CN107366516B - 一种修井作业用拖拽油管自动锁紧装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种修井作业用拖拽油管自动锁紧装置及方法，其中装置包括小滑车，还包括底座、扣锁机构，所述扣锁机构包括驱动杆、管杆翻转座、滑杆、连接杆、压紧杆、锁紧滑销、压紧环，所述管杆翻转座包括管杆翻转槽用铰接座、翻转V槽，所述滑杆下端铰接驱动杆，滑杆的上端与压紧杆的后中部铰接，所述压紧杆后端铰接连接杆前端，所述固定杆上端铰接连接杆后端，所述压紧杆前端连接锁紧滑销，所述压紧环铰接在压紧杆前端并向下面对翻转V槽，所述锁紧滑销底端与锁块配合连接。本发明可在油管拉横工序时自动锁紧油管，并在滑车到位时自动复位，保证抽油杆以及油管等管杆的在滑道上拉横排时的管杆拖拽动作可靠、高效。

Description

一种修井作业用拖拽油管自动锁紧装置及方法

技术领域

本发明涉及油田油水井作业机械化起下油管装置，具体地说是一种修井作业用拖拽油管自动锁紧装置及方法。

背景技术

常规油水井修井作业起下管柱时，起出管杆卸扣后呈吊起垂直状态，在管杆向横排管排转移过程中，需要工人将管杆下端拉至水平滑道上的修井小滑车，并人工拉横管杆。由于管杆重量普遍较大，拉横过程中工人劳动强度较大。为降低工人劳动强度，在专利号201510504264.5中涉及了一种管杆拖拽装置，其通过小滑车上锁扣机构来扣锁管杆，并通过滑道端部的驱动牵引机构来拖拽小滑车，来实现管杆的拖拽工作。但在实际工作中，该锁扣机构扣锁钻杆等末端有接箍的管柱具有较好的应用效果，但对于油管等管柱时，由于油管末端平滑结构，且修井作业时起出油管外裹覆的油泥，经常导致拖拽油管时出现油管滑脱现象，即影响了装置的可靠性，也延误的工作时间。因此需要发明一种修井作业用拖拽油管自动锁紧装置，来提高油管机械拖拽拉横工序的可靠性和提高作业效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种修井作业用拖拽油管自动锁紧装置及方法，可在油管拉横工序时自动锁紧油管，并在滑车到位时自动复位，保证抽油杆以及油管等管杆的在滑道上拉横排时的管杆拖拽动作可靠、高效。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种修井作业用拖拽油管自动锁紧装置，包括小滑车，还包括底座、扣锁机构，所述底座固定在小滑车上，所述底座包括底板、管杆翻转底板铰接座、锁块、固定杆，所述管杆翻转底板铰接座、锁块分别设置两个且均分别对称固定于底板中部左右两侧，所述固定杆固定于底板的后端；所述扣锁机构包括驱动杆、管杆翻转座、滑杆、连接杆、压紧杆、锁紧滑销、压紧环，所述管杆翻转座包括管杆翻转槽用铰接座、翻转V槽，所述翻转V槽底部左右设置两个对称的管杆翻转槽用铰接座，所述管杆翻转槽用铰接座铰接在管杆翻转底板铰接座上，使管杆翻转座可随承接管杆的角度而翻转；所述滑杆下端穿过所述底板开设的长条矩形孔后铰接驱动杆，滑杆的上端与压紧杆的后中部铰接，所述压紧杆后端铰接连接杆前端，所述固定杆上端铰接连接杆后端，所述压紧杆前端连接锁紧滑销，所述压紧环铰接在压紧杆的前端并向下面对翻转V槽，所述锁紧滑销底端与锁块配合连接。

所述底座还包括前V槽支撑板，所述前V槽支撑板固定于底板前端，所述翻转V槽前端搭在前V槽支撑板上。

所述压紧杆为非直线杆，且后端加工有长滑槽。

所述锁块设置斜槽，所述锁紧滑销包括滑销连接杆、滑销、锁紧轮，所述滑销连接杆底部具有拐角式滑销，滑销具有和锁块的斜槽一样的斜度，能滑入斜槽内进行锁定，所述锁紧轮安装在滑销上，为1组或1组以上，便于管柱的锁紧及解锁，

所述压紧环包括压紧环铰接座、压紧环块、摩擦块，所述压紧环铰接座铰接于压紧杆的前端，所述摩擦块安装于压紧环块内部的槽腔内，为2个或2个以上，所述摩擦块能与压紧环块相对滑动，为增大摩擦块与管柱的摩擦力，摩擦块内表面为牙型或网点等非光滑表面。

所述压紧环块、摩擦块两者相面临的面为锥度相同的锥面。

为了达成上述另一目的，本发明采用了如下技术方案，一种自动锁紧拖拽油管方法，其特征在于，油井起出油管末端放置于管杆翻转座上，由于此时油管为倾斜状态，致使管杆翻转座翘起与油管匹配，压紧环亦翻起扣合于油管上；此时滑道上驱动装置驱动驱动杆向远离井口方向移动，即向小滑车后方移动；驱动杆首先带动滑杆向后移动，由于滑杆相对底座的位置变化使压紧杆具有向下的趋势，致使压紧环紧压在油管上，呈现压紧环与管杆翻转座夹紧油管的状态，而此时由于压紧杆的限制，使滑杆与底座暂时处于相对静止的状态，而实现驱动杆通过滑杆带动小滑车移动，从而带动油管末端后移，因此在小滑车放置的油管末端在压紧环与管杆翻转座的配合夹紧作用下向远离井口方向移动；随着油管倾斜角度逐渐减小，由于驱动杆直接驱动滑杆，滑杆随时带动压紧杆使压紧环一直保持紧压于油管上的状态，而后通过扣锁机构的相对锁死状态继续带动小滑车移动。

当油管末端移动至滑道后半部分时，由于此时油管倾角减小甚至呈水平状态，油管拉横所需的拖拽力增大；而此时滑杆在驱动杆的带动下使压紧杆前端继续向后下方移动，直至滑销在滑销连接杆的带动下插入锁块内，由于压紧杆后部的长孔结构，以及滑销和锁块的倾斜结构，使得在拖拽油管所需的力越大的情况下，滑销插入锁块越深，压紧环与管杆翻转座夹紧油管的力越大；同时压紧环内的摩擦块亦会在与油管的摩擦力作用下脱出压紧环块，由于摩擦块的锥形结构，使得压紧环与管杆翻转座对油管的抱和力进一步增大，从而保证油管拖拽动作的可靠性。

当小滑车运动滑道距井口最远端时，驱动杆首先在限位装置的作用下停止，从而滑杆停止，此时拖动油管的小滑车仍可在惯性作用前行，随着滑杆与固定杆的距离拉远，锁紧滑销端部的缩紧轮帮助滑销从锁块内脱离，继而压紧杆翘起，从而实现锁紧装置的自动解锁及复位，方便油管下一步的运移；当油管移走后，小滑车继续位移至滑道前端，等待下根起出油管。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1.该装置结构简单、体积小巧，油管的锁紧及解锁复位无需人工参与，动作自动完成。

2.通过牵引小滑车的动力来使压紧环压住V槽上管柱并通过滑销和锁块锁紧，使滑杆与小滑车的相对位置锁紧，另外通过压紧环中的压紧环块及摩擦块实现二次管柱的二次锁紧，保证了拖拽管柱的可靠性。

3.扣锁机构可随管杆的角度进行调整，适应管杆拉横过程中竖直至横排的全部状态的管杆锁紧。

附图说明

图1为本发明的一种修井作业用拖拽油管自动锁紧装置的结构图；

图2为本发明的底座结构示意图；

图3为管杆翻转座的结构示意图；

图4为本发明一种修井作业用拖拽油管自动锁紧装置拖拽油管时的工作状态图；

图5为锁紧滑销的结构示意图；

图6为压紧环的结构示意图。

图中：1—小滑车；2—底座；21—安装底板；22—管杆翻转底板铰接座；23—锁块；24—前V槽支撑板；25—固定杆；3—驱动杆；4—管杆翻转座；41—管杆翻转槽用铰接座；42—翻转V槽；5—滑杆；6—连接杆；7—压紧杆；8—锁紧滑销；81—滑销连接杆；82—滑销；83—锁紧轮；9—压紧环；91—压紧环铰接座；92—压紧环块；93—摩擦块。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

根据图1-6，一种修井作业用拖拽油管自动锁紧装置，包括小滑车1、底座2、扣锁机构。其中小滑车可在滑道中滑动。底座2包括底板21、管杆翻转底板铰接座22、锁块23、前V槽支撑板24及固定杆25。底座2固定于小滑车1上。管杆翻转底板铰接座22、锁块23对称固定于底板21上，锁块23有一定角度的斜槽，方便滑销82插入。前V槽支撑板24固定于底板21前端，可对翻转V槽42起一定的支持作用。固定杆25固定于底板21的后端。扣锁机构包括驱动杆3、管杆翻转座4、滑杆5、连接杆6、压紧杆7、锁紧滑销8、压紧环9。其中驱动杆3与滑杆5连接，在非锁紧状态其与小滑车1及底座2可相对运动。管杆翻转座4包括管杆翻转槽用铰接座41及翻转V槽42。其中管杆翻转槽用铰接座41对称固定于翻转V槽42两侧，并与管杆翻转底板铰接座22成铰连接，使管杆翻转座4可随承接管杆的角度而翻转，并通过前V槽支撑板24来限制其自由度。压紧杆7为后端带滑槽的非直线杆，分别与滑杆5和连接杆6铰接。连接杆6铰接于固定杆25上。锁紧滑销8包括滑销连接杆81、滑销82以及锁紧轮83。锁紧滑销8安装于压紧杆7前端，滑销82具有一定斜度能与锁块23配合，锁紧轮83安装在滑销82上，方便扣锁机构的锁紧及解锁，锁紧轮83可为1组或1组以上。压紧环9包括压紧环铰接座91、压紧环块92、摩擦块93，工作时通过压紧环块92及摩擦块93与翻转V槽42配合来夹紧管柱。其通过压紧环铰接座91与压紧杆10铰接，安装于压紧杆10的前端，使压紧环9和随拖拽管杆的角度而转动。压紧环块92为与管柱配合，其内表面为圆弧状结构，摩擦块93安装于压紧环块92槽腔内，呈锥形结构可与压紧环块92相对滑动，当管柱拖拽力增大时，摩擦块93可在与管柱产生的摩擦力后拽作用下从压紧环块92的脱出来进一步增大对管柱的夹紧力，后拽力越大，摩擦块93脱出的越多，其产生的夹紧力越大。摩擦块93与管柱的接触面设计为牙型或网状凸起等非光滑面，并且可设计2组及2组以上的摩擦块93配合工作。

油水井修井作业井场布置时，油管拉排装置与井口对齐，布置于管排一侧，滑道与管排平行，呈水平布局。拖拽油管自动锁紧装置排布于滑道上井口一端。作业时，油井起出油管末端放置于管杆翻转座4上，由于此时油管为倾斜状态，致使管杆翻转座4翘起与油管匹配，压紧环9亦翻起扣合于油管上。此时滑道上驱动装置驱动驱动杆3向远离井口方向移动，即向小滑车1后方移动。驱动杆3首先带动滑杆5向后移动，由于滑杆5相对底座的位置变化使压紧杆7具有向下的趋势，致使压紧环9紧压在油管上，呈现压紧环9与管杆翻转座4夹紧油管的状态，而此时由于压紧杆7的限制，使滑杆5与底座2暂时处于相对静止的状态，而实现驱动杆3通过滑杆5带动小滑车1移动，从而带动油管末端后移。因此在小滑车1放置的油管末端在压紧环9与管杆翻转座4的配合夹紧作用下向远离井口方向移动。随着油管倾斜角度逐渐减小，由于驱动杆3直接驱动滑杆5，滑杆5随时带动压紧杆7使压紧环9一直保持紧压于油管上的状态，而后通过扣锁机构的相对锁死状态继续带动小滑车1移动。

如图4所示，当油管末端移动至滑道后半部分时，由于此时油管倾角减小甚至呈水平状态，油管拉横所需的拖拽力增大。而此时滑杆5在驱动杆3的带动下使压紧杆7前端继续向后下方移动，直至滑销82在滑销连接杆81的带动下插入锁块23内，由于压紧杆7后部的长孔结构，以及滑销82和锁块23的倾斜结构，使得在拖拽油管所需的力越大的情况下，滑销82插入锁块23越深，压紧环9与管杆翻转座4夹紧油管的力越大。同时压紧环9内的摩擦块93亦会在与油管的摩擦力作用下脱出压紧环块93，由于摩擦块93的锥形结构，使得压紧环9与管杆翻转座4对油管的抱和力进一步增大，从而保证油管拖拽动作的可靠性。

当小滑车1运动滑道距井口最远端时，驱动杆3首先在限位装置的作用下停止，从而滑杆5停止，此时拖动油管的小滑车仍可在惯性作用前行，随着滑杆5与固定杆8的距离拉远，锁紧滑销8端部的锁紧轮83帮助滑销82从锁块23内脱离，继而压紧杆9翘起，从而实现锁紧装置的自动解锁及复位，方便油管下一步的运移。当油管移走后，小滑车继续位移至滑道前端，等待下根起出油管。该油管拉横排装置结构简单，操作简单，可避免排管时的人工拉横油管，大大降低工人劳动强度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (8)

1.一种修井作业用拖拽油管自动锁紧装置，包括小滑车，其特征在于，还包括底座、扣锁机构，所述底座固定在小滑车上，所述底座包括底板、管杆翻转底板铰接座、锁块、固定杆，所述管杆翻转底板铰接座、锁块分别设置两个且均分别对称固定于底板中部左右两侧，所述固定杆固定于底板的后端；所述扣锁机构包括驱动杆、管杆翻转座、滑杆、连接杆、压紧杆、锁紧滑销、压紧环，所述管杆翻转座包括管杆翻转槽用铰接座、翻转V槽，所述翻转V槽底部左右设置两个对称的管杆翻转槽用铰接座，所述管杆翻转槽用铰接座铰接在管杆翻转底板铰接座上，使管杆翻转座可随承接管杆的角度而翻转；所述滑杆下端穿过所述底板开设的长条矩形孔后铰接驱动杆，滑杆的上端与压紧杆的后中部铰接，所述压紧杆后端铰接连接杆前端，所述固定杆上端铰接连接杆后端，所述压紧杆前端连接锁紧滑销，所述压紧环铰接在压紧杆上并向下面对翻转V槽，所述锁紧滑销底端与锁块配合连接。

2.根据权利要求1所述的一种修井作业用拖拽油管自动锁紧装置，其特征在于，所述锁块设置斜槽，所述锁紧滑销包括滑销连接杆、滑销、锁紧轮，所述滑销连接杆底部具有拐角式滑销，滑销具有和锁块的斜槽一样的斜度，能滑入斜槽内进行锁定，所述锁紧轮安装在滑销上。

3.根据权利要求1所述的一种修井作业用拖拽油管自动锁紧装置，其特征在于，所述压紧环包括压紧环铰接座、压紧环块、摩擦块，所述压紧环铰接座铰接于压紧杆的前端，所述摩擦块安装于压紧环块内部的槽腔内，所述摩擦块能与压紧环块相对滑动。

4.根据权利要求3所述的一种修井作业用拖拽油管自动锁紧装置，其特征在于，所述压紧环块、摩擦块两者相面临的面为锥度相同的锥面；摩擦块的锥面为非光滑表面。

5.根据权利要求1所述的一种修井作业用拖拽油管自动锁紧装置，其特征在于，所述底座还包括前V槽支撑板，所述前V槽支撑板固定于底板前端，所述翻转V槽前端搭在前V槽支撑板上。

6.根据权利要求1所述的一种修井作业用拖拽油管自动锁紧装置，其特征在于，所述压紧杆为非直线杆，且后端加工有长滑槽。

7.一种自动锁紧拖拽油管方法，其特征在于，井内起出油管末端放置于管杆翻转座上，致使管杆翻转座翘起与油管匹配，压紧环亦翻起扣合于油管上；此时滑道上驱动装置驱动驱动杆向远离井口方向移动；驱动杆首先带动滑杆，由于滑杆相对底座的位置变化使压紧杆具有向下的趋势，致使压紧环紧压在油管上，呈现压紧环与管杆翻转座夹紧油管的状态，而此时由于压紧杆的限制，使滑杆与底座暂时处于相对静止的状态，而实现驱动杆通过滑杆带动小滑车移动，从而带动油管末端向远离井口方向移动；当油管倾角减小甚至呈水平状态，油管拉横所需的拖拽力增大；而此时滑杆在驱动杆的带动下使压紧杆前端继续向后下方移动，直至滑销在滑销连接杆的带动下插入锁块内，由于压紧杆后部的长滑槽结构，以及滑销和锁块的倾斜结构，使得在拖拽油管所需的力越大的情况下，滑销插入锁块越深，压紧环与管杆翻转座夹紧油管的力越大；同时压紧环内的摩擦块亦会在与油管的摩擦力作用下脱出压紧环块，由于摩擦块的锥形结构，使得压紧环与管杆翻转座对油管的抱和力进一步增大，从而保证油管拖拽动作的可靠性。

8.根据权利要求7所述的一种自动锁紧拖拽油管方法，其特征在于，当小滑车运动滑道距井口最远端时，驱动杆首先在限位装置的作用下停止，从而滑杆停止，此时拖动油管的小滑车仍可在惯性作用前行，随着滑杆与固定杆的距离拉远，锁紧滑销端部的锁紧轮帮助滑销从锁块内脱离，继而压紧杆翘起，从而实现锁紧装置的自动解锁及复位，方便油管下一步的运移；当油管移走后，小滑车继续位移至滑道前端，等待下根起出油管。