一种可实现自动找正功能的抽油杆自动吊卡及使用方法技术

本发明专利技术涉及一种可实现自动找正功能的抽油杆自动吊卡及使用方法。其技术方案是：转筒与齿轮箱体通过推力球轴承连接，齿轮箱体的上部安装齿轮箱体端盖，齿轮箱体端盖的一侧设有箱体端盖挡块，可调节支座通过螺纹连接在齿轮箱体的下表面上，在齿轮箱体内安装2号小齿轮、带平面盘丝螺纹的大齿轮、大齿轮、1号小齿轮，在齿轮箱体的下侧安装抽油杆卡爪；行程开关安装在可调节支座下表面上，接近开关安装在齿轮箱体的下端面上。有益效果是：本发明专利技术基本可以实现任何尺寸抽油杆的夹紧，使用PLC控制器和传感器实现吊卡的自动化；提高了修井作业效率、减轻了工人的劳动强度，保证了工人的人身安全，实现了由人机协同操作到自动化、智能化的转变。的转变。的转变。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现自动找正功能的抽油杆自动吊卡及使用方法


[0001]本专利技术涉及石油修井抽油杆作业设备及方法领域，特别涉及一种可实现自动找正功能的抽油杆自动吊卡及使用方法。

技术介绍

[0002]随着国家对油气资源的不断开发，多数油田已经进入到石油开采的中、后期阶段，修井任务也越来越繁重。据统计，我国油田作业中有85%以上为小修作业，而在小修作业中，工作量最大、耗时最长的工作是起下管柱。现阶段对于抽油杆的起下动作，国内普遍采用双吊卡起下管柱工艺。抽油杆小修作业大部分作业工艺需要井口工人参与，井口工人工作强度大、长时间工作会使工人产生疲惫感，作业安全隐患较高，小修作业效率也会随之降低。
[0003]针对上述问题，在不影响小修作业的工作效率的前提下，尽可能地降低井口工人的工作强度，减少井口工人的作业安全隐患，研制出一种可实现自动找正功能的抽油杆自动吊卡。井口工人可以远程控制自动吊卡的张开、锁紧。在吊卡无法完全卡住抽油杆时，自动吊卡可以自动找正进而完全卡住抽油杆。同时自动吊卡与卡瓦形成“一吊一卡”的模式，吊卡通过销钉悬吊在吊环上，无需工人频繁地拔插吊卡销子、摘换吊卡，极大地降低井口工人的工作强度，减少井口工人的作业安全隐患，同时可以提高修井作业的工作效率。
[0004]另外，本专利技术是在之前申请的中国专利申请号为CN202011073476X（一种油田修井作业抽油杆自动吊卡及使用方法）扩展和升级，CN202011073476X（一种油田修井作业抽油杆自动吊卡及使用方法）夹持抽油杆的方法是三个抽油杆卡爪共同作用卡紧抽油杆的推承面台肩的外切圆，并不适用于所有的抽油杆的夹持，本专利夹持抽油杆的方法是四个抽油杆卡爪先夹持抽油杆扳手方后，抽油杆卡爪后退一小段距离，自动吊卡上提最终抽油杆卡爪夹持抽油杆的推承面台肩位置。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种可实现自动找正功能的抽油杆自动吊卡及使用方法，由机械执行模块和动力控制模块组成，能够保证自动吊卡安全可靠地锁紧抽油杆，减少井口工人的作业安全隐患；自动吊卡与卡瓦形成“一吊一卡”的模式，无需井口工人频繁更换吊卡，降低井口工人的工作强度，提高修井作业的工作效率；同时对实现小修作业自动化、智能化具有重大意义。
[0006]本专利技术提到的一种可实现自动找正功能的抽油杆自动吊卡，其技术方案是：包括机械执行模块和动力控制模块两部分，机械执行模块又分为旋转执行机构和夹紧执行机构，旋转执行机构包括转筒、箱体端盖挡块、齿轮箱体端盖、推力球轴承、齿轮箱体、大齿轮、1号小齿轮，夹紧执行机构包括可调节支座、抽油杆卡爪、2号小齿轮、带平面盘丝螺纹的大齿轮；所述转筒与齿轮箱体通过推力球轴承连接，齿轮箱体的上部安装齿轮箱体端盖，齿轮箱体端盖的一侧设有箱体端盖挡块，可调节支座通过螺纹连接在齿轮箱体的下表面上，在齿轮箱体内安装2号小齿轮、带平面盘丝螺纹的大齿轮、大齿轮、1号小齿轮，在齿轮箱体的
下侧安装抽油杆卡爪；所述动力控制模块包括行程开关、24V电源、伺服电机、PLC控制器通讯设备、接近开关、步进电机驱动器、步进电机、伺服电机驱动器、PLC控制器，所述行程开关安装在可调节支座下表面上，所述24V电源、PLC控制器、PLC控制器通讯设备、步进电机驱动器、伺服电机驱动器安装在齿轮箱体端盖上并通过螺栓连接；所述接近开关安装在齿轮箱体的下端面上；带平面盘丝螺纹的大齿轮上端面与2号小齿轮通过齿轮啮合，下端面与抽油杆卡爪通过盘丝螺纹连接，伺服电机驱动2号小齿轮运转带动带平面盘丝螺纹的大齿轮转动进而带动抽油杆卡爪沿直径方向移动；所述1号小齿轮与大齿轮通过齿轮啮合，步进电机驱动1号小齿轮转动带动大齿轮转动。
[0007]优选的，上述的转筒两侧安装有吊环吊耳，两个吊环吊耳呈180
°
布置，通过吊环吊耳连接吊环与自动吊卡，并在吊环吊耳上安装有吊卡销子以防止自动吊卡脱落。
[0008]优选的，上述转筒外侧同时设有两个导轨吊耳，两个导轨吊耳与吊环吊耳呈90
°
布置，导轨吊耳与立柱滑座固定连接以保证自动吊卡沿立柱方向移动。
[0009]优选的，上述的推力球轴承安装在转筒与自动吊卡之间，在抽油杆卡爪未完全夹持住扳手方时可使齿轮箱体转动确保抽油杆卡爪完全夹紧抽油杆扳手方；同时，自动吊卡移动将两抽油杆对接后，上卸扣钳向井口移动并夹紧抽油杆扳手方，当扳手方平面为正对上卸扣钳的平面时，上卸扣钳夹紧的过程中，自动吊卡因安装有推力球轴承上端抽油杆可以发生转动进而保证上卸扣钳平面与抽油杆扳手方平面平行以夹紧抽油杆。
[0010]优选的，上述带平面盘丝螺纹的大齿轮驱动的抽油杆卡爪有四个，四个抽油杆卡爪可同时沿径向圆心运动夹紧抽油杆的扳手方上方的推承面台阶位置。
[0011]优选的，上述带平面盘丝螺纹的大齿轮上方安装有挡块，对大齿轮进行轴向定位，防止在轴向上的力过大导致带平面盘丝螺纹的大齿轮上移而发生盘丝螺纹与抽油杆卡爪分离的现象。
[0012]优选的，上述伺服电机采用闭环控制，在未达到抽油杆扳手方的正平面上时，伺服电机反转，步进电机启动带动1号小齿轮旋转进而带动大齿轮转动45
°
后伺服电机正转可以保证抽油杆卡爪夹紧抽油杆扳手方。
[0013]优选的，上述齿轮箱体端盖上方为小型控制台，齿轮箱体端盖上安装有PLC控制器、PLC控制器通讯设备、步进电机驱动器、伺服电机驱动器，PLC控制器通讯设备可以接收接近开关、行程开关和其他PLC控制器的信号并传递给PLC控制器，PLC控制器接收到信号后可以驱动步进电机驱动器和伺服电机驱动器以控制自动吊卡的运转。
[0014]本专利技术提到的可实现自动找正功能的抽油杆自动吊卡的使用方法，包括以下过程：下抽油杆过程，在初始位置时，自动吊卡未夹持抽油杆：抽油杆卡爪在远离抽油杆轴线位置，自动吊卡处于张开的状态；动力猫道将抽油杆由水平翻转90
°
，机械手由硬夹持变成软夹持，自动吊卡沿立柱方向下移；在抽油杆一端即将进入吊卡时，接近开关被触发，接近开关发出信号，PLC控制器通讯设备接收信号并传递给PLC控制器，伺服电机驱动器接收来自PLC控制器的信号并驱动伺服电机旋转并驱动夹紧执行机构动作；伺服电机与2号小齿轮通过平键连接，2号小齿轮和带盘丝螺纹的大齿轮内啮合，抽油杆卡爪与带盘丝螺纹的大齿轮通过平面盘丝螺纹啮合；伺服电机正转驱动2号小齿轮旋转，
进而2号小齿轮带动带平面盘丝螺纹的大齿轮转动，最终动力传递到抽油杆卡爪上，使抽油杆卡爪沿直径方向向轴心线方向移动；伺服电机采用闭环控制，并具有测距功能；如果达到某型抽油杆扳手方径设定尺寸，设定尺寸小于扳手方径最大尺寸，即对角线尺寸，小于直角边尺寸，则伺服电机继续前进，通过上述中间传动部件带动抽油杆卡爪前进，接触扳手方径并施加力矩在扳手方径上，同时，扳手方径反力矩作用于抽油杆卡爪上，间接传递到齿轮箱体，齿轮箱体与转筒中间有推力球轴承，在反力矩作用下旋转，直至抽油杆卡爪正对抽油杆扳手方径，完成自找正夹持夹持抽油杆扳手方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现自动找正功能的抽油杆自动吊卡，其特征是：包括机械执行模块和动力控制模块两部分，机械执行模块又分为旋转执行机构和夹紧执行机构，旋转执行机构包括转筒（1）、箱体端盖挡块（2）、齿轮箱体端盖（3）、推力球轴承（4）、齿轮箱体（5）、大齿轮（16）、1号小齿轮（17），夹紧执行机构包括可调节支座（6）、抽油杆卡爪（8）、2号小齿轮（12）、带平面盘丝螺纹的大齿轮（13）；所述转筒（1）与齿轮箱体（5）通过推力球轴承（4）连接，齿轮箱体（5）的上部安装齿轮箱体端盖（3），齿轮箱体端盖（3）的一侧设有箱体端盖挡块（2），可调节支座（6）通过螺纹连接在齿轮箱体（5）的下表面上，在齿轮箱体（5）内安装2号小齿轮（12）、带平面盘丝螺纹的大齿轮（13）、大齿轮（16）、1号小齿轮（17），在齿轮箱体（5）的下侧安装抽油杆卡爪（8）；所述动力控制模块包括行程开关（7）、24V电源（9）、伺服电机（10）、PLC控制器通讯设备（11）、接近开关（14）、步进电机驱动器（15）、步进电机（18）、伺服电机驱动器（19）、PLC控制器（20），所述行程开关（7）安装在可调节支座（6）下表面上，所述24V电源（9）、PLC控制器（20）、PLC控制器通讯设备（11）、步进电机驱动器（15）、伺服电机驱动器（19）安装在齿轮箱体端盖（3）上并通过螺栓连接；所述接近开关（14）安装在齿轮箱体（5）的下端面上；带平面盘丝螺纹的大齿轮（13）上端面与2号小齿轮（12）通过齿轮啮合，下端面与抽油杆卡爪（8）通过盘丝螺纹连接，伺服电机（10）驱动2号小齿轮（12）运转带动带平面盘丝螺纹的大齿轮（13）转动进而带动抽油杆卡爪（8）沿直径方向移动；所述1号小齿轮（17）与大齿轮（16）通过齿轮啮合，步进电机（18）驱动1号小齿轮（17）转动带动大齿轮（16）转动。2.根据权利要求1所述的可实现自动找正功能的抽油杆自动吊卡，其特征是：所述的转筒（1）两侧安装有吊环吊耳，两个吊环吊耳呈180
°
布置，通过吊环吊耳连接吊环与自动吊卡，并在吊环吊耳上安装有吊卡销子以防止自动吊卡脱落。3.根据权利要求2所述的可实现自动找正功能的抽油杆自动吊卡，其特征是：所述转筒（1）外侧同时设有两个导轨吊耳，两个导轨吊耳与吊环吊耳呈90
°
布置，导轨吊耳与立柱滑座固定连接以保证自动吊卡沿立柱方向移动。4.根据权利要求1所述的可实现自动找正功能的抽油杆自动吊卡，其特征是：所述的推力球轴承（4）安装在转筒（1）与自动吊卡之间，在抽油杆卡爪（8）未完全夹持住扳手方时可使齿轮箱体（5）转动确保抽油杆卡爪（8）完全夹紧抽油杆扳手方；同时，自动吊卡移动将两抽油杆对接后，上卸扣钳向井口移动并夹紧抽油杆扳手方，当扳手方平面为正对上卸扣钳的平面时，上卸扣钳夹紧的过程中，自动吊卡因安装有推力球轴承（4）上端抽油杆可以发生转动进而保证上卸扣钳平面与抽油杆扳手方平面平行以夹紧抽油杆。5.根据权利要求1所述的可实现自动找正功能的抽油杆自动吊卡，其特征是：所述带平面盘丝螺纹的大齿轮（13）驱动的抽油杆卡爪（8）有四个，四个抽油杆卡爪（8）可同时沿径向圆心运动夹紧抽油杆的扳手方上方的推承面台阶位置。6.根据权利要求1所述的可实现自动找正功能的抽油杆自动吊卡，其特征是：所述带平面盘丝螺纹的大齿轮（13）上方安装有挡块，对大齿轮（16）进行轴向定位，防止在轴向上的力过大导致带平面盘丝螺纹的大齿轮（13）上移而发生盘丝螺纹与抽油杆卡爪（8）分离的现象。7.根据权利要求1所述的可实现自动找正功能的抽油杆自动吊卡，其特征是：所述伺服电机（10）采用闭环控制，在未达到抽油杆扳手方的正平面上时，伺服电机（10）反转，步进电
机（18）启动带动1号小齿轮（17）旋转进而带动大齿轮（16）转动45
°
后伺服电机（10）正转可以保证抽油杆卡爪（8）夹紧抽油杆扳手方。8.根据权利要求1所述的可实现自动找正功能的抽油杆自动吊卡，其特征是：所述齿轮箱体端盖（3）上方为小型控制台，齿轮箱体端盖（3）上安装有PLC控制器（20）、PLC控制器通讯设备（11）、步进电机驱动器（15）、伺服电机驱动器（19），PLC控制器通讯设备（11）可以接收接近开关（14）、行程开关（7）和其他PLC控制器的信号并传递给PLC控制器（20...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳吉祥，何坤元，程鸣，刘衍聪，周扬理，范蓉洁，满善平，綦耀光，商玉梅，
申请(专利权)人：胜利油田康贝石油工程装备有限公司，
类型：发明
国别省市：