CN106744431B - 石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置，包括钢丝绳滚筒（1）、井口高压防喷管（4）和井口防喷器（6），其特征在于：还包括滚轮触点装置（2）、第一锁紧钢丝绳装置（3）和第二锁紧钢丝绳装置（5），所述第一锁紧钢丝绳装置（3）、井口高压防喷管（4）和第二锁紧钢丝绳装置（5）和井口防喷器（6）依次固定连接，所述滚轮触点装置（2）与第二锁紧钢丝绳装置（5）对应设置，所述钢丝绳滚筒（1）的钢丝穿过滚轮触点装置（2）后延伸到第一锁紧钢丝绳装置（3）；本发明能避免因钢丝绳突然断裂打捞工具等落井的事故，该装备能检测到钢丝绳断裂并且第一时间锁紧钢丝绳，避免落井事故发生，简化事故处理程序。

Description

石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置

技术领域

本发明属于石油开采领域，特别涉及一种石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置。

背景技术

在石油开采井下测试、清蜡等试井作业过程中，由于钢丝绳受到各种因素的影响，比如在录井钢丝滚筒上未排列整齐，相互挤压造成钢丝绳磨损，当下放钢丝绳的过程中，受到磨损的钢丝绳与滚筒分离后，无法承受负荷，钢丝绳就会发生断裂，导致钢丝绳及工具串落井事故。

申请号为201320759249.1的中国实用新型专利公开了一种钢丝绳防脱装置包括筒体、上集油腔、螺栓、顶板、橡胶垫、下集油腔，筒体采用对称的两个半筒体分体加工后扣合的形式，扣合后上部是圆柱体，下部为圆柱体凸台，筒体沿轴线方向开设通孔用于安装锁紧部件，锁紧部件包括螺栓、顶板和橡胶垫，螺栓通过筒体上开设的螺纹孔将顶板和橡胶垫压紧在钢丝绳上；现有技术公开的钢丝绳防脱装置反应速度和可靠性还需提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种能够在井下作业钢丝绳发生断裂时对钢丝绳对断裂情况进行检测并进行快速夹持，防止工具落井的石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置。

为了解决本发明所提出的技术问题，本发明公开了一种石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置，包括钢丝绳滚筒、井口高压防喷管和井口防喷器，还包括滚轮触点装置、第一锁紧钢丝绳装置和第二锁紧钢丝绳装置，所述第一锁紧钢丝绳装置、井口高压防喷管和第二锁紧钢丝绳装置和井口防喷器依次固定连接，所述滚轮触点装置与第二锁紧钢丝绳装置对应设置，所述钢丝绳滚筒的钢丝穿过滚轮触点装置后延伸到第一锁紧钢丝绳装置且由井口防喷器延伸而出，所述第一锁紧钢丝绳装置包括外套筒、第二弹簧、机架、滚轮、齿轮轴、拉杆、钢丝绳夹紧爪和第四弹簧，所述机架数量为两个且设置在外套筒内，两个所述机架对称设置，所述第二弹簧一端与机架固定连接另一端与外套筒固定连接，所述滚轮和齿轮轴设置在机架上，所述滚筒与钢丝绳滚筒的钢丝接触，所述滚轮在快速运动状态下可带动齿轮轴旋转，所述钢丝绳夹紧爪设置在外套筒内侧的转轴上，所述拉杆一端与齿轮轴铰接另一端与钢丝绳夹紧爪铰接，所述第四弹簧一端与外套筒固定连接另一端与钢丝绳夹紧爪固定连接。

作为本发明的一种改进，所述外套筒包括下定位板、套筒本体和弹簧定位板，所述套筒本体固定设置在下定位板上，所述弹簧定位板固定设置在套筒本体内侧，所述第四弹簧一端与弹簧定位板固定连接另一端与钢丝绳夹紧爪固定连接，所述滚轮包括滚轮本体、凹槽、第三弹簧和齿，所述滚轮本体设置在机架上，所述凹槽设置在滚轮本体两侧，所述凹槽围绕滚轮本体均匀分布，所述第三弹簧设置在凹槽内且一端与滚轮本体固定连接另一端与齿固定连接，所述齿设置在凹槽内，所述齿轮轴包括齿轮、定位杆、定位座和连接杆，所述齿轮和定位杆数量为两个，所述定位杆与齿轮固定连接，所述定位座固定设置在定位杆上，所述定位杆之间通过连接杆固定连接，所述拉杆一端与连接杆铰接另一端与钢丝绳夹紧爪铰接，所述齿轮与齿对应设置。

作为本发明的一种改进，所述机架包括机架底板、第一机架侧板、第二机架侧板、第一轨道和定位孔，所述第一机架侧板固定设置在机架底板两侧，所述第一机架侧板之间通过第二机架侧板固定连接，所述第一轨道固定设置在机架底板下侧，所述定位孔设置在第一机架侧板上，所述定位孔之间设置转轴，所述滚轮本体设置在定位孔之间的转轴上，所述齿轮设置在定位孔之间的转轴上，所述下定位板上设置有与第一轨道对应的槽，所述第一轨道设置在下定位板上的槽内。

作为本发明的一种改进，所述钢丝绳夹紧爪包括铰接部、连接部、夹紧部和铰接座，所述连接部两端分别与铰接部和夹紧部固定连接，所述铰接座固定设置在铰接部上。

作为本发明的一种改进，所述外套筒由两个分开的半圆柱筒构成。

作为本发明的一种改进，所述滚轮触点装置包括底板、第一弹簧、连接板、接触棒、耳板架、螺栓、销轴、开口销和滑轮，所述第一弹簧一端与底板固定连接另一端与连接板固定连接，所述连接板设置在底板上侧，所述接触棒固定设置在连接板上且位于连接板下侧，所述耳板架通过螺栓固定设置在连接板上侧，所述销轴通过开口销设置在耳板架上，所述滑轮设置在销轴上。

作为本发明的一种改进，所述第二锁紧钢丝绳装置包括过渡法兰套、锥套、楔形块、电磁铁和第五弹簧，所述过渡法兰套固定设置在锥套上，所述楔形块设置在锥套上，所述电磁铁分别固定设置在锥套和楔形块上，所述锥套和楔形块之间通过第五弹簧固定连接。

作为本发明的一种改进，所述锥套包括锥套本体、第一固定板和第二轨道，所述第一固定板固定设置在锥套本体上侧，所述第二轨道设置在锥套本体内侧，所述楔形块包括楔形块本体、第二固定板和滑槽，所述第二固定板与楔形块本体固定连接，所述滑槽设置在楔形块本体上且与第二轨道对应设置，所述电磁铁分别固定设置在第一固定板和第二固定板上，所述第五弹簧两端分别与第一固定板和第二固定板固定连接。

作为本发明的一种改进，所述楔形块本体两端为圆弧形。

总的来说本发明具有如下有益效果：

1.本发明公开的石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置能避免因钢丝绳突然断裂打捞工具等落井的事故，该装备能检测到钢丝绳断裂并且第一时间锁紧钢丝绳，不会将工具掉入生产井内，避免落井事故发生，简化事故处理程序；

2.本发明公开的石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置具备双重锁紧钢丝绳的功能，防止一个锁紧装置出现故障不能及时锁紧钢丝绳，该装置使用过程更加可靠，稳定性好；

3.第一锁紧钢丝绳装置，外套筒是分开的半圆柱筒，安装拆卸方便，不影响钢丝绳吊装重物；

4.第一锁紧钢丝绳装置采用纯机械方式能达到锁紧钢丝绳的目的，节约能源，使用时环保，正常动作时，松开钢丝绳只需上提一下钢丝绳即可，操作方便，降低操作难度，提高维修效率；

5.第二锁紧钢丝绳装置采用电磁铁控制楔形块的方式夹紧钢丝绳，电磁铁动作速度快，能瞬间锁紧钢丝绳，锁紧速度快，提供工作稳定性，楔块两端做成圆弧形状，不会将钢丝绳夹断，

6.本发明公开的石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置结构简单，控制方便，操作简单，工作人员操作过程方便，不用担心打捞工具等落井事故发生。

附图说明

图1石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置使用示意图；

图2石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置使用状态剖视图；

图3石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置锁紧状态示意图；

图4石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置锁紧状态剖视图；

图5滚轮触点装置立体图；

图6第一锁紧钢丝绳装置立体图；

图7第一锁紧钢丝绳装置使用状态剖视图；

图8第一锁紧钢丝绳装置锁紧状态剖视图；

图9石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置部分组装第一示意图；

图10石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置部分组装第二示意图；

图11机架立体图；

图12滚轮主视图；

图13图12的A-A方向剖视图；

图14图13的B-B方向剖视图；

图15齿轮轴立体图；

图16钢丝绳夹紧爪立体图；

图17第二锁紧钢丝绳装置使用状态剖视图；

图18第二锁紧钢丝绳装置锁紧状态剖视图；

图19锥套立体图；

图20锥套剖视图；

图21楔形块立体图；

其中：

1—钢丝绳滚筒；

2—滚轮触点装置，21—底板，22—第一弹簧，23—连接板，24—接触棒，25—耳板架，26—螺栓，27—销轴，28—开口销，29—滑轮；

3—第一锁紧钢丝绳装置，31—外套筒，311—下定位板，312—套筒本体，313—弹簧定位板，32—第二弹簧，33—机架，331—机架底板，332—第一机架侧板，333—第二机架侧板，334—第一轨道，335—定位孔，34—滚轮，341—滚轮本体，342—凹槽，343—第三弹簧，344—齿，35—齿轮轴，351—齿轮，352—定位杆，353—定位座，354—连接杆，36—拉杆，37—钢丝绳夹紧爪，371—铰接部，372—连接部，373—夹紧部，374—铰接座，38—第四弹簧；

4—井口高压防喷管；

5—第二锁紧钢丝绳装置，51—过渡法兰套，52—锥套，521—锥套本体，522—第一固定板，523—第二轨道，53—楔形块，531—楔形块本体，532—第二固定板，533—滑槽，54—电磁铁，55—第五弹簧；

6—井口防喷器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3和图4所示，石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置，包括钢丝绳滚筒1、井口高压防喷管4和井口防喷器6，还包括滚轮触点装置2、第一锁紧钢丝绳装置3和第二锁紧钢丝绳装置5，所述第一锁紧钢丝绳装置3、井口高压防喷管4、和第二锁紧钢丝绳装置5和井口防喷器6依次固定连接，所述滚轮触点装置2与第二锁紧钢丝绳装置5对应设置，所述钢丝绳滚筒1的钢丝穿过滚轮触点装置2后延伸到第一锁紧钢丝绳装置3且由井口防喷器6延伸而出。

如图5所示，滚轮触点装置2包括底板21、第一弹簧22、连接板23、接触棒24、耳板架25、螺栓26、销轴27、开口销28和滑轮29，所述第一弹簧22一端与底板21固定连接另一端与连接板23固定连接，所述底板21与接触棒24对应的部位为导电材料，其余部位为绝缘材料制成，所述底板21使用时固定在地面上，所述连接板23设置在底板21上侧，所述接触棒24固定设置在连接板23上且位于连接板23下侧，所述耳板架25通过螺栓26固定设置在连接板23上侧，所述销轴27通过开口销28设置在耳板架25上，所述滑轮29设置在销轴27上。

如图6、图7和图8所示，第一锁紧钢丝绳装置3包括外套筒31、第二弹簧32、机架33、滚轮34、齿轮轴35、拉杆36、钢丝绳夹紧爪37和第四弹簧38，所述机架33数量为两个且设置在外套筒31内，两个所述机架33对称设置，所述第二弹簧32一端与机架33固定连接另一端与外套筒31固定连接，所述第二弹簧32用于推动机架33使设置在机架33上的滚轮34与钢丝绳紧贴，所述滚轮34和齿轮轴35设置在机架33上，所述滚轮34与钢丝绳滚筒1的钢丝接触，所述滚轮34在快速运动状态下可带动齿轮轴35旋转，所述钢丝绳夹紧爪37设置在外套筒31内侧的转轴上，所述拉杆36一端与齿轮轴35铰接另一端与钢丝绳夹紧爪37铰接，所述第四弹簧38一端与外套筒31固定连接另一端与钢丝绳夹紧爪37固定连接。

如图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15和图16所示，外套筒31包括下定位板311、套筒本体312和弹簧定位板313，所述外套筒31由两个分开的半圆柱筒构成，所述套筒本体312固定设置在下定位板311上，所述弹簧定位板313固定设置在套筒本体312内侧，所述第四弹簧38一端与弹簧定位板313固定连接另一端与钢丝绳夹紧爪37的铰接部371固定连接；所述机架33包括机架底板331、第一机架侧板332、第二机架侧板333、第一轨道334和定位孔335，所述第一机架侧板332固定设置在机架底板331两侧，所述第一机架侧板332之间通过第二机架侧板333固定连接，所述第一轨道334固定设置在机架底板331下侧，所述定位孔335设置在第一机架侧板332上，所述定位孔335之间设置转轴，所述滚轮本体341设置在定位孔335之间的转轴上，所述齿轮351设置在定位孔335之间的转轴上，所述下定位板311上设置有与第一轨道334对应的槽，所述第一轨道334设置在下定位板311上的槽内；所述滚轮34包括滚轮本体341、凹槽342、第三弹簧343和齿344，所述滚轮本体341设置在机架33上，所述凹槽342设置在滚轮本体341两侧，所述凹槽342围绕滚轮本体341均匀分布，所述第三弹簧343设置在凹槽342内且一端与滚轮本体341固定连接另一端与齿344固定连接，所述齿344设置在凹槽342内；所述齿轮轴35包括齿轮351、定位杆352、定位座353和连接杆354，所述齿轮351和定位杆352数量为两个，所述定位杆352与齿轮351固定连接，所述定位座353固定设置在定位杆352上，所述定位杆352之间通过连接杆354固定连接，所述拉杆36一端与连接杆354铰接另一端与钢丝绳夹紧爪37的铰接座374铰接，所述齿轮351与齿344对应设置；所述钢丝绳夹紧爪37包括铰接部371、连接部372、夹紧部373和铰接座374，所述连接部372两端分别与铰接部371和夹紧部373固定连接，所述铰接座374固定设置在铰接部371上。

如图17和图18所示，第二锁紧钢丝绳装置5包括过渡法兰套51、锥套52、楔形块53、电磁铁54和第五弹簧55，所述过渡法兰套51固定设置在锥套52上，所述楔形块53设置在锥套52上，所述电磁铁54分别固定设置在锥套52和楔形块53上，所述锥套52和楔形块53之间通过第五弹簧55固定连接。

如图17、图18、图19、图20和图21所示，锥套52包括锥套本体521、第一固定板522和第二轨道523，所述第一固定板522固定设置在锥套本体521上侧，所述第二轨道523设置在锥套本体521内侧，所述楔形块53包括楔形块本体531、第二固定板532和滑槽533，所述第二固定板532与楔形块本体531固定连接，所述楔形块本体531两端为圆弧形，所述滑槽533设置在楔形块本体531上且与第二轨道523对应设置，所述电磁铁54分别固定设置在第一固定板522和第二固定板532上，所述第五弹簧55两端分别与第一固定板522和第二固定板532固定连接。

下面对本发明的工作原理作简要说明：

首先，工作时钢丝绳滚筒1的钢丝由井口防喷器6延伸而出的一端挂重物，钢丝绳正常工作时，因钢丝绳两端受到拉力使钢丝绳绷紧，钢丝绳将第一弹簧22上侧部件托起使接触棒24与底板21分离，在正常工作时滚轮34与钢丝绳相互接触，下放钢丝绳时将带动滚轮旋转，在钢丝断裂时，托起接触棒24的力消失，第一弹簧22收缩将使接触棒24与底板21接触，此时电磁铁54通电，电磁铁54之间的吸引力克服第五弹簧55的弹力，楔形块本体531将沿着第二轨道523滑动进而使楔形块本体531将钢丝进行夹持；同时，钢丝断裂后快速下滑过程中将带动滚轮本体341快速旋转，滚轮本体341快速旋转时齿344在离心力的作用下克服第三弹簧343由凹槽342内延伸而出，所述齿344将与齿轮351接触进而带动齿轮轴35旋转，齿轮轴35旋转时带动拉杆36，而拉杆36与钢丝绳夹紧爪37铰接，钢丝绳夹紧爪37将运动对钢丝进行夹持。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (9)

1.石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置，包括钢丝绳滚筒(1)、井口高压防喷管(4)和井口防喷器(6)，其特征在于：还包括滚轮触点装置(2)、第一锁紧钢丝绳装置(3)和第二锁紧钢丝绳装置(5)，所述第一锁紧钢丝绳装置(3)、井口高压防喷管(4)和第二锁紧钢丝绳装置(5)和井口防喷器(6)依次固定连接，所述滚轮触点装置(2)与第二锁紧钢丝绳装置(5)对应设置，所述钢丝绳滚筒(1)的钢丝穿过滚轮触点装置(2)后延伸到第一锁紧钢丝绳装置(3)且由井口防喷器(6)延伸而出，所述第一锁紧钢丝绳装置(3)包括外套筒(31)、第二弹簧(32)、机架(33)、滚轮(34)、齿轮轴(35)、拉杆(36)、钢丝绳夹紧爪(37)和第四弹簧(38)，所述机架(33)数量为两个且设置在外套筒(31)内，两个所述机架(33)对称设置，所述第二弹簧(32)一端与机架(33)固定连接另一端与外套筒(31)固定连接，所述滚轮(34)和齿轮轴(35)设置在机架(33)上，所述滚轮(34)与钢丝绳滚筒(1)的钢丝接触，所述滚轮(34)在快速运动状态下可带动齿轮轴(35)旋转，所述钢丝绳夹紧爪(37)设置在外套筒(31)内侧的转轴上，所述拉杆(36)一端与齿轮轴(35)铰接另一端与钢丝绳夹紧爪(37)铰接，所述第四弹簧(38)一端与外套筒(31)固定连接另一端与钢丝绳夹紧爪(37)固定连接。

2.根据权利要求1所述的石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置，其特征在于：所述外套筒(31)包括下定位板(311)、套筒本体(312)和弹簧定位板(313)，所述套筒本体(312)固定设置在下定位板(311)上，所述弹簧定位板(313)固定设置在套筒本体(312)内侧，所述第四弹簧(38)一端与弹簧定位板(313)固定连接另一端与钢丝绳夹紧爪(37)固定连接，所述滚轮(34)包括滚轮本体(341)、凹槽(342)、第三弹簧(343)和齿(344)，所述滚轮本体(341)设置在机架(33)上，所述凹槽(342)设置在滚轮本体(341)两侧，所述凹槽(342)围绕滚轮本体(341)均匀分布，所述第三弹簧(343)设置在凹槽(342)内且一端与滚轮本体(341)固定连接另一端与齿(344)固定连接，所述齿(344)设置在凹槽(342)内，所述齿轮轴(35)包括齿轮(351)、定位杆(352)、定位座(353)和连接杆(354)，所述齿轮(351)和定位杆(352)数量为两个，所述定位杆(352)与齿轮(351)固定连接，所述定位座(353)固定设置在定位杆(352)上，所述定位杆(352)之间通过连接杆(354)固定连接，所述拉杆(36)一端与连接杆(354)铰接另一端与钢丝绳夹紧爪(37)铰接，所述齿轮(351)与齿(344)对应设置。

3.根据权利要求2所述的石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置，其特征在于：所述机架(33)包括机架底板(331)、第一机架侧板(332)、第二机架侧板(333)、第一轨道(334)和定位孔(335)，所述第一机架侧板(332)固定设置在机架底板(331)两侧，所述第一机架侧板(332)之间通过第二机架侧板(333)固定连接，所述第一轨道(334)固定设置在机架底板(331)下侧，所述定位孔(335)设置在第一机架侧板(332)上，所述定位孔(335)之间设置转轴，所述滚轮本体(341)设置在定位孔(335)之间的转轴上，所述齿轮(351)设置在定位孔(335)之间的转轴上，所述下定位板(311)上设置有与第一轨道(334)对应的槽，所述第一轨道(334)设置在下定位板(311)上的槽内。

4.根据权利要求3所述的石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置，其特征在于：所述钢丝绳夹紧爪(37)包括铰接部(371)、连接部(372)、夹紧部(373)和铰接座(374)，所述连接部(372)两端分别与铰接部(371)和夹紧部(373)固定连接，所述铰接座(374)固定设置在铰接部(371)上。

5.根据权利要求4所述的石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置，其特征在于：所述外套筒(31)由两个分开的半圆柱筒构成。

6.根据权利要求1所述的石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置，其特征在于：所述滚轮触点装置(2)包括底板(21)、第一弹簧(22)、连接板(23)、接触棒(24)、耳板架(25)、螺栓(26)、销轴(27)、开口销(28)和滑轮(29)，所述第一弹簧(22)一端与底板(21)固定连接另一端与连接板(23)固定连接，所述连接板(23)设置在底板(21)上侧，所述接触棒(24)固定设置在连接板(23)上且位于连接板(23)下侧，所述耳板架(25)通过螺栓(26)固定设置在连接板(23)上侧，所述销轴(27)通过开口销(28)设置在耳板架(25)上，所述滑轮(29)设置在销轴(27)上。

7.根据权利要求1所述的石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置，其特征在于：所述第二锁紧钢丝绳装置(5)包括过渡法兰套(51)、锥套(52)、楔形块(53)、电磁铁(54)和第五弹簧(55)，所述过渡法兰套(51)固定设置在锥套(52)上，所述楔形块(53)设置在锥套(52)上，所述电磁铁(54)分别固定设置在锥套(52)和楔形块(53)上，所述锥套(52)和楔形块(53)之间通过第五弹簧(55)固定连接。

8.根据权利要求7所述的石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置，其特征在于：所述锥套(52)包括锥套本体(521)、第一固定板(522)和第二轨道(523)，所述第一固定板(522)固定设置在锥套本体(521)上侧，所述第二轨道(523)设置在锥套本体(521)内侧，所述楔形块(53)包括楔形块本体(531)、第二固定板(532)和滑槽(533)，所述第二固定板(532)与楔形块本体(531)固定连接，所述滑槽(533)设置在楔形块本体(531)上且与第二轨道(523)对应设置，所述电磁铁(54)分别固定设置在第一固定板(522)和第二固定板(532)上，所述第五弹簧(55)两端分别与第一固定板(522)和第二固定板(532)固定连接。

9.根据权利要求8所述的石油开采用井口快速锁紧钢丝绳多重保护装置，其特征在于：所述楔形块本体(531)两端为圆弧形。