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专利号: 2022110303522
申请人: 山东石油化工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种油田小修作业轮转接箍卡芯油管吊卡,包括底座模块(1),其特征是:还包括卡芯支撑模块(2)、壳体模块(3)、承托模块(4)、油管接箍卡芯(5)、锁销模块(6)、导向模块(7)、控制模块(8)、推动模块(9)、送料模块(10),底座模块(1)的上侧安装壳体模块(3),壳体模块(3)的中部安设卡芯支撑模块(2),所述油管接箍卡芯(5)支撑油管,安装在壳体模块(3)中部,且在壳体模块(3)内导槽内滑动,壳体模块(3)内设置油管接箍卡芯(5)工作位置(3.6.7)和待机位置(3.6.8);推动模块(9)位于油管接箍卡芯(5)上部壳体模块(3)内,推动电磁铁(9.1)吸合油管接箍卡芯(5),由直线模组(9.6)推动油管接箍卡芯(5)实现油管接箍卡芯(5)在工作位置(3.6.7)和待机位置(3.6.8)转换;卡芯支撑模块(2)和承托模块(4)在油管接箍卡芯(5)下部,共同支撑油管接箍卡芯(5),其中在起升油管工况时,由承托模块(4)独立承托油管接箍卡芯(5),在停止底板(1.2)工况时,卡芯支撑模块(2)支撑油管接箍卡芯(5);承托模块(4)的贯通式丝杆步进电机(4.1)驱动接箍卡芯左支撑体(4.2)和接箍卡芯右支撑体(4.3)实现打开和闭合,闭合工况时,接箍卡芯左支撑体(4.2)和接箍卡芯右支撑体(4.3)承托油管接箍卡芯(5),打开工况时,油管吊卡上升,油管接箍卡芯(5)从接箍卡芯左支撑体(4.2)和接箍卡芯右支撑体(4.3)中间下落,脱离壳体模块(3)座于卡芯支撑模块(2);导向模块(7)位于油管接箍卡芯(5)正上方,油管自下而上进入导向模块(7)后,油管导向套(7.1)将油管导入中心作业位置;控制模块(8)位于壳体模块(3)上部腔体内,实现油管吊卡驱动和控制;送料模块(10)安装在底座模块(1),位于油管吊卡侧面,将油管接箍卡芯(5)送入和取出油管吊卡和卡芯支撑模块(2)。

2.根据权利要求1所述的油田小修作业轮转接箍卡芯油管吊卡,其特征是:所述壳体模块(3)包括支撑调节螺栓(3.1)、底部接近开关(3.2)、超声传感器(3.3)、底部接近开关安装座(3.4)、超声传感器安装座(3.5)、壳体(3.6)、承托定位块(3.7)、定位块销轴(3.8)、吊环槽(3.9)、吊环槽销(3.10)和上盖壳(3.11),所述壳体(3.6)的底部设有支撑调节螺栓(3.1)、底部接近开关(3.2)、超声传感器(3.3),底部接近开关(3.2)安装在底部接近开关安装座(3.4)上,底部接近开关安装座(3.4)固定在壳体(3.6)的底部;所述壳体(3.6)的中间开孔,孔内自下而上依次安装承托模块(4)、油管接箍卡芯(5)、推动模块(9)和锁销模块(6),同时也是安装滑动通道;壳体(3.6)中部竖直方向是油管接箍卡芯(5)作业区域,下部为锥形空间,安装卡芯支撑模块(2),上部为导向模块(7),用于实现油管居中;

其中,承托定位块(3.7)是承托模块(4)的接箍卡芯左支撑体(4.2)、接箍卡芯右支撑体(4.3)运动的定位面,定位块销轴(3.8)实现承托定位块(3.7)定位;两个吊环槽(3.9)对称安装在壳体(3.6)的上部,用于连接修井机大钩的两个吊环,吊环槽(3.9)外端安装吊环槽销(3.10),上盖壳(3.11)连接在壳体(3.6)上端,实现壳体模块(3)封闭。

3.根据权利要求2所述的油田小修作业轮转接箍卡芯油管吊卡,其特征是:所述壳体(3.6)包括进入锥面(3.6.1)、支撑面(3.6.2)、工作面(3.6.3)、工作导向面(3.6.4)、推动面(3.6.5)、导向安装面(3.6.6)、工作位置(3.6.7)和待机位置(3.6.8),其中,进入锥面(3.6.1)为锥体结构,油管接箍进入导向面;支撑面(3.6.2)是承托模块(4)工作面;工作面(3.6.3)是油管接箍卡芯(5)移动支撑工作面;工作导向面(3.6.4)为与油管接箍卡芯(5)的导向面(5.4)接触面,实现油管接箍卡芯(5)的导向,防止旋转发生;推动面(3.6.5)是推动模块(9)的工作面,也是锁销模块(6)所在安装面;导向安装面(3.6.6)是用于安装导向模块(7),居中安装;工作位置(3.6.7)和待机位置(3.6.8)是油管接箍卡芯(5)两个位置,其中工作位置(3.6.7)位于油管吊卡竖直轴线中心。

4.根据权利要求3所述的油田小修作业轮转接箍卡芯油管吊卡,其特征是:所述承托模块(4)由贯通式丝杆步进电机(4.1)、接箍卡芯左支撑体(4.2)、接箍卡芯右支撑体(4.3)、接箍卡芯托板(4.4)和电机安装板(4.5)组成,所述接箍卡芯左支撑体(4.2)和接箍卡芯右支撑体(4.3)组成接箍卡芯支撑体,共同支撑油管接箍卡芯(5),所述贯通式丝杆步进电机(4.1)连接并带动接箍卡芯支撑体在壳体(3.6)内左右移动,接箍卡芯左支撑体(4.2)和接箍卡芯右支撑体(4.3)拼合一体;接箍卡芯托板(4.4)连接在接箍卡芯支撑体侧面,与接箍卡芯支撑体上面平齐,作为油管接箍卡芯(5)滑动支撑体支撑上面的油管接箍卡芯(5);所述接箍卡芯左支撑体(4.2)和接箍卡芯右支撑体(4.3)组合形成内锥体空腔,与卡芯支撑模块(2)形成的锥体相对应;所述接箍卡芯托板(4.4)与接箍卡芯支撑体连接且齐平,用于支撑油管接箍卡芯(5)。

5.根据权利要求4所述的油田小修作业轮转接箍卡芯油管吊卡,其特征是:所述油管接箍卡芯(5)由接箍承托面(5.1)、喇叭口(5.2)、行程定位面(5.3)、导向面(5.4)、送料电磁铁吸合面(5.5)、锁销槽(5.6)和推动电磁铁吸合面(5.7)组成,所述油管接箍卡芯(5)的接箍承托面(5.1)下沉,承托油管接箍,且下沉弧形结构对油管接箍形成自锁,接箍上提,油管接箍卡芯(5)与油管脱开;所述油管接箍卡芯(5)的前部开喇叭口(5.2),喇叭口(5.2)的两侧开锁销槽(5.6),喇叭口(5.2)上面为行程定位面(5.3),为油管接箍卡芯(5)进入油管通道;

油管接箍卡芯(5)上部为送料电磁铁吸合面(5.5),为推动模块(9)的推动电磁铁(9.1)吸合平面;油管接箍卡芯(5)的两侧为导向面(5.4),用于防止油管接箍卡芯(5)转动;油管接箍卡芯(5)的后部为送料电磁铁吸合面(5.5),为送料电磁铁(10.7)吸合平面。

6.根据权利要求5所述的油田小修作业轮转接箍卡芯油管吊卡,其特征是:所述锁销模块(6)由支撑板(6.1)、行程开关(6.2)、右推杆(6.3)、电动推杆(6.4)、定位销轴(6.5)、转动支撑销轴(6.6)、左推杆(6.7)、销轴(6.8)、锁止板连接(6.9)、锁止板(6.10)和套筒(6.11)组成,所述支撑板(6.1)通过螺栓连接在接箍卡芯左支撑体(4.2)上面,左推杆(6.7)、右推杆(6.3)和电动推杆(6.4)组成杠杆结构,电动推杆(6.4)推动左推杆(6.7)和右推杆(6.3)以转动支撑销轴(6.6)为支点实现开合,进而带动左推杆(6.7)和右推杆(6.3)前端锁销卡入锁销槽(5.6)内;所述电动推杆(6.4)为左推杆(6.7)和右推杆(6.3)开合动力机构,通过销轴(6.8)与左推杆(6.7)和右推杆(6.3)连接;所述锁止板连接(6.9)安装在支撑板(6.1)上,通过转动支撑销轴(6.6)和定位销轴(6.5)实现在支撑板(6.1)定位连接;所述锁止板(6.10)用于承托油管接箍,在油管接箍卡芯(5)处于工作位置(3.6.7)时,锁止板(6.10)处于喇叭口(5.2)内,与油管接触或接近,实现与油管接箍卡芯(5)其他部分组成油管接箍承托面;所述套筒(6.11)安装在支撑板(6.1)和锁止板连接(6.9)之间,用于调整安装高度;所述行程开关(6.2)安装在支撑板(6.1)上,在油管接箍卡芯(5)处于工作位置(3.6.7)时,接触油管接箍卡芯(5)的行程定位面(5.3)停止。

7.根据权利要求6所述的油田小修作业轮转接箍卡芯油管吊卡,其特征是:所述导向模块(7)由油管导向套(7.1)、顶部超声传感器安装座(7.2)和顶部超声传感器(7.3)组成,所述油管导向套(7.1)下部的导向回口(7.1.5)为倒锥体结构,安装在接箍卡芯左支撑体(4.2)上方,引导油管上行至内径最小处的收敛口(7.1.4)实现接箍居中,进而引导油管居中;所述油管导向套(7.1)上部的导向进口(7.1.1)为锥体结构,引导油管接箍返回;所述顶部超声传感器(7.3)安装在顶部超声传感器安装座(7.2)上。

8.根据权利要求7所述的油田小修作业轮转接箍卡芯油管吊卡,其特征是:所述的推动模块(9)包括推动电磁铁(9.1)、电磁铁连接板(9.2)、弹簧(9.3)、弹簧轴(9.4)、推动支架(9.5)和直线模组(9.6),所述推动电磁铁(9.1)、电磁铁连接板(9.2)、弹簧(9.3)和弹簧轴(9.4)组成浮动电磁吸合结构,在工作位置(3.6.7)吸合油管接箍卡芯(5),推动油管接箍卡芯(5)在工作位置(3.6.7)和待机位置(3.6.8)切换;所述浮动电磁吸合结构略高于油管接箍卡芯(5)高度,油管接箍卡芯(5)在浮动电磁吸合结构推动电磁铁(9.1)通过;推动动力采用直线模组(9.6),推动推动电磁铁(9.1)吸合油管接箍卡芯(5)在工作位置(3.6.7)和待机位置(3.6.8)切换;所述推动支架(9.5)是框架结构,安装推动模块(9)的直线模组(9.6),与推动面(3.6.5)接触并与推动面(3.6.5)两端面接触实现位置固定,推动支架(9.5)通过螺栓连接在壳体(3.6)外端,整体可移除壳体(3.6),以便于调整直线模组(9.6)自带行程开关以调整推动电磁铁(9.1)的行程。

9.根据权利要求8所述的油田小修作业轮转接箍卡芯油管吊卡,其特征是:所述的送料模块(10)包括导向直线轴承座(10.1)、导向光轴(10.2)、薄六角螺母(10.3)、送进行程开关安装座(10.4)、送进行程开关(10.5)、送料盒(10.6)、送料电磁铁(10.7)、送料电磁铁安装座(10.8)、侧安装板(10.9)、送料液压缸(10.10)、推动行程开关(10.11)、推动行程开关安装座(10.12)、安装基板(10.13)、推动行程开关调整环(10.14)和送进液压缸(10.15),实现将油管接箍卡芯(5)送入和取出壳体模块(3);

所述送料模块(10)包含两个送料移动机构:一是送进液压缸(10.15)带动导向光轴(10.2)进退,进而实现送料盒(10.6)带动油管接箍卡芯(5)第一级进退;二是送料液压缸(10.10)通过送料电磁铁(10.7)带动油管接箍卡芯(5)实现第二级进退;

所述导向直线轴承座(10.1)、导向光轴(10.2)、薄六角螺母(10.3)、送料盒(10.6)、侧安装板(10.9)、安装基板(10.13)和送进液压缸(10.15)组成第一级进退机构;两个所述导向光轴(10.2)安装在导向直线轴承座(10.1)内,导向直线轴承座(10.1)和送进液压缸(10.15)均安装在侧安装板(10.9)上,导向光轴(10.2)前端连接送料盒(10.6),送进液压缸(10.15)带动送料盒(10.6)沿导向光轴(10.2)进退;所述导向光轴(10.2)安装在导向直线轴承座(10.1)上,前部用两个薄六角螺母(10.3)固定,防止螺栓松动;

所述送料盒(10.6)、送料电磁铁(10.7)、送料电磁铁安装座(10.8)和送料液压缸(10.10)组成第二级进退机构,进而实现油管接箍卡芯(5)的第二级进退;所述导向光轴(10.2)后端安装推动行程开关调整环(10.14),用于调整检测送进液压缸(10.15)送进距离;所述送进行程开关(10.5)安装在送进行程开关安装座(10.4)上,在第一级进退机构接触壳体(3.6)时,送进行程开关(10.5)接触发出信号进而控制送料模块(10)动作;所述送料模块(10)的导向直线轴承座(10.1)、送料液压缸(10.10)和送料电磁铁安装座(10.8)安装在侧安装板(10.9)上,侧安装板(10.9)连接安装基板(10.13),安装基板(10.13)通过螺栓安装在底板(1.2)上;

所述侧安装板(10.9)和安装基板(10.13)通过螺栓连接,侧安装板(10.9)开环形螺栓槽,侧安装板(10.9)和安装基板(10.13)高度可调,进而实现油管接箍卡芯(5)高度可调,以利于油管接箍卡芯(5)准确送入壳体(3.6)的待机位置(3.6.8);所述送料电磁铁(10.7)安装在送料电磁铁安装座(10.8)上,吸合油管接箍卡芯(5);所述送料盒(10.6)连接送料液压缸(10.10)液压杆端,送料盒(10.6)后端连接送进液压缸(10.15)前端安装座,送进液压缸(10.15)液压杆连接送料电磁铁(10.7),送料电磁铁(10.7)连接吸合油管接箍卡芯(5);所述送料电磁铁(10.7)安装在送料电磁铁安装座(10.8)上,送料电磁铁安装座(10.8)连接在送料液压缸(10.10)的活塞杠上,送料液压缸(10.10)安装在送料盒(10.6)后部,送料液压缸(10.10)进退吸合带动油管接箍卡芯(5)进退,实现油管接箍卡芯(5)无偏转进退。

10.根据权利要求9所述的油田小修作业轮转接箍卡芯油管吊卡的作业工艺,其特征

是:包括下油管作业工艺流程和起油管作业工艺流程:

下油管作业工艺流程,包括如下过程:

(一)首先翻转立式猫道将油管翻转至井口中心上竖直位置,接箍卡芯A处于油管吊卡壳体(3.6)的接箍卡芯通道内的待机位置(3.6.8),接箍卡芯B承托下油管坐落于卡芯支撑模块(2)上;

(二)油管吊卡下移,油管在油管导向套(7.1)作用下自上而下套入油管,顶部超声传感器(7.3)感知到油管后,油管吊卡停止前进;

(三)PLC控制器(8.8)控制推动模块(9)动作,通过推动电磁铁(9.1)吸合带动接箍卡芯A由待机位置(3.6.8)前进工作位置(3.6.7),直至完全卡住油管杆身,同时锁销模块(6)闭合;

(四)油管吊卡上行直至接箍卡芯A承托油管接箍缘面;

(五)油管吊卡下行直至油管下端对正下油管,油管上卸扣钳完成油管上扣作业;

(六)油管吊卡小幅上行后停止,送料模块(10)将接箍卡芯B取出;

(七)油管吊卡下行直至落到卡芯支撑模块(2)上,此时接箍卡芯的锁销模块(6)打开,承托模块(4)打开,接箍卡芯左支撑体(4.2)和接箍卡芯右支撑体(4.3)分离直至接箍卡芯可以从接箍卡芯左支撑体(4.2)和接箍卡芯右支撑体(4.3)通过,油管吊卡上升,接箍卡芯A留在卡芯支撑模块(2)上,接箍卡芯A承托油管接箍;

(八)在进行步骤(七)同时,送料模块(10)将取出的接箍卡芯B送入到油管吊卡壳体(3.6)的接箍卡芯通道内的待机位置(3.6.8);

(九)油管吊卡上行过程,接箍卡芯左支撑体(4.2)和接箍卡芯右支撑体(4.3)闭合,油管吊卡进行下一根油管的下放作业;

(十)通过接箍卡芯A和接箍卡芯B轮转作业实现油管承托和起升/下降作业,循环进行,达到双接箍卡芯轮转作业实现下油管作业;

起油管作业工艺流程,包括如下过程:

(一)接箍卡芯A承托油管接箍坐于卡芯支撑模块(2)上面,接箍卡芯B处于油管吊卡壳体(3.6)的接箍卡芯通道内的待机位置(3.6.8)上,处于待机状态;

(二)油管吊卡下行,下行过程中接箍卡芯承托模块(4)打开,油管吊卡下行直至卡芯支撑模块(2)上端高于接箍卡芯A的下端位置;

(三)承托模块(4)关闭,接箍卡芯左支撑体(4.2)和接箍卡芯右支撑体(4.3)闭合,同时接箍卡芯锁销模块(6)闭合;

(四)在进行上述步骤(三)的同时,送料模块(10)将处于接箍卡芯通道内的待机位置(3.6.8)的接箍卡芯B取出,接箍卡芯B暂存在循环送料模块(10)上,接箍卡芯B处于等待状态;

(五)油管吊卡上行直至下油管接箍露出,然后再上行一段距离;

(六)送料模块(10)将处于等待状态的接箍卡芯B送入卡芯支撑模块(2)上,直至卡住下油管的管身;

(七)油管吊卡下行直至接箍卡芯B卡住油管接箍面后停止下行;

(八)翻转立式猫道卡爪上行软夹持住油管杆身,上卸扣动力钳完成卸扣;

(九)翻转立式猫道卡爪上行硬夹持住油管杆身,油管吊卡下行小段距离,接箍卡芯锁销模块(6)打开,直线模组(9.6)通过推动模块(9)的推动电磁铁(9.1)吸合推动接箍卡芯A到接箍卡芯通道内的待机位置(3.6.8);

(十)油管吊卡上行脱开油管后停止,翻转立式猫道将油管送至水平位置;然后油管吊卡下行,去进行下一根油管的起升作业,实现接箍卡芯轮转作业;通过接箍卡芯A和接箍卡芯B轮转作业实现油管承托和起升/下降作业,循环进行,达到双接箍卡芯轮转作业实现起油管作业。