[发明专利]一种石油修井用自动化井口作业钳

说明书

技术领域：

本发明涉及油田进行采油井修井作业领域使用的一种自动化井口作业装置，具体的说是涉及一种用于上、卸管子螺纹的自动化井口作业钳。

背景技术：

修井作业是保持油井和注水井按计划正常生产所必需采取的措施。油管、抽油杆以及封隔器、配产器等井下工具的上卸扣、起下是石油井修井作业的一项重要内容，现有石油修井上卸管柱操作主要由人工操作开口型液压钳和倒换吊卡来完成。现有技术中的开口型液压钳，其突出优点是钳头开口，灵活性好，每次上扣或卸扣完毕立即撤离管柱，不妨碍井口其他作业，所以得到国内外用户广泛采用，但是，这种开口型动力钳的钳头多采用坡板式卡紧机构或行星爪式卡紧机构，由此导致其存在如下缺点：对于坡板式卡紧机构，其卡不同管径须更换如牙板、牙座、颚板、颚板滚子之类的零件，更换零件给动力钳的制造、使用、维修、零件保管都带来许多不便；此外，卡不同管径的卡紧性能也不相同。即便改进型的技术方案也仅限于卡紧四种特定油管管径不更换零件，即由98117762.X号专利所公开的，名称为“液压动力钳组合内曲面滚子爬坡卡紧机构”中所提供的方案。而四种特定油管有八种特定接箍尺寸，因此，这种改进型的技术方案所形成的机构用在背钳上，也还必须更换一次零件，因此没有从根本上解决这一问题。对于行星爪式卡紧机构，其突出优点是卡紧大范围内任意管径不更换零件，且卡紧性能好。即是专利号为01101342.7、名称为“一种行星爪式开口型动力钳钳头卡紧机构”的现有技术。但是，这种机构在工作始末时，行星架的上下连接板要相对开口齿轮转动一定角度，由于相关受力零件的变形不一致以及机械杂质进入相对转动缝隙，将使相对转动受阻，容易造成卡紧动作失灵。此外，在现有修井作业中使用这种人工操作的开口型液压钳和倒换吊卡工作，由于作业钳重达上百公斤，悬挂于修井架上，需要人工推进或移出井口，吊卡和吊环也需要频繁倒换，导致劳动强度非常大。此外，由于油井管柱中存有大量油、水、泥沙等形成的混合物，上卸管柱时会四处飞溅喷出，井场变得湿滑泥泞，环境污染十分严重。同时，作业工人也面临高空落物、井喷、因地面湿滑而摔倒、被液压钳击倒甚至咬伤手指等诸多安全隐患问题。概括的说，使用这种现有技术下的作业钳工作，作业效率低、工人的劳动强度大、安全性差、造成的环境污染严重。

发明内容：

为了解决现有石油修井领域中，上卸管柱操作主要由人工操作的开口型液压钳和倒换吊卡来完成，导致作业效率低、工人的劳动强度大、安全性差、造成的环境污染严重等问题，本发明提供一种石油修井用自动化井口作业钳，该种石油修井用自动化井口作业钳将闭口型动力钳及动力卡瓦集成于一体，可以使操作工人在作业时远离井口，能够实现上卸管子螺纹的自动化与环保作业，在钳口正反向卡紧大范围内不须更换零件，卡紧性能好、作业效率高，具有非常好的社会效益与经济效益。

本发明的技术方案是：

该种石油修井用自动化井口作业钳，由主钳、背钳、内嵌齿条的一组竖直导轨以及卡瓦组成。

其中，所述主钳的外部为壳体结构，此壳体由主钳上盖板、主钳侧壁板以及主钳底板联接后组成。其中主钳上盖板与主钳底板的中心均开有钳口，两侧对称开有主钳导轨槽。并且，主钳内部包含有主钳驱动机构、主钳卡紧机构、主钳制动机构以及主钳转向机构。具体的说，所述主钳驱动机构由主钳液压马达、主钳液压马达支座、主钳花键轴、主钳驱动齿轮、主钳惰轮轴及主钳惰轮组成。其中，主钳液压马达支座上开有两个通孔，分别固定主钳花键轴和主钳惰轮轴。主钳驱动齿轮与主钳惰轮分别固定于主钳花键轴和主钳惰轮轴的中部，两者的外齿相啮合，主钳液压马达固定于主钳液压马达支座的上表面，主钳液压马达的输出端采用内花键孔与主钳花键轴配合。主钳液压马达支座固定于主钳底板上。所述主钳卡紧机构由一个具有内、外齿的主钳大齿轮以及主钳大齿轮盖、主钳行星齿轮、主钳花键套、主钳芯轴、主钳行星爪、主钳行星上联接板和主钳行星下联接板构成，其中，主钳花键套的内孔为光孔，此孔与主钳芯轴的外表面相配合，主钳行星齿轮与主钳行星爪串接于所述主钳花键套的外部花键上，形成单个主钳行星爪组件。主钳芯轴的两端分别与主钳行星上联接板和主钳行星下联接板配合构成单个主钳行星架，以支持并包容相应主钳行星爪组件。所述主钳大齿轮及主钳大齿轮盖构成主钳大齿轮主体，主钳行星架被包容于其中，两者均沿主钳上盖板与主钳底板中心所开有的钳口中心对中布置，若干主钳行星爪组件按照钳口中心圆周均匀分布，主钳行星齿轮与主钳大齿轮的内齿啮合，主钳行星架中的主钳行星上联接板和主钳行星下联接板分别与主钳大齿轮盖的下端面和主钳大齿轮的内部阶梯面进行动配合。