制系统，所述提示与控制系统显示接收信号并发出警示。
所述壳体内容纳闸板体的闸板体腔设计为圆形结构，这样同等截面积下承压能力更好，进而降低壳体重量。
本发明具有以下优点：
1、采用独立式结构设计，本发明主机壳体与信号测量总成为相互独立的两部分，壳体外对称的设置两组信号测量总成，两组信号相互校验，测量结果更加准确，且每一组信号测量总成能同时探测到油管通道两侧的探测头总成的位移情况，因此即使油管偏离中心，也能准确的探测出接箍或工具的具体尺寸信息；
2、探测运动部件总成采用压力平衡式设计使其运动只随被测物体外形变化而不受井内压力波动的影响；
3、探测头跟随被测油管运动，油管偏离井口中心位置或发生震动时不影响探测结果；
4、由于采用独立式结构设计，将整体模块化，使得安装维修更加方便，成本降低；
5、整体结构为全封闭式，且在独立式结构设计基础上对电子设备采用防爆设计，能够很好的适用于井场恶劣的环境，可在35MPa工况下完成接箍或工具段的探测；
6、可全通径起下管柱，在不需要探测时，可通过气缸人为打开闸板体，全露通径；
7、探测范围大，主机不做任何设置可连续探测直径为73mm～186mm范围内的接箍或工具段；
8、闸板体采用非圆结构并带有导向槽，减少了与壳体的摩擦力，降低运动部件的重量，提高探测头总成的灵活性；
9、整体防护结构设计，主机两侧带有防撞护板，吊装、运输过程中有效避免损坏设备。
附图说明
图1为本发明探测器的纵剖面示意图。
图2为本发明探测器的横剖面示意图。
图3为本发明探测器中信号测量总成的结构示意图。
图4为本发明探测器中探测臂总成的结构示意图。
图5为本发明探测器中闸板体的结构示意图。
图6为本发明探测器的工作示意图。
图中：1、壳体，2、滚轮，3、闸板体，4、连接块，5、滚轮轴，6、导向槽，7、侧臂套，8、缸筒，9、活塞轴，10、连接杆，11、端盖，12、卡接头，13、活塞块，14、内腔，15、外腔，16、通孔，17、密封圈，18、滑动槽口，19、中心固定架，20、拉伸弹簧，21、调节螺栓，22、油管接箍，23、弹簧内护套，24、弹簧外护套，25、铰链，26、测量尺本体，27、测量尺外护套，28、测量尺内护套，29、压块，30、提示与控制系统，31、显示屏，32、气缸，33、气缸推块，34、防撞护板，35、信号测量总成，36、护板支撑块，37、防爆盒（内置变送器），38、作业车电源，39、卡接槽。
具体实施方式
如图1-5所示，本发明结构包括壳体1、位于壳体1内的探测头总成、与壳体1相连的探测臂总成以及平行设置于壳体1外的信号测量总成35；壳体1为四通结构，采用上下法兰连接形式，其中竖直通孔构成油管通道。
探测头总成为两组且水平对称设置于油管通道的两侧，探测头总成包括滚轮2、承载滚轮的闸板体3和连接块4，滚轮2通过滚轮轴5连接于闸板体3的内侧，连接块4通过螺钉固定连接于闸板体3的外侧，连接块4的中部设有连接探测臂总成的卡接槽39；壳体1内容纳闸板体3的闸板体腔设计为圆形结构，这样同等截面积下承压能力更好，进而降低壳体重量。闸板体3为非圆形结构，且底面为平面，连接块4的底面与闸板体的底面平齐且设有水平贯通连接块4和闸板体3的导向槽6，通过导向槽6与壳体接触减少了与壳体的摩擦力，提高探测头总成的灵活性和稳定性。
探测臂总成为两组且水平对称连接于壳体1水平通孔的两端，探测臂总成包括侧臂套7、密封套接于侧臂套7内的缸筒8、活塞轴9以及连接杆10；侧臂套7的一端通过螺栓与壳体1密封固接，侧臂套7的另一端固接有端盖11。活塞轴9的一端设有卡接头12，卡接头与连接块4的卡接槽39相卡接，活塞轴9的另一端设有活塞块13，活塞块13与缸筒8的内表面固接并可带动缸筒8一起在侧壁套内水平移动，活塞块13将缸筒8的筒腔分隔为内腔14和外腔15且活塞块13上设有连通内腔14和外腔15的通孔16，保证了两侧压力相等，活塞块13与缸筒8内表面间设有密封圈17。连接杆10水平固定穿设在活塞块13的内且与活塞轴9的轴向相垂直，侧臂套7的两侧各开有一个水平延伸的滑动槽口18，连接杆10穿出缸筒以及对应滑动槽口18的端部与信号测量总成35相连；活塞块13可带动连接杆10沿滑动槽口18水平滑动，从而将位移信号传递给信号测量总成35。
信号测量总成35为两组且分别连接在所述两个连接杆10的同侧端部之间，信号测量总成包括中心固定架19、电子测量尺、拉伸弹簧20和弹簧护套。中心固定架19两侧各自穿接一调节螺栓21，每个调节螺栓21各自与拉伸弹簧20的内侧端部固接，调节螺栓21用于调节拉伸弹簧20的拉力，进而调节探测头总成对油管接箍22的压力。且采用拉伸弹簧20结构，不需要任何外力即可实现探测功能。
弹簧护套由弹簧内护套23和弹簧外护套24组成，弹簧内护套23的两端敞口，其中一端固接于中心固定架19上，弹簧外护套24的外侧端部为封闭端，封闭端的内侧通过连接销与拉伸弹簧20外端固接，封闭端外侧通过铰链25连接连接杆10的端部，弹簧外护套24的内侧端敞口且与弹簧内护套23对接，两者通过对接端部分叠加套设且弹簧外护套24并可在连接杆10或拉伸弹簧20的带动下沿弹簧内护套23水平移动。
电子测量尺包括测量尺本体26、测量尺外护套27和测量尺内护套28，中心固定架19的上方设有容纳电子测量尺的半圆形安装槽，测量尺外护套27置于半圆形安装槽内且顶部压有同样带有半圆形槽口的压块29，压块29两端通过螺钉与中心固定架19紧固连接。测量尺外护套27的两端敞口且各自套接测量尺内护套28，测量尺内护套28与测量尺外护套27部分叠加套设且两者间设有密封圈17。测量尺内护套28的外侧端部为封闭端，封闭端的内侧与测量尺本体26的活塞测量杆固接，封闭端的底部焊接于弹簧外护套24的敞口端，且封闭端的底部有部分位于弹簧内护套23上并与弹簧内护套23间设有密封圈17。测量尺内护套28可在弹簧外护套24的带动下沿测量尺本体26轴向移动从而产生位移信号，电子测量尺可将位移信号转变为电信号并传递给提示与控制系统30，提示与控制系统设有显示屏31，可显示接收信号，同时触发不同的指示灯和报警器。操作者可以通过显示屏31直观得知被测接箍或工具的直径尺寸，并得知井内接箍或工具段即将到达井口，避免了事故隐患。
弹簧护套下方设有固接于中心固定架19的气缸32，气缸32的输出轴上连有气缸推块33，气缸推块33与弹簧外护套24固接。在不需要探测时，可通过气缸32人为打开闸板体3，全露通径。
信号测量总成35外侧设有防撞护板34，测量尺外护套27和测量尺内护套28均为防爆护套，该设备将使带压作业更安全，可靠，带压作业技术自动化程度也更高。
当井内管柱向上提升时，油管接箍22碰到滚轮2时，迫使闸板体3向左右两侧退让，闸板体3连同活塞轴9、缸筒8一起向两侧移动并通过活塞块13上的连接杆10将位移传递弹簧外护套24上，从而带动测量尺内护套28及测量尺本体26的活塞测量杆一起产生位移。电子测量尺会将位移转换成电信号传输到显示屏31上，并伴有相应的蜂鸣和指示灯，提醒操作人员。当接箍通过后，在拉伸弹簧20的拉力作用下，之前移动的零部件会自动回位，进行下个对象的探测。
当不需要探测接箍时，可以利用作业车的气源，通过该设备上的气缸32，推开探测头总成，使通径处于全部打开状态。
Claims (8)
1.一种油管接箍及工具段探测器，其特征在于，包括壳体、位于壳体内的探测头总成、与壳体相连的探测臂总成以及平行设置于壳体外的信号测量总成；所述壳体为四通结构，其中竖直通孔构成油管通道；
所述探测头总成为两组且水平对称设置于所述油管通道的两侧，所述探测头总成包括滚轮、承载滚轮的闸板体和连接块，滚轮通过滚轮轴连接于闸板体的内侧，连接块通过螺钉固定连接于闸板体的外侧，所述连接块与所述探测臂总成相连；
所述探测臂总成为两组且水平对称连接于所述壳体水平通孔的两端，所述探测臂总成包括侧臂套、密封套接于侧臂套内的缸筒、活塞轴以及连接杆；所述侧臂套的一端与所述壳体密封固接，侧臂套的另一端固接有端盖；所述活塞轴的一端与所述探测头总成的连接块相连，所述活塞轴的另一端设有活塞块，所述活塞块与所述缸筒的内表面固接并可带动缸筒一起在侧壁套内水平移动；所述连接杆水平固定穿设在所述活塞块的内且与所述活塞轴的轴向相垂直，所述侧臂套的两侧各开有一个水平延伸的滑动槽口，所述连接杆穿出对应滑动槽口的端部与所述信号测量总成相连；
所述信号测量总成为两组且分别连接在两个所述连接杆的同侧端部之间，所述信号测量总成包括中心固定架、与中心固定架上端固接的电子测量尺以及各自固接于中心固定架两侧的拉伸弹簧和弹簧护套；所述弹簧护套由对接端敞口且部分密封叠加套设的弹簧内护套和弹簧外护套组成，所述弹簧内护套的内侧端部固接于中心固定架上，所述弹簧外护套的外侧端部封闭且与拉伸弹簧外端固接，所述弹簧外护套通过铰链连接所述连接杆的端部并可在连接杆或拉伸弹簧的带动下沿弹簧内护套水平移动；所述电子测量尺包括测量尺本体、与中心固定架相连的测量尺外护套以及各自密封叠加套接于测量尺外护套两端的测量尺内护套，所述测量尺内护套的外端封闭且与测量尺本体的活塞测量杆固接，所述测量尺内护套固接于所述弹簧外护套上并可在弹簧外护套带动下沿测量尺本体轴向移动。
2.根据权利要求1所述的油管接箍及工具段探测器，其特征在于，所述弹簧护套下方设有固接于所述中心固定架的气缸，所述气缸的输出轴上连有气缸推块，所述气缸推块与所述弹簧外护套固接。
3.根据权利要求1所述的油管接箍及工具段探测器，其特征在于，所述活塞块与所述缸筒的内表面密封固接且将缸筒的筒腔分隔为内腔和外腔，所述活塞块上设有连通所述内腔和外腔的通孔。
4.根据权利要求1所述的油管接箍及工具段探测器，其特征在于，所述探测头总成连接块的中部设有卡接槽，所述活塞轴的内侧端部设有卡接头，所述卡接头与所述连接块的卡接槽相卡接。
5.根据权利要求1所述的油管接箍及工具段探测器，其特征在于，所述滚轮通过滚轮轴连接于所述闸板体的内侧，所述连接块通过紧固件固定连接于所述闸板体的外侧，所述连接块的底面与闸板体的底面平齐且设有水平贯通所述连接块和闸板体的导向槽。
6.根据权利要求1所述的油管接箍及工具段探测器，其特征在于，所述中心固定架两侧各自穿接一调节螺栓，所述调节螺栓与所述拉伸弹簧的内侧端部固接。
7.根据权利要求1所述的油管接箍及工具段探测器，其特征在于，所述信号测量总成外侧设有防撞护板，所述测量尺外护套和测量尺内护套均为防爆护套。
8.根据权利要求1所述的油管接箍及工具段探测器，其特征在于，所述电子测量尺可将位移信号转变为电信号并传递给提示与控制系统，所述提示与控制系统显示接收信号并发出警示。
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Non-Patent Citations (1)
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| 新型带压作业管柱接箍挂测装置的研制;贾光政;《石油机械》;20100810;第38卷(第8期);第37-39页 * |
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Denomination of invention: Oil pipe coupling and tool section detector Granted publication date: 20200505 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Cangzhou branch Pledgor: HEBEI XINTIEHU PETROLEUM MACHINERY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980009984 |
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