CN115653513A - 一种大钩自动拆装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大钩自动拆装方法，包括以下步骤：在固定支架上固定上下布设的钩身卡盘、防反弹装置；吊装大钩穿过钩身卡盘，大钩下筒体被限制在钩身卡盘和防反弹装置内；移动套管钳抱持夹紧大钩上筒体；启动套管钳旋转大钩上筒体，使大钩上筒体卸扣或紧扣于大钩下筒体；移除套管钳，吊离大钩，完成大钩的拆装。使用大钩自动拆装方法后，大钩得到有效装夹，并且套管钳由液压站提供动力，旋转平稳、转速可调，还可以双向旋转，同时实现大钩的拆卸和安装，整个操作过程平稳安全，操作人员无需多人配合进行敲击作业、吊装作业、物体打击等，彻底杜绝了多项安全隐患，保证了大钩修理的安全进行。

Description

一种大钩自动拆装方法

技术领域

本发明属于钻井装备领域，具体涉及一种大钩自动拆装方法。

背景技术

大钩是石油天然气钻采修井作业中起下钻杆、油管、抽油杆及各种钻具的重要提升设备。

由于大钩自身结构特点——外形大且不规则、高度约2.5米、重量约3吨，庞大笨重的外形导致大钩在修理过程中很难进行固定装夹，加之上下筒体的连接螺纹为左旋螺纹，使得大钩的拆卸和装配特别困难。

经调查了解，目前各油田设备修理公司在进行大钩的拆卸时，基本采用的都是较简单费力的拆卸方式，如使用吊车(或者其他大型设备提供牵引力)，将钢丝绳的一端挂接在吊车上，另一端固定缠绕于大钩的上筒体，通过钢丝绳缓慢提升吊车进行左旋卸扣，然而由于大钩的外形笨重且上端重下端轻，以及重力原因，导致筒体螺纹靠近地面的一侧受力明显大于上一侧，加上大钩被悬吊时并非水平状态，而且随重力倾斜严重，导致下侧螺纹受到挤压，形成应力聚集，难以持续卸扣，必须使用榔头进行敲击进行应力分散缓冲，严重时需要外部加热进行然后继续缓慢提升卸扣，憋劲后再敲击，以此重复操作，直至下筒体螺纹完全脱出。

上述大钩拆卸方式存在以下缺点：

其一，在卸扣憋劲后，需要使用18磅大榔头猛击大钩筒体，巨大的冲击力作用在筒体外表面，且受力点很小，导致受力位置的作用力超过了筒体塑性变形的临界值，造成外表面受损，而内表面的螺纹挤压变形，导致筒体损坏；

其二，当敲击仍无法去除应力集中时，就需要使用外部加热的方式进行辅助，这种加热方式使得上下筒体因受热不均造成强度不一，从而使下筒体强度降低，螺纹容易受损，经统计，2018年至2021年，因为这种拆装方式致使水龙头损坏再报修的比率高达16％；

其三，这种卸扣方式存在严重的安全隐患，在下筒体的内部装有一个压力弹簧，此压力弹簧的压力值可达20KN，当下筒体即将旋出的那一刻，弹簧会释放强大的弹力将下筒体弹出，操作人员因为必须近距离敲击操作无法保持安全距离，存在人员被砸伤的高风险；

其四，该拆装方式费时费力，人员劳动强度大且效率低。

目前，公开号CN203738335U公开了大钩拆装装置，其主要通过环形卡盘、固定卡盘、液压旋转装置、液压传动装置、左立柱和右立柱的配合使用，实现大钩的拆卸或安装的目的，防止了大钩在修理过程中的损坏。但该拆装装置依然存在上述缺点三的问题，易造成对工作人员的伤害。

发明内容

本发明目的在于提供一种大钩自动拆装方法，以克服上述技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种大钩自动拆装方法，包括以下步骤：

在固定支架上固定上下布设的钩身卡盘、防反弹装置；

吊装大钩穿过钩身卡盘，大钩下筒体被限制在钩身卡盘和防反弹装置内；

移动套管钳抱持夹紧大钩上筒体；

启动套管钳旋转大钩上筒体，使大钩上筒体卸扣或紧扣于大钩下筒体；

移除套管钳，吊离大钩，完成大钩的拆装。

进一步地，所述固定支架至少包括固定底座，固定底座上固定有两个套筒，两个套筒内均可拆卸地固定插装有一根前立柱，前立柱上套装有弹簧，每个弹簧的最下端被可拆卸地固定在相应前立柱上。

进一步地，每个套筒的筒体沿径向开设有第一径向销孔，每根前立柱的柱体自上至下开设有多个第二径向销孔，前立柱与套筒通过插在第一径向销孔和第二径向销孔内的销子相互连接；

每个弹簧的最下端设有套装在前立柱上的箍圈；

箍圈可拆卸地固定在前立柱上；

弹簧受挤压后座在箍圈上。

进一步地，固定底座上还固定有两个后立柱，所述钩身卡盘是由若干工字钢、槽钢焊接而成的框架结构，框架至少设有供大钩上筒体穿过的第一孔，还设有供后立柱穿过的第二孔，且框架固定在后立柱上并位于弹簧和防反弹装置之间。

进一步地，所述防反弹装置固定于固定底座或与固定底座一体成型，防反弹装置是由三块板拼成的U型结构，U型结构的开口朝向外侧，大钩下筒体自开口处吊装进入U型结构内。

进一步地，大钩自动拆装方法包括大钩自动卸扣过程和大钩自动紧扣过程，其中大钩自动卸扣过程具体如下：

在固定支架上套装固定钩身卡盘；

吊装大钩穿过钩身卡盘，大钩下筒体被限制在钩身卡盘和防反弹装置内；

移动套管钳抱持夹紧大钩上筒体，使套管钳座在弹簧上，弹簧受挤压收缩；

启动套管钳旋转大钩上筒体，使大钩上筒体卸扣，脱离大钩下筒体；

移除套管钳，吊离大钩上筒体，完成大钩的拆卸。

进一步地，大钩自动紧扣过程具体如下：

在固定支架上套装固定钩身卡盘；

吊装大钩下筒体穿过钩身卡盘，大钩下筒体被限制在钩身卡盘和防反弹装置内；

移动套管钳，使套管钳座在弹簧上，弹簧受挤压收缩；

吊装大钩上筒体，垂直下落大钩上筒体，使大钩上筒体逐渐靠近对正大钩下筒体；

启动套管钳抱持夹紧并旋转大钩上筒体，使大钩上筒体紧扣于大钩下筒体；

移除套管钳，完成大钩的安装。

本发明的有益效果如下：

(1)使用大钩自动拆装方法后，大钩得到有效装夹，并且套管钳由液压站提供动力，旋转平稳、转速可调，还可以双向旋转，同时实现大钩的拆卸和安装，大钩螺纹的拆卸时间缩短了9.8倍，效率提升显著；

(2)采用立式拆装，大钩平稳装夹，液压传动柔和，螺纹拆装前旋转速度和扭矩可调，故整个操作过程平稳安全，操作人员无需多人配合进行敲击作业、吊装作业、物体打击等，彻底杜绝了多项安全隐患，保证了大钩修理的安全进行；

(3)在固定支架底部设置了防反弹装置，对下筒体进行固定，防止卸扣结束后反弹伤人。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是大钩自动拆装方法所用装置的结构示意图。

附图标记说明：

1.固定底座；201.前立柱；202.后立柱；3.弹簧；4.箍圈；5.大钩；6.套管钳；7.钩身卡盘；8.防反弹装置。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的大钩自动拆装方法的上、下、左、右。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

大钩作为钻机提升系统的重要组成部分，主要用于钻井过程中悬吊和起下钻柱、下套管、更换钻头等作业。在大钩的修理过程中，由于大钩外形较大且凹凸不规则，无法进行正常装夹，使得大钩的拆装成了大钩维修过程中是最棘手的问题，因此本实施例提出了一种大钩自动拆装方法，使用自动的螺纹连接及拆卸方式，攻克大钩的拆装难题，实现大钩的自动拆装。

本实施方式保护了一种大钩自动拆装方法，包括以下步骤：

在固定支架上固定上下布设的钩身卡盘7、防反弹装置8；

吊装大钩5穿过钩身卡盘7，大钩下筒体被限制在钩身卡盘7和防反弹装置8内；

移动套管钳6抱持夹紧大钩上筒体；

启动套管钳6旋转大钩上筒体，使大钩上筒体卸扣或紧扣于大钩下筒体；

移除套管钳6，吊离大钩5，完成大钩5的拆装。

上述的套管钳6，也可以称为螺纹拆装钳、液气大钳。

依据大钩外形偏长的结构特点及修理现场设备布局方式，本实施方式采用了垂直装夹方式实现大钩自动拆装，具体是，利用套管钳6固定大钩上筒体，钩身卡盘7和防反弹装置8固定大钩下筒体，使用套管钳6对大钩上筒体夹紧并实现螺纹自动卸扣及紧扣的双向操作，实现大钩的拆卸及安装。

关于套管钳6，其主要由钳头夹紧机构、动力传动机构、刹车带制动机构、自动换挡机构组成。在上、卸大钩筒体中主钳起到旋扣和冲扣的作用，主钳整体组装在支架上，传动装置采用齿轮传递，钳头采用滚子爬坡机构，主钳安装有扭矩检测装置，能够准确测量上卸扣过程中的扭矩值大小。

其中，①钳头夹紧机构：

主钳的钳头夹紧机构采用目前比较常用的坡板机构来实现运动和扭矩的传递和输出，坡板夹紧机构与其它夹紧机构相比，结构更加紧凑，传递的扭矩较大，夹紧力大，能够更好的夹紧套管。

②制动机构：

当主钳进行上扣和卸扣工作时，需要制动装置产生制动扭矩，从而阻止鄂板架运动，使得鄂板与鄂板架产生相对滑动，促使鄂板夹紧大钩钩身，当能够克服制动扭矩后，鄂板与鄂板架不再有相对运动，最终完成大钩的旋扣和冲扣作业。制动机构由制动片、制动片底座、螺栓和调节螺母等组成。

③动力传动机构：

钳体采用液压马达作为动力源，上、卸扣工作时，对大钩钩身分别进行旋扣和冲扣作业，这两种动作所需要的扭矩大小不同。当进行旋扣作业时，对转速要求较高，扭矩要求低；当进行冲扣作业时，对转速要求不高，但是需要瞬时较大的扭矩进行冲扣。利用换向阀进行不同档位的切换，分别带动高速和低速齿轮进行旋转和扭矩的传递。但是与普通套管钳6不同的是，在卸扣时尽量不要采取高速档，防止吊车配合失误造成扣型损伤。

参照图1，固定支架至少包括固定底座1，固定底座1上固定有两个套筒，两个套筒内均可拆卸地固定插装有一根前立柱201，前立柱201上套装有弹簧3，每个弹簧3的最下端被可拆卸地固定在相应前立柱201上。

固定支架用于将大钩垂直装夹，保证螺纹轴线的垂直装夹，在上卸扣时公母螺纹轴线完全重合。

之所以设置套筒，使前立柱201插套在套筒内，是为了根据不同大钩结构、高度，以更换不同高度的前立柱201，具体地，每个套筒的筒体沿径向开设有第一径向销孔，每根前立柱201的柱体自上至下开设有多个第二径向销孔，前立柱201与套筒通过插在第一径向销孔和第二径向销孔内的销子相互连接。

也就是说，前立柱201是可调式立柱。

参照图1，每个弹簧3的最下端设有套装在前立柱201上的箍圈4，箍圈4可拆卸地(例如销子、螺栓、螺钉等)固定在前立柱201上，弹簧3受挤压后座在箍圈4上，箍圈4的作用是限位，即限制弹簧3的最低位置。

固定底座1上还固定有两个后立柱202，其用于安装钩身卡盘7，钩身卡盘7的结构如下：

钩身卡盘7是由若干工字钢、槽钢焊接而成的框架结构，框架至少设有供大钩上筒体穿过的第一孔，还设有供前立柱201穿过的第二孔，且框架固定在前立柱201上并位于弹簧3和防反弹装置8之间。

此外，作为另一种替换方案，钩身卡盘7可以同时穿过并固定在四根立柱上。

按照大钩钩身机构制作钩身卡盘7，如高2150mm、长1200mm、宽1000mm。

本实施方式中，作为优选方案，参照图1所示，四根前立柱201呈梯形排列，其中前排的两根前立柱201用于安装弹簧3，弹簧3的作用是微调套管钳6的高度，以确保大钩上筒体的精准卸扣或紧扣；将钩身卡盘7通过焊接固定于后排两个前立柱201上，使用吊车将大钩置于钩身卡盘7之上，旋紧固定螺栓，实现大钩的垂直安装。

如图1所示，防反弹装置8固定于固定底座1或与固定底座1一体成型，防反弹装置8是由三块板拼成的U型结构，U型结构的开口朝向外侧，大钩下筒体自开口处吊装进入U型结构内。

大钩的上下筒体在拆装过程中由于上筒体高扭矩的旋转，下筒体会同样受到扭矩的作用与上筒体同方向旋转，所以必须将其固定，给上筒体以支撑，才能完成上卸扣，所以在支架的设计过程添加了防反弹装置8。该防反弹装置8按照大钩下端的吊钩结构特点设计成矩形结构，并且留有要开口(U型开口)便于吊装，开口直径满足DG225/DG315等多种型号大钩的吊钩宽度；该防反弹装置8在整体支架底部，与支架融为一体，能有效保证大钩钩筒体在拆卸过程中，钩身不跟随旋转。

也就是说，防反弹装置8的作用是对下筒体进行固定，防止卸扣结束后反弹伤人。

大钩自动拆装方法，包括大钩自动卸扣过程和大钩自动紧扣过程。

其中大钩自动卸扣过程具体如下：

在固定支架上套装固定钩身卡盘7；

吊装大钩5穿过钩身卡盘7，大钩下筒体被限制在钩身卡盘7和防反弹装置8内；

移动套管钳6抱持夹紧大钩上筒体，使套管钳6座在弹簧3上，弹簧3受挤压收缩；

启动套管钳6旋转大钩上筒体，使大钩上筒体卸扣，脱离大钩下筒体；

移除套管钳6，吊离大钩上筒体，完成大钩的拆卸。

或者，大钩自动紧扣过程具体如下：

在固定支架上套装固定钩身卡盘7；

吊装大钩下筒体穿过钩身卡盘7，大钩下筒体被限制在钩身卡盘7和防反弹装置8内；

移动套管钳6，使套管钳6座在弹簧3上，弹簧3受挤压收缩；

吊装大钩上筒体，垂直下落大钩上筒体，使大钩上筒体逐渐靠近对正大钩下筒体；

启动套管钳6抱持夹紧并旋转大钩上筒体，使大钩上筒体紧扣于大钩下筒体；

移除套管钳6，完成大钩的安装。

在上述大钩自动卸扣过程和大钩自动紧扣过程中，可以通过远程遥控信号实现远程操作套管钳6，控制套管钳6的液压系统驱动传动系统低速转动，实现大钩的拆装。

大钩自动拆装方法改变人工作业为机械自动作业，降低了作业强度，提高了作业效率；能够实现各型大钩的拆装作业，具体为通过TQ675型套管钳、4根可调式立柱、大钩固定底座组成可调式大钩固定拆卸装置，在液压系统驱动下，能够满足DG-250、350、450大钩自动拆装需求，装置操作简单，2人即可配合完成，降低了人工成本。

关于液压系统的液压泵站的选择如下：

根据井队现场的井深实际情况，并参照钻杆接头的上紧力矩等技术参数，测算DG—350型大钩M450×6左螺纹的上紧力矩值为30～50kN·m，为保证大钩上卸扣的顺利进行，取值50kN·m；卸扣时所用力矩应比上扣时大。如果螺纹内落入赃物，或缺油生锈，所需卸扣力矩会更大。按照卸扣力矩超过上扣力矩的50％的技术要求，卸扣力矩选用50kN·m，所以大钩拆装装置的的额定输出扭矩值设定为超过75kN·m,最大值设定为81.5kN·m。依据以上分析，大钩拆装装置的液压动力源选用HYZ-800B综合风冷液压站。

此外，大钩自动拆装工艺首次实现了大钩机械化拆装作业，作业过程避免了筒体加热和敲击，实现了无损解体和组装，提高作业效率50％以上；大钩自动拆装工艺采用无线遥控程遥控操作，确保拆装危险区域无人，降低作业风险。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种大钩自动拆装方法，其特征在于，包括以下步骤：

在固定支架上固定上下布设的钩身卡盘、防反弹装置；

吊装大钩(5)穿过钩身卡盘(7)，大钩下筒体被限制在钩身卡盘(7)和防反弹装置(8)内；

移动套管钳(6)抱持夹紧大钩上筒体；

启动套管钳(6)旋转大钩上筒体，使大钩上筒体卸扣或紧扣于大钩下筒体；

移除套管钳，吊离大钩(5)，完成大钩(5)的拆装。

2.如权利要求1所述的大钩自动拆装方法，其特征在于，所述固定支架至少包括固定底座(1)，固定底座(1)上固定有两个套筒，两个套筒内均可拆卸地固定插装有一根前立柱(201)，前立柱(201)上套装有弹簧(3)，每个弹簧(3)的最下端被可拆卸地固定在相应前立柱(201)上。

3.如权利要求2所述的大钩自动拆装方法，其特征在于，每个套筒的筒体沿径向开设有第一径向销孔，每根前立柱(201)的柱体自上至下开设有多个第二径向销孔，前立柱(201)与套筒通过插在第一径向销孔和第二径向销孔内的销子相互连接；

每个弹簧(3)的最下端设有套装在前立柱(201)上的箍圈(4)；

箍圈(4)可拆卸地固定在前立柱(201)上；

弹簧(3)受挤压后座在箍圈(4)上。

4.如权利要求2所述的大钩自动拆装方法，其特征在于，所述固定底座(1)上还固定有两个后立柱(202)，钩身卡盘(7)是由若干工字钢、槽钢焊接而成的框架结构，框架至少设有供大钩上筒体穿过的第一孔，还设有供后立柱(202)穿过的第二孔，且框架固定在后立柱(202)上并位于弹簧(3)和防反弹装置(8)之间。

5.如权利要求2所述的大钩自动拆装方法，其特征在于，所述防反弹装置(8)固定于固定底座(1)或与固定底座(1)一体成型，防反弹装置(8)是由三块板拼成的U型结构，U型结构的开口朝向外侧，大钩下筒体自开口处吊装进入U型结构内。

6.如权利要求2所述的大钩自动拆装方法，其特征在于，包括大钩自动卸扣过程和大钩自动紧扣过程，其中大钩自动卸扣过程具体如下：

在固定支架上套装固定钩身卡盘(7)；

吊装大钩(5)穿过钩身卡盘(7)，大钩下筒体被限制在钩身卡盘(7)和防反弹装置(8)内；

移动套管钳(6)抱持夹紧大钩上筒体，使套管钳(6)座在弹簧(3)上，弹簧(3)受挤压收缩；

启动套管钳(6)旋转大钩上筒体，使大钩上筒体卸扣，脱离大钩下筒体；

移除套管钳(6)，吊离大钩上筒体，完成大钩的拆卸。

7.如权利要求6所述的大钩自动拆装方法，其特征在于，大钩自动紧扣过程具体如下：

在固定支架上套装固定钩身卡盘(7)；

吊装大钩下筒体穿过钩身卡盘(7)，大钩下筒体被限制在钩身卡盘(7)和防反弹装置(8)内；

移动套管钳(6)，使套管钳(6)座在弹簧(3)上，弹簧(3)受挤压收缩；

吊装大钩上筒体，垂直下落大钩上筒体，使大钩上筒体逐渐靠近对正大钩下筒体；

启动套管钳(6)抱持夹紧并旋转大钩上筒体，使大钩上筒体紧扣于大钩下筒体；

移除套管钳(6)，完成大钩的安装。

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