CN113006712B - 抽油杆自动提升装置及包括其的修井机 - Google Patents

Abstract

提供一种抽油杆自动提升装置及包括其的修井机。该自动提升装置包括悬吊装置(2)、至少两个卡盘(1)、可移位托盘(3)以及控制器，其中悬吊装置包括夹持机构(21)；每个卡盘均包括用于夹持抽油杆的第一夹持部和用于供所述夹持机构夹持的第二夹持部(16)；至少两个卡盘设置在可移位托盘上；控制器被配置成控制所述悬吊装置和所述可移位托盘的动作；其中悬吊装置还包括移位机构(23)，用于夹持所述卡盘以将所述卡盘从所述夹持机构(21)处移位。其中通过可移位托盘、悬吊装置的夹持机构以及移位机构的协调动作，实现了卡盘的自动的循环以及抽油杆的自动的夹持和起吊，该过程不需要人工进行操作，因此节省了人力并提高了工作效率。

Description

抽油杆自动提升装置及包括其的修井机

技术领域

本发明涉及修井机的技术领域，尤其涉及一种在修井机的抽油杆起下作业系统中的抽油杆自动提升装置及包括其的修井机。

背景技术

在现有修井机中，抽油杆起下作业是通过两个抽油杆吊卡(即卡夹抽油杆并由游车大钩吊起的卡具)倒换完成抽油杆的提升和下放。其中在游车大钩通过第一个吊卡对抽油杆起吊时，第二个吊卡在井口处用作卡具悬持井下的抽油杆，两个吊卡循环使用。在此过程中需要在井口由操作者对吊卡进行操作，拉动吊卡以夹持抽油杆，和将吊卡挂在游车大钩上。对于这种作业方式而言，操作者劳动强度大，作业环境恶劣，且现场作业环境具有一定风险，影响油田作业的安全性，并且作业效率很低。

进一步地，对于井下抽油杆来说，一般是多种规格的抽油杆混用。现有技术中的抽油杆吊卡只能实现单规格抽油杆的起下作业，要适应多种规格必须人工更换牙块，且流程繁琐，影响工作效率。

因此，如何对抽油杆实现自动的装卡和吊起，进而实现全程自动化的起下作业，以节省人力，提高工作效率，是本领域亟待解决的问题。

进一步地，使得抽油杆提升装置能够适用于各种规格的抽油杆也是本领域的实际需要。

本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面以及/或者其它技术问题。

发明内容

本发明提供一种抽油杆自动提升装置，其包括悬吊装置、至少两个卡盘、可移位托盘以及控制器，其中悬吊装置能在大致竖直的方向上移动，并包括夹持机构；每个卡盘均包括用于夹持抽油杆的第一夹持部和用于供所述夹持机构夹持的第二夹持部；至少两个卡盘设置在可移位托盘上；控制器被配置成控制所述悬吊装置和所述可移位托盘的动作；其中悬吊装置还包括移位机构，所述移位机构包括机械手，所述机械手用于夹持所述卡盘以将所述卡盘从所述夹持机构处移位。

根据本发明的一种示例，移位机构还包括电连接到控制器的旋转驱动缸，旋转驱动缸的输出轴连接到机械手从而驱动机械手转动以将卡盘从夹持机构夹持住的位置移位。

根据本发明的一种示例，所述卡盘上还形成有第三夹持部，所述第三夹持部包括第一圆柱部以及位于所述第一圆柱部的上端部并且外径大于所述第一圆柱部的第二圆柱部，所述机械手上形成有贯通所述机械手的上表面和下表面的卡槽，所述卡槽的尺寸与所述第一圆柱部的外径相适配以夹持该第一圆柱部，并且所述机械手的上表面抵靠所述第二圆柱部的下端面。

根据本发明的一种示例，所述移位机构还包括直线驱动缸，所述直线驱动缸的输出轴上设置有用于使所述机械手在竖直方向上运动的拨动件。

根据本发明的一种示例，所述机械手在上下方向上均设置有与所述拨动件相抵靠的台肩。

根据本发明的一种示例，所述第三夹持部还包括设置在第一圆柱部和第二圆柱部的连接部处的锁定肋，并且所述卡槽内形成有从机械手的上表面向下延伸的与所述锁定肋相配合的沟槽，其中，在所述机械手被所述拨动件向上拨动时，所述锁定肋进入所述沟槽中，实现对所述卡盘的锁定。

根据本发明的一种示例，所述可移位托盘为可转动的，所述至少两个卡盘为至少一对成对的卡盘，其中成对的卡盘中的两个卡盘对称地设置在一个可移位托盘上，所述可移位托盘转动以带动其上的卡盘移位。

根据本发明的一种示例，所述悬吊装置还包括壳体，用于至少部分地容纳所述夹持机构；所述移位机构有一对，分别设置在所述壳体的两侧，所述卡盘有两对，所述可移位托盘有两个，每个可移位托盘及其上的一对卡盘与一侧的移位机构的位置相对应。

根据本发明的一种示例，其中两个可移位托盘的纵向延伸方向大致垂直，其中一个可移位托盘处于工作位置，另一个处于待机位置。

根据本发明的一种示例，抽油杆自动提升装置还包括：能布置在井口的支撑台；设置在所述支撑台上的用于所述可移位托盘的旋转驱动装置，所述旋转驱动装置电连接到所述控制器；以及旋转连接件，其连接所述旋转驱动装置，并连接对应的所述可移位托盘以将旋转运动传递到所述可移位托盘。

根据本发明的一种示例，所述旋转驱动装置包括：驱动缸；与所述驱动缸的输出轴连接的齿条；与所述齿条啮合的齿轮；与所述齿轮连接以同步转动的棘轮；以及固定在所述旋转连接件上的棘爪，所述棘爪和所述棘轮相配合以允许所述旋转连接件在所述齿轮在一个方向上转动时随齿轮同步转动，并在所述齿轮在相反的另一方向上转动时不随齿轮转动。

根据本发明的一种示例，所述旋转驱动装置还包括电连接到所述控制器的齿条检测装置，用于检测齿条的位置。

根据本发明的一种示例，每个所述卡盘均包括卡盘本体，所述卡盘本体包括上表面、下表面和连接所述上表面和所述下表面的侧面，其中所述第一夹持部包括形成在卡盘本体中的贯通所述上表面和所述下表面的容纳槽，所述容纳槽具有朝向所述侧面的开口，并且所述容纳槽的尺寸设计成使得所述抽油杆的杆体能够通过所述开口进入所述容纳槽而所述抽油杆的凸缘部不能进入所述容纳槽，从而在所述卡盘夹持抽油杆时所述上表面抵靠在所述凸缘部上以悬吊所述抽油杆。

根据本发明的一种示例，所述第一夹持部还包括可枢转地设置在所述卡盘本体上的一对限位爪，所述限位爪的一端作为限位端能延伸到所述容纳槽中并能在限位位置和释放位置之间枢转，其中在所述限位位置，所述限位端阻挡所述杆体移出所述容纳槽，在所述释放位置，所述限位端远离所述容纳槽而不对所述抽油杆限位。

根据本发明的一种示例，所述卡盘本体中形成有与所述容纳槽连通的容纳腔，其中每个所述限位爪均可枢转地设置在所述容纳腔中；所述第一夹持部还包括：位于所述容纳腔中的弹簧，且其一端设置在所述卡盘本体上，另一端设置在所述限位爪上，所述弹簧朝向释放位置偏压所述限位爪；以及至少部分地位于所述容纳腔中的驱动腿，所述驱动腿包括第一腿部和从第一腿部延伸的第二腿部，其中所述第一腿部的端部延伸超出所述第二夹持部以被所述夹持机构按压，所述第二腿部可枢转地设置在所述容纳腔中并且抵靠在所述限位爪上。

根据本发明的一种示例，所述第二夹持部形成为从所述卡盘本体的上表面延伸的两个对置的L形件，其中每个L形件包括从所述卡盘本体的上表面大致竖直地延伸的竖直支腿和从所述竖直支腿的端部大致水平地延伸的水平支腿；其中所述夹持机构包括一对夹持爪，其分别卡入到所述水平支腿与所述卡盘本体的上表面之间的空间中；所述容纳腔延伸到所述竖直支腿中并具有通向所述空间的第二开口，并且所述第一腿部的端部延伸超出所述第二开口以适于被所述夹持爪按压。

根据本发明的一种示例，所述至少两个卡盘中的每个卡盘的容纳槽的尺寸被设计为不同，以适用于不同杆径的抽油杆。

根据本发明的一种示例，抽油杆自动提升装置还包括用于检测抽油杆的杆径的检测装置，并且所述控制器接收所述检测装置的信号并产生控制所述可移位托盘的移位的指令，以将适应于该杆径的卡盘移动到适于夹持抽油杆的夹持位置。

根据本发明的一种示例，所述卡盘本体在其下表面上还设有定位孔，以与托盘上的定位销相配合地实现所述卡盘在所述托盘上的定位。

本发明还提供一种修井机，其包括上述各技术方案中的抽油杆自动提升装置。

在上述各示例性的技术方案的抽油杆自动提升装置和修井机中，通过可移位托盘、悬吊装置的夹持机构以及移位机构的协调动作，实现了卡盘的自动的循环以及抽油杆的自动的夹持和起吊，该过程不需要人工进行操作，因此节省了人力并提高了工作效率。并且，将卡盘设计成能够适用于不同规格的抽油杆，并通过杆径检测装置以及对可移位托盘的动作的控制自动地进行卡盘的更换，实现不同规格抽油杆的自适应调整。进一步地，通过卡盘的限位爪的设计确保对于抽油杆的可靠夹持，并通过对限位爪的驱动腿和卡盘中容纳腔的设计而将悬吊装置的夹持机构的动作与限位爪的动作巧妙的结合起来，实现了在悬吊的过程中对于抽油杆的有效限位。悬吊装置的机械手的上下运动和卡盘上锁定肋的设计进一步保证了卡盘在机械手中的旋转锁定和移位精度。且托盘的齿轮、棘轮的设计使得托盘能够实现360度单向旋转，容易实现角度的精准控制。

附图说明

参考下列的详细说明和附图，本发明的实施例的特点和优势将变得显而易见，其中：

图1示出了根据本发明的一个示例性的实施例的抽油杆自动提升装置的立体示意图；

图2示出了图1所示的抽油杆自动提升装置中的悬吊装置2的剖视示意图；

图3以局部视图示出了悬吊装置2的移位机构的立体示意图；

图4示出了抽油杆自动提升装置的支撑台及可移位托盘的立体示意图；

图5示出了抽油杆自动提升装置的卡盘的立体示意图；

图6示出了将图5中的卡盘除去一部分以利于示出驱动腿15的立体示意图；

图7示出卡盘的正面剖视示意图；

图8示出图5所示的卡盘沿着线L-L剖切的平面剖视示意图；

图9示出卡盘的第一夹持部的驱动腿的立体示意图；以及

图10以局部视图示出了可移位托盘的旋转驱动装置的立体示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，为简化附图，公知的结构和装置未以图示的方式体现。

图1示出了根据本发明的一种示例性实施例的抽油杆自动提升装置。其中的悬吊装置2包括壳体22，如图2所示，在该壳体22上设置有吊耳221，该悬吊装置2通过吊耳221悬挂在游车大钩上，从而能够在大致竖直的方向上移动以吊起抽油杆。图1中示例性地示出了抽油杆，其包括杆体101和凸缘部102。悬吊装置2吊起抽油杆上行，在上行的过程中拉升下一个抽油杆使之从井口升出，此时需要对这两个抽油杆进行脱扣(换言之，旋开将两者相连接的接箍)，因此需要卡具对该部分地露出于井口之上的抽油杆进行固定。在现有技术中，采用两个吊卡进行倒换，其中一个吊卡被大钩吊升之后，另一吊卡在井口位置对抽油杆进行夹持，两者循环倒换使用。在该过程中，大钩降下后，人工将所述一个吊卡从大钩上卸下，并将位于井口处的所述另一吊卡挂到大钩上以便带动下一根抽油杆起升，之后在下一根抽油杆升出井口后人工将所述一个吊卡夹持在再下一根抽油杆上。而该过程需要人工操作，操作效率低并且工人的劳动环境恶劣。

在本发明的一种示例性实施例中，所述抽油杆自动提升装置除悬吊装置2外还包括至少两个卡盘1、可移位托盘3以及控制器，其中所述悬吊装置2还包括夹持机构21和移位机构23；并且每个所述卡盘1均包括用于夹持抽油杆的第一夹持部和用于供所述夹持机构21夹持的第二夹持部16；其中所述至少两个卡盘1设置在可移位托盘3上，所述移位机构包括机械手231，所述机械手231用于夹持所述卡盘1以将所述卡盘1从所述夹持机构21处移位，控制器被配置成控制所述悬吊装置2和所述可移位托盘3的动作。

在上述示例中，在其中一个卡盘或称第一卡盘夹持住抽油杆并被所述悬吊装置2的夹持机构21夹住并吊起之后，在井下的抽油杆上升到井口处到位时，另一卡盘即第二卡盘能够被可移位托盘3带动以移位到夹持位置而作为卡具悬持该抽油杆。在悬吊装置2将上方抽油杆悬吊到位后，移位机构23的机械手231将第一卡盘或称上部卡盘从夹持机构21处移走，从而为悬吊装置2下放到井口时夹持机构21能够夹持井口处的卡盘而留位。在将抽油杆上端释放之后，移管机构(图中未示出)将抽油杆移走。大钩带着悬吊装置和其上的第一卡盘下行至井口后，将该第一卡盘放置到托盘上的空置位置，并且夹持机构21再次装夹住井口处的夹持有抽油杆的第二卡盘。在该示例中，通过可移位托盘、悬吊装置的夹持机构以及移位机构的协调动作，实现了卡盘的自动的循环，该过程中自动地夹持、起吊抽油杆而不需要人工进行操作，因此节省了人力并提高了工作效率。

示例性地，该移位机构23还包括电连接到所述控制器的旋转驱动缸232，旋转驱动缸232的输出轴连接到所述机械手231从而驱动所述机械手231转动以将所述卡盘从所述夹持机构21处移位。

在该示例中，如图1、2所示，通过该机械手231的转动，可将卡盘1转动地移位，例如转动180度，从而为悬吊装置2的夹持机构21再次夹持井口处的卡盘留出位置。旋转驱动缸232的输出轴例如通过联接件236联接到机械手231上，输出轴和联接件236之间、联接件236和机械手231之间例如通过花键联接以传递转矩。

虽然在该处以旋转驱动缸所驱动的机械手的结构示出了卡盘的移位机构，但是本领域技术人员可以理解，也可采用其它移位机构，只要能够将卡盘从夹持机构21移位到适于在悬吊装置2下降到井口时将卡盘1放置到可移位托盘3的待用位置处即可。

如图1、5-6所示，作为机械手231对卡盘的夹持结构的一个示例，所述卡盘1上还形成有第三夹持部18，所述第三夹持部包括第一圆柱部181和位于所述第一圆柱部的上端部并且外径大于所述第一圆柱部的第二圆柱部182，其中所述机械手231上形成有贯通所述机械手231的上表面和下表面的卡槽2321，所述卡槽的尺寸与所述第一圆柱部181的外径相适配以夹持该第一圆柱部181，并且所述机械手231的上表面抵靠所述第二圆柱部182的下端面。

在该结构中，通过卡盘的重力使得第二圆柱部182的下端面压紧在所述机械手231的上表面上，可实现对卡盘的可靠夹持，从而可带动卡盘实现对于卡盘的移位。

为了方便在需要时对机械手231进行上下方向上的位置调整，还可设置如下结构：即，所述移位机构23还包括直线驱动缸233，所述直线驱动缸233的输出轴上设置有用于拨动所述机械手在竖直方向上运动的拨动件234。

进一步地，作为一个具体的优选示例，为了以简单的结构实现拨动件234对机械手231的操作，机械手231可在上下方向上均设置有与所述拨动件相抵靠的台肩235。本领域技术人员可以理解，在机械手上也可设置其它结构与拨动件234相配合，只要能实现被拨动件带动即可。

如图3所示，作为示例，该拨动件234可为大致L形件，并在导杆237的引导下在大致竖直方向上运动。从而位于拨动件234的前端的拨爪拨动台肩235使得机械手231随着上下运动。示例性地，导杆237固定在从壳体22突出的两支撑架238之上。以此机构实现对拨动件234的可靠的定位和引导。

如图2、3、5所示，为了进一步保证卡盘1在机械手231中的固定，所述第三夹持部还包括设置在第一圆柱部181和第二圆柱部182的连接部处的锁定肋183，并且所述机械手的卡槽2321内形成有从机械手的上表面向下延伸的与所述锁定肋183相配合的沟槽2322，其中，在所述机械手232被所述拨动件向上拨动时，所述锁定肋183进入所述沟槽2322中，实现对所述卡盘1的锁定。通过该机构进一步实现了对卡盘1在转动方面的锁定。使得在移位机构对卡盘进行旋转移位的过程中防止卡盘1相对于机械手的转动，确保将卡盘1精确地移动到目标位置。如图5所示，该锁定肋183例如为三角形的板状件，相应地沟槽2322的形状与之相适应，如图2所示。

示例性地，如图1、4所示，可移位托盘3为可转动的，所述至少两个卡盘1为成对的卡盘，其中成对的卡盘中的两个卡盘对称地设置在一个可移位托盘3上，所述可移位托盘3转动以带动对应的卡盘1移位。以该可转动的托盘3方便地实现了卡盘1在待机工位和夹持工位之间移位。然而本领域技术人员可以理解，实现移位的方式不局限于旋转运动，还可通过平移实现，也可通过平移和旋转运动相结合的运动方式实现。

如图1所示，悬吊装置2还包括壳体22，用于至少部分地容纳所述夹持机构21；并且悬吊装置2包括一对所述移位机构23，分别设置在所述壳体22的两侧，所述卡盘1有两对，所述可移位托盘3有两个，每个可移位托盘3及其上的一对卡盘1与一侧的移位机构23的位置相对应。

优选地，如图1、4所示，所述可移位托盘3有两个并且相应地所述卡盘1有两对，其中两个可移位托盘3的纵向延伸方向大致垂直，其中一个可移位托盘3处于工作位置，另一个处于待机位置。在该示例中，在工作状态时，两个可移位托盘大致垂直地布置，例如在图1中水平方向放置的为工作托盘，横向方位布置的为待机托盘。在需要时工作托盘转动方向到横向位置，成为待机托盘，相应地待机托盘转位到工作托盘位置。该托盘3的旋转运动配合悬吊装置2中的移位机构完成井口卡盘和起吊卡盘的转换。

如图4、10所示，该抽油杆自动提升装置还包括能布置在井口的支撑台5、设置在所述支撑台5上的用于所述可移位托盘3的旋转驱动装置31、以及旋转连接件32，该旋转连接件32连接旋转驱动装置31，并支撑和连接对应的所述可移位托盘3，以将旋转运动传递到所述可移位托盘3，其中所述旋转驱动装置31电连接到所述控制器。本领域技术人员可以理解，该旋转驱动装置31可为各种驱动机构，例如马达、气缸、液压缸及其传动机构。

优选地，如图4、10所示，所述旋转驱动装置31包括驱动缸311、与所述驱动缸311的输出轴连接的齿条312、与所述齿条啮合的齿轮313、与所述齿轮连接以同步转动的棘轮314以及固定在所述旋转连接件32上的棘爪315，所述棘爪315和所述棘轮314相配合以允许所述旋转连接件32在所述齿轮313在一个方向上转动时随齿轮同步转动，并在所述齿轮313在另一方向转动时不随齿轮转动。

在上述机构中，以图4所示的左侧的托盘3为例，并结合附图10进行描述。在驱动缸311驱动齿条向左侧运动时，所述齿轮313逆时针转动，带动其上的棘轮314转动，棘爪315抵在棘轮314的棘齿上从而带动该棘爪315所在的旋转连接件32逆时针转动，进而带动旋转连接件32上的托盘3逆时针转动，实现托盘3上卡盘的转动移位，而在驱动缸311驱动齿条回退而向右侧运动时，齿轮313顺时针转动，此时棘爪滑过棘齿而不跟随棘轮的转动，因此旋转连接件32和其上的托盘不转动。在驱动缸311驱动齿条312再次向左运动时，旋转连接件32再次带动托盘3逆时针转动，由此实现了托盘3的逆时针方向的360度连续旋转。相比使用马达实现旋转运动，且此机构简单紧凑，容易实现角度的精准控制。

优选地，所述旋转驱动装置31还包括电连接到所述控制器的齿条检测装置316，用于检测齿条的位置。在该示例中，控制器通过该齿条检测装置获知托盘的位置，以便于生成下一步动作的指令。该齿条检测装置例如为检测开关的形式。

如图5-9所示，每个所述卡盘1均包括卡盘本体11，所述卡盘本体11包括上表面111、下表面112和连接所述上表面和所述下表面的侧面113，其中所述第一夹持部包括形成在卡盘本体11中的贯通所述上表面和所述下表面的容纳槽12，所述容纳槽12具有朝向所述侧面113的开口121，并且所述容纳槽12的尺寸设计成使得所述抽油杆的杆体101能够通过所述开口进入所述容纳槽12而所述抽油杆的凸缘部102不能进入所述容纳槽，从而在所述卡盘1夹持抽油杆时所述上表面111抵靠在所述凸缘部102上以悬吊所述抽油杆。示例性地，容纳槽12可在侧面113处具有喇叭口，以引导抽油杆的进入。

优选地，所述第一夹持部7还包括可枢转地设置在所述卡盘本体11上的一对限位爪122，所述限位爪122的一端作为限位端延伸到所述容纳槽12中并在限位位置和释放位置之间枢转，其中在所述限位位置，所述限位端阻挡所述杆体移出所述容纳槽12，在所述释放位置，所述限位端远离所述容纳槽12而不对所述抽油杆限位。

在该示例中，通过设置限位爪122而避免抽油杆从卡盘1的容纳槽12中脱出，提高了卡盘的夹持可靠性。

如图6-8所示，所述卡盘本体11中形成有与所述容纳槽12连通的容纳腔13，其中每个所述限位爪122均可枢转地设置在所述容纳腔13中；所述第一夹持部还包括弹簧14和驱动腿15，所述弹簧14位于所述容纳腔13中，且其一端连接在所述卡盘本体11上，另一端连接在所述限位爪122上，所述弹簧14朝向释放位置偏压所述限位爪122；所述驱动腿15至少部分地位于所述容纳腔13中，且包括第一腿部151和第二腿部152，其中第一腿部151包括延伸超出所述第二夹持部16以适于被所述夹持机构21按压的端部，所述第二腿部152可枢转地设置在所述容纳腔13中并且抵靠在所述限位爪122上。

在该示例中，弹簧14在其一端在容纳腔13中固定在卡盘本体上，另一端连接所述限位爪122。在卡盘1夹持抽油杆时，杆体101进入被限位爪122所引导进入到容纳槽12中，之后在驱动腿15的第一腿部151的露出于所述第二夹持部16的端部(参见图5)被夹持机构21按压时，如图5、6、8所示，第一腿部151向右运动，带动第二腿部152绕枢转点转动，从而在第二腿部152的端部按压限位爪122使两限位爪相向地运动(即向内运动)，从而防止所述杆体101移出所述容纳槽12。该机构有效地保证了对于抽油杆的可靠夹持。以该示例的结构，通过对限位爪的驱动腿和卡盘中容纳腔的设计而将悬吊装置的夹持机构的动作与限位爪的动作巧妙的结合起来，实现了在悬吊的过程中对于抽油杆的有效限位。

图5-7中作为示例示出了悬吊装置2的第二夹持部16的结构。其形成为从所述上表面111延伸的两L形件，其中每个L形件包括从所述上表面大致竖直延伸的竖直支腿161和从所述竖直支腿的端部大致水平地延伸的水平支腿162；其中所述夹持机构21包括一对夹持爪211，其分别卡入到所述水平支腿162与卡盘本体11的上表面111之间的空间中，所述容纳腔13延伸到所述竖直支腿161中并具有通向所述空间的第二开口131，并且所述第一腿部151的端部延伸超出所述第二开口131以适于被所述夹持爪21按压。在该示例中，通过L形件的结构保证了夹持爪211对于卡盘的可靠夹持，同时又巧妙地保证了限位爪对于抽油杆的限位。

在该示例中，夹持机构21可包括驱动一对夹持爪211的夹紧油缸212，控制器与该夹紧油缸212电连接以控制其动作。

优选地，对于至少两个卡盘中的不同卡盘而言，每个卡盘1的容纳槽12的尺寸被设计为不同，以适用于不同杆径的抽油杆。

示例性地，该抽油杆自动提升装置还包括用于检测抽油杆的杆径的检测装置，所述控制器接收所述检测装置的信号并产生控制所述可移位托盘3移位的指令，以将适应该杆径的卡盘移动到适于夹持抽油杆的夹持位置。

例如，在图1的示例中，两个可移位托盘3上的卡盘1可设置为适用于不同规格的抽油杆。两个可移位托盘3大致垂直地布置，例如在图1中水平方向放置的为工作托盘，横向方位布置的为待机托盘。当检测装置检测到抽油杆杆径发生变化时，控制器控制横向方位布置的待机托盘转动到水平方向，使得适应当前规格的卡盘卡住抽油杆，而原先的工作托盘旋转90度腾出工位，变为待机状态。

为了实现卡盘1在托盘3上的可靠的定位，所述卡盘本体11在其下表面112上还可设置定位孔1121，以与托盘3上的定位销33相配合地实现所述卡盘1在所述托盘3上的定位。

本发明的抽油杆自动提升装置将整个抽油杆的提升过程精确有序的自动完成，对于实现抽油杆作业的自动化以及整个修井机的自动化具有重要的推进意义。

本发明还提供一种修井机，其包括上述各方案中所描述抽油杆自动提升装置。该修井机由此具有了上述各示例中所描述的抽油杆自动定位装置的优点，并且自动化程度高，更有益于实现整个修井机的自动化，即有益于实现不依靠井口操作人员而只需要操作控制系统来进行操作的自动化。

虽然本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本发明总体构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (20)

1.一种抽油杆自动提升装置，其特征在于，包括：

悬吊装置(2)，所述悬吊装置(2)能在大致竖直的方向上移动，并包括夹持机构(21)；

至少两个卡盘(1)，每个所述卡盘(1)均包括第一夹持部和第二夹持部(16)，所述第一夹持部用于夹持抽油杆，所述第二夹持部(16)用于供所述夹持机构(21)夹持以由所述夹持机构(21)夹持所述卡盘(1)；

可移位托盘(3)，其中可移位托盘(3)构造成能够接纳所述至少两个卡盘(1)；以及

控制器，其被配置成控制所述悬吊装置和所述可移位托盘(3)的动作；

其中所述悬吊装置(2)还包括移位机构(23)，所述移位机构包括机械手(231)，每个所述卡盘(1)还包括第三夹持部(18)，所述机械手(231)用于夹持所述第三夹持部(18)以将所述卡盘(1)从被所述夹持机构(21)夹持住的位置移位。

2.根据权利要求1所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，所述移位机构(23)还包括电连接到所述控制器的旋转驱动缸(232)，旋转驱动缸(232)的输出轴连接到所述机械手(231)从而驱动所述机械手(231)转动以将所述卡盘(1)从被所述夹持机构(21)夹持住的位置移位。

3.根据权利要求1或2所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，

所述第三夹持部包括：

第一圆柱部(181)；

位于所述第一圆柱部的上端部并且外径大于所述第一圆柱部的第二圆柱部(182)；

所述机械手(231)上形成有贯通所述机械手(231)的上表面和下表面的卡槽(2321)，所述卡槽(2321)的尺寸与所述第一圆柱部(181)的外径相适配以夹持该第一圆柱部(181)，并且所述机械手(231)的上表面抵靠所述第二圆柱部(182)的下端面。

4.根据权利要求3所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，所述移位机构(23)还包括直线驱动缸(233)，所述直线驱动缸(233)的输出轴上设置有用于使所述机械手在竖直方向上运动的拨动件(234)。

5.根据权利要求4所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，所述机械手(231)在上下方向上均设置有与所述拨动件相抵靠的台肩(235)。

6.根据权利要求4或5所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，

所述第三夹持部还包括设置在第一圆柱部(181)和第二圆柱部(182)的连接部处的锁定肋(183)，并且所述卡槽(2321)内形成有从机械手的上表面向下延伸的与所述锁定肋(183)相配合的沟槽(2322)，其中，在所述机械手(231)被所述拨动件向上拨动时，所述锁定肋(183)进入所述沟槽(2322)中，实现对所述卡盘(1)的锁定。

7.根据权利要求1所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，所述可移位托盘(3)为可转动的，所述至少两个卡盘(1)为至少一对成对的卡盘，其中成对的卡盘中的两个卡盘对称地设置在一个可移位托盘(3)上，所述可移位托盘(3)转动以带动其上的卡盘(1)移位。

8.根据权利要求7所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，所述悬吊装置(2)还包括壳体(22)，用于至少部分地容纳所述夹持机构(21)；

所述移位机构(23)有一对，分别设置在所述壳体(22)的两侧，所述卡盘(1)有两对，所述可移位托盘(3)有两个，每个可移位托盘(3)及其上的一对卡盘(1)与一侧的移位机构(23)的位置相对应。

9.根据权利要求8所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，其中两个可移位托盘(3)的纵向延伸方向大致垂直，其中一个可移位托盘(3)处于工作位置，另一个处于待机位置。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，还包括：

能布置在井口的支撑台(5)；

设置在所述支撑台(5)上的用于所述可移位托盘(3)的旋转驱动装置(31)，所述旋转驱动装置(31)电连接到所述控制器；以及

旋转连接件(32)，其连接所述旋转驱动装置(31)，并连接对应的所述可移位托盘(3)以将旋转运动传递到所述可移位托盘(3)。

11.根据权利要求10所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，

所述旋转驱动装置(31)包括：

驱动缸(311)；

与所述驱动缸(311)的输出轴连接的齿条(312)；

与所述齿条啮合的齿轮(313)；

与所述齿轮连接以同步转动的棘轮(314)；以及

固定在所述旋转连接件(32)上的棘爪(315)，所述棘爪(315)和所述棘轮(314)相配合以允许所述旋转连接件(32)在所述齿轮(313)在一个方向上转动时随齿轮同步转动，并在所述齿轮(313)在相反的另一方向上转动时不随齿轮转动。

12.根据权利要求11所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，所述旋转驱动装置(31)还包括电连接到所述控制器的齿条检测装置，用于检测齿条的位置。

13.根据权利要求1-2、4、5、7-9、11、12中任一项所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，每个所述卡盘(1)均包括卡盘本体(11)，所述卡盘本体(11)包括上表面(111)、下表面(112)和连接所述上表面和所述下表面的侧面(113)，其中所述第一夹持部包括形成在卡盘本体(11)中的贯通所述上表面和所述下表面的容纳槽(12)，所述容纳槽(12)具有朝向所述侧面(113)的开口(121)，并且所述容纳槽(12)的尺寸设计成使得所述抽油杆的杆体(101)能够通过所述开口(121)进入所述容纳槽(12)而所述抽油杆的凸缘部(102)不能进入所述容纳槽，从而在所述卡盘(1)夹持抽油杆时所述上表面(111)抵靠在所述凸缘部(102)上以悬吊所述抽油杆。

14.根据权利要求13所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，所述第一夹持部还包括可枢转地设置在所述卡盘本体(11)上的一对限位爪(122)，所述限位爪(122)的一端作为限位端能延伸到所述容纳槽(12)中并能在限位位置和释放位置之间枢转，其中在所述限位位置，所述限位端阻挡所述杆体移出所述容纳槽(12)，在所述释放位置，所述限位端远离所述容纳槽(12)而不对所述抽油杆限位。

15.根据权利要求14所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，所述卡盘本体(11)中形成有与所述容纳槽(12)连通的容纳腔(13)，其中每个所述限位爪(122)均可枢转地设置在所述容纳腔(13)中；

所述第一夹持部还包括：

位于所述容纳腔(13)中的弹簧(14)，且其一端设置在所述卡盘本体(11)上，另一端设置在所述限位爪(122)上，所述弹簧(14)朝向释放位置偏压所述限位爪(122)；以及

至少部分地位于所述容纳腔(13)中的驱动腿(15)，所述驱动腿(15)包括第一腿部(151)和从第一腿部(151)延伸的第二腿部(152)，其中所述第一腿部(151)的端部延伸超出所述第二夹持部(16)以被所述夹持机构(21)按压，所述第二腿部(152)可枢转地设置在所述容纳腔(13)中并且抵靠在所述限位爪(122)上。

16.根据权利要求15所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，所述第二夹持部(16)形成为从所述卡盘本体的上表面(111)延伸的两个对置的L形件，其中每个L形件包括从所述卡盘本体的上表面大致竖直地延伸的竖直支腿(161)和从所述竖直支腿的端部大致水平地延伸的水平支腿(162)；

其中所述夹持机构(21)包括一对夹持爪(211)，其分别卡入到所述水平支腿(162)与所述卡盘本体的上表面(111)之间的空间中；所述容纳腔(13)延伸到所述竖直支腿中并具有通向所述空间的第二开口(131)，并且所述第一腿部(151)的端部延伸超出所述第二开口(131)以适于被所述夹持爪(211)按压。

17.根据权利要求13所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，所述至少两个卡盘中的每个卡盘的容纳槽(12)的尺寸被设计为不同，以适用于不同杆径的抽油杆。

18.根据权利要求17所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，还包括用于检测抽油杆的杆径的检测装置，并且所述控制器接收所述检测装置的信号并产生控制所述可移位托盘(3)的移位的指令，以将适应于该杆径的卡盘移动到适于夹持抽油杆的夹持位置。

19.根据权利要求13所述的抽油杆自动提升装置，其特征在于，所述卡盘本体(11)在其下表面(112)上还设有定位孔(1121)，以与托盘(3)上的定位销相配合地实现所述卡盘(1)在所述托盘(3)上的定位。

20.一种修井机，其特征在于，包括权利要求1-19中任一项所述的抽油杆自动提升装置。