车载式全自动液压油管钳装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种石油修井用的车载式全自动液压油管钳装置，整套装置由油管钳、工作台及运行导轨、自动化吊卡及卡瓦、液压系统、PLC控制系统五大部分组成。油管钳及其滑块可在液压缸推力作用下，在运行导轨上实现油管钳的水平进给。工作台及运行导轨通过轴和水平支撑板连接到车载式修井机架上，可以通过竖直液压缸调整水平高度。PLC控制系统通过分析处理传感器检测到的信号来控制电磁换向阀，完成修井作业时上卸扣、油管钳对缺口、进给和退出、油管夹紧固定等全部过程的自动化。装置不工作时可以取下油管钳，将工作台折叠到修井机机架上。使操作工人在修井作业时远离井口，改善了工人的工作环境，提高了整个油管钳修井的自动化程度和效率。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种车载式全自动液压油管钳修井装置，用于石油作业时提高修井速 度、改善工人工作环境。 车载式全自动液压油管钳装置
【背景技术】
[0002] 随着我国大部分油田进入开发中、后期，采油的难度越来越大，工艺和井况越来越 复杂，油田修井作业任务也越来越繁重。而当前油田修井作业的技术设备和操作流程决定 了修井作业井口操作工人的劳动强度很大，工作过程中人工操作存在较大的安全隐患，每 年在油田修井作业中都会发生一定数量的工人伤亡事故。管柱的上卸扣作业是修井作业 中的关键环节，现有石油修井上卸管柱操作主要由人工操作开口型液压钳和倒换吊卡来完 成。现有的开口型液压钳，其突出优点是钳头开口，灵活性好，每次上扣或卸扣完毕立即撤 离管柱，不妨碍井口其他作业，所以得到国内外用户广泛采用，但是，在现有修井作业中使 用这种人工操作的开口型液压钳和倒换吊卡工作，由于作业钳重达上百公斤，悬挂于修井 架上，需要人工推进或移出井口，吊卡和吊环也需要频繁倒换，导致劳动强度非常大。总之， 使用这种现有的作业钳工作，作业效率低、工人的劳动强度大、安全性差。
[0003] 本专利设计一种石油修井用车载式全自动液压油管钳，可以使操作工人在作业时 远离井口，实现全自动上卸油管作业，提高了作业效率，具有非常好的社会效益与经济效
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了克服现有油田悬吊式液压油管钳的不足，提供一种新型的车 载式全自动液压油管钳，提高修井作业效率、减轻工人劳动强度。
[0005] 本发明的技术方案是：整个车载式全自动液压油管钳装置由油管钳、工作台及运 行导轨、自动化吊卡及卡瓦、液压系统、PLC控制系统五大部分组成。油管钳的主钳与背钳 通过弹簧支撑柱相连，背钳通过固定螺栓固定到连接板上，连接板底部装有四个滑块，滑块 安放在工作台的水平导轨上，水平液压缸安装在工作台上通过销轴与背钳铰链连；工作台 与水平支撑板通过坚直液压缸铰链，工作台通过轴及水平支撑板与车载式修井机架相连， 组成一个整体。
[0006] 油管钳主要由主钳、背钳、连接板、弹簧支撑柱组成。连接板上带有多个螺纹孔，可 以使油管钳紧紧的固定到连接板上。主钳采用新型低速大扭矩摆线液压马达，两档变速。背 钳驱动系统采用小型摆线液压马达。主钳、背钳均为内曲面滚子爬坡双鄂板夹紧机构，换向 时只需将浮动旋钮旋转180°即可实现。
[0007] 工作台及运行导轨由工作台、水平导轨、滑块、固定螺栓、水平支撑板组成。工作台 通过轴和水平支撑板连接到车载式修井机架上，每条导轨上有两个滑块，滑块上有多个螺 纹孔用于连接滑块与连接板。工作台前端装有位置传感器，可以检测油管钳是否到达指定 的工作位置。正常工作时，工作台通过轴和水平支撑板连接到车载式修井机上，不工作时可 以取下油管钳，将整个工作台折叠到车载式修井机架上。运行导轨设计有很多螺栓槽，通过 螺栓连接到工作台上，每条导轨上安放了两个可以沿导轨水平滑动的滑块。油管钳通过固 定螺栓固定于连接板上，而连接板则通过螺栓固定于滑块上，工作时，油管钳、连接板、滑块 在液压缸的推力下一起沿导轨运动，实现油管的上卸扣操作。工作台前端装有位置传感器， 用于检测油管钳是否到达工作位置。
[0008] 自动化卡瓦及吊卡由卡瓦、卡瓦液压缸、吊卡组成，卡瓦与卡瓦液压缸通过传递构 件铰链。工作时，卡瓦液压缸向下收缩，通过传递构件，使卡瓦牙一起下行卡紧油管；上卸扣 完毕时，卡瓦液压缸向上伸长，通过传递构件带动卡瓦牙张开松开油管。吊卡在缆绳的作用 下，下放到油管接箍头处，吊卡体在通过油管接箍时由于自身的重力作用使吊卡体向上打 开，当通过接箍之后由于吊卡上的弹性件使吊卡恢复初始状态，吊卡在缆绳的作用下一起 向上运动，油管接箍就坐在吊卡体上，随吊卡一起向上提升油管。
[0009] 液压系统由齿轮泵、油箱、溢流阀、电机、水平缸电磁阀、坚直缸电磁阀、卡瓦电磁 阀、马达电磁阀、水平液压缸、坚直液压缸、卡瓦液压缸、主钳马达、背钳马达组成；每个电磁 阀通过油管线与对应的液压元件相连，比如：坚直缸电磁阀通过油管线与坚直液压缸相连， 卡瓦电磁阀通过油管线与卡瓦液压缸相连；齿轮泵工作时，液压油将通过管路流向各个电 磁阀，每个电磁阀均由控制系统控制，实现背钳夹紧、主钳的正转反转以及液压缸运作。溢 流阀连接到系统的油路中，用于调节液压系统的压力，防止压力过大产生过大的扭矩将油 管损坏。
[0010] PLC控制系统内有控制单元、显示单元，位置传感器、压力传感器、感应传感器元器 件组成；位置传感器安装在工作台的前端，用于检测油管钳是否到达指定位置；感应传感 器安装在主钳的顶端，可检测开口大齿轮是否与壳体对好缺口；压力传感器安装到系统的 油路中，确定油管上扣时的最终紧固状态，传感器检测到的信号由控制单元分析处理，处理 的结果通过控制电磁阀的开关来实现油管钳的进给及上卸扣的操作。
[0011] 本发明的有益效果是：车载式全自动油管钳的对缺口、进给和退出操作实现了完 全自动化，大大改善了工人的工作环境，提高了整个油管钳修井的自动化程度和效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1车载式全自动液压油管钳整体方案图；
[0013] 图2液压系统图；
[0014] 图中：1.主钳，2.背钳，3.连接板，4.水平导轨，5.位置传感器，6.工作台，7.固 定螺栓，8.油管，9.卡瓦，10.卡瓦液压缸，11.井口，12.吊卡，13.感应传感器，14.主钳马 达，15.背钳马达，16.滑块，17.弹簧支撑柱，18.水平液压缸，19.控制系统，20.坚直液压 缸，21.车载式修井机架，22.水平支撑板，23.马达电磁阀，24.快速接头，25.水平缸电磁 阀，26.齿轮泵，27.电机，28.油箱，29.坚直缸电磁阀，30.卡瓦电磁阀，31.压力表，32.压 力传感器，33.溢流阀。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图来详细描述本发明的结构和实施方式。
[0016] 首先，将油管钳通过连接板3固定在滑块16上、滑块16安放在水平导轨4上，水 平导轨4通过螺栓连接到工作台6上，工作台6通过轴和水平支撑板22固定在车载式修井 机的机架21上，组成整个自动化液压油管钳修井系统（见图1)。根据需要通过控制坚直液 压缸20、调节修井机机架21上的螺钉在坚直凹槽内的位置，实现工作平台坚直方向的位置 调整。油管钳及其滑块16,在水平液压缸18推力下，向前运动，通过位置传感器5感应到油 管钳到达指定位置，控制系统19接收到位置传感器5的信号后，发出信号使马达电磁阀打 到工作位置，液压油进入到主钳、背钳的液压马达，带动马达转动，从而完成油管8的上扣 操作；当上扣操作完成后，压力传感器31的信号进入控制系统，控制马达电磁阀改变油路 使马达反转，感应传感器13感应到大齿轮与壳体对好缺口的信号后，马达停止转动，水平 液压缸18带动油管钳返回指定位置。卸扣操作同上扣操作类似。
【权利要求】
1. 一种用于石油修井的车载式全自动液压油管钳装置，其特征是：整个车载式全自动 液压油管钳装置由油管钳、工作台及运行导轨、自动化吊卡及卡瓦、液压系统、PLC控制系统 五大部分组成；油管钳的主钳（1)与背钳（2)通过弹簧支撑柱（17)相连，背钳（2)通过固 定螺栓⑵固定到连接板⑶上，连接板（3)底部装有四个滑块（16)，滑块（16)安放在工 作台的水平导轨（4)上，水平液压缸（18)安装在工作台（6)上通过销轴与背钳（2)铰链， 工作台（6)与水平支撑板（22)通过坚直液压缸（20)铰链，工作台（6)通过轴及水平支撑 板（22)与车载式修井机架（21)相连组成一个整体。
2. 根据权利要求1所述的车载式全自动液压油管钳装置，其特征是：油管钳由主钳 (1)、背钳（2)、连接板（3)弹簧支撑柱（17)组成，连接板（3)上带有多个螺纹孔。
3. 根据权利要求1所述的车载式全自动液压油管钳装置，其特征是：工作台及运行导 轨由工作台（6)、水平导轨（4)、滑块（16)、固定螺栓（7)、水平支撑板（22)组成；工作台通 过轴和水平支撑板（22)连接到车载式修井机架（21)上，每条导轨上有两个滑块（16)，滑块 (16)上有多个螺纹孔用于连接滑块（16)与连接板（3)，工作台前端装有位置传感器（5)。
4. 根据权利要求1所述的车载式全自动液压油管钳装置，其特征是：自动化卡瓦及吊 卡由卡瓦（9)、卡瓦液压缸（10)、吊卡（12)组成，卡瓦与卡瓦液压缸通过传递构件铰链。
5. 根据权利要求1所述车载式全自动液压油管钳装置，其特征是：液压系统由齿轮泵 (26)、油箱（28)、溢流阀（33)、电机（27)、水平缸电磁阀（25)、坚直缸电磁阀（29)、卡瓦电磁 阀（30)、马达电磁阀（23)、水平液压缸（18)、坚直液压缸（20)、卡瓦液压缸（10)、主钳马达 (14)、背钳马达（15)组成；每个电磁阀通过油管线与对应的液压元件相连，溢流阀（33)连 接到系统的油路中。
6. 根据权利要求1所述的车载式全自动液压油管钳装置，其特征是：PLC控制系统 (19)内有控制单元、显示单元，位置传感器（5)、压力传感器（32)、感应传感器（13)元器件 组成，位置传感器（5)安装在工作台（6)的前端；感应传感器（13)安装在主钳（1)的顶端； 压力传感器（32)安装到系统的油路中。
【文档编号】E21B19/16GK104120986SQ201410353651
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】赵军友, 孙晓山, 左鹏, 邹俊艳, 陈福忠, 张蕊蕊 申请人:中国石油大学(华东)