CN212898363U - 夹持装置及包括其的抽油杆作业系统和修井机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种夹持装置、包括该夹持装置的抽油杆作业系统以及修井机，所述夹持装置包括支撑主体(4)、转动部件(2)以及两夹持滑块(1)，转动部件在其内形成有对置的两个通道(223)；每个夹持滑块在通道中滑动，并具有能够延伸出通道以接合夹持对象的夹持端以及与夹持端相反的引导端，凹陷部的内轮廓(41)被构造成与引导端相接合以引导夹持滑块的运动，使得转动部件的转动引起两夹持滑块的滑动，以实现对夹持对象的夹持或松开。本实用新型以较简单的结构实现夹持对象的稳定可靠的夹持，能适用于不同尺寸的夹持对象并实现对其精准地夹持和定位，并能实现抽油杆的夹持以及扳手方的旋转定位，且有利于实现抽油杆作业系统的自动化。

Description

夹持装置及包括其的抽油杆作业系统和修井机

技术领域

本实用新型涉及一种夹持装置，尤其涉及一种在修井设备的抽油杆作业系统中对抽油杆的夹持装置。

背景技术

现有的对于夹持对象(例如处理对象、加工工件)的夹持装置往往结构复杂和/或操作不便，本实用新型首先意欲解决该问题。

例如，对于抽油杆，在现有的修井设备的抽油杆起下系统中不存在对于抽油杆的专用的夹持装置。抽油杆的起下及定位使用的是双吊卡结构。其中一个吊卡作为抽油杆起下作业动力，另一个吊卡作为井口卡瓦功能固定抽油杆，防止抽油杆下沉，两吊卡反复循环交替使用。吊卡与抽油杆间的安装及拆卸需要人工手动操作，自动化程度低，人工操作强度大并且作业效率低，同时现场作业环境具有一定风险，影响油田作业的安全性。

因此，如何在对抽油杆的作业中以简单的夹持定位装置方便地实现对抽油杆的稳定的夹持，是在修井作业中亟待解决的问题。

进一步地，在修井作业中如何实现对抽油杆的自动夹持或松开，而减少或避免人工操作，降低操作强度和风险，提高作业效率，也是需要解决的问题。

更进一步地，油井中所使用的抽油杆由于各种复杂的作业状况可能存在抽油杆的杆径不统一的情况，因此也存在对多种杆径的抽油杆均通用的夹持装置的需求，以减少更换夹持装置所造成的人力和时间成本。

由于夹持对象在被夹持住之后可能需要后续处理，例如抽油杆需要转动以对扳手方进行定位从而与液压钳对准。因此需要能集成地实现对夹持对象的夹持及其运动和定位的夹持装置。进一步地，对于夹持对象的夹持和定位的精确控制也是对夹持装置的普遍需求。

本实用新型旨在解决现有技术中存在的上述问题和/或其它问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种夹持装置，该夹持装置包括支撑主体、转动部件以及两夹持滑块，其中支撑主体内形成有凹陷部，转动部件至少部分地容纳在所述支撑主体中，所述转动部件在其内形成有对置的两个通道，每个夹持滑块被构造成在相应的所述通道中滑动，并具有能够延伸出所述通道以接合夹持对象的夹持端以及与所述夹持端相反的引导端；所述凹陷部的内轮廓被构造成与每个夹持滑块的引导端相接合以引导所述夹持滑块的运动，使得所述转动部件的转动引起两夹持滑块的滑动，以实现对夹持对象的夹持或松开。

本实用新型还提供了一种抽油杆作业系统，其包括如上所述的夹持装置以及控制装置，其中夹持对象为抽油杆；所述控制装置自动地控制所述夹持装置的转动部件的转动和/或所述夹持装置的升降。

本实用新型还提供了一种修井机，其包括如上所述的夹持装置以及控制装置，其中夹持对象为抽油杆；所述控制装置自动地控制所述夹持装置的转动部件的转动和/或所述夹持装置的升降。

本实用新型的有益效果至少在于，通过在支撑主体内形成凹陷部并以凹陷部的内轮廓对夹持滑块进行引导以实现夹持滑块的滑动，以较少的部件和较简单的结构实现了对于夹持对象的稳定可靠的夹持。转动部件能相对于休止位置在不同的方向上转动，通过内轮廓的不同直径的区段的设置，使得夹持装置能适用于不同尺寸的夹持对象并能精准地夹持和定位。并能在对抽油杆夹持的同时实现对抽油杆的扳手方的旋转定位。而且，转动部件在马达的驱动下能够通过控制装置对马达的控制而实现抽油杆的精确可控的转动，有利于实现抽油杆作业系统的自动化。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的一种示例性实施例的夹持装置的立体剖视示意图；

图2示出了图1所示的夹持装置的俯视图，其中为了清楚地示出支撑主体的内轮廓和滚动装置的接合而移去了转动盘；

图3示出了本实用新型的一种示例性的支撑主体的立体示意图；

图4示出图3所示的支撑主体的立体剖视示意图；以及

图5示出本实用新型的一种示例性的滑块容纳件的立体示意图。

具体实施方式

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

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。

如图1、2所示，根据本实用新型的一种示例性的实施例，提供了一种夹持装置，所述夹持装置包括支撑主体4、转动部件2以及两夹持滑块1，其中支撑主体4内形成有凹陷部，转动部件2至少部分地容纳在所述支撑主体4中，其中所述转动部件2在其内形成有对置的两个通道223，两夹持滑块1中的每个夹持滑块1被构造成在相应的所述通道223中滑动并具有能够延伸出所述通道223以接合夹持对象的夹持端11以及与所述夹持端相反的引导端，所述凹陷部的内轮廓41被构造成与每个夹持滑块1的引导端相接合以引导所述夹持滑块1的运动，使得所述转动部件2的转动引起两夹持滑块1的滑动，以实现对夹持对象的夹持或松开。

在该示例中，转动部件2被带动以转动时，由于两夹持滑块1均位于在转动部件2内形成的通道223中，因此转动部件2带动两夹持滑块1转动，在夹持滑块1的引导端(在图2中的径向外端)受到支撑主体4的凹陷部的内轮廓41的引导的作用下，两夹持滑块1分别在通道223中滑动，以相向滑动从而实现对夹持对象的夹持，或是相背地滑动以松开夹持对象。在上述结构中，通过在支撑主体内形成凹陷部并以凹陷部的内轮廓对夹持滑块进行引导以实现滑块的滑动，以较少的部件和较简单的结构实现了对于夹持对象的稳定可靠的夹持。

作为示例，如图1所示，所述夹持对象为抽油杆6，所述抽油杆6包括扳手方61以及与所述扳手方相邻的凸缘部62，所述夹持滑块1的夹持端11被构造成适于对所述凸缘部62进行夹持。

本领域技术人员可以理解，虽然在该示意图1中以及在本文的描述中以抽油杆为例示出和描述了夹持对象，但本实用新型的夹持装置所适用的领域显然不限于此，例如其还可用于在修井作业中对抽油管进行夹持，更进一步地，其能作为通用的夹持装置对各种夹持对象进行夹持。

如图1、2、3所示，每个所述夹持滑块1分别包括设置在所述引导端的滚动装置12；所述内轮廓41包括呈中心对称的第一区段411和第二区段413，在所述转动部件2从休止位置朝向第一方向转动的情况下，两滚动装置12分别沿所述第一区段411和第二区段413滚动。

由于两滚动装置12所在的两夹持滑块1分别位于转动部件2内的对置的两个通道223中，在内轮廓41的第一区段411和第二区段413形成为中心对称轮廓的情况下，两滚动装置12的运动一致且同步，从而使得夹持运动过程更顺畅和稳定。并且这种中心对称的结构更利于支撑主体4的内轮廓的加工。

本领域技术人员可以理解，在上述示例中设置了两滚动装置12以减少夹持滑块1与支撑主体4的内轮廓41之间的摩擦，然而本实用新型不限于此。作为示例，夹持滑块的引导端例如可加工成较为平滑的端部即可。

作为示例，如图2-4所示，所述内轮廓41还包括呈中心对称的第三区段412和第四区段414，其中在所述转动部件2从休止位置朝向第二方向转动的情况下，两滚动装置12分别沿所述第三区段412和第四区段414滚动。

通过上述结构，转动部件2可相对于休止位置朝向不同的方向转动，从而第一区段411/第二区段413可与第三区段412/第四区段414设计成不同的曲线轮廓以适应于不同的夹持对象。

优选地，其中所述第一区段411、第二区段413、第三区段412和第四区段414均分别包括打开部段41R和闭合部段41C，其中当滚动装置位于所述打开部段41R时，两夹持滑块1不与夹持对象相接合，当滚动装置处于所述闭合部段41C时，所述两夹持滑块1均与夹持对象接合以对其夹持；其中所述第一区段411的闭合部段41C的直径不同于所述第三区段412的闭合部段的直径。

通过上述示例的轮廓结构，使得夹持装置能够实现稳定的夹持、松开动作的同时，还能实现对于不同尺寸的夹持对象的夹持。

如图2-4所示，在所述第一区段411的闭合部段41C与所述第四区段414的闭合部段41C之间、以及第二区段413的闭合部段41C和第三区段412的闭合部段41C之间分别存在突出的阻挡部42，以阻止滚动装置的继续运动。以此结构保证转动部件在转动到一定程度时，由于滚动装置的继续移动被阻挡部42所阻止，因此转动部件不再继续转动。

进一步地，仍然参考图2-4，各所述闭合部段41C被构造成使得在两夹持滑块1夹持住夹持对象之后，转动部件2仍能转动以通过两夹持滑块1带动夹持对象转动。具体地，作为示例，该闭合部段41C以圆弧的形式延伸。且优选地，该圆弧的延伸长度(或称为延伸范围)可根据夹持住夹持对象后该夹持对象需要转动的行程来确定。本领域技术人员也可以理解，该闭合部段41C的圆弧的直径与夹持滑块1的长度以及夹持对象的尺寸相适配。

通过该示例的结构可以实现在夹持住夹持对象之后，可根据夹持对象的定位需要对夹持对象进一步地转动。例如，在夹持对象为抽油杆时，如图1所示，两夹持滑块的夹持端11在抽油杆的夹持位置夹持在邻近扳手方61的凸缘部62处。在抽油杆的起下过程中，由于两相邻抽油杆之间通过螺纹接箍(未示出)进行连接，因此在对抽油杆的取出过程中需要对上下两抽油杆卸扣(即断开两抽油杆之间的连接)。下方的抽油杆即夹持对象如图1所示被夹持滑块1夹持，而负责松开该下方的抽油杆和接箍的液压钳需要拧动接箍。在拧动过程中，液压钳的背钳夹持在扳手方上以固定下方的抽油杆即夹持对象。因此扳手方61需要定位成其平坦表面与背钳的夹持部位相对准。通过采用本实用新型的夹持装置，在对凸缘部62夹持的状态下转动部件2可继续带动夹持滑块1并继而带动夹持对象转动到期望的位置，以实现扳手方相对于液压钳的对准。

本领域技术人员可以理解，虽然在上下文中以抽油杆的起下作业作为对抽油杆作业的示例，但是本实用新型不限于此。如上所述，该夹持装置也可用于抽油管的夹持，而且不限于抽油杆/抽油管的起下作业中，其还可用于例如在抽油杆/抽油管移运、清理、检测等作业过程对抽油杆/抽油管的夹持。

作为滚动装置的示例，如图1、4所示，所述滚动装置12包括固定在所述夹持滑块1上的轴121以及并列地套设于所述轴121上的第一滚轮122和第二滚轮123，所述内轮廓41包括第一引导部410和第二引导部419，第一引导部410形成为所述凹陷部的侧壁，并且所述第一滚轮122与所述第一引导部410相接合，第二引导部419形成为位于所述凹陷部的底壁中的凹槽，并且所述第二滚轮123位于所述凹槽内。

使用上述结构的滚动装置12，使得在转动部件2从休止位置朝向对夹持对象进行夹持的位置运动的过程中，第一滚轮122抵靠在内轮廓41的第一引导部410即支撑主体4的凹陷部的侧壁上，由此对第一滚轮122施加推压力推动夹持滑块1在通道223中朝向夹持对象滑动。而在松开夹持对象并返回休止位置的过程中，第二滚轮123抵靠第二引导部419即凹陷部的底壁中的凹槽的径向内侧，由此对第二滚轮123施加推压力推动夹持滑块1在通道223中远离夹持对象滑动。

作为一种示例，转动部件包括两部件，如图1、5所示，所述转动部件2包括由传动装置驱动的转动盘21和与所述转动盘21联接成一起旋转的滑块容纳件22；其中滑块容纳件22中形成有供夹持对象穿过的通孔221，并且滑块容纳件22包括至少部分地容纳在所述支撑主体4的所述凹陷部中的主体部222，其中所述两个通道223从所述主体部222的外侧面延伸到所述通孔221。

本领域技术人员可以理解，虽然本处以包括转动盘21和与所述转动盘21联接成一起旋转的滑块容纳件22的结构为例对转动部件2做了阐述，但是转动部件2的结构可以不限于此，只要能实现转动部件2的相应功能即可。

优选地，如图1所示，所述转动盘21被支撑在所述支撑主体4上，并覆盖所述内轮廓41以及与所述内轮廓41相接合的滚动装置12。因此可以防止杂物、灰尘等进入到夹持装置内部，尤其是防止杂物、灰尘等进入到滚动装置12与内轮廓41相接合的部位处而影响两者之间的相对运动。

作为转动盘21与滑块容纳件22一起转动的联接的一种示例，如图1、5所示，所述滑块容纳件22的主体部222呈圆柱形并且在与所述转动盘21联接的端部处形成有防转台阶224，所述转动盘21形成有中心切口，所述中心切口的轮廓与所述防转台阶的轮廓相配合以实现所述转动盘21与所述滑块容纳件22无相对转动的联接。

示例性地，防转台阶224的两个边缘分别沿着圆柱形主体部222的圆形横截面的弦长的方向延伸。采用这种结构利于滑块容纳件22的加工。

本领域技术人员可以理解，上文中作为示例描述了滑块容纳件22的结构，然而滑块容纳件22的结构不限于此，也可采用其它结构，能实现其功能的各种修改和变型也在本实用新型的所附权利要求的保护范围之内。

作为转动部件的传动装置，示例性地，所述夹持装置包括马达31以及设置在所述马达31的输出轴和所述转动部件2之间的传动装置；其中所述马达31适于被控制以控制所述转动部件2的转动。

优选地，马达31可以为电动马达，例如可为步进电机；或是液压马达。以便于通过控制装置对其马达的输出进行精确控制，进而实现对转动部件的转动的精确控制以及夹持对象的精确定位。

示例性地，所述传动装置包括齿轮32，其中所述转动盘21上设置有与所述齿轮32接合的齿部211。

示例性地，如图1所示，夹持装置还包括升降杆5，其联接到所述支撑主体4以实现所述夹持装置的升降，以使得夹持装置更灵活地满足于作业现场的移动需求。在此为了介绍的简洁性而未示出对于升降杆的驱动和传动装置等，然而本领域技术人员可以理解其可采用各种驱动和传动机构，例如可包括适于被控制的驱动装置。

根据本实用新型的一种示例性实施例，还提供了一种抽油杆作业系统，其包括上述各示例中所描述的夹持装置以及控制装置，其中夹持对象为抽油杆，所述控制装置自动地控制所述夹持装置的转动部件2的转动和/或所述夹持装置的升降。

根据本实用新型的又一示例性实施例，还提供了一种修井机，其包括上述各示例中所描述的夹持装置以及控制装置，所述控制装置自动地控制所述夹持装置的转动部件2的转动和/或所述夹持装置的升降。

该抽油杆作业系统和修井机由此具有了上述各示例中所描述的夹持装置的优点。并且，由于控制装置的使用，转动部件的转动方向和转动程度被精确地控制，实现了抽油杆的精确的夹持以及之后抽油杆转动角度的精确控制，从而实现了扳手方的精确对准。同时，对于夹持装置升降的控制便于实现在抽油杆的作业过程中夹持装置与其它操作装置例如液压钳、吊卡等的相配合的协调的运动，从而有利于实现抽油杆起下作业的自动化，减少或避免人力操作并提高作业效率。鉴于目前修井机领域中的自动化程度很低的现状，该夹持装置在修井机的领域中的应用尤其具有显著性的创新。更进一步地，由于抽油杆的特殊形状和性能，现有的修井技术中对抽油杆的操作基本采用人工方式进行，本实用新型中将该夹持装置应用于抽油杆作业系统中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创新意义。

对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可对上文所公开的实施例作出各种修改和变型。根据本说明书所公开的对本实用新型的实践，本实用新型的其它实施例对于本领域技术人员而言是显而易见的。本说明书及其公开的示例应被认为只是例示性的，本实用新型的真正范围由所附权利要求及其等同物指定。

Claims (17)

1.一种夹持装置，其特征在于，包括：

支撑主体(4)，其内形成有凹陷部；

转动部件(2)，至少部分地容纳在所述支撑主体(4)中，其中所述转动部件(2)在其内形成有对置的两个通道(223)；以及

两夹持滑块(1)，每个夹持滑块(1)被构造成在相应的所述通道中滑动，并具有能够延伸出所述通道以接合夹持对象的夹持端(11)以及与所述夹持端(11)相反的引导端；

其中，所述凹陷部的内轮廓(41)被构造成与每个夹持滑块(1)的引导端相接合以引导所述夹持滑块(1)的运动，使得所述转动部件(2)的转动引起两夹持滑块(1)的滑动，以实现对夹持对象的夹持或松开。

2.根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，每个所述夹持滑块(1)分别包括设置在所述引导端的滚动装置(12)；

其中，所述内轮廓(41)包括呈中心对称的第一区段(411)和第二区段(413)，在所述转动部件(2)相对于休止位置在第一方向转动的情况下，两滚动装置(12)分别沿所述第一区段(411)和第二区段(413)滚动。

3.根据权利要求2所述的夹持装置，其特征在于，

所述内轮廓(41)还包括呈中心对称的第三区段(412)和第四区段(414)，其中在所述转动部件(2)相对于休止位置在第二方向转动的情况下，两滚动装置(12)分别沿所述第三区段(412)和第四区段(414)滚动。

4.根据权利要求3所述的夹持装置，其特征在于，

其中所述第一区段(411)、第二区段(413)、第三区段(412)和第四区段(414)均分别包括打开部段(41R)和闭合部段(41C)，其中当滚动装置位于所述打开部段(41R)时，两夹持滑块(1)的夹持端(11)不与夹持对象相接合，当滚动装置处于所述闭合部段(41C)时，所述两夹持滑块(1)的夹持端(11)均与夹持对象接合以对其夹持；

其中所述第一区段(411)的闭合部段(41C)的直径不同于所述第三区段(412)的闭合部段的直径。

5.根据权利要求4所述的夹持装置，其特征在于，

所述第一区段(411)的闭合部段(41C)与所述第四区段(414)的闭合部段之间、以及第二区段(413)的闭合部段(41C)和第三区段(412)的闭合部段之间分别存在突出的阻挡部(42)，以阻止滚动装置的继续运动。

6.根据权利要求4或5所述的夹持装置，其特征在于，

各所述闭合部段(41C)延伸成使得在两夹持滑块(1)夹持住夹持对象之后，转动部件(2)仍能转动以通过两夹持滑块(1)带动夹持对象转动。

7.根据权利要求2所述的夹持装置，其特征在于，

所述滚动装置(12)包括固定在所述夹持滑块(1)上的轴(121)以及并列地套设于所述轴(121)上的第一滚轮(122)和第二滚轮(123)，并且，

所述内轮廓(41)包括：

第一引导部(410)，形成为所述凹陷部的侧壁，其中所述第一滚轮(122)与所述第一引导部(410)相接合，以及

第二引导部(419)，形成为位于所述凹陷部的底壁中的凹槽；所述第二滚轮(123)位于所述凹槽内。

8.根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，还包括：

马达(31)，以及

设置在所述马达(31)的输出轴和所述转动部件(2)之间的传动装置；其中所述马达(31)适于被控制以控制所述转动部件(2)的转动。

9.根据权利要求8所述的夹持装置，其特征在于，

所述转动部件(2)包括由所述传动装置驱动的转动盘(21)和与所述转动盘(21)联接成一起旋转的滑块容纳件(22)；其中，

所述滑块容纳件(22)中形成有供夹持对象穿过的通孔(221)，并且所述滑块容纳件(22)包括至少部分地容纳在所述支撑主体(4)的所述凹陷部中的主体部(222)，其中所述两个通道(223)从所述主体部的外侧面延伸到所述通孔(221)。

10.根据权利要求9所述的夹持装置，其特征在于，

所述转动盘(21)被支撑在所述支撑主体(4)上，并覆盖所述内轮廓(41)以及与所述内轮廓(41)相接合的引导端。

11.根据权利要求9或10所述的夹持装置，其特征在于，

所述滑块容纳件(22)的主体部(222)呈圆柱形并且在与所述转动盘(21)联接的端部处形成有防转台阶(224)，所述转动盘(21)形成有中心切口，所述中心切口的轮廓与所述防转台阶的轮廓相配合以实现所述转动盘(21)与所述滑块容纳件(22)无相对转动的联接。

12.根据权利要求11所述的夹持装置，其特征在于，所述防转台阶(224)的两个边缘分别沿着圆柱形主体部(222)的圆形横截面的弦长的方向延伸。

13.根据权利要求9所述的夹持装置，其特征在于，

所述传动装置包括齿轮(32)，其中所述转动盘(21)上设置有与所述齿轮(32)接合的齿部(211)。

14.根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，

还包括升降杆(5)，其联接到所述支撑主体(4)以实现所述夹持装置的升降。

15.根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，

所述夹持对象为抽油杆(6)，所述抽油杆(6)包括扳手方(61)以及与所述扳手方相邻的凸缘部(62)，所述夹持滑块(1)的夹持端(11)被构造成适于对所述凸缘部(62)进行夹持。

16.一种抽油杆作业系统，其特征在于，包括：

权利要求1-14中任一项所述的夹持装置，其中夹持对象为抽油杆；以及

控制装置，所述控制装置自动地控制所述夹持装置的转动部件(2)的转动和/或所述夹持装置的升降。

17.一种修井机，其特征在于，包括：

权利要求1-14中任一项所述的夹持装置；以及

控制装置，所述控制装置自动地控制所述夹持装置的转动部件(2)的转动和/或所述夹持装置的升降。

Images