一种自动化动力吊卡装置及引扣方法与流程

本发明涉及一种吊卡装置，尤其涉及一种自动化动力吊卡装置及引扣方法。

背景技术：

1、修井作业是油田最多的作业形式，有小修作业、大修作业之分，其中小修作业主要通过起、下完成作业任务，有检泵、换工艺、冲砂等主要作业。在石油修井时大多采用闭锁环式动力吊卡对油管进行上提、下放作业。传统的闭锁环式动力吊卡大多为手动操作，无法满足现代智能化修井作业的要求，且其闭锁效果差，体积较为笨重，极易引发安全事故。目前已采用智能化控制的闭锁环式动力吊卡，虽能满足现代智能化修井作业的要求，但此种动力吊卡无法确保其连接安装的稳定性，导致修井作业的安全性和便利性不佳。

2、在现有技术中主要存在以下问题，管柱引扣对中过程自动化程度低，二层台需要操作手操作；引扣作业过程中需要螺纹接头拧紧来保证抓取稳定，旋扣时间长；引扣作业过程中对中性差，无缓冲机构螺纹接头容易磕碰损坏；引扣作业过程传输效率低，工人一根油管引扣、上扣、下管完成后才能继续进行下一根油管的引扣作业。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种自动化动力吊卡装置及引扣方法，以解决现有技术中自动化程度低、对中效果不佳、缺少缓冲结构使得螺纹接头容易损坏的问题。

2、本发明是采用以下技术方案实现的：一种自动化动力吊卡装置，其特征在于，包括动力吊卡，以及水平移动装置和竖直移动装置，所述水平移动装置设置在立柱上，所述动力吊卡与竖直移动装置连接，并由竖直移动装置控制动力吊卡竖直方向上的移动，所述竖直移动装置设置在水平移动装置上，并由水平移动装置带动竖直移动装置与动力吊卡移动。

3、进一步的，所述水平移动装置与竖直移动装置包括伸缩绞车，所述伸缩绞车水平设置，并通过自身伸缩实现水平移动，所述伸缩绞车通过钢丝吊钩连接动力吊卡，并通过绞车带动钢丝吊钩实现竖直移动；所述水平移动装置还包括对扣器滑轨，所述对扣器滑轨通过固定钢丝连接伸缩绞车，所述对扣器滑轨设置在滑轨支架上，并与之滑动配合，对扣器滑轨中间设置有对扣器，所述对扣器滑轨可以在滑轨支架上沿伸缩绞车伸缩方向移动，并且保证固定钢丝处于竖直状态；所述动力吊卡两侧设置有侧板，所述固定钢丝穿过动力吊卡两侧的侧板，保证动力吊卡、伸缩绞车、对扣器滑轨处于同一平面。

4、进一步的，所述动力吊卡包括吊卡框架、动力马达、联接器、吊卡主体、从动轴、胀扣套、导向轴，所述动力马达设置在吊卡框架内，所述吊卡框架下端连接有吊卡主体，所述联接器设置在吊卡主体内部，所述联接器一端连接动力马达输出轴，另一端连接从动轴，所述从动轴内过盈配合有导向轴，导向轴下端套设有胀扣套，所述胀扣套下端外表面设置有螺纹，所述胀扣套上端为非回转结构并位于从动轴与导向轴之间，通过动力马达驱动胀扣套旋转并通过螺纹抓取油管。

5、进一步的，所述联接器与从动轴之间可以沿轴线滑动，同时联接器与从动轴之间设置有缓冲弹簧，通过缓冲弹簧可以使从动轴相对吊卡主体沿轴向运动。

6、进一步的，所述导向轴下端设置有锥形凸块，所述锥形凸块与导向轴同轴设置，所述胀扣套卡在锥形凸块上，所述胀扣套为分割后的四瓣螺纹套。

7、进一步的，所述吊卡主体下端还设置有导向套，所述导向套下端设置有锥形导向部，所述胀扣套位于导向套内。

8、进一步的，所述对扣器滑轨上设置有多个感应摄像头。

9、进一步的，所述立柱下方设置有液压大钳。

10、一种自动化动力吊卡下管的引扣方法，包括以下步骤：

11、s1、当对扣器滑轨感应摄像头识别到猫道机械手夹持油管位置，与伸缩绞车和动力吊卡处于同一平面且自动停止运动，同步处于初始位置，此时对扣器处于油管正上方，猫道机械手抓取油管上升穿过对扣器停止，等待引扣抓取油管；

12、s2、伸缩绞车将动力吊卡下放，涨扣套在接触油管后，胀扣套螺纹与油管螺纹因动力吊卡重力作用更易上扣抓取，从动轴受反作用力上顶，缓冲弹簧受到挤压变形，吸收冲击力保护螺纹接头，动力马达自动输出引扣扭矩使胀扣套螺纹与油管螺纹旋合，无需旋紧，即完成油管抓取；

13、s3、抓取油管完成后，动力马达停止输出扭矩，伸缩绞车将动力吊卡提升，上升至油管尾端在对扣器内时停止，可以防止运输时油管晃动，此时胀扣套颈部弹性变形，外螺纹向外扩张实现胀扣，抓取油管更牢固；

14、s4、伸缩绞车伸缩杆开始收缩，对扣器滑轨同时依靠电力驱动开始滑动，对扣器滑轨、伸缩绞车、动力吊卡同步横向运送油管，当对扣器滑轨感应摄像头识别到液压大钳夹持油管位置，与伸缩绞车和动力吊卡自动同步停止运动，此时油管位于液压大钳夹持油管正上方；

15、s5、伸缩绞车将动力吊卡下放，油管对扣接触后吊卡下放自动停止，动力马达自动输出引扣扭矩完成油管预上扣，预上扣后液压大钳夹持油管进行上扣，完成油管最终上扣；

16、s6、液压大钳完成上扣后，伸缩绞车轻微上提，此时胀扣套不承受油管重力，颈部弹性变形恢复，动力马达自动反转输出扭矩，释放油管；

17、s7、动力吊卡提升，与伸缩绞车和动力吊卡同步运动到初始位置，猫道完成油管传输，猫道机械手将油管提升，进行下一次下管的引扣传输作业。

18、一种自动化动力吊卡起管的引扣方法，包括以下步骤：

19、s1、当对扣器滑轨感应摄像头识别到液压大钳夹持油管位置，与伸缩绞车和动力吊卡停止运动，同步处于油管上方初始位置，液压大钳对起升后的油管进行卸扣；

20、s2、伸缩绞车将动力吊卡下放，涨扣套在接触油管后，动力马达输出引扣扭矩完成油管抓取；

21、s3、抓取油管完成，伸缩绞车将动力吊卡提升，油管尾端在对扣器内时停止，防止运动时油管晃动，此时胀扣套弹性变形实现胀扣，抓取更牢固，伸缩绞车、动力吊卡、对扣器滑轨同步运送油管；

22、s4、当对扣器滑轨感应摄像头识别到猫道机械手夹持油管位置，与伸缩绞车和动力吊卡同步停止运动，此时位于猫道机械手正上方；

23、s5、伸缩绞车将动力吊卡下放，猫道机械手夹持油管，动力马达自动反转输出扭矩，释放油管；

24、s6、猫道机械手下行传输油管，动力吊卡提升，与伸缩绞车和动力吊卡同步运动到初始位置，进行下一次起管的引扣传输作业。

25、本发明的有益效果在于：1吊卡引扣作业，实现了油管引扣传输过程的自动化作业，过程实现无人化，明显降低人员风险，提高带压作业的安全性；2胀扣套在引扣过程中产生胀扣使抓取更加稳定，无需较大的上扣扭矩即可完成油管抓取；3；吊卡引扣与上扣过程中实现稳定对中且具有缓冲结构，防止螺纹接头损坏；4提高了带压作业油管引扣到油管上扣的传输效率，一根油管在液压大钳上扣的同时，下一根油管继续用吊卡引扣传输，节省传输空档时间，创造更大的经济效益。

技术特征：

1.一种自动化动力吊卡装置，其特征在于，包括动力吊卡（4），以及水平移动装置和竖直移动装置，所述水平移动装置设置在立柱（1）上，所述动力吊卡（4）与竖直移动装置连接，并由竖直移动装置控制动力吊卡（4）竖直方向上的移动，所述竖直移动装置设置在水平移动装置上，并由水平移动装置带动竖直移动装置与动力吊卡（4）移动。

2.根据权利要求1所述的一种自动化动力吊卡装置，其特征在于，所述水平移动装置与竖直移动装置包括伸缩绞车（2），所述伸缩绞车（2）水平设置，并通过自身伸缩实现水平移动，所述伸缩绞车（2）通过钢丝吊钩连接动力吊卡（4），并通过绞车带动钢丝吊钩实现竖直移动；所述水平移动装置还包括对扣器滑轨（5），所述对扣器滑轨（5）通过固定钢丝（3）连接伸缩绞车（2），所述对扣器滑轨（5）设置在滑轨支架（6）上，并与之滑动配合，对扣器滑轨（5）中间设置有对扣器，所述对扣器滑轨（5）可以在滑轨支架（6）上沿伸缩绞车（2）伸缩方向移动，并且保证固定钢丝（3）处于竖直状态；所述动力吊卡（4）两侧设置有侧板，所述固定钢丝（3）穿过动力吊卡（4）两侧的侧板，保证动力吊卡（4）、伸缩绞车（2）、对扣器滑轨（5）处于同一平面。

3.根据权利要求1所述的一种自动化动力吊卡装置，其特征在于，所述动力吊卡（4）包括吊卡框架（401）、动力马达（402）、联接器（403）、吊卡主体（404）、从动轴（406）、胀扣套（407）、导向轴（408），所述动力马达（402）设置在吊卡框架（401）内，所述吊卡框架（401）下端连接有吊卡主体（404），所述联接器（403）设置在吊卡主体（404）内部，所述联接器（403）一端连接动力马达（402）输出轴，另一端连接从动轴（406），所述从动轴（406）内过盈配合有导向轴（408），导向轴（408）下端套设有胀扣套（407），所述胀扣套（407）下端外表面设置有螺纹，所述胀扣套（407）上端为非回转结构并位于从动轴（406）与导向轴（408）之间，通过动力马达（402）驱动胀扣套（407）旋转并通过螺纹抓取油管（8）。

4.根据权利要求3所述的一种自动化动力吊卡装置，其特征在于，所述联接器（403）与从动轴（406）之间可以沿轴线滑动，同时联接器（403）与从动轴（406）之间设置有缓冲弹簧（405），通过缓冲弹簧（405）可以使从动轴（406）相对吊卡主体（404）沿轴向运动。

5.根据权利要求3所述的一种自动化动力吊卡装置，其特征在于，所述导向轴（408）下端设置有锥形凸块，所述锥形凸块与导向轴（408）同轴设置，所述胀扣套（407）卡在锥形凸块上，所述胀扣套（407）为分割后的四瓣螺纹套。

6.根据权利要求3所述的一种自动化动力吊卡装置，其特征在于，所述吊卡主体（404）下端还设置有导向套（409），所述导向套（409）下端设置有锥形导向部，所述胀扣套（407）位于导向套（409）内。

7.根据权利要求2所述的一种自动化动力吊卡装置，其特征在于，所述对扣器滑轨（5）上设置有多个感应摄像头。

8.根据权利要求1所述的一种自动化动力吊卡装置，其特征在于，所述立柱（1）下方设置有液压大钳（7）。

9.一种自动化动力吊卡下管的引扣方法，基于权利要求1-8所述的一种自动化动力吊卡装置实现，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种自动化动力吊卡起管的引扣方法，基于权利要求1-8所述的一种自动化动力吊卡装置实现，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种自动化动力吊卡装置及引扣方法，其特征在于，包括动力吊卡，以及水平移动装置和竖直移动装置，所述水平移动装置设置在立柱上，所述动力吊卡与竖直移动装置连接，并由竖直移动装置控制动力吊卡竖直方向上的移动，所述竖直移动装置设置在水平移动装置上，并由水平移动装置带动竖直移动装置与动力吊卡移动。实现了油管引扣传输过程的自动化作业，过程实现无人化，明显降低人员风险，提高带压作业的安全性；胀扣套在引扣过程中产生胀扣使抓取更加稳定，无需较大的上扣扭矩即可完成油管抓取；吊卡引扣与上扣过程中实现稳定对中且具有缓冲结构，防止螺纹接头损坏。技术研发人员：罗伟,陈智,周长林,王利,黄建,赖宁,任思龙,杨磊,王柯,向锋,蔡道钢,鲁大勇,文晚受保护的技术使用者：四川圣诺油气工程技术服务有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15