CN107989561A - 一种新型管柱夹持装置 - Google Patents

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徐晓桐
雷言河
邵信龙
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/10—Slips; Spiders ; Catching devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
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    • E21B19/14—Racks, ramps, troughs or bins, for holding the lengths of rod singly or connected; Handling between storage place and borehole

Abstract

一种新型管柱夹持装置属于石油及天然气钻采设备领域，包括首链节、尾链节、中间链节、连接元件、动力元件、夹持元件、弹性张紧元件以及限位元件和紧固元件。首链节一端与动力元件通过紧固元件连接，另一端通过连接元件与中间链节连接；中间链节通过连接元件与中间链节或首尾链节连接；尾链节通过连接元件与动力元件铰接座连接，另一端与中间链节连接；各链节内侧平面上放置夹紧牙板，弹性张紧元件穿过各链节外侧凸出部分以使夹持机构始终保持类圆状。本发明油管壁所受夹紧力分布均匀；容易实现夹持自动化；方便油管夹持；提高夹持机构的可靠性；方便拆卸更换，可以通过更改链节数目并选择适当行程的油缸以适应不同尺寸的管柱。

Description

一种新型管柱夹持装置
技术领域
本发明属于石油及天然气钻采设备领域，涉及一种管柱夹持装置，特别涉及一种新型管柱夹持装置。
背景技术
石油是当今世界极其重要的工业能源，近年来，随着石油钻井行业的不断发展，石油开采领域对于石油设备提出了越来越高的技术要求。起下管设备、管柱移动设备、管柱排布设备以及带压修井设备是油田内的主要设备，而管柱夹持机构又是以上设备的共同的最主要部件之一，因此管柱夹持机构改善和创新有较为重要的实际意义。
目前各个设备采用的夹持机构有如下缺陷：1)不同口径的油井需要不同尺寸的管柱，因而需要在工作中频繁更换夹持元件并且夹持机构比较复杂，夹持元件的装卸工作也比较繁琐，不能满足在管柱在一定尺寸范围内变化的工作要求。2)一些管柱夹持机构的夹持元件在管柱周围分布不均匀导致管柱外壁局部磨损。3)目前井口常用吊卡的机械化自动化程度低，完全依靠工人的手动操作，工人的工作强度大，工作时效低，且管柱提放过程中存在安全隐患。
发明内容
为解决传统管柱夹持装置不能小范围适应管柱尺寸变化、管柱所受夹持力分布不均匀、自动化程度低、安全系数低问题，本发明提供一种新型管柱夹持装置，将首尾链节和中间链节通过连接元件连接，首尾链节用动力元件连接，并将弹性张紧元件穿过链节凸出部分对链节施加向外的张力。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种新型管柱夹持装置，包括动力元件、紧固元件、连接元件、多个中间链节、夹持元件、弹性张紧元件、尾链节、限位元件、动力元件铰接座、首链节。首链节、尾链节与多个中间链节之间构成“C”型结构的夹持主体，夹持主体通过动力元件实现加紧、松放。
所述的首链节、尾链节的两端均采用铰接结构；首链节、尾链节的一端均通过连接元件及开口销与中间链节连接；首链节的另一端与动力元件通过首链节连接板和首链节紧固元件连接，动力元件一端的两侧加工两个圆柱形凸台，用于与首链节铰接配合，实现首链节的转动；尾链节的另一端通过连接元件与动力元件铰接座连接，动力元件铰接座与动力元件的杆件相连。所述的中间链节同样两端采用铰接结构，通过连接元件及开口销与其它中间链节或者首尾链节连接。
所述的首链节、尾链节、中间链节的内侧平面上均开有放置夹持元件的槽，夹持元件均通过紧固元件与各链节固接，夹持元件用于加紧、松放管柱。首链节、尾链节、中间链节的外侧凸出部分的平面上均开孔，孔的截面形状依据弹性张紧元件的截面形状而定，弹性张紧元件依次穿过各个链节外侧的开孔，对各个链节施加向外的张力用于限制各链节的不确定转动，使夹持主体始终保持类圆状，保证管壁所受夹紧力分布均匀的同时保证管柱接箍安全通过；所述弹性张紧元件的两端与限位元件连接，通过限位元件限制弹性张紧元件从一端窜出。
所述的动力元件为油缸或者气缸；所述的弹性张紧元件为弹簧钢板或者弹簧钢条。所述的中间链节的数量和两端铰接点间节线长度以及首、尾链节两端铰接点间节线长度根据所加持的管柱外径大小进行调整。
上述新型管柱夹持装置通过动力元件的杆件驱动，带动首、尾链节收放，收尾链节收放过程中通过弹性张紧元件限定主体的形状，使其安全通过管柱接箍。
本管柱夹持装置适用于起下管设备、管柱移动设备、管柱排布设备以及带压修井设备，通过控制系统驱动动力元件的伸缩，从而实现装置对于管柱的加紧与放开；而且可以通过增加或减少链节数目并选择适当行程的动力元件以适应不同尺寸规格的管柱。
本发明的有益效果在于：1)采用链式加紧机构使管柱壁所受夹紧力分布均匀防止管柱外壁局部磨损；2)动力元件伸缩实现机构加紧可以获得可靠的夹紧力并且容易实现夹持自动化控制，便于应用到各种自动管柱夹持设备中；3)弹性张紧元件穿过链节凸出部分对链节施加向外的张力可以限制连接的不确定转动是夹持机构始终保持类圆状，方便管柱夹持；4)可以在不改变结构的情况下夹持小范围的尺寸变化的不同尺寸规格管柱；5)链节间采用连接元件与末端开口销连接，方便拆卸更换，而且可以通过增加或减少链节数目并选择适当行程的动力元件以适应不同尺寸规格的管柱。
附图说明：
图1为新型管柱夹持装置的示意图；
图2为新型管柱夹持装置夹紧小尺寸管柱时的俯视图；
图3为新型管柱夹持装置夹紧大尺寸管柱时的俯视图；
图4为新型管柱夹持装置改变链节数目夹紧管柱时的俯视图；
图5为动力元件的结构图；
图中：1动力元件；2紧固元件；3连接元件；4中间链节；5夹持元件；6弹性张紧元件；7尾链节；8限位元件；9动力元件铰接座；10首链节；11首链节紧固元件；12首链节连接板。
具体实施方式
下面结合附图举例说明本发明的具体实施方式，但不应将此理解为本发明上述的主体的范围仅限于以下实例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
一种新型管柱夹持装置，如图1所示，包括动力元件1、紧固元件2、连接元件3、多个中间链节4、夹持元件5、弹性张紧元件6、尾链节7、限位元件8、动力元件铰接座9、首链节10。所述的动力元件1为油缸，弹性张紧元件6为弹簧钢板。
所述的首链节10、尾链节7的两端均采用铰接结构；首链节10、尾链节7的一端均通过连接元件3及开口销与中间链节4连接；首链节10的另一端与动力元件1通过首链节连接板12和首链节紧固元件11连接，动力元件1一端的两侧加工两个圆柱形凸台，用于与首链节10铰接配合，实现首链节10的转动；尾链节7的另一端通过连接元件3与动力元件铰接座9连接，动力元件铰接座9与动力元件1的杆件相连。所述的中间链节4同样两端采用铰接结构，通过连接元件3及开口销与其它中间链节4或者首尾链节连接。
所述的首链节10、尾链节7、中间链节4的内侧平面上均开有放置夹持元件5的槽，夹持元件5均通过紧固元件2与首链节10、尾链节7、中间链节4固接，夹持元件5用于加紧、松放管柱。首链节10、尾链节7、中间链节4的外侧凸出部分的平面上均开孔，孔的截面形状依据弹性张紧元件6的截面形状而定，弹性张紧元件6依次穿过各个链节外侧的开孔，对各个链节施加向外的张力用于限制各链节的不确定转动，使夹持主体始终保持类圆状，保证管柱接箍安全通过；所述弹性张紧元件6的两端与限位元件8连接，通过限位元件8限制弹性张紧元件6从一端窜出。

Claims (5)

1.一种新型管柱夹持装置，其特征在于，所述的新型管柱夹持装置包括动力元件(1)、紧固元件(2)、连接元件(3)、多个中间链节(4)、夹持元件(5)、弹性张紧元件(6)、尾链节(7)、限位元件(8)、动力元件铰接座(9)、首链节(10)；首尾链节(10、7)与多个中间链节(4)之间构成“C”型结构的夹持主体，夹持主体通过动力元件(1)实现加紧、松放；
所述的首尾链节(10、7)的两端均采用铰接结构；首尾链节(10、7)的一端均通过连接元件(3)与中间链节(4)连接；首链节(10)的另一端与动力元件(1)通过首链节连接板12和首链节紧固元件11连接，动力元件(1)一端的两侧加工两个圆柱形凸台，用于与首链节(10)铰接配合，实现首链节(10)的转动；尾链节(7)的另一端通过连接元件(3)与动力元件铰接座(9)连接，动力元件铰接座(9)与动力元件(1)的杆件相连；所述的中间链节(4)同样两端采用铰接结构，通过连接元件(3)与其它中间链节(4)或首尾链节(10、7)连接；
所述的首尾链节(10、7)，中间链节(4)的内侧平面上均开有放置夹持元件(5)的槽，夹持元件(5)通过紧固元件(2)与各链节固接；首尾链节(10、7)，中间链节(4)的外侧凸出部分的平面上均开孔，孔的截面形状依据弹性张紧元件(6)的截面形状而定，弹性张紧元件(6)依次穿过各个链节外侧的开孔，对各个链节施加向外的张力用于限制各链节的不确定转动，使夹持主体始终保持类圆状，保证管壁所受夹紧力分布均匀的同时保证管柱接箍安全通过；所述弹性张紧元件(6)的两端与限位元件(8)连接，通过限位元件(8)限制弹性张紧元件(6)从一端窜出。
2.根据权利要求1所述的一种新型管柱夹持装置，其特征在于，所述的中间链节(4)的数量和两端铰接点间节线长度以及首尾链节(10、7)两端铰接点间节线长度根据所加持的管柱外径大小确定。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型管柱夹持装置，其特征在于，所述的动力元件(1)为油缸或者气缸。
4.根据权利要求1或2所述的一种新型管柱夹持装置，其特征在于，所述的弹性张紧元件(6)为弹簧钢板或者弹簧钢条。
5.根据权利要求3所述的一种新型管柱夹持装置，其特征在于，所述的弹性张紧元件(6)为弹簧钢板或者弹簧钢条。
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