CN114060011A - 检测装置及包括其的操作工具和修井机 - Google Patents

Abstract

提供一种检测装置、一种用于抽油管或抽油杆的操作工具及一种修井机。其中该检测装置用于检测抽油管或抽油杆的接箍，检测装置包括两个对置的夹持部件(1)、两个偏压装置(2)以及传感器(3)，两个对置的夹持部件(1)适于从抽油管或抽油杆的两侧夹持抽油管或抽油杆；两个偏压装置分别对两个夹持部件(1)进行作用，以在朝向抽油管或抽油杆的方向偏压两个夹持部件(1)；传感器(3)用于检测至少一个夹持部件(1)在所述抽油管或抽油杆的径向上的位移，以检测是否到达接箍位置。该检测装置以精确、可靠的方式自动地实现抽油管或抽油杆的接箍的位置检测。该检测装置能与修井机的其它装置合作，便于实现修井机的全程自动化。

Description

检测装置及包括其的操作工具和修井机

技术领域

本发明涉及修井机的技术领域，尤其涉及一种用于检测抽油管或抽油杆的接箍的检测装置及包括其的操作工具和修井机。

背景技术

现有修井机在起出和下放抽油管和/或抽油杆的作业过程中通常是由人工操作的。例如，在从井下起出抽油管/抽油杆的过程中，需要将新起出的抽油管/抽油杆与井下的抽油管/抽油杆脱离连接以移走该抽油管/抽油杆，该过程是通过将该抽油管/抽油杆从连接相邻两根抽油管/抽油杆的接箍中旋拧出来而实现的，该过程也称为脱扣。在将抽油管/抽油杆下放到井下的过程中，与上述过程相反地，需要将井上抽油管/抽油杆与一部分位于井下的抽油管/抽油杆通过接箍进行连接即上扣操作。脱扣和上扣操作通常采用包括主钳和背钳的操作工具(也称液压钳)来进行。

在抽油管/抽油杆的起出和下放过程中，不同规格的抽油管/抽油杆会停留在不同的高度位置上，且高度偏差较大。而在现有的修井机作业中，通常由修井人员肉眼来识别抽油管/抽油杆位置，在判断出不同规格的抽油管/抽油杆的高度位置后，修井人员将操作工具调整至相应位置以进行上述脱扣/上扣操作。上述过程由人工进行，而修井作业现场的作业环境非常恶劣，因疲劳或违规操作导致的安全事故频发，人工作业成本现今又呈递增趋势，因此急需研制一种自动的、精准可靠的能够自动识别出抽油管/抽油杆高度位置的装置，来代替人工作业。进一步地，需要一种能够根据识别出的抽油管/抽油杆高度位置来自动地进行上述脱扣/上扣操作的操作装置，以节省人力并提高作业效率。

更近一步地，实现整个修井机作业的全自动化以提高作业效率和作业舒适性，降低人工成本和事故发生率，也是亟待解决的问题。

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

本发明的上述目的通过如下所描述的实施例及其优选实施例来实现。

本发明提供一种检测装置，用于检测抽油管或抽油杆的接箍，检测装置包括两个对置的夹持部件、两个偏压装置和传感器，其中两个对置的夹持部件适于从抽油管或抽油杆的两侧夹持抽油管或抽油杆，两个偏压装置分别对两个夹持部件进行作用，以在朝向抽油管或抽油杆的方向偏压两个夹持部件，传感器用于检测在所述抽油管或抽油杆沿其轴向相对于所述夹持部件移动时至少一个夹持部件在抽油管或抽油杆的径向上的位移，以检测是否到达接箍位置。

根据本发明的一种示例性的实施例，传感器为拉线传感器，拉线传感器的拉线联接到该至少一个夹持部件。

根据本发明的一种示例性的实施例，拉线传感器包括拉线、用于固定拉线的末端的接头、以及用于供拉线绕过的滚轮，其中检测装置还包括两根检测轴，其中一根检测轴的一端连接到其中一个夹持部件，另一端连接接头，另一根检测轴的一端连接到另一个夹持部件，另一端连接滚轮。

根据本发明的一种示例性的实施例，检测装置还包括两个安装座，两个安装座分别位于两个夹持部件的远离抽油管或抽油杆的一侧，其中每个所述夹持部件上设置有对应的安装轴，安装轴滑动地支承在相应的所述安装座上，其中每个偏压装置的一端抵靠安装座，另一端抵靠安装轴以偏压安装轴。

根据本发明的一种示例性的实施例，其中在每个所述夹持部件上设置有至少两根并列地布置的安装轴，相应地，每个偏压装置包括至少两个偏压件，其中每个偏压件套设在每根对应的安装轴上。

根据本发明的一种示例性的实施例，检测装置还包括连接两个安装座的连接座，其中接头和滚轮被容纳在连接座内。

根据本发明的一种示例性的实施例，其中两个安装座和连接座整体上构成U型，其中检测装置还包括安装在连接座上的传感器安装座。

根据本发明的一种示例性的实施例，每个夹持部件均包括连接到安装轴的支架、连接到支架并接触抽油管或抽油杆以夹持抽油管或抽油杆的夹持件以及连接到支架的引导件，其中两个夹持部件的两个引导件相对地设置，以限定供抽油管或抽油杆穿过以进入到两个夹持件之间的入口。

根据本发明的一种示例性的实施例，每个引导件包括在远离夹持件的方向上以远离抽油管或抽油杆的方式倾斜的引导面。

根据本发明的一种示例性的实施例，提供了一种用于抽油管或抽油杆的操作工具，用于将抽油管或抽油杆与相邻的抽油管或抽油杆上的接箍连接或是脱开，该操作工具包括主钳和连接到主钳的背钳，以及根据上述各示例的抽油管或抽油杆的接箍的检测装置，其中检测装置连接到背钳，并且检测装置和背钳的相对位置设置成：使得在检测装置检测出接箍的预定端面时，背钳正好适于夹持接箍，以将抽油管或抽油杆与相邻的抽油管或抽油杆上的接箍连接或是脱开。

本发明还提供一种修井机，其包括上述各技术方案中的用于抽油管或抽油杆的操作工具。

本发明还提供一种修井机，其包括上述各技术方案中的检测装置。

在上述各示例性的用于检测抽油管或抽油杆的接箍的检测装置中，通过设置两对置的夹持部件并通过传感器对其位移进行检测来检测接箍的位置，两夹持部件对抽油管或抽油杆从两侧平衡地作用，避免单侧偏压导致的不精确的位移检测，保证了检测精度。进一步地，通过采用拉线传感器并且拉线传感器的拉线的环绕方式使得将两个夹持部件的位移都考虑进来，放大了夹持部件在抽油管径向上的位移量，从而增加了检测精度。而且，该检测装置以精确、可靠的方式自动地实现了抽油管或抽油杆的接箍的位置检测，从而确定抽油管或抽油杆的位置以供修井机的其它装置例如操作工具使用，便于实现修井机的全程自动化。操作工具借助于检测装置的检测结果，实现了对于抽油管或是抽油杆的自动的定位和操作，而无需人工干预。上述各示例中所描述的检测装置能够适用于多规格的抽油管和抽油杆，能够自动地完成抽油管和抽油杆的位置的检测，而且还能将该检测信号发送到修井机的其它装置，以便于其它装置进行后续操作，对于推进抽油杆起下设备乃至整个修井机的自动化具有重要意义。

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用于检测抽油管或抽油杆的接箍的检测装置的立体示意图；

图2示出了图1所述的检测装置的局部剖视的立体示意图，其中同时隐去了部分部件以更好地示出细节；

图3示出了一种示例性的包括本发明的检测装置的、用于抽油管或抽油杆的操作工具的立体示意图；

图4示出图3所示的操作工具在其内部容纳有抽油管的状态下的立体示意图；以及

图5示出了图4所示的操作工具的主视示意图。

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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在修井机的抽油管/抽油杆的起出和下放操作中，不同规格的抽油管/抽油杆会停留在不同的高度位置上，且高度偏差较大。因此为了能够自动化地实现抽油管或抽油杆的脱扣/上扣的操作，需要能够自动地且精确地识别抽油管或抽油杆的高度位置。抽油管/抽油杆的接箍作为连接件(作为示例参见图4中的接箍9)，其两端面为加工面，因此可作为检测和定位基准，由此可将抽油管/抽油杆的接箍的位置转换为抽油管/抽油杆的高度位置，方便液压钳等操作工具或其他需要抽油管或抽油杆的高度位置的作业装置的操作。

因此，本发明提供了一种示例性的用于检测抽油管或抽油杆的接箍的检测装置100，如图1、2所示。该检测装置100在使用过程中，示例性地，如图3-5所示，与用于上扣或脱扣的包括主钳200和背钳300的液压钳相连接，并在其内接纳抽油管400或抽油杆，且能相对于抽油管或抽油杆在抽油管或抽油杆的纵向上移动，使得该检测装置在相对于抽油管或抽油杆移动时，抽油管或抽油杆的接箍的上下端面能够被检测到，从而能够识别出接箍的位置，进而确定抽油管或抽油杆的位置。

在图3-5中示出了抽油管400作为示例，然而本领域技术人员可以理解，所描述的特征和操作对于抽油杆同样适用。

如图1-5所示，用于检测抽油管或抽油杆的接箍的检测装置100包括两个对置的夹持部件1、两组偏压装置2以及传感器3，两组偏压装置分别对两个夹持部件1进行作用，以在朝向抽油管或抽油杆的方向偏压两个夹持部件1，从而使得两夹持部件1从抽油管或抽油杆的两侧夹持抽油管或抽油杆，传感器3用于检测至少一个夹持部件1在抽油管或抽油杆的径向上的位移，以检测是否到达接箍位置。

在上述示例中，两对置的夹持部件1在各自的偏压装置例如弹簧的偏压作用下夹持或抵靠在抽油管400上。如图4、5所示，在检测装置相对于抽油管向下运动的过程中，在夹持部件1从抽油管400经过接箍9的上端面处过渡到接箍9时，由于接箍的直径比抽油管的直径大，因此夹持部件1抵抗偏压装置的偏压力而向远离抽油管的方向移动。因此在传感器3检测到这一移动的位移时，表示到达了接箍的上端面，之后检测装置100继续下行，在夹持部件1从接箍经过接箍9的下端面处过渡到抽油管时，两夹持部件1在偏压装置的偏压力的作用下发生在抽油管的径向上向内的位移，表示到达了接箍的下端面。因此，在上述示例中，通过设置两对置的夹持部件1并通过传感器对其位移进行检测来自动地检测接箍的位置，两夹持部件1对抽油管从两侧平衡地作用，避免单侧偏压导致的不精确的位移检测，保证了检测精度。上述示例的检测装置以精确、可靠的方式自动地实现了抽油管或抽油杆的接箍的位置检测。在上述示例中，由于两个夹持部件1均能产生位移，因此传感器可检测一个或两个夹持部件1的位移来作为接箍位置的依据。

示例性地，如图1、2所示，传感器3可以采用拉线传感器。其中拉线传感器的拉线联接到两个夹持部件1的至少一个。

优选地，如图2所示，拉线传感器3包括拉线31、用于固定拉线的末端的接头32、以及用于供拉线绕过的滚轮33，其中检测装置还包括两根检测轴6，其中一根检测轴6的一端连接到其中一个夹持部件1，另一端连接接头32，另一根检测轴6的一端连接到另一个夹持部件1，另一端连接滚轮。通过该示例，如图2所示，拉线传感器的拉线从接头32延伸，绕过滚轮33再连接到拉线传感器的主体，这种环绕方式使得将两个夹持部件1的位移都考虑进来，放大了夹持部件1在抽油管径向上的位移量，便于传感器的检测，从而增加了检测精度。

如图1、2所示，该检测装置100还可包括两个安装座4，两个安装座4分别位于两个夹持部件1的远离抽油管或抽油杆的一侧，每个所述夹持部件1上设置有对应的安装轴，安装轴5并滑动地支承在相应的所述安装座上，其中每个偏压装置的一端抵靠安装座4，另一端抵靠安装轴5以偏压安装轴5。在该示例中，夹持部件1通过安装轴5滑动地支承在安装座上，从而在抽油管或抽油杆和偏压装置的作用下相对于安装座4移动。

示例性地，如图2所示，每组安装轴5包括至少两根并列地设置的安装轴5，相应地，每个偏压装置2包括至少两个偏压件，其中每个偏压件套设在每个对应的安装轴5上。

如图2所示，作为弹簧的偏压件套装在安装轴5上，并容纳在安装座4内部的容纳腔中，弹簧的一端抵靠在安装座4上，另一端抵靠在轴5的台肩51上。

通过并列地设置多根安装轴5和相应的多个偏压件，能够更平稳地对各夹持部件1的运动进行导向，并使得对夹持部件1所施加的偏压力更均衡地作用在整个夹持部件上。

如图1、2所示，检测装置还包括连接两个安装座4的连接座7，其中接头32和滚轮33被至少部分地容纳在连接座7内。采用该结构能够避免拉线传感器被其它部件干扰或污染。其中在图2中为了更方便地示出用于设置拉线的接头32和滚轮33而隐去了用于检测轴6的导引板71。如图1、2所示，两个安装座4和连接座7整体上构成U型，其中检测装置还包括安装在连接座7上的传感器安装座8。如图1所示，U型的开口的方位对应于抽油管或抽油杆的入口的位置。采用上述结构的检测装置能够以简单的结构有效地对夹持部件1的位移进行检测，进而检测出接箍位置。

示例性地，如图1、2所示，每个夹持部件1均包括连接到安装轴5的支架11、连接到支架11并接触抽油管或抽油杆以夹持抽油管或抽油杆的夹持件12、连接到支架11的引导件13，其中两个夹持部件1的两个引导件13相对地设置，以限定供抽油管或抽油杆穿过以进入到两个夹持件12之间的入口。优选地，每个所述引导件13包括在远离夹持件12的方向上以远离被夹持部件1所夹持的抽油管或抽油杆的方式倾斜的引导面。该倾斜的引导面引导抽油管或抽油杆进入到该检测装置的内部空间，继而进入到两个夹持件12之间以被其夹持。

在被检测对象为抽油管的接箍时，示例性地，可将夹持件12设计为滚轮的形式。在被检测对象为抽油杆的接箍时，可将夹持件12设计为夹持板的形式。然而也可以针对抽油管和抽油杆均将夹持件12设计成滚轮或夹持板的结构。

如图3-5所示，本发明还提供一种用于抽油管或抽油杆的操作工具，用于将所述抽油管或抽油杆与相邻的抽油管或抽油杆上的接箍连接或是脱开，该操作工具包括主钳200、连接到主钳的背钳300以及根据上述各示例的用于抽油管或抽油杆的接箍的检测装置100。如图3、4所示，检测装置100连接到背钳300，并且检测装置100和背钳300的相对位置设置成：使得在检测装置100检测出接箍9的预定端面(例如图5中的接箍9的下端面)时，背钳300正好适于夹持接箍9，以将抽油管或抽油杆与相邻的抽油管或抽油杆上的接箍连接或脱开，如图5所示。在该示例中，检测装置100通过其上的连接件，例如设置在安装座4和/或连接座7上的连接件而连接到背钳300，进而与主钳、背钳连接成一个整体。如图4、5所示，在检测装置检测到接箍9的下端面时，背钳300夹持在接箍上，而主钳200可夹持抽油管或抽油杆，从而将抽油管或抽油杆从该接箍上旋拧下来以断开连接，实现脱扣。通过该操作工具，借助于检测装置的检测结果，实现了对于抽油管或是抽油杆的自动的定位和脱扣/上扣操作，而无需人工干预。

本发明还提供一种修井机，其包括上述操作工具。该修井机由此能够以精确、可靠的方式自动地实现对于抽油管或抽油杆的定位和操作，该修井机也可以是全自动化的修井机。

在上述操作工具的示例中，以检测装置与用于抽油管或抽油杆的连接或脱离连接的主钳和背钳相结合为例进行了描述。然而，检测装置也可与修井机中的其它装置相结合使用，例如其它需要获取或判别抽油管或抽油杆的位置的装置，例如井口定位装置、吊卡或是抽油管或抽油杆移位装置等。示例性地，该检测装置的检测信号可传递到控制器，并用于控制修井机的操作。因此，该检测装置可精准检测接箍位置，并与智能修井机中其他部件结合使用，便于实现修井作业全程自动化，从而提高修井的效率，降低成本，保障现场人员的人身安全，使得修井作业更加智能化、安全化。

本发明还涉及一种修井机，其包括上述各示例中所描述的检测装置。该检测装置能够适用于多规格的抽油管和抽油杆，能够自动地完成抽油管和抽油杆的位置的检测，而且还能将该检测信号发送到修井机的其它装置，以便于其它装置进行后续操作，对于推进抽油管/抽油杆起下设备乃至整个修井机的自动化具有重要意义。

虽然本发明总体构思的一些实施例已被示出和说明，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 (12)

1.一种检测装置，用于检测抽油管或抽油杆的接箍，其特征在于，所述检测装置包括：

两个对置的夹持部件(1)，适于从所述抽油管或抽油杆的两侧夹持所述抽油管或抽油杆；

两个偏压装置(2)，分别对两个所述夹持部件(1)进行作用，以在朝向所述抽油管或抽油杆的方向偏压两个所述夹持部件(1)；以及

传感器(3)，用于检测在所述抽油管或抽油杆沿其轴向相对于所述夹持部件移动时至少一个所述夹持部件(1)在所述抽油管或抽油杆的径向上的位移，以检测是否到达接箍位置。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述传感器(3)为拉线传感器，所述拉线传感器的拉线联接到所述至少一个夹持部件(1)。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述拉线传感器包括：

所述拉线(31)；

用于固定所述拉线的末端的接头(32)，以及

用于供所述拉线绕过的滚轮(33)；

并且，所述检测装置还包括两根检测轴(6)，其中一根检测轴(6)的一端连接到其中一个夹持部件(1)，另一端连接所述接头(32)，另一根检测轴(6)的一端连接到另一个夹持部件(1)，另一端连接所述滚轮。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，还包括：

两个安装座(4)，分别位于两个所述夹持部件(1)的远离所述抽油管或抽油杆的一侧；其中，每个所述夹持部件(1)上设置有对应的安装轴，所述安装轴滑动地支承在相应的所述安装座上，

其中每个偏压装置(2)的一端抵靠所述安装座(4)，另一端抵靠所述安装轴(5)以偏压所述安装轴(5)。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，其中在每个所述夹持部件上设置有至少两根并列地布置的安装轴(5)，相应地，每个偏压装置包括至少两个偏压件，其中每个所述偏压件套设在每根对应的安装轴(5)上。

6.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括连接所述两个安装座(4)的连接座(7)，其中所述接头(32)和所述滚轮(33)被至少部分地容纳在所述连接座(7)内。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，其中所述两个安装座(4)和所述连接座(7)整体上构成U型，其中所述检测装置还包括安装在所述连接座(7)上的传感器安装座(8)。

8.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，每个所述夹持部件(1)均包括：

支架(11)，连接到所述安装轴(5)；

夹持件(12)，连接到所述支架(11)并接触所述抽油管或抽油杆以对其进行夹持；以及

引导件(13)，连接到所述支架(11)，

其中两个夹持部件(1)的两个所述引导件(13)相对地设置，以限定供所述抽油管或所述抽油杆穿过以进入到两个所述夹持件(12)之间的入口。

9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，每个所述引导件(13)包括在远离所述夹持件(12)的方向上以远离抽油管或抽油杆的方式倾斜的引导面。

10.一种用于抽油管或抽油杆的操作工具，用于将所述抽油管或抽油杆与相邻的抽油管或抽油杆上的接箍连接或脱开，其特征在于，包括：

主钳(200)；

背钳(300)，连接到所述主钳(200)；以及

根据权利要求1-9中任一项所述的检测装置(100)，其中所述检测装置连接到所述背钳(300)，并且所述检测装置和所述背钳的相对位置设置成：使得在所述检测装置检测出所述接箍的预定端面时，所述背钳正好适于夹持所述接箍，以将所述抽油管或抽油杆与相邻的抽油管或抽油杆上的接箍连接或脱开。

11.一种修井机，其特征在于，包括根据权利要求10所述的用于抽油管或抽油杆的操作工具。

12.一种修井机，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的检测装置。

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