CN206753521U - 旋扣钳 - Google Patents

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杨颖辉
陆正标
张德智
潘连巨
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杨颖辉
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本实用新型公开了旋扣钳,涉及石油机械。旋扣钳,包括可竖向移动的旋扣钳本体,旋扣钳本体设有与驱动装置连接用于卸扣的滚轮(25),所述滚轮(25)为两对,分别固定两个滚轮架(26)上,两个滚轮架(26)可相向运动地固定在导轨(27)上,滚轮架(26)与一可转动地固定在一轴上的连杆(23)的一端铰接,该连杆(23)的另一端与液压缸(24)缸杆铰接,通过液压缸(24)可以驱动两对滚轮(25)夹紧油管,通过驱动滚轮(25)转动可以进行旋扣动作。它具有结构设计合理、使用方便可靠、定位精度高的优点。

Description

旋扣钳
技术领域
[0001] 本实用新型涉及石油机械,具体涉及一种旋扣钳,用于带压修井机利用机械手的 智能起下管系统,使用智能PLC控制,实现井口无人作业。
背景技术
[0002] 现在石油行业的带压修井作业,大部分采用传统的液压提升机构,配有桅杆式钢 丝绳升降系统,进行起下油管的作业,全部由人工在井口现场进行操作。就是近几年生产的 带压修井机,也只解决了起、下油管的提升、下降动力和防止油井井喷等问题,地面以上的 作业还是由桅杆钢丝绳提升,人工来进行操作。井上作业经常会产生残液喷出污染井口的 问题,还可能产生井喷、爆炸事故。管柱接箍螺纹连接处经常会由于泥沙栓塞、锈蚀等原因 出现卡死现象,旋扣钳无法旋扣,也需要人工冲扣,人工作业又脏又累、还存在安全隐患。石 油系统急需要智能化程度更高的无人操作平台,来实现井口操作的智能控制,以替代传统 的作业形式。由于起下管作业智能控制系统技术复杂、需要克服的关键技术较多,多少年来 一直没有得到解决。
发明内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种旋扣钳,用于带压修井机智能起下 管系统,使用智能控制实现井口无人化作业。
[0004]本实用新型的技术解决方案是:旋扣钳,包括可竖向移动的旋扣钳本体,旋扣钳本 体设有与驱动装置连接用于卸扣的滚轮,所述滚轮为两对,分别固定两个滚轮架上,两个滚 轮架可相向运动地固定在导轨上,滚轮架与一可转动地固定在一轴上的连杆的一端铰接, 该连杆的另一端与液压缸缸杆铰接,通过液压缸可以驱动两对滚轮夹紧油管,通过驱动滚 轮转动可以进行旋扣动作。
[0005]本实用新型的技术效果是:它具有结构设计合理、使用方便可靠、定位精度高的优 点,用于带压修井机智能起下管系统,使其全部过程通过PLC控制进行远程操作,实现井口 工作台无人作业。
附图说明
[0006]图1为本实用新型智能带压修井机的俯视结构示意图;
[0007]图2为本实用新型铁钻工部分的俯视结构示意图;
[0008]图3为本实用新型油管提升装置的结构示意图;
[0009]图4为本实用新型油管提升装置的侧视结构示意图;
[0010]图5为本实用新型转换机械手的结构示意图;
[0011]图6为本实用新型铁钻工部分的结构示意图;
[0012]图7为本实用新型冲扣钳部分的结构示意图;
[0013]图8为本实用新型旋扣钳部分的俯视结构示意图;
[00M]图9为本实用新型滑台竖轨部分的结构示意图;
[0015]图10为本实用新型铁钻工装置背钳机构的剖视结构示意图;
[0016]图11为本实用新型冲扣钳钳体部分的剖视结构示意图。
具体实施方式
[0017]如图1至11所示,本实用新型是一种带压修井机智能机械手起、下管系统,采用在 配有固定导柱的大型升降液压缸,在活塞杆顶部安装能够精确定位的水平方向旋转180°、 垂直方向旋转90°的双机械手机构,并在机械手手臂处安装用以感知机械手压力的应变片 压力传感器、铁钻工系统、提升机机械手系统、在修井机上承载平台400mtn处安装有用以检 测接箍的开放式涡流测试装置、自动残液收集机构和带压修井机装置安装在一起,在PLC的 控制下对油管的起、下井过程实现井口无人操作的智能作业。
[0018]带压修井机智能起下管系统:
[0019]修井机设有机架1、管柱提升装置和铁钻工装置2,铁钻工装置2包括背钳机构3和 旋扣钳机构4,它还包括用于检测油管接箍位置的接箍检测部件、用于收集卸下油管残液的 残液收集装置5、用于油管的横竖管状态转换装置6、设有抓握机械手7的油管升降装置8、油 管存放装置9和控制各部件动作的控制装置,残液收集装置5由两个可以卡紧在管柱上构成 一个圆筒形的半圆筒体10构成,铁钻工装置2固定在一个可水平方向前后移动的滑台11上, 油管提起后由接箍检测部件检测到接箍,通过管柱提升装置将接箍定位到铁钻工装置2处 由背钳机构3钳紧接箍,旋扣钳机构4旋下油管,铁钻工装置2移出,残液收集装置5由驱动机 构驱动卡紧在拆下油管下方的管柱上收集油管中流出的残液,由横竖管状态转换装置6将 油管移出井柱位置,再由竖直转为水平状态,油管升降装置8通过其抓握机械手7将水平状 态的油管送到地面。
[0020] 所述背钳机构3和旋扣钳机构4之间还设有冲扣机构12,背钳机构3、旋扣钳机构4 和冲扣机构12按从下至上的顺序固定在一个可水平方向前后移动的滑台上,冲扣机构12上 设有用于嵌入油管的钳口部13、设于钳口部13两侧用于钳住油管的冲扣钳夹紧装置14和于 钳口部13的两侧作用在冲扣机构12上的冲扣液压缸15,背钳机构3钳紧油管接箍,冲扣钳夹 紧装置14钳紧接箍上方的油管并由冲扣液压缸15进行冲击,使冲扣机构12对钳住的油管施 加冲击扭力,之后由旋扣钳机构4对油管旋扣。
[0021] 铁钻工:
[0022] 直线行走式小型铁钻工,包括背钳机构3和用于装卸上方油管的旋扣钳机构4,所 述背钳机构3和旋扣钳机构4之间还设有冲扣机构12,背钳机构3、旋扣钳机构4和冲扣机构 12按从下至上的顺序固定在一个可水平方向前后移动的滑台11上,冲扣机构12上设有可绕 管柱转动的转动部40,转动部40设有用于嵌入油管的钳口部I3、设于钳口部I3两侧采用液 压驱动的用于钳住油管的冲扣钳夹紧装置14和于钳口部13的两侧作用在转动部40上的冲 扣液压缸15,背钳机构3钳紧油管接箍,冲扣钳夹紧装置14钳紧接箍上方的油管并由冲扣液 压缸15进行冲击,使冲扣机构12对钳住的油管施加冲击扭力,之后由旋扣钳机构4对油管旋 扣。
[0023] 所述冲扣机构12上设有圆弧形分布的齿牙16,通过齿牙I6与角度传感器连接,以 获得冲扣机构12的转角。
[0024] 所述滑台11设有竖轨17及升降液压缸42,背钳机构3、旋扣钳机构4和冲扣机构12 固定在竖轨17上,由升降液压缸42推动可上下移动。
[0025] 所述冲扣机构12的转动部40与背钳机构3之间设有相配合的由圆形的凸环和凹槽 构成的卡嵌部41,以使转动部40绕管柱转动。
[0026]所述旋扣钳机构4与冲扣机构12间设有用于弹簧18。
[0027]所述旋扣钳机构4是通过液压马达19驱动旋扣部件20进行旋扣的。
[°028]开放式接箍涡流测试机构,是精确设定接箍位置的关键,是解决无人操作起、下油 管的必须要解决的技术问题。直线行走式小型铁钻工系统,钳口的工作范围为®60-145mm、 旋扣器夹紧专用双活塞杆油缸、背钳机构和冲扣钳机构之间的同心连接的卡嵌部,是在起 管过程中,是保证油管扣全部能够卸开的关键、在下管过程中,是保证油管扣全部能够上到 标准扭矩的关键。冲扣机构卸扣过程,在油管扣上锈或咬死时将扣冲开;上扣过程,将各按 箍处扣的扭矩上成一致,也就是说上扣的程度是一样的。
[0029]残液收集装置:
[0030]残液收集装置5,包括将残液收集到与其连接的容器内的残液收集筒21,所述残液 收集筒21由两个在边角处相铰接的可以卡紧在管柱上构成一个紧密连接的整圆筒形的半 圆筒体10构成,其中一个半圆筒体10固定在一 “L”形支臂22的端部上,支臂22的另一端通过 第一支臂连杆231和第二支臂连杆232与机架1呈四边形结构连接,支臂22可由驱动装置驱 动将其端部的半圆筒体10靠近管柱,另一个半圆筒体10通过外侧连杆233和内侧连杆234首 尾依次相铰接在支臂22上,半圆筒体10铰接在外侧连杆233的自由端,内侧连杆234与一支 臂液压缸241连接,通过该支臂液压缸241驱动可以将两个半圆筒体10围绕管柱合抱成一 体。
[0031]残液收集筒21的内壁设有用于扶正油管的扶正部。
[0032]自动残液收集装置在起油管时,收集筒底部与接箍结合的同时,其内壁的扶正部 也抵靠在接箍上方的油管上,起到进一步扶正油管与接箍对位的作用用;在下油管时,在油 管进入接箍口之前起扶正作用,确保正确对扣。
[0033] 旋扣钳机构:
[0034] 旋扣钳,包括可竖向移动的旋扣钳本体,旋扣钳本体设有与驱动装置连接用于卸 扣的滚轮25,其特征在于,所述滚轮25为两对,分别固定两个滚轮架26上,两个滚轮架26可 相向运动地固定在导轨27上,滚轮架26与一可转动地固定在一轴上的连杆23的一端铰接, 该连杆23的另一端与液压缸24缸杆铰接,通过液压缸24可以驱动两对滚轮25夹紧油管,通 过驱动滚轮25转动可以进行旋扣动作。导轨27起限位作用,使两对滚轮25,只能在直线上运 动,确保对位精确。旋扣钳机构4是通过液压马达19直接驱动滚轮25同向转动对油管进行旋 扣的。液压缸24为双向缸。为了使4个滚轮25贴在管壁时使油管受力更均匀,每对滚轮25的 周面都设有相嵌合的沟槽结构,使4个滚轮25在抵在油管上时位置和受力基本上是均匀的。 [0035]横竖管状态转换装置:
[0036] 横竖管状态转换装置6,包括两个转换机械手28和两个角度驱动装置29,两个转换 机械手28分隔一段距离固定在一梁架30上,该梁架30固定在一角度驱动装置29的输出端以 实现转换机械手28抓取的油管在竖平面上的转动,该角度驱动装置29固定在另一角度驱动 装置29的输出端以实现转换机械手28抓取的油管在水平面上的转动。
[0037]角度驱动装置29采用液压马达驱动的回转减速器制成,并采用机械定位转角。实 现水平面上转动的角度驱动装置29由液压缸驱动,可以上下移动,以使机械手抓取的油管 能够产生竖向的位移。
[0038]油管提升装置:
[0039]剪叉式油管提升机,包括剪叉式提升装置,所述剪叉式提升装置由剪叉机构31、设 有竖向滑道32的支架和驱动剪叉机构31使其顶部的升降台33沿竖向滑道32升降的升降机 液压缸34构成,剪叉机构31顶部的升降台33两侧设有油管抓取装置,油管抓取装置由转换 机械手28和驱动其动作的抓取液压缸35构成,通过油管抓取装置抓取油管并由剪叉式提升 装置完成油管的升降过程。
[0040] 所述转换机械手28由固定在所述抓取液压缸35缸杆两侧的铰接座36、一端与铰接 座36铰接的卡爪连杆235和与卡爪连杆235另一端铰接的卡爪37构成,卡爪37于前段的内侧 设有用于卡紧油管的卡紧部38,卡爪37于中段与卡爪连杆235铰接,卡爪37于后端与抓取液 压缸35缸杆铰接,通过缸杆伸缩可以控制转换机械手28开合。该结构可以使转换机械手角 度张开的最大化,便于油管的抓取和松脱,也可以适应不同粗细的管径。
[0041]所述剪叉机构31与所述竖向滑道32于接触部位设有导向轮39。
[0042]剪叉式单侧提升机机械手系统采用剪叉式单侧提升机构,顶部配有两个机械手抓 起油管;起管时,将油管从横竖管状态转换装置主机械手手爪中接过。送到油管架上、下管 时,从油管架上将油管抓住,上升交给主机械手,放到井口内。
[0043]油管存放装置:
[0044]用于在地面上存放油管,送管器托板为设有一个存放平面的架体结构,油管平行 放在油管存放装置上,通过驱动装置可以驱动存放平面向一边倾斜,从而可以使排列在其 上的油管向一边滚动,起管存放时向外侧滚动,下管时向内侧滚动则方便机械手抓取。
[0045]本实用新型钳口的工作范围为〇60-145mm,整个系统可通过车载作业,可以适用 于油管管径①60-145mm的范围进行修井作业。
[0046]起管过程,操作工首先操作带压修井机,将油管从井口提起。这时横竖管状态转换 装置的机械手可以起到扶正油管的作用。当接箍到达接箍涡流测量装置时,由PLC控制,使 接箍顶部停在带压修井机提升系统上承载平台400mm处,这时进入全自动过程。铁钻工前 行,钳口中心和油管中心重合,背钳夹紧接箍,冲扣钳夹紧油管,开始冲扣。检测到油管扣松 开后停止动作,松开冲扣钳,旋扣钳夹紧油管开始卸扣。当油管扣全部卸开后,铁钻工退回 原位,残液收集系统前行夹紧接箍,横竖管状态转换装置上升1〇〇_放液。残液放完后,残液 收集系统退回原位。横竖管状态转换装置水平方向旋转先180。将管移出,再竖向旋转90。将 管平放交给剪叉式提升机将管下放到送管器托板上,送管器将油管下放到油管架上。反之, 则完成下管过程,冲扣钳可以按照压力传感器的指示将油管旋紧。

Claims (1)

1.旋扣钳,包括可竖向移动的旋扣钳本体,旋扣钳本体设有与驱动装置连接用于卸扣 的滚轮(25),其特征在于,所述滚轮(25)为两对,分别固定两个滚轮架(26)上,两个滚轮架 (26)可相向运动地固定在导轨(27)上,滚轮架(26)与一可转动地固定在一轴上的连杆(23) 的一端铰接,该连杆(23)的另一端与液压缸(24)缸杆铰接,通过液压缸(料)可以驱动两对 滚轮(25)夹紧油管,通过驱动滚轮(25)转动可以进行旋扣动作。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112124883A (zh) * 2020-10-23 2020-12-25 周施豪 一种产品传输用对称调控式导向装置

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