管柱上卸扣装置、抽油杆扳手方夹紧机构及接箍夹紧机构

技术领域

本发明涉及油田修井作业设备领域，具体而言，涉及一种管柱上卸扣装置、抽油杆扳手方夹紧机构及接箍夹紧机构。

背景技术

在油田修井作业中，一般通过液压钳装置上卸油管和抽油杆等螺纹管柱部件。常用的液压钳主要由主钳和背钳组成，工作时背钳负责夹紧管柱，主钳则负责夹持管柱按顺时针或逆时针旋转，进而实现管柱上卸扣作业。

由于油管和抽油杆在结构形式、外形尺寸上存在较大的差异，所以上卸扣作业时主钳与背钳的夹持位置就有所不同。油管上卸扣时，背钳夹紧下油管接箍，主钳夹紧上油管本体且离上油管螺纹越远越好，可防止上油管夹紧变形，通过主钳旋转实现油管的上卸扣；抽油杆上扣时，为了确保抽油杆接箍与上下两根抽油杆均连接紧密，主钳要夹持上抽油杆的扳手方处，背钳夹持下抽油杆的扳手方处；抽油杆卸扣时，主钳夹紧上抽油杆扳手方处，背钳夹紧抽油杆接箍圆柱面，上抽油杆扳手方、下抽油杆扳手方和下抽油杆接箍圆柱面的间距均很小。

因此现有的液压钳只能适用于油管或抽油杆一种管柱的上卸扣作业，在实际应用中，若要处理油管和抽油杆两种管柱，则需要更换液压钳，此操作耗时费力，极大影响了井口作业效率。

发明内容

本发明解决的问题是如何减少井口作业设备的更换程序，提高了作业效率。

为解决上述问题，本发明提供一种管柱上卸扣装置，包括主钳本体、背钳本体和至少一组支撑组件，所述主钳本体上设有至少一个主钳安装耳座，所述背钳本体上设有至少一个背钳安装耳座，所述支撑组件包括安装底座、支撑杆、套接件和调节卡箍，所述支撑杆的底部与所述安装底座连接，所述主钳安装耳座、所述调节卡箍、所述套接件和所述背钳安装耳座依次相抵套设在所述支撑杆上，所述支撑组件适于通过更换不同厚度的所述调节卡箍以调节所述主钳本体与所述背钳之间的距离。

相对于现有技术，本发明管柱上卸扣装置具有可以更换的调节卡箍，通过更换不同厚度的调节卡箍即可主动调整主钳与背钳的间距，使得管柱上卸扣装置的通用性提高，可适用于抽油杆、油管等不同类型及不同规格的管柱，减少井口作业设备的更换程序，提高了作业效率。

在优选或可选的实施方式中，所述调节卡箍包括第一卡环和第二卡环，所述第一卡环和所述第二卡环的两端分别设有连接耳，所述第一卡环的连接耳和所述第二卡环的连接耳通过紧固件连接，使所述第一卡环和所述第二卡环之间形成圆孔。由此，更换调节卡箍将第一卡环和第二卡环分开即可从支撑柱上取下调节卡箍，不需要拆装主钳，操作方便。

在优选或可选的实施方式中，所述调节卡箍包括相连的抱合部和延伸部，所述抱合部适于卡紧所述支撑杆，所述延伸部沿抱合部的底部向下延伸，所述抱合部的顶面与所述主钳安装耳座相抵，所述延伸部的底面与所述套接件相抵。由此，抱合部用于使调节卡箍卡紧支撑杆，延伸部决定调节卡箍的厚度，不同的调节卡箍的延伸部厚度不同，这种调节卡箍结构设计合理，所使用的材料较少，便于加工生产。

在优选或可选的实施方式中，所述套接件为弹簧。由此，管柱上卸扣装置进行上卸扣操作时，主钳与背钳的间距会发生变化，套接件为弹簧，可以利用弹簧的弹性补偿管柱上卸扣时造成的主钳与背钳的间距变化，使主钳与背钳的间距恢复到初始距离。

在优选或可选的实施方式中，所述主钳安装耳座与所述主钳本体通过螺栓连接，所述背钳安装耳座与所述背钳本体通过螺栓连接。由此，主钳安装耳座和背钳安装耳座固定牢靠，且可以快速拆装更换。

在优选或可选的实施方式中，所述支撑杆与所述安装底座螺纹连接。由此，支撑杆与安装底座可以快速连接，安装后固定牢靠，不易脱离。

本发明还提供一种抽油杆扳手方夹紧机构，适于安装在上述的管柱上卸扣装置上，抽油杆扳手方夹紧机构包括四个扳手方牙块，所述扳手方牙块的正面具有卡合部，所述卡合部的正面为向前凸起的V形面，四个所述扳手方牙块的所述卡合部合围形成用于夹持抽油杆扳手方的工作面。

相对于现有技术，本发明的抽油杆扳手方夹紧机构包括四个扳手方牙块，扳手方牙块结构新颖，每个扳手方牙块均具有V形面的卡合部，适于与抽油杆扳手方表面贴合，四个扳手方牙块的卡合部合围形成工作面，将抽油杆四周夹紧，具有很好的夹持稳定性好。

在优选或可选的实施方式中，所述扳手方牙块的背面具有定位部，所述定位部上设有定位缺口，所述定位缺口适于插入定位销将所述扳手方牙块安装在所述管柱上卸扣装置上。由此，扳手方牙块的安装结构简单，拆装方便，灵活性好，便于根据上扣和卸扣的工作需求快速更换，且这种安装结构通用性好，扳手方牙块可适配于多种结构的液压钳。

本发明还提供一种接箍夹紧机构，适于安装上述的管柱上卸扣装置上，接箍夹紧机构包括四个接箍牙块，所述接箍牙块的正面具有夹持部，所述夹持部的正面为向后凹陷的圆弧面，四个所述接箍牙块的所述夹持部合围形成用于夹持接箍的工作面。

相对于现有技术，发明的接箍夹紧机构包括四个接箍牙块，接箍牙块结构新颖，每个接箍牙块均具有圆弧面的卡合部，适于与接箍表面贴合，四个接箍牙块的卡合部合围形成工作面，将接箍四周夹紧，具有很好的夹持稳定性好。

在优选或可选的实施方式中，所述接箍牙块的背面具有安装部，所述安装部上设有安装缺口，所述安装缺口适于插入定位销将所述接箍牙块安装在所述管柱上卸扣装置上。由此，接箍牙块的安装结构简单，拆装方便，灵活性好，便于根据上扣和卸扣的工作需求快速更换，且这种安装结构通用性好，接箍牙块可适配于多种结构的液压钳。

附图说明

图1为本发明实施例中管柱上卸扣装置的主视图；

图2为本发明实施例中调节卡箍的结构图；

图3为本发明实施例中扳手方牙块的结构图；

图4为本发明实施例中扳手方牙块的主视图；

图5为本发明实施例中扳手方牙块的后视图；

图6为本发明实施例中接箍牙块的结构图；

图7为本发明实施例中抽油杆上扣作业时夹紧机构组合方式图；

图8为本发明实施例中抽油杆卸扣作业时夹紧机构组合方式图。

附图标记说明：

1-主钳本体，11-主钳安装耳座，2-背钳本体，21-背钳安装耳座，31-安装底座，32-支撑杆，33-套接件，4-调节卡箍，41-抱合部，42-延伸部，43-第一卡环，44-第二卡环，45-连接耳，46-锁紧螺栓，5-扳手方牙块，51-卡合部，52-定位部，53-定位缺口，501-扳手方牙块a，502-扳手方牙块b，503-扳手方牙块c，504-扳手方牙块d，505-扳手方牙块e，506-扳手方牙块f，507-扳手方牙块g，508-扳手方牙块h，6-接箍牙块，61-夹持部，62-安装部，63-安装缺口，601-接箍牙块a，602-接箍牙块b，603-接箍牙块c，604-接箍牙块d，71-主钳颚板a，72-主钳颚板b，73-背钳颚板a，74-背钳颚板b，8-抽油杆a，81-扳手方a，9-抽油杆b，91-扳手方b，92-接箍b。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明的实施例的附图中设置有坐标系XYZ，其中X轴的正向代表前方，X轴的反向代表后方，Y轴的正向代表右方，Y轴的反向代表左方，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方。

此外在本发明的描述中，应当说明的是，在本发明的实施例中所提到的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，并不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

结合图1和图2所示，本发明的一种实施例为管柱上卸扣装置，其包括主钳本体1、背钳本体2和支撑组件。主钳本体1设置在背钳本体2上方(图中Z轴正向)，支撑组件用于主钳本体1支撑固定。背钳本体2用于夹紧管柱，主钳本体1用于夹持管柱按顺时针或逆时针旋转，从而实现管柱上卸扣作业。

结合图1所示，主钳本体1上设有主钳安装耳座11，背钳本体2上设有背钳安装耳座21，支撑组件、主钳安装耳座11和背钳安装耳座21数量相同，至少包括一个，每个支撑组件与一个主钳安装耳座11和一个背钳安装耳座21连接，形成支撑固定结构。本实施例中，主钳本体1的前后侧分别设置主钳安装耳座11，主钳安装耳座11的数量为3个，相应的背钳本体2的前后侧分别设置背钳安装耳座21，背钳安装耳座21的数量为3个，由此形成三点支撑的稳定结构。

支撑组件包括安装底座31、支撑杆32、套接件33和调节卡箍4。以其中一组支撑结构为例，支撑杆32的底部与安装底座31连接，主钳安装耳座11、调节卡箍4、套接件33和背钳安装耳座21从上向下(图中Z轴的反向)依次相抵套设在支撑杆32上。安装底座31固定在地面或其他工作平面上，背钳安装耳座21的底面与安装底座31相抵，套接件33的底部与背钳安装耳座21相抵，套接件33的顶部与调节卡箍4相抵，调节卡箍4的顶部与主钳安装耳座11相抵，因此套接件33和调节卡箍4的厚度决定了主钳本体1与背钳本体2之间的距离。本实施例中，支撑组件的调节卡箍4可以更换，通过更换不同厚度的调节卡箍4，即可主动调整主钳本体1与背钳本体2的间距，由此该管柱上卸扣装置既可适用于抽油杆上卸扣作业，也可以适用于油管上卸扣作业，通用性强，上卸扣不同类型及不同规格的管柱时不需要在井口整体更换作业设备，只需要更换一下不同规格的调节卡箍4即可，提高了作业效率。

主钳安装耳座11与主钳本体1通过螺栓连接，背钳安装耳座21与背钳本体2通过螺栓连接，使主钳安装耳座11和背钳安装耳座21固定牢靠，且可以快速拆装更换。支撑杆32与安装底座31螺纹连接，支撑杆32可以快速安装在安装底座31上，安装后固定牢靠，不易脱离，也不会发生倾斜。

进一步地，本实施例中套接件33为弹簧，主钳本体1压住弹簧，弹簧承受主钳本体1的重量。管柱进行上卸扣作业时，主钳本体1与背钳本体2的间距会发生变化，弹簧受力压缩，上卸扣作业完成后，弹簧的形变恢复，使主钳本体1与背钳本体2的间距恢复到初始距离。

结合图2所示，调节卡箍4包括相连的抱合部41和延伸部42，抱合部41用于卡紧所述支撑杆32，延伸部42沿抱合部41的底部向下延伸。调节卡箍4安装后，抱合部41的顶面与主钳安装耳座11相抵，延伸部42的底面与套接件33相抵。各规格调节卡箍4的抱合部41厚度相等，延伸部42的厚度不同，由此延伸部42尺寸决定了调节卡箍4整体的厚度，便于快速分辨出不同尺寸的调节卡箍4，且这种调节卡箍4结构设计合理，所使用的材料较少，便于加工生产。

进一步地，调节卡箍4包括第一卡环43和第二卡环44，第一卡环43和第二卡环44之间形成圆孔。第一卡环43和第二卡环44可以相互分离，第一卡环43和第二卡环44的两端分别设有连接耳45，第一卡环43的连接耳45和第二卡环44的连接耳45通过紧固件连接，本实施例中紧固件为锁紧螺栓46，在其他实施方式中，紧固件可以为卡扣、合页等结构。更换调节卡箍4时将第一卡环43和第二卡环44分开即可从支撑柱上取下调节卡箍4，不需要拆装主钳，操作方便。

本实施例管柱上卸扣装置在实际应用中，若需要调节主钳本体1与背钳本体2的间距来适应不同类型或者不同规格的管柱，则要通过更换调节卡箍4实现。若要从油管作业切换到抽油杆作业，则需要缩小主钳本体1与背钳本体2的间距，首先松开调节卡箍4上的锁紧螺栓46，更换厚度较小的调节卡箍4，然后锁紧螺栓46穿过第一卡环43和第二卡环44的连接耳45进行紧固，第一卡环43和第二卡环44卡紧支撑柱；若要切换不同规格的抽油杆，也需要更换不同规格的调节卡箍4，不同规格的调节卡箍4其差异在于延伸部42的厚度，不同厚度调节卡箍4的与不同规格的抽油杆匹配。

本发明的另一实施例为一种抽油杆扳手方夹紧机构，适于安装在上述实施例的管柱上卸扣装置上，其包括四个扳手方牙块5。扳手方牙块5的结构如图3至图5所示，扳手方牙块5的正面具有卡合部51，卡合部51的正面为向前凸起的V形面，V形面的尺寸及角度与抽油杆扳手方适配，由此卡合部51的表面可与抽油杆扳手方的表面贴合，四个扳手方牙块5的卡合部51合围形成用于夹持抽油杆扳手方的工作面，将抽油杆四周夹紧，可极大提高管柱上卸扣装置的夹持稳定性。

扳手方牙块5的背面具有定位部52，定位部52上设有定位缺口53，定位缺口53适于插入定位销将扳手方牙块5安装在管柱上卸扣装置上。扳手方牙块5的安装结构简单，拆装方便，灵活性好，便于根据上扣和卸扣的工作需求快速更换。本实施例中定位部52具有上下两个定位缺口53，定位缺口53为U型。通过调整定位缺口53大小、位置关系即可将扳手方牙块5安装在多种结构的液压钳上，安装通用性强。

本发明的另一实施例为一种接箍夹紧机构，也适于安装在上述实施例的管柱上卸扣装置上，其包括四个接箍牙块6。接箍牙块6的结构如图6所示，接箍牙块6的正面具有夹持部61，夹持部61的正面为向后凹陷的圆弧面，圆弧面尺寸与抽油杆或油管接箍圆柱面适配，由此夹持部61的表面可与接箍的表面贴合，四个接箍牙块6的卡合部51合围形成用于夹持接箍的工作面，将接箍四周夹紧，具有很好的夹持稳定性好。

接箍牙块6的背面具有安装部62，安装部62上设有安装缺口63，安装缺口63适于插入定位销将接箍牙块6安装在管柱上卸扣装置上。接箍牙块6的安装结构简单，拆装方便，灵活性好，便于根据上扣和卸扣的工作需求快速更换。且这种安装结构通用性好，通过调整安装缺口63大小、位置关系接即可将箍牙块安装在多种结构的液压钳上。

以下结合图7及图8，说明上述实施例的抽油杆扳手方夹紧机构和接箍夹紧机构的使用方式。

抽油杆上扣作业时，夹紧机构组合方式如图7所示，需要使用两组抽油杆扳手方夹紧机构。具体地，主钳本体1上主钳颚板a71和主钳颚板b72相对设置，主钳颚板a71上安装扳手方牙块a501和扳手方牙块b502，扳手方牙块a501和扳手方牙块b502为对称结构，主钳颚板b72上安装扳手方牙块c503和扳手方牙块d504，扳手方牙块c503和扳手方牙块d504为对称结构，扳手方牙块a501、扳手方牙块b502、扳手方牙块c503和扳手方牙块d504的4个V形面组合形成工作面，夹持抽油杆a8的扳手方a81处，形成可靠夹持；背钳本体2上背钳颚板a73和背钳颚板b74相对设置，背钳颚板a73上安装扳手方牙块e505和扳手方牙块f506，扳手方牙块e505和扳手方牙块f506为对称结构，背钳颚板b74上安装扳手方牙块g507和扳手方牙块h508，扳手方牙块g507和扳手方牙块h508为对称结构，扳手方牙块e505、扳手方牙块f506、扳手方牙块g507和扳手方牙块h508的4个V形面组合形成工作面，夹持抽油杆b9的扳手方b91处，形成可靠夹持。两组抽油杆扳手方夹紧机构均可靠夹持，主钳本体1转动，完成抽油杆上扣作业。

抽油杆卸扣作业时，夹紧机构组合方式如图8所示，需要使用一组抽油杆扳手方夹紧机构和一组接箍夹紧机构。具体地，主钳本体1上主钳颚板a71和主钳颚板b72相对设置，主钳颚板a71上安装扳手方牙块a501和扳手方牙块b502，扳手方牙块a501和扳手方牙块b502为对称结构，主钳颚板b72上安装扳手方牙块c503和扳手方牙块d504，扳手方牙块c503和扳手方牙块d504为对称结构，扳手方牙块a501、扳手方牙块b502、扳手方牙块c503和扳手方牙块d504的4个V形面组合形成工作面，夹持抽油杆a8的扳手方a81处，形成可靠夹持；背钳本体2上背钳颚板a73和背钳颚板b74相对设置，背钳颚板a73上安装接箍牙块a601和接箍牙块b602，接箍牙块a601和接箍牙块b602为对称结构，背钳颚板b74上安装接箍牙块c603和接箍牙块d604，接箍牙块c603和接箍牙块d604为对称结构，接箍牙块a601、接箍牙块b602、接箍牙块c603和接箍牙块d604的4个圆弧面组合形成工作面，夹持抽油杆b9的接箍b92处，形成可靠夹持。抽油杆扳手方夹紧机构和接箍夹紧机构均可靠夹持，主钳本体1转动，完成抽油杆卸扣作业。

上述实施例中抽油杆扳手方夹紧机构和接箍夹紧机构结构形式新颖，扳手方牙块和接箍牙块可以形成四周配合夹持，夹持稳定性好，扳手方牙块和接箍牙块拆装方便，可以快速更换，满足抽油杆上扣和卸扣的两种工作需求。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。

最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。