一种抽油杆自动旋扣动力钳及其控制方法技术

本发明专利技术涉及油田设备领域，解决了现有技术中制约动力钳自动化的关键问题动钳对缺口、定钳无法自动找寻并卡入杆方的问题。一种抽油杆自动旋扣动力钳，包括底座、安装竖板、动钳和定钳，安装竖板与底板固定连接，动钳和定钳同轴设置，定钳固定安装在底座上，动钳通过上下进给直线导轨副安装在安装竖板上，安装竖板上设有动钳直线驱动装置，动钳直线驱动装置与动钳连接，所述动钳的固定壳体上设有第五接近开关和第六接近开关，动钳的开口齿轮上固定连接有第一发讯螺钉和第二发讯螺钉，当开口齿轮的缺口与固定壳体的缺口正对时，第一发讯螺钉正对第五接近开关，且第二发讯螺钉正对第六接近开关(即第一发讯螺钉触发第五接近开关，且第二发讯螺钉触发第六接近开关)。发讯螺钉触发第六接近开关)。发讯螺钉触发第六接近开关)。

【技术实现步骤摘要】
一种抽油杆自动旋扣动力钳及其控制方法


[0001]本专利技术涉及油田设备领域，尤其涉及一种抽油杆自动旋扣动力钳及其控制方法。

技术介绍

[0002]抽油杆多数是一种两端部均带有螺纹的实心钢杆，相邻抽油杆用与杆端部匹配的带内螺纹管箍加以连接，用于自井下提升原油装置。在石油的开采过程中，多个抽油杆依次用管箍首尾螺纹连接成油杆串，抽油杆可以长期多次重复使用。因种种原因，油井经过一段时间开采后，会出现采油效率下降等其它影响开采生产作业问题。此时，需要停止采油作业转而进行修井作业。在油田油井的维修作业中，其中工作量最大的作业即抽油管、抽油杆的起下。目前，自动化修井时，抽油杆的起下全部沿用纯人工作业的传统方式，作业人员的安全存在隐患，安全事故时有发生，修井质量不能稳定地得到保障，经济效益差，且由于属于重体力劳动，作业环境差，还存在井喷、二氧化硫等毒性气体的泄漏危及人身安全等物理隐患。
[0003]抽油杆起下作业时，当旋扣完成后，动钳的开口齿轮的缺口与动钳本体的缺口往往发生错位，现有的动力钳无法自动实现动钳缺口对正。
[0004]此外，抽油杆的自动起下，最关键的点是抽油杆的自动卸、紧扣(统称为旋扣)：起升抽油杆时，需将抽油杆由油井内提起并准确高度定位，然后通过卸扣将抽油杆分开；反之，下放抽油杆时，需将抽油杆通过管箍紧扣连接成油杆串并下放(定位于)至油井内准确深度。抽油杆自动旋扣动力钳就是实现抽油杆自动起下(自动旋扣)最核心的关键部件。现有的动力钳无自动对正功能，需要人工操作方可实现，效率低，具有人身安全隐患。/>
技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种抽油杆自动旋扣动力钳及其控制方法，解决了现有技术中动力钳动钳无法自动对缺口的问题。
[0006]一种抽油杆自动旋扣动力钳，包括底座、安装竖板、动钳和定钳，安装竖板与底板固定连接，动钳和定钳同轴设置，定钳固定安装在底座上，动钳通过上下进给直线导轨副安装在安装竖板上，安装竖板上设有动钳直线驱动装置，动钳直线驱动装置与动钳连接，所述动钳的固定壳体上设有第五接近开关和第六接近开关，动钳的开口齿轮上固定连接有第一发讯螺钉和第二发讯螺钉，当开口齿轮的缺口与固定壳体的缺口正对时，第一发讯螺钉正对第五接近开关，且第二发讯螺钉正对第六接近开关(即第一发讯螺钉触发第五接近开关，且第二发讯螺钉触发第六接近开关)。所述上下进给直线导轨副上设有托板，动钳固定连接在托板上。第五接近开关和第六接近开关设置在接近开关座板上，接近开关座板装于支腿上，通过螺钉固定于动钳壳体上，第五接近开关和第六接近开关分别固定在接近开关座板的左右两端；第一发讯螺钉和第二发讯螺钉固定在开口齿轮上面。本专利技术使用时，完成旋扣后，动钳反向转动，第五接近开关和第六接近开关被第一发讯螺钉和第二发讯螺钉触发，与第五接近开关和第六接近开关信号连接的控制器计数第五接近开关和第六接近开关被触
发的次数，达到预定值后动钳的液压马达停转，动钳对缺口完成。实现了动力钳定钳对缺口的自动化，无需人工操作，消除了潜在的人身安全风险。
[0007]进一步，所述动钳直线驱动装置包括竖直设置的油缸，油缸的缸体固定在安装竖板上，油缸的活塞杆与所述动钳的固定壳体连接。油缸驱动动钳沿上下进给直线导轨副移动。
[0008]进一步，所述安装竖板上通过紧固螺钉安装有油缸座，所述动钳直线驱动装置固定设置在油缸座上，油缸座上设有竖直的长条孔，所述紧固螺钉穿过长条孔与安装竖板连接。将螺钉松开后，可以调节油缸座的上下位置。旋扣开始前通过油缸调节动钳高度，旋扣开始后油缸停止工作，动钳能够沿上下进给直线导轨副自由移动。
[0009]本专利技术还解决了现有技术中定钳无法自动找寻并卡入杆方的问题。所述定钳包括定钳座、与定钳座转动连接的转动座、与转动座滑动连接的扳手组件，定钳座上设有用于驱动转动座转动的蜗杆副以及用于驱动蜗杆副的驱动机构，蜗杆副的蜗杆能够相对定钳座轴向移动，蜗杆两端分别设有第一限位弹簧和第二限位弹簧，定钳座上设有第一接近开关和第二接近开关，分别由蜗杆在滑动到两个轴向极限位置处时触发；转动座与扳手组件之间设有横向弹簧和直线位移驱动装置；直线位移驱动装置一端与转动座固定连接，另一端与扳手组件固定连接，扳手组件上设有第一触发零件，转动座上设有与第一触发零件配合的第三接近开关，定钳座上设有作用于转动座的角度限位件，所述定钳座上设有作用于蜗杆的制动器。通常由于抽油杆杆方角度是随机的(与扳手组件移动方向错位)，无法直接卡入扳手组件内。横向弹簧为气弹簧，推动扳手组件贴近杆方部，驱动机构通过蜗杆副驱动转动座转动，扳手组件随之转动，当杆方部卡入扳手组件内时，第三接近开关被触发，制动器将蜗杆锁紧；若转动座转动到极限位置，被限位件限位后杆方部仍未能卡入扳手组件，此时蜗轮无法转动，导致蜗杆克服限位弹簧的弹力发生轴向移动，第一接近开关或第二接近开关触发，驱动机构反向转动，蜗杆返回中位后驱动转动座继续反向转动，在此区间杆方必定能够卡入扳手。当杆方卡入扳手内时，第三接近开关转为触发状态，制动器将蜗杆锁紧。本专利技术通过驱动机构、蜗杆副、转动座、扳手组件、横向弹簧、接近开关以及控制器的配合，实现了定钳扳手组件的自动找正，实现了动力钳定钳的自动化，无需人工操作，消除了潜在的人身安全风险。见图2，当蜗杆向下移动时，蜗杆下端端面将触发下端的第二接近开关；当蜗杆向上端移动时，蜗杆上触发件将触发第一接近开关。
[0010]进一步，所述蜗杆通过圆锥滚子轴承轴向固定安装于滑套内，滑套与定钳座轴向滑动连接，滑套外侧壁设有轴向滑槽，定钳座上设有止转顶丝，止转顶丝的一端插入滑槽内且与滑槽滑动连接。所述蜗杆上设有用于触发第一接近开关的第二触发零件，所述第二接近开关由蜗杆的一端触发，所述驱动机构包括调速减速电机、同步带、主动同步带轮和从动同步带轮，调速减速电机与定钳座固定连接，主动同步带轮设置在调速减速电机的输出轴上，从动同步带轮与定钳座转动连接并通过同步带与主动同步带轮连接，所述第一限位弹簧一端抵靠在压套上，另一端抵靠在第一压盖上，压套固定连接在滑套的端面，第一压盖固定连接在定钳座上，蜗杆穿过压套与第一压盖；所述第二限位弹簧一端抵靠在推力轴承上，另一端抵靠在与定钳座固定连接的第二压盖上，推力轴承的座片固定在蜗杆上，所述滑套上设有触发凸台，定钳座上设有与触发凸台正对的第四接近开关。蜗杆由圆锥滚子轴承支撑并轴向固定安装在滑套内，蜗杆能够相对滑套转动，并一起相对定钳座轴向移动。由于止
转顶丝插入滑套滑槽，滑套相对定钳座可以轴向移动而无法转动。当蜗杆向下移动时，蜗杆下端端面将触发第二接近开关；当蜗杆向上端移动时，蜗杆上触发件将触发第一接近开关。调速减速电机通过主动同步带轮、同步带、从动同步带轮驱动蜗杆转动。主动同步带轮和从动同步带轮处还设有卸荷机构，用以避免同步带的张力作用于调速减速电机输出轴和从动同步带轮的转动轴上。油缸用于使扳手组件离开作业位，而扳手组件将在横向弹簧弹力的作用下回复至作业位。
[0011]进一步，所述扳手组件包括扳手本体和滑板，扳手本体固定连接在滑板上，滑板通过滑轨与转动座连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抽油杆自动旋扣动力钳，其特征在于，包括底座(24)、安装竖板(25)、动钳(26)和定钳，安装竖板(25)与底板(24)固定连接，动钳(26)和定钳同轴设置，定钳固定安装在底座(24)上，动钳(26)通过上下进给直线导轨副(28)安装在安装竖板(25)上，安装竖板(25)上设有动钳直线驱动装置(29)，动钳直线驱动装置(29)与动钳(26)连接，所述动钳(26)的固定壳体上设有第五接近开关(31)和第六接近开关(32)，动钳(26)的开口齿轮上固定连接有第一发讯螺钉(33)和第二发讯螺钉(34)，当开口齿轮的缺口与固定壳体的缺口正对时，第一发讯螺钉(33)正对第五接近开关(31)，且第二发讯螺钉(34)正对第六接近开关(32)。2.根据权利要求1所述的抽油杆自动旋扣动力钳，其特征在于，所述动钳直线驱动装置(29)包括竖直设置的油缸，油缸的缸体固定在安装竖板(25)上，油缸的活塞杆与所述动钳的固定壳体连接。3.根据权利要求1所述的抽油杆自动旋扣动力钳，其特征在于，所述安装竖板(25)上通过紧固螺钉安装有油缸座(30)，所述动钳直线驱动装置(29)固定设置在油缸座(30)上，油缸座(30)上设有竖直的长条孔，所述紧固螺钉穿过长条孔与安装竖板(25)连接。4.根据权利要求1所述的抽油杆自动旋扣动力钳，其特征在于，所述定钳包括定钳座(1)、与定钳座(1)转动连接的转动座(2)、与转动座(2)滑动连接的扳手组件，定钳座(1)上设有用于驱动转动座(2)转动的蜗杆副以及用于驱动蜗杆副的驱动机构，蜗杆副的蜗杆(4)能够相对定钳座(1)轴向移动，蜗杆(4)两端分别设有第一限位弹簧(5)和第二限位弹簧(17)，定钳座(2)上设有第一接近开关(21)和第二接近开关(22)，分别由蜗杆(4)在滑动到两个轴向极限位置处时触发；转动座(2)与扳手组件之间设有横向弹簧(6)和直线位移驱动装置(7)；直线位移驱动装置(7)一端与转动座(2)固定连接，另一端与扳手组件固定连接，扳手组件上设有第一触发零件(16)，转动座(2)上设有与第一触发零件(16)配合的第三接近开关(23)，定钳座(1)上设有作用于转动座(2)的角度限位件，所述定钳座(1)上设有作用于蜗杆(4)的制动器(14)。5.根据权利要求4所述的抽油杆自动旋扣动力钳，其特征在于，所述蜗杆(4)通过圆锥滚子轴承轴向固定安装于滑套(8)内，滑套(8)与定钳座(1)轴向滑动连接，滑套(8)外侧壁设有轴向滑槽，定钳座(1)上设有止转顶丝(9)，止转顶丝(9)的一端插入滑槽内且与滑槽滑动连接。所述蜗杆(4)上设有用于触发第一接近开关(21)的第二触发零件(20)，所述第二接近开关(22)由蜗杆(4)的一端触发，所述驱动机构包括调速减速电机、同步带(10)、主动同步带轮和从动同步带轮，调速减速电机与定钳座(1)固定连接，主动同步带轮设置在调速减速电机的输出轴上，从动同步带轮与定钳座(1)转动连接并通过同步带(10)与主动同步带轮连接，所述第一限位弹簧(5)一端抵靠在压套(11)上，另一端抵靠在第一压盖(12)上，压套(11)固定连接在滑套(8)的端面，第一压盖(12)固定连接在定钳座(1)上，蜗杆(4)穿过压套(11)与第一压盖(12)；所述第二限位弹簧(17)一端抵靠在推力轴承(18)上，另一端抵靠在与定钳座(1)固定连接的第二压盖(19)上，推力轴承(18)的座片固定在蜗杆(4)上，所述滑套(8)上设有触发凸台，定钳座(1)上设有与触发凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦克凡，辛洪进，赵法武，赵海龙，徐略君，刘纪飞，曹建新，
申请(专利权)人：济南高维度智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：