阅读说明：本技术 抽油杆吊卡 (Sucker rod elevator ) 是由 孙连会 王铁峰 黄树 葛东文 秦虹 杨振涛 陈辉 李纬 马靖国 杨安平 孙连治 于 2020-11-26 设计创作，主要内容包括：本申请实施例公开了一种抽油杆吊卡,属于石油工程设备技术领域。该抽油杆吊卡包括：基台体、杆卡总成、齿动环、限距齿轮、马达、防护罩和动控系统。杆卡总成位于基台体的中心位置,齿动环围绕杆卡总成旋转。马达被防护罩固定在基台体开口方向相反的一侧,限距齿轮安装在马达的驱动轴上,限距齿轮的齿轮部分与齿动环的齿轮部分啮合。防护罩与基台体相连,包围限距齿轮和马达。动控系统与马达相连,用于控制马达工作。该抽油杆吊卡通过马达驱动杆卡总成,实现了抽油杆吊卡的自动挂摘,提高了操作效率,降低了安全风险。(The embodiment of the application discloses a sucker rod elevator belongs to petroleum engineering equipment technical field. This sucker rod elevator includes: the base platform body, pole card assembly, tooth rotating ring, range limiting gear, motor, protection casing and power control system. The rod clamp assembly is located at the center of the base table body, and the toothed movable ring rotates around the rod clamp assembly. The motor is fixed on the opposite side of the opening direction of the base body by the protective cover, the distance limiting gear is arranged on a driving shaft of the motor, and a gear part of the distance limiting gear is meshed with a gear part of the gear moving ring. The protective cover is connected with the base table body and surrounds the distance limiting gear and the motor. The power control system is connected with the motor and used for controlling the motor to work. This sucker rod elevator passes through motor drive pole card assembly, has realized the automation of sucker rod elevator and has hung the plucking, has improved operating efficiency, has reduced the safety risk.)

抽油杆吊卡

技术领域

本申请实施例涉及石油工程设备技术领域，特别涉及一种抽油杆吊卡。

背景技术

国内石油系统井下作业中存在大量起下抽油杆施工，一般包括人工挂摘吊卡、推拉操控丝扣液压钳、收送抽油杆等一系列工作。抽油杆吊卡是起下抽油杆施工中的关键设备，通过索钩、吊环等方式与提升设备连接形成升降系统。

抽油杆吊卡为舌簧自锁式，其内部安装有扭簧和前、后舌。在人工挂摘吊卡过程中，需要卡持抽油杆时，手动按压后舌，后舌通过扭簧带动前舌运动到位后，后舌自锁；需要释放抽油杆时，手动按压后舌，解除后舌自锁，后舌通过扭簧带动前舌复位。

在本申请的实现过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：

人工挂摘吊卡的操作效率低，在井口作业时存在安全风险。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种抽油杆吊卡，能够克服人工挂摘吊卡存在安全风险且操作效率低的问题，所述技术方案如下：

本申请实施例提供了一种抽油杆吊卡，包括基台体、杆卡总成、齿动环、限距齿轮、马达、防护罩和动控系统；

其中，所述基台体的中间为一侧开口的环状结构；所述杆卡总成位于所述基台体中心；所述齿动环围绕所述杆卡总成旋转；所述限距齿轮与所述马达的驱动轴相连；所述马达被所述防护罩固定在所述基台体中间环状结构开口方向相反的一侧，与所述动控系统相连；

所述限距齿轮的齿轮部分与所述齿动环的齿轮部分啮合；

所述防护罩与所述基台体相连，包围所述限距齿轮及所述马达。

可选地，所述基台体包括容管孔、吊环台肩孔组和环凹槽；

所述吊环台肩孔组位于所述环凹槽的两侧；所述容管孔位于所述环凹槽的圆心位置。

可选地，所述杆卡总成包括凸台部、容杆孔、沉头槽、推杆件、定位钩组、凹腔部、复位弹性件、定位销和引入组；

所述容杆孔为侧面开口的管状结构；所述凸台体位于所述容杆孔的顶部；所述沉头槽位于所述凸台体上表面；所述凹腔部位于所述凸台体下方所述容管孔开口的一侧管壁上；所述推杆件为块状，所述推杆件的一端位于所述凹腔部内，所述推杆件的另一端不在所述凹腔部内；所述复位弹性件位于所述凹腔部内与所述推杆件相连；所述定位销穿过所述凸台部、所述推杆件、所述复位弹性件和所述凹腔部；所述引入组与所述容杆孔的开口相连；所述定位钩组沿所述凸台部的外缘对称分布。

可选地，所述动控系统包括电液阀、传输管线组、供能管线组、导线组和选控开关；

所述电液阀的输出端通过所述传输管线组与所述马达相连；所述电液阀的输入端通过所述供能管线组与动力机构相连；所述电液阀通过所述导线组与所述选控开关相连。

可选地，所述齿动环为外壁齿条环。

可选地，所述齿动环外缘的齿轮部分长度占所述齿动环外缘弧长的二分之一。

可选地，所述齿动环外缘的齿轮部分的齿形为直齿轮。

可选地，所述限距齿轮为扇形齿轮。

可选地，所述选控开关采用直流安全电压。

可选地，所述齿动环围绕所述杆卡总成进行有限的圆周运动。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本申请实施例提供了一种抽油杆吊卡，用以实现抽油杆挂摘吊卡的自动化操作。该抽油杆吊卡通过马达正向驱动限距齿轮带动齿动环推动推杆件，实现了抽油杆吊卡对抽油杆本体的有效卡持；该抽油杆吊卡通过马达反向驱动限距齿轮带动齿动环解除对推杆件的限制，利用复位弹性件带动推杆件复位，实现了抽油杆吊卡对抽油杆吊卡的快速释放。本申请实施例提供的抽油杆吊卡提高了操作效率，且避免了人员在井口操作存在的安全风险，提高了安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例中需要使用的附图进行说明。

图1为本申请实施例提供的抽油杆吊卡的结构示意图的俯视图；

图2为本申请实施例提供的抽油杆吊卡的结构示意图的正视图；

图3为本申请实施例提供的杆卡总成的结构示意图的正视图；

图4为本申请实施例提供的杆卡总成的结构示意图的俯视图；

图5为本申请实施例提供的推杆件的结构示意图。

其中，附图标记分别表示：

1—基台体；

11—容管孔；

12—吊环台肩孔组；

13—环凹槽；

2—杆卡总成；

21—凸台部；

22—容杆孔；

23—沉头槽；

24—推杆件；

25—定位钩组；

26—凹腔部；

27—复位弹性件；

28—定位销；

29—引入组；

3—齿动环；

4—限距齿轮；

5—马达；

6—防护罩；

7—动控系统；

71—电液阀；

72—传输管线组；

73—供能管线组；

74—导线组；

75—选控开关。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例的实施方式进一步地描述。附图可作为本发明实施例的结构图。

如图1所示，本申请实施例提供了一种抽油杆吊卡，包括基台体1、杆卡总成2、齿动环3、限距齿轮4、马达5、防护罩6和动控系统7。

其中，基台体1的中间为一侧开口的环状结构；杆卡总成2位于基台体1中间的容管孔11内；齿动环3位于基台体1的环凹槽13内；

限距齿轮4与马达5的驱动轴相连；马达5被防护罩6固定在基台体1中间环状结构开口方向相反的一侧，与动控系统7相连；限距齿轮4的齿轮部分与齿动环3的齿轮部分在基台体1环状结构开口方向相反一侧啮合；防护罩6与基台体1相连，包围限距齿轮4及马达5。

基台体1用于容纳杆卡总成2并融入升降系统。

齿动环3用于推动推杆件24运动，并限制推杆件24的位置。

限距齿轮4用于带动齿动环3在环凹槽13内有限旋转。

马达5用于驱动限距齿轮4旋转。

防护罩6用于保护限距齿轮4以及固定马达5。

动控系统7与马达5相连，用于控制马达5工作。

在一种可选的实施方式中，如图1和图2所示，基台体1包括容管孔11、吊环台肩孔组12和环凹槽13。吊环台肩孔组12位于环凹槽13的两侧；容管孔11位于环凹槽13的圆心位置。

在一种可选的实施方式中，如图3所示，杆卡总成2包括凸台部21、容杆孔22、沉头槽23、推杆件24、定位钩组25、凹腔部26、复位弹性件27、定位销28和引入组29。

如图3所示，容杆孔22为侧面开口的管状结构，有向外的缺口，用于容纳抽油杆顶端以下的本体；凸台体21位于容杆孔22的顶部，用于将杆卡总成2悬挂在容管孔11的顶部使其不沿着容管孔11轴向滑落；沉头槽23位于凸台体21的顶部，用于抽油杆顶端下部凸缘体的坐入，以此实现对抽油杆本体的稳定。

引入组29与容杆孔22的开口相连，形成喇叭状入口，其内壁与容杆孔22开口的内壁平滑过渡，形成喇叭状的开口，用于引导抽油杆顶端以下的本体进入容杆孔22。

如图3所示，凹腔部26位于凸台体21下方，容杆孔22开口的一侧管壁上。推杆件24为块状且一端有孔，推杆件24有孔的一端位于凹腔部26内，推杆件24的另一端不在凹腔部26内，可以围绕定位销28有限旋转，用于推动抽油杆本体向容杆孔22圆心靠拢。复位弹性件27位于凹腔部26内部，与推杆件24连接，可以围绕定位销28有限旋转，利用自身弹性带动推杆件24回到初始位置。

定位钩组25沿凸台部21的外缘对称分布。

示例性地，如图5所示，推杆件24为块状，其呈圆柱状的一端有孔且位于凹腔部26内。推杆件24的两个侧面为正交的平面，推杆件24的另外一个侧面连接两个正交平面的末端。

示例性地，如图1所示，推杆件24的宽度不超过凹腔部26的宽度。推杆件24不工作的时候，其中一个侧平面与容杆孔22缺口处的平面重合。

示例性地，如图4所示，定位钩组25的4个定位钩沿凸台部21的外缘呈对称分布，用于限制杆卡总成2的横向位移。

如图1所示，杆卡总成2安装在基台体1的容管孔11中。杆卡总成2的引入组29突出于容管孔11开口的外侧。杆卡总成2的定位钩组25钩挂在基台体1外壁。

齿动环3安装在基台体1表面的环凹槽13中，可以围绕杆卡总成2进行有限的圆周运动。

示例性地，齿动环3为外壁齿条环。齿动环3外缘的齿轮部分长度占齿动环3外缘弧长的二分之一，齿形为直齿轮。

限距齿轮4的齿形与齿动环3的齿轮部分齿形相同。

马达5被防护罩6固定在所述基台体1中间环状结构开口方向相反的一侧。限距齿轮4安装在马达5的驱动轴上。限距齿轮4的齿轮部分与齿动环3的齿轮部分，在基台体1环状结构开口方向相反一侧表面的凹槽处啮合。

示例性地，当马达5正向旋转时，驱动限距齿轮4正向旋转并带动齿动环3正向旋转。齿动环3正向旋转时，齿动环3的一端推动推杆件24围绕定位销28旋转。推杆件24被齿动环3推动，旋转到完全封堵住容杆孔22缺口的位置。推杆件24封堵住容杆孔22的时候，马达5停止驱动限距齿轮4，齿动环3抵住推杆件24，完成对抽油杆本体的锁定。

示例性地，当马达5反向旋转时，驱动限距齿轮4反向旋转并带动齿动环3反向旋转。锁定推杆件24的齿动环3反向旋转，齿动环3的一端解除对推杆件24的锁定。推杆件24在复位弹性件27的作用下，围绕定位销28旋转，回到初始位置，解除对抽油杆本体的锁定。

防护罩6与基台体1相连，包围限距齿轮4及马达5以保护限距齿轮4及马达5。

示例性地，限距齿轮4为扇形齿轮。

在一种可选的实施方式中，如图1所示，动控系统7包括电液阀71、传输管线组72、供能管线组73、导线组74和选控开关75。其中，电液阀71的输出端通过传输管线组72与马达5相连；电液阀71的输入端通过供能管线组73与动力机构相连；电液阀71通过导线组74与选控开关75相连。

电液阀71包括多个阀门，用于控制动控系统7中传输管线组72的连通以及传输管线组72中带压介质的传输方向。

传输管线组72用于向马达5传输带压介质。

供能管线组73用于连接动力机构。

选控开关75用于通过导线组74控制电液阀71中不同的阀门打开和闭合，以达到控制带压介质输出方向。

示例性地，电液阀71接收动力机构通过供能管线组73输入的带压介质，并通过传输导线组72将带压介质输送给马达5。

示例性地，选控开关75采用直流安全电压，由修井机的车载蓄电池供电。选控开关75通过导线组74向电液阀71选向供电。

示例性地，动力机构为修井机的液压系统。

抽油杆吊卡的工作状态分为“挂”和“摘”两种不同的工作状态。“挂”是指往抽油杆顶端以下的本体上加上抽油杆吊卡；“摘”是指从抽油杆顶端以下的本体上移除抽油杆吊卡。

示例性地，起抽油杆时需要挂摘抽油杆吊卡，挂摘抽油杆吊卡的操作过程如下：

完成准备工作，包括使用吊环或者索钩通过基台体1的吊环台肩孔组12使抽油杆吊卡融入升降系统、选控开关75上游连接修井机的车载蓄电池、电液阀71上游连接修井机的液压系统。从井内预起出抽油杆本体使其外露一定高度后，用井口的固定式卡持设备固定。

移动抽油杆吊卡使容杆孔22的缺口对准抽油杆外露本体，然后移动抽油杆吊卡接近抽油杆外露本体，在引入组29的引导下使抽油杆本体进入容杆孔22的缺口。

操作选控开关75通过导线组74向电液阀71正向输送电流，电液阀71通过传输管线组72向马达5正向传输带压介质。

马达5在带压介质的驱动下，带动限距齿轮4正向旋转，限距齿轮4带动与其啮合的齿动环3围绕杆卡总成2旋转。齿动环3推动杆卡总成2的推杆件24围绕定位销28有限旋转，从而推动容杆孔22开口中的抽油杆本体向容杆孔22的圆心靠拢。

当抽油杆本体进入容杆孔22且抽油杆本体的圆心与容杆孔22的圆心重合时，关闭选控开关75，使马达5停止转动。当马达5停止转动时，限距齿轮4和齿动环3停止转动。齿动环3抵住推动杆24，完成对抽油杆本体的锁定，以避免抽油杆本体沿容杆孔22的径向滑落。

移动抽油杆吊卡，使抽油杆顶端下部凸缘体坐入沉头槽23，以避免抽油杆横向滑脱导致推杆件24损坏。解除固定式卡持设备，操作升降系统带动抽油杆吊卡缓慢匀速上升，直到抽油杆本体底部高出井口。

完成抽油杆丝扣解除作业后，操作升降系统进入抽油杆地面移送程序，即在升降机下降的过程中，牵引抽油杆本体底部，使抽油杆逐渐进入水平姿态并远离井口。

升降机下行至抽油杆顶端接近井口高度时，操作选控开关75通过导线组74向电液阀71反向输入电流，电液阀71通过传输管线组72向马达5反向传输带压介质。马达5在带压介质的驱动下，通过限距齿轮4带动齿动环3反向旋转，解除齿动环3对推杆件24的控制。推杆件24在复位弹性件27的作用下，围绕定位销28旋转，回到初始位置，解除对容杆孔22的封堵，使抽油杆在自重的作用下脱离抽油杆吊卡。

示例性地，下抽油杆时需要挂摘抽油杆吊卡，挂摘抽油杆吊卡的操作过程如下：

完成准备工作，包括使用吊环或者索钩通过基台体1的吊环台肩孔组12使抽油杆吊卡融入升降系统、选控开关75上游连接修井机的车载蓄电池、电液阀71上游连接修井机的液压系统。井内已下入抽油杆本体外露一定高度，用井口的固定式卡持设备固定，预下井抽油杆由地面到井口倾斜备放且顶端接近井口抽油杆。

移动抽油杆吊卡使容杆孔22的缺口对准预下井抽油杆本体，然后移动抽油杆吊卡接近预下井抽油杆本体，在引入组29的引导下使抽油杆本体进入容杆孔22的缺口。

操作选控开关75通过导线组74向电液阀71正向输送电流，电液阀71通过传输管线组72向马达5正向传输带压介质。

马达5在带压介质的驱动下，带动限距齿轮4正向旋转，限距齿轮4带动与其啮合的齿动环3围绕杆卡总成2旋转。齿动环3推动杆卡总成2的推杆件24围绕定位销28有限旋转，从而推动容杆孔22缺口中的抽油杆本体向容杆孔22的圆心靠拢。

当抽油杆本体进入容杆孔22且抽油杆本体的圆心与容杆孔22的圆心重合时，关闭选控开关75，使马达5停止转动。当马达5停止转动时，限距齿轮4和齿动环3停止转动。齿动环3抵住推杆件24，完成对抽油杆本体的锁定，以避免抽油杆本体沿容杆孔22的径向滑落。

移动抽油杆吊卡，使抽油杆顶端下部凸缘体坐入沉头槽23，以避免抽油杆横向滑脱导致推杆件24损坏。操作升降系统带动抽油杆吊卡缓慢匀速上升，直到抽油杆本体底部接近井内已下入抽油管顶端。操作升降机缓慢匀速配合完成抽油杆丝扣拧扣作业。

解除井口固定式卡持设备，操作升降机缓慢下行至抽油杆顶端接近井口高度时，再次用井口固定式卡持设备固定抽油杆本体。

操作选控开关75通过导线组74向电液阀71反向输入电流，电液阀71通过传输管线组72向马达5反向传输带压介质。

马达5在带压介质的驱动下，通过限距齿轮4带动齿动环3反向旋转，解除齿动环3对推杆件24的控制。推杆件24在复位弹性件27的作用下回到初始位置并解除对容杆孔22的封堵，抽油杆吊卡在自重的作用下脱离井口抽油杆本体。

移动抽油杆吊卡接近下一根预下井抽油杆。重复上述操作，完成连续下抽油杆作业。

综上所述本申请实施例提供的抽油杆吊卡通过动控系统操控马达的旋转方向，实现了自动卡持、释放抽油杆的操作。该抽油杆吊卡通过马达正向驱动限距齿轮带动齿动环推动推杆件，实现了抽油杆吊卡对抽油杆本体的有效卡持；该抽油杆吊卡通过马达反向驱动限距齿轮带动齿动环解除对推杆件的限制，利用复位弹性件带动推杆件复位，实现了抽油杆吊卡对抽油杆吊卡的快速释放。本申请实施例提供的抽油杆吊卡提高了起下抽油杆过程中挂摘抽油杆吊卡的操作效率，降低了人工在井口作业的安全风险。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。