[发明专利]一种浮动式抽油杆自动上卸扣装置

说明书

一种浮动式抽油杆自动上卸扣装置，包括支架、背钳、动钳和旋转钳，支架自下而上依次同轴安装所述背钳、动钳和旋转钳；背钳用于夹紧第一抽油杆的接箍而提供上卸扣所需的反扭矩；动钳用于夹紧第二抽油杆的扳手方并实现绷扣和紧扣，所述旋转钳用于对抽油杆实现卸扣和带扣。本发明的有益效果是:填补了浮动式抽油杆自动上卸扣装置的空白，有利于钻修机全自动化、智能化发展，减少了修井作业人员数量，使操作人员远离井口，减少事故发生对人员伤害，集成程度高，便于下游装备的模块化设计。

技术领域

本发明涉及油田修井作业设备领域，尤其涉及一种用于油田修井作业的浮动式抽油杆自动上卸扣装置。

背景技术

修井作业需要将井下的管柱提出和下放，在提放的过程中对于管柱的上卸扣是最频繁的工序。目前，对管柱的上卸扣普遍采用人工操作，尤其抽油杆接箍的特殊结构，其在上卸扣过程中必须由人工完成，制约了修井设备的自动化程度，目前，世界范围内没有关于抽油杆的自动上卸扣装置，现有设备有以下不足：

①现有抽油杆的上卸扣装置，对扣，上卸扣，钳体让位全部需要人工操作，井口需要两名人员，这与油田提倡的人员少，效率高理念背道而驰；

②在智能或全自动修井机研制过程中，对于抽油杆的上卸扣还不能实现自动化，大大制约了智能或全自动修井机的发展；

③对于现有的抽油杆的上卸扣设备，卸扣扭矩具有局限性，卸不开的抽油杆需要借助其他装置完成；

④对于现有的抽油杆上卸扣设备，无法集成到井口装置上，无法进行模块化布局，集成化程度低；

⑤对于现有的抽油杆上卸扣设备，其工作原理和结构特点无法实现自动化；

⑥对于现有的抽油杆上卸扣设备，对操作人员的经验和操作技能要求高。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供一种省时省力、安全稳定、自动化程度高浮动式抽油杆自动上卸扣装置

本发明具体技术方案是：包括支架、背钳、动钳和旋转钳，所述支架自下而上依次安装所述背钳、动钳和旋转钳，且所述背钳、动钳和旋转钳的作业工位位于同一轴线；所述背钳用于夹紧第一抽油杆的接箍而提供上卸扣所需的反扭矩；所述动钳用于夹紧第二抽油杆的扳手方并实现绷扣和紧扣，其包括基座以及其上安装的夹紧单元和旋转单元，所述夹紧单元包括旋转座以及其上安装的动钳油缸和由动钳油缸驱动相对横向移动的牙板，所述旋转座能够相对基座旋转；所述摆动单元包括摆动油缸、小齿轮以及半齿圈，所述半齿圈固定在所述旋转座上，所述摆动油缸输出端连接所述的小齿轮且所述小齿轮与所述半齿圈啮合配合；所述旋转钳用于对抽油杆实现卸扣和带扣。工作原理为：抽油杆达到合适位置后，背钳夹紧抽油杆接箍，牙板通过一定压力夹住抽油杆扳手方，通过动钳绕抽油杆扳手方旋转，识别抽油杆扳手方的位置后夹紧，夹紧时，摆动油缸处于浮动状态，以消除机械误差和测量误差，通过摆动油缸的浮动，在加紧力作用下，自适应消除微量误差；然后动钳旋转绷扣，最后旋转钳将抽油杆卸开。上扣时反向动作即可。上述动钳旋转是通过摆动油缸带动小齿轮，通过小齿轮带动半齿圈旋转，半齿圈固定在动钳上，从而带动动钳实现旋转，同时，提供足够的扭矩，实现对抽油杆的绷扣和紧扣功能。

上述方案可进一步改进为：

优选的，所述动钳油缸上装有位移传感器。即识别抽油杆扳手方位置是通过动钳上装有位移传感器的动钳油缸推动牙板夹紧抽油杆扳手方，位移传感器记录抽油杆扳手方位置，如果抽油杆扳手方位置不是所需要夹住的位置，动钳旋转，直到找出可以夹住抽油杆扳手方位置停住，夹紧后，绷扣或紧扣。也就是说动钳对抽油杆扳手方位置的确定是通过动钳绕抽油杆扳手方旋转，牙板的位移，通过安装在动钳油缸的位移传感器记录，通过控制单元计算，确定两牙板的最小距离，即为夹紧位置。

优选的，所述支架安装在导轨上并通过导轨上安装的导轨油缸实现横向移动。即通过导轨油缸的推拉，支架以及其上背钳、动钳和旋转钳可以沿导轨移动，以让出井口位置。