用于石油修井作业双人操控的起下油管装置及其使用方法
【专利摘要】本发明涉及用于修井作业双人操控起下油管装置及其使用方法，包括外壳、吊块组件、油管卡组件；外壳两端分别设置有吊块组件开口安装槽，吊块组件开口安装槽之间还设置有油管卡组件安装槽；吊块组件包括对应安装在吊块组件开口安装槽内的吊卡块、吊卡块驱动装置、吊卡块挡板；油管卡组件包括安装在油管卡组件安装槽内的机械手主体、机械手油管卡和机械手油管卡限位件；机械手油管卡通过销轴可旋转地设置在机械手主体上，外壳上还设置有用于安装机械手油管卡限位件的通槽；机械手油管卡限位件包括油管弹簧导轨、油管弹簧推板和弹簧。其具有结构简单、设计合理，使用方便，易于维护保养，降低了设备成本，减少了人力劳动强度，提高了现场作业效率。
【专利说明】
用于石油修井作业双人操控的起下油管装置及其使用方法
技术领域
[0001]本发明涉及采油修井井下作业技术领域，具体涉及用于石油修井作业双人操控的起下油管装置及其使用方法，主要用于起下油管时扶正油管和吊环。
【背景技术】
[0002]目前，采油修井井下作业过程复杂，操作工人的劳动强度大，劳动环境差，安全系数低。国内修井作业起下油管操作大致可分为两种:第一种，井口由两到三人配合操作完成一系列动作，需要工作人员配合默契，否则容易导致磕、碰、伤、残。第二种，进口高精度修井设备，但修井作业现场条件差，电子设备在现场应用困难，且成本极高。因此，需要提出一种结构更合理、成本低廉、使用方便、易于维护保养的修井作业双人操控起下油管装置以满足井下作业的需求。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于:提出用于石油修井作业双人操控的起下油管装置及其使用方法，其具有结构简单、设计合理，使用方便，易于维护保养，降低了设备成本，减少了人力劳动强度，提高了现场作业的工作效率。
[0004]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0005]—种用于石油修井作业双人操控的起下油管装置，所述起下油管装置包括外壳、吊块组件、油管卡组件;其中，外壳两端分别设置有吊块组件开口安装槽，吊块组件开口安装槽之间还设置有油管卡组件安装槽；吊块组件包括对应安装在所述吊块组件开口安装槽内的吊卡块、吊卡块驱动装置、吊卡块挡板，吊卡块驱动装置与吊卡块相连接，吊卡块挡板与吊块组件开口安装槽的开口端相连接;油管卡组件包括安装在油管卡组件安装槽内的机械手主体、机械手油管卡和机械手油管卡限位件;机械手油管卡通过销轴可旋转地设置在机械手主体上，外壳上还设置有用于安装机械手油管卡限位件的通槽;机械手油管卡限位件包括油管弹簧导轨、油管弹簧推板和弹簧，弹簧套设在油管弹簧导轨上，油管弹簧推板设置在油管弹簧导轨的一端，油管弹簧导轨的另一端上设置有弹簧连接座，弹簧的两端分别连接在弹簧连接座和油管弹簧推板上;所述油管弹簧推板可滑动地设置在所述通槽内用于限制机械手油管卡在旋转后将油管卡紧。
[0006]作为上述方案的进一步改进，所述吊卡块上还设置有与吊卡块形状相互配合的尼龙套;所述机械手油管卡限位件的数量为2个，分别对应设置在油管卡组件的两侧；油管弹簧推板上还设置有导向机构，通过导向机构将油管弹簧推板设置在油管弹簧导轨的一端，并可沿油管弹簧导轨往复滑动。
[0007]作为上述方案的进一步改进，所述机械手油管卡限位件上还设置有弹力调节机构，所述弹力调节机构通过螺纹连接的方式设置在油管弹簧导轨上，并与所述弹簧连接座相抵接。
[0008]作为上述方案的进一步改进，所述吊卡块上设置有若干个不同位置的吊环缺口，该吊环缺口与连接吊卡块的吊环相连接，用于调整吊卡块对吊环的夹紧力。
[0009]作为上述方案的进一步改进，所述机械手油管有若干个不同位置的油管缺口，该油管缺口与连接机械手油管卡的油管相连接，用于调整机械手油管卡对油管的夹紧力可调节;所述机械手主体两端延中线方向和机械手油管卡伸入外壳中的部位设置有对称的开
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[0010]作为上述方案的进一步改进，所述吊卡块挡板可拆卸地安装在吊块组件开口安装槽的开口端，包括螺栓连接、卡接、插接中的任一种连接方式。
[0011]作为上述方案的进一步改进，所述吊卡块驱动装置采用液压驱动、气压驱动、电机驱动中的任一种驱动方式;所述吊卡块驱动装置还连接有驱动控制器，吊卡块上还设置有用于检测吊卡块夹紧力的压力传感器，外壳上还设置有显示器、警报器和/或灯光异常报警提示装置;所述压力传感器将检测到的力值信号传递至驱动控制器，驱动控制器根据力值的结果控制吊卡块驱动装置的驱动动作；当检测到的压力值超过预设值时，驱动控制器控制警报器和/或灯光异常报警提示装置发出声音和/或灯光闪烁；同时压力传感器还与显示器相连接。
[0012]作为上述方案的进一步改进，所述吊卡块驱动装置还可以采用手动驱动装置;所述吊卡块上还设置有与外壳内壁相互配合的滚轮，该手动驱动装置包括设置在吊卡块上的螺杆驱动装置，所述螺杆驱动装置的端部与吊卡块相抵;所述吊块组件开口安装槽内还设置有吊卡块自动回位装置，该吊卡块自动回位装置包括设置在吊块组件开口安装槽内的压簧，该压簧的两端分别连接外壳内壁和吊卡块。
[0013]作为上述方案的进一步改进，所述的显示器为液晶显示器;所述的灯光异常报警提示装置为多种颜色的LED灯。
[0014]本发明上述起下油管装置的使用方法包括如下步骤:
[0015]I)自动定位操作
[0016]通过升降立柱调整机构，将所述起下油管装置调整至石油修井待抓持井口油管的预定高度位置后并进行锁定;通过调整伸缩臂主体的位置，使得所述起下油管装置正对井口中心后，并进彳丁锁定；
[0017]2)起油管操作
[0018]利用起下油管装置的油管卡组件(3)抓住油管，通过绞车提起油管，并将油管送至油管输送小车装置上，将油管卡组件松开油管，待油管完全横放在油管输送小车装置上时，伸出起下油管装置的吊块组件(2)抓住双臂吊环，轻提吊卡块6后松开吊卡块，带动起下油管装置的吊卡块到井口抓住下一根油管，重复上述动作完成起油管操作；
[0019]3)下油管操作
[0020]放下吊卡块，伸出起下油管装置推出双臂吊环，调整吊卡块至油管接箍下部，吊卡块锁紧油管接箍头，起下油管装置松开双臂吊环，绞车上提油管，伸出起下油管装置的油管卡组件至最大行程抓住油管，收回起下油管装置，通过伸缩臂内的伺服液压缸，使起下油管装置带动油管自动对正井口至对接位置，收回起下油管装置，油管卡组件松开油管，重复上述动作完成下油管操作。
[0021]与现有技术中起下油管作业相比，采用本发明所述的用于石油修井作业双人操控的起下油管装置有如下优点:
[0022](I)修井作业起下油管时，配合远程液压控制台、液压缸实现油管和吊环定位。
[0023](2)对吊环和油管的夹紧力可调节，方便根据现场需要调整夹紧力，且避免了弹簧长时间使用弹性降低时夹紧力不足的情况。
[0024](3)结构简单，设计合理，各部件的选择及其连接关系的设置，有效提高了整个装置的使用寿命。
[0025](4)大大地提高了现场作业的工作效率，节约了人力成本，还降低了工人的劳动强度。
【附图说明】
[0026]附图1为本发明用于石油修井作业双人操控的起下油管装置结构的主视图。
[0027]附图2为本发明用于石油修井作业双人操控的起下油管装置结构的侧视图。
[0028]附图3为本发明用于石油修井作业双人操控的起下油管装置结构的A-A截面示意图。
[0029]附图4为本发明用于石油修井作业双人操控的起下油管装置结构的B-B截面示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图1-4对本发明所述的用于石油修井作业双人操控的起下油管装置结构及其使用方法进行说明。
[0031]用于石油修井作业双人操控的起下油管装置，所述起下油管装置包括外壳1、吊块组件2、油管卡组件3;其中，外壳两端分别设置有吊块组件开口安装槽4，吊块组件开口安装槽之间还设置有油管卡组件安装槽5;吊块组件包括对应安装在所述吊块组件开口安装槽内的吊卡块6、吊卡块驱动装置7、吊卡块挡板8，吊卡块驱动装置与吊卡块相连接，吊卡块挡板与吊块组件开口安装槽的开口端相连接;油管卡组件包括安装在油管卡组件安装槽内的机械手主体9、机械手油管卡10和机械手油管卡限位件11;机械手油管卡通过销轴可旋转地设置在机械手主体上，外壳上还设置有用于安装机械手油管卡限位件的通槽12;机械手油管卡限位件包括油管弹簧导轨13、油管弹簧推板14和弹簧15，弹簧套设在油管弹簧导轨上，油管弹簧推板设置在油管弹簧导轨的一端，油管弹簧导轨的另一端上设置有弹簧连接座，弹簧的两端分别连接在弹簧连接座和油管弹簧推板上;所述油管弹簧推板可滑动地设置在所述通槽内用于限制机械手油管卡在旋转后将油管卡紧。所述吊卡块上还设置有与吊卡块形状相互配合的尼龙套16;所述机械手油管卡限位件的数量为2个，分别对应设置在油管卡组件的两侧；油管弹簧推板上还设置有导向机构，通过导向机构将油管弹簧推板设置在油管弹簧导轨的一端，并可沿油管弹簧导轨往复滑动。所述机械手油管卡限位件上还设置有弹力调节机构，所述弹力调节机构通过螺纹连接的方式设置在油管弹簧导轨上，并与所述弹簧连接座相抵接。所述吊卡块上设置有若干个不同位置的吊环缺口，该吊环缺口与连接吊卡块的吊环相连接，用于调整吊卡块对吊环的夹紧力。所述机械手油管有若干个不同位置的油管缺口，该油管缺口与连接机械手油管卡的油管相连接，用于调整机械手油管卡对油管的夹紧力可调节;所述机械手主体两端延中线方向和机械手油管卡伸入外壳中的部位设置有对称的开口 17。所述吊卡块挡板可拆卸地安装在吊块组件开口安装槽的开口端，包括螺栓连接、卡接、插接中的任一种连接方式。所述吊卡块驱动装置采用液压驱动、气压驱动、电机驱动中的任一种驱动方式;所述吊卡块驱动装置还连接有驱动控制器，吊卡块上还设置有用于检测吊卡块夹紧力的压力传感器，外壳上还设置有显示器、警报器和/或灯光异常报警提示装置;所述压力传感器将检测到的力值信号传递至驱动控制器，驱动控制器根据力值的结果控制吊卡块驱动装置的驱动动作；当检测到的压力值超过预设值时，驱动控制器控制警报器和/或灯光异常报警提示装置发出声音和/或灯光闪烁；同时压力传感器还与显示器相连接。所述吊卡块驱动装置还可以采用手动驱动装置;所述吊卡块上还设置有与外壳内壁相互配合的滚轮18，该手动驱动装置包括设置在吊卡块上的螺杆驱动装置，所述螺杆驱动装置的端部与吊卡块相抵;所述吊块组件开口安装槽内还设置有吊卡块自动回位装置，该吊卡块自动回位装置包括设置在吊块组件开口安装槽内的压簧，该压簧的两端分别连接外壳内壁和吊卡块。所述的显示器为液晶显示器;所述的灯光异常报警提示装置为多种颜色的LED灯。
[0032]本发明上述起下油管装置的使用方法包括如下步骤:
[0033]I)自动定位操作
[0034]通过升降立柱调整机构，将所述起下油管装置调整至石油修井待抓持井口油管的预定高度位置后并进行锁定;通过调整伸缩臂主体的位置，使得所述起下油管装置正对井口中心后，并进彳丁锁定；
[0035]2)起油管操作
[0036]利用起下油管装置的油管卡组件3抓住油管，通过绞车提起油管，并将油管送至油管输送小车装置上，将油管卡组件松开油管，待油管完全横放在油管输送小车装置上时，伸出起下油管装置的吊块组件2抓住双臂吊环，轻提吊卡块6后松开吊卡块，带动起下油管装置的吊卡块到井口抓住下一根油管，重复上述动作完成起油管操作；
[0037]3)下油管操作
[0038]放下吊卡块，伸出起下油管装置推出双臂吊环，调整吊卡块至油管接箍下部，吊卡块锁紧油管接箍头，起下油管装置松开双臂吊环，绞车上提油管，伸出起下油管装置的油管卡组件至最大行程抓住油管，收回起下油管装置，通过伸缩臂内的伺服液压缸，使起下油管装置带动油管自动对正井口至对接位置，收回起下油管装置，油管卡组件松开油管，重复上述动作完成下油管操作。
[0039]上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.用于石油修井作业双人操控的起下油管装置，其特征在于:所述起下油管装置包括外壳(I)、吊块组件(2)、油管卡组件(3);其中，外壳两端分别设置有吊块组件开口安装槽(4)，吊块组件开口安装槽之间还设置有油管卡组件安装槽(5);吊块组件包括对应安装在所述吊块组件开口安装槽内的吊卡块(6)、吊卡块驱动装置(7)、吊卡块挡板(8)，吊卡块驱动装置与吊卡块相连接，吊卡块挡板与吊块组件开口安装槽的开口端相连接;油管卡组件包括安装在油管卡组件安装槽内的机械手主体(9)、机械手油管卡(10)和机械手油管卡限位件(II);机械手油管卡通过销轴可旋转地设置在机械手主体上，外壳上还设置有用于安装机械手油管卡限位件的通槽(12);机械手油管卡限位件包括油管弹簧导轨(13)、油管弹簧推板(14)和弹簧(15)，弹簧套设在油管弹簧导轨上，油管弹簧推板设置在油管弹簧导轨的一端，油管弹簧导轨的另一端上设置有弹簧连接座，弹簧的两端分别连接在弹簧连接座和油管弹簧推板上;所述油管弹簧推板可滑动地设置在所述通槽内用于限制机械手油管卡在旋转后将油管卡紧。2.根据权利要求1所述的用于石油修井作业双人操控的起下油管装置，其特征在于:所述吊卡块上还设置有与吊卡块形状相互配合的尼龙套(16);所述机械手油管卡限位件的数量为2个，分别对应设置在油管卡组件的两侧；油管弹簧推板上还设置有导向机构，通过导向机构将油管弹簧推板设置在油管弹簧导轨的一端，并可沿油管弹簧导轨往复滑动。3.根据权利要求1所述的用于石油修井作业双人操控的起下油管装置，其特征在于:所述机械手油管卡限位件上还设置有弹力调节机构，所述弹力调节机构通过螺纹连接的方式设置在油管弹簧导轨上，并与所述弹簧连接座相抵接。4.根据权利要求1所述的用于石油修井作业双人操控的起下油管装置，其特征在于:所述吊卡块上设置有若干个不同位置的吊环缺口，该吊环缺口与连接吊卡块的吊环相连接，用于调整吊卡块对吊环的夹紧力。5.根据权利要求1所述的用于石油修井作业双人操控的起下油管装置，其特征在于:所述机械手油管有若干个不同位置的油管缺口，该油管缺口与连接机械手油管卡的油管相连接，用于调整机械手油管卡对油管的夹紧力可调节;所述机械手主体两端延中线方向和机械手油管卡伸入外壳中的部位设置有对称的开口(17)。6.根据权利要求1所述的用于石油修井作业双人操控的起下油管装置，其特征在于:所述吊卡块挡板可拆卸地安装在吊块组件开口安装槽的开口端，包括螺栓连接、卡接、插接中的任一种连接方式。7.根据权利要求1所述的用于石油修井作业双人操控的起下油管装置，其特征在于:所述吊卡块驱动装置采用液压驱动、气压驱动、电机驱动中的任一种驱动方式;所述吊卡块驱动装置还连接有驱动控制器，吊卡块上还设置有用于检测吊卡块夹紧力的压力传感器，夕卜壳上还设置有显示器、警报器和/或灯光异常报警提示装置;所述压力传感器将检测到的力值信号传递至驱动控制器，驱动控制器根据力值的结果控制吊卡块驱动装置的驱动动作；当检测到的压力值超过预设值时，驱动控制器控制警报器和/或灯光异常报警提示装置发出声音和/或灯光闪烁；同时压力传感器还与显示器相连接。8.根据权利要求1所述的用于石油修井作业双人操控的起下油管装置，其特征在于:所述吊卡块驱动装置还可以采用手动驱动装置;所述吊卡块上还设置有与外壳内壁相互配合的滚轮(18)，该手动驱动装置包括设置在吊卡块上的螺杆驱动装置，所述螺杆驱动装置的端部与吊卡块相抵;所述吊块组件开口安装槽内还设置有吊卡块自动回位装置，该吊卡块自动回位装置包括设置在吊块组件开口安装槽内的压簧，该压簧的两端分别连接外壳内壁和吊卡块。9.根据权利要求7所述的用于石油修井作业双人操控的起下油管装置，其特征在于:所述的显示器为液晶显示器;所述的灯光异常报警提示装置为多种颜色的LED灯。10.—种根据权利要求1-9所述的用于石油修井作业双人操控的起下油管装置的使用方法，该方法包括如下步骤: 1)自动定位操作 通过升降立柱调整机构，将所述起下油管装置调整至石油修井待抓持井口油管的预定高度位置后并进行锁定;通过调整伸缩臂主体的位置，使得所述起下油管装置正对井口中心后，并进彳丁锁定； 2)起油管操作 利用起下油管装置的油管卡组件(3)抓住油管，通过绞车提起油管，并将油管送至油管输送小车装置上，将油管卡组件松开油管，待油管完全横放在油管输送小车装置上时，伸出起下油管装置的吊块组件(2)抓住双臂吊环，轻提吊卡块6后松开吊卡块，带动起下油管装置的吊卡块到井口抓住下一根油管，重复上述动作完成起油管操作； 3)下油管操作 放下吊卡块，伸出起下油管装置推出双臂吊环，调整吊卡块至油管接箍下部，吊卡块锁紧油管接箍头，起下油管装置松开双臂吊环，绞车上提油管，伸出起下油管装置的油管卡组件至最大行程抓住油管，收回起下油管装置，通过伸缩臂内的伺服液压缸，使起下油管装置带动油管自动对正井口至对接位置，收回起下油管装置，油管卡组件松开油管，重复上述动作完成下油管操作。
【文档编号】E21B19/15GK105888582SQ201610262045
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】王臣, 陈德, 郭金利, 夏艳权, 米柏超, 施境岭, 聂永坤, 李志刚, 廉哲
【申请人】中国石油集团渤海石油装备制造有限公司