一种用于石油套管下套前的准备装置及其准备方法

技术领域

本发明涉及石油专用管材的辅助工具领域，具体而言，涉及一种用于石油套管下套前的准备装置及其准备方法。

背景技术

根据石油作业规范，在下套管前，应使用标准通径规逐根通径，丈量长度。在实际操作中，一个班组人员进行集中作业，在拆卸套管护丝帽及通径时，费时费劲。技术员在丈量套管长度，需配备四人，协同作业。用卷尺逐一丈量，若连续几根丈量长度一样，记录人员容易漏记。且对数量多且堆层摆套管不能有效的满足作业。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于石油套管下套前的准备装置及其准备方法，其能够满足下套管前的准备工作，使用方便快捷简单。

本发明的实施例是这样实现的：

一种用于石油套管下套前的准备装置，该准备装置包括公扣端套管工具和母扣端套管工具，公扣端套管工具包括：伸缩组件、套管本体夹持组件、旋转组件和夹持盘，伸缩组件平行于套管的水平延伸方向；套管本体夹持组件顶部与伸缩组件的其中一端连接，套管本体夹持组件套设在套管本体上并固定套管本体；旋转组件顶部与伸缩组件的另一端连接，旋转组件与套管本体夹持组件位于伸缩组件的同一侧；夹持盘设置于旋转组件的底部，夹持盘的背面设置有连接旋转组件的连接轴，正面设置有夹持护丝帽的卡夹，夹持盘的正面与套管本体夹持组件相对。

在本发明的较佳实施例中，上述套管本体夹持组件包括：连接套环、电动伸缩杆和摩擦片，连接套环顶部与伸缩组件连接，连接套环的环状体上设置有第一通孔；电动伸缩杆固定安装在第一通孔内；摩擦片与电动伸缩杆的活动杆连接，摩擦片呈圆弧状，摩擦片与套管本体的接触面上设置有锯齿状纹路。

在本发明的较佳实施例中，上述伸缩组件包括：支撑筒、伸缩机组和连接筒，支撑筒与套管本体夹持组件固定连接；伸缩机组设置于支撑筒内；连接筒插入至支撑筒内，连接筒连接伸缩机组的活动杆使连接筒能够收纳进支撑筒或伸出支撑筒外。

在本发明的较佳实施例中，上述伸缩机组包括：低转速电机和丝杆，低转速电机设置于支撑筒内；丝杆两端分别连接低转速电机和连接筒。

在本发明的较佳实施例中，上述卡夹包括：第一夹片、夹片调节件和第二夹片，第一夹片固定垂直设置于夹持盘的边缘；夹片调节件，位于第一夹片和夹持盘圆心连接线上；第二夹片，与夹片调节件的一端连接，第二夹片通过夹片调节件伸缩扩大或缩小第一夹片和第二夹片之间的距离，第一夹片和第二夹片的夹持面上设置有锯齿状纹路。

在本发明的较佳实施例中，上述支撑筒的外壁还设置有把手。

在本发明的较佳实施例中，上述支撑筒内还设置有电源和控制板。

在本发明的较佳实施例中，上述夹持盘还包括：红外测距传感器，设置于夹持盘的正面，并位于卡夹和夹持盘圆心的连线上。

在本发明的较佳实施例中，上述母扣端套管工具的结构和前述公扣端套管工具结构相同，且夹持盘还包括：反射板，半径大于卡夹和夹持盘圆心的连线上的点到夹持盘的圆心的距离。

一种用于石油套管下套前的准备方法，包括准备装置，准备方法包括：

拆卸护丝帽，将公扣端套管工具套在套管的公扣端，将套管本体夹持组件、夹持盘分别接触、预紧、夹持公扣端的套管本体和护丝帽；旋转组件带动夹持盘转动，伸缩组件跟随护丝帽的运行方向移动，直至将护丝帽离开套管本体；

释放护丝帽，夹持盘松开护丝帽；

检查通径，将母扣端套管工具套在母扣端，公扣端的伸缩组件收缩，将夹持盘复位，开启公扣端的红外测距传感器，母扣端的反射板反射红外线，若红外测距传感器接收到反射的红外线则通径正常，反之，异常；

测量长度，红外测距传感器接收到红外线后测量出套管长度；

装配护丝帽，公扣端的伸缩组件伸长，将护丝帽装配在公扣端的夹持盘上，旋转组件反转带动夹持盘和夹持盘上的护丝帽转动，同时伸缩组件跟随护丝帽的运行方向移动，直至护丝帽装配在套管本体上。

本发明实施例的有益效果是：在本发明中使用准备装置对石油套管进行下套前的检测准备工作，操作更加方便简单，省时省力，在本实施例中的制备装置设置有伸缩组件，伸缩组件的两端分别连接套管本体夹持组件和旋转组件，套管本体夹持组件用于稳定连接套管本体，旋转组件连接护丝帽夹持组件，护丝帽夹持组件稳定夹持护丝帽，通过旋转组件驱动护丝帽夹持组件旋转，使得能够轻易完成护丝的装卸工作；同时在护丝帽夹持组件上设置有红外测距传感器或反射板，使得装配有红外测距传感器的套管工具和装配有反射板的套管工具形成一套能够测算套管长度和判断通径是否正常的用于石油套管下套前的准备装置，使用简单方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的套管工具组装好时的结构示意图；

图2为本发明实施例的套管工具拆卸时的结构示意图；

图3为本发明实施例的夹持盘结构示意图；

图4为本发明实施例的夹持盘的位置A处的放大结构示意图；

图5为本发明实施例的套管工具装在套管上的结构示意图；

图6为本发明实施例的套管工具拆卸护丝帽的结构示意图；

图7为本发明实施例的夹持盘为反射板的结构示意图；

图8为本发明实施例的测量状态时将准备装置安装在公扣端和母扣端时的结构示意图；

图9为本发明实施例的装卸护丝时的准备装置运行流程图；

图10为本发明实施例的测量长度、通径时的准备装置运行流程图；

图标：100-伸缩组件；200-套管本体夹持组件；300-旋转组件；400-护丝帽夹持组件；001-套管本体；002-护丝帽；410-夹持盘；411-连接轴；412-夹持杆；413-第一夹片；414-夹片调节件；415-第二夹片；416-红外测距传感器；417-反射板；210-连接套环；220-第一电动伸缩杆；230-摩擦片；110-支撑筒；120-伸缩机组；130-连接筒；121-低转速电机；122-丝杆；111-电源；112-把手；310-连接杆；320-大扭矩电机。

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“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

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”、“相连”、“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。

第一实施例

请参见图1-2，本实施例提供一种用于石油套管下套前的准备装置，其包括：伸缩组件100、套管本体夹持组件200、旋转组件300和护丝帽夹持组件400，伸缩组件100平行于套管的水平延伸方向；套管本体夹持组件200的顶部与伸缩组件100的其中一端连接，套管本体夹持组件200套设在套管本体001上并固定套管本体001；旋转组件300的顶部与伸缩组件100的另一端连接，旋转组件300与套管本体夹持组件200位于伸缩组件100的同一侧；护丝帽夹持组件400设置于旋转组件300的底部，护丝帽夹持组件400夹持护丝帽002的边缘突起。

在使用时，将套管工具套在套管上，套管本体夹持组件200夹持套管，护丝帽夹持组件400夹持护丝帽沿，通过旋转组件300转动护丝帽夹持组件400，同时伸缩组件100伸长，将护丝帽002旋下。若需要将护丝帽002旋紧，则旋转组件300反转护丝帽夹持组件400，伸缩组件100持续缩短，将护丝帽002装上即可。

请参见图3和4，本实施例中的护丝帽夹持组件400包括：夹持盘410，夹持盘410的背面设置有连接旋转组件300的连接轴411，正面设置有夹持护丝帽002的卡夹，正面与套管本体夹持组件200相对。

更为具体的，本实施例中的夹持盘410为了减轻重量，且保证效果，夹持盘410包括：3根夹持杆412和连接轴411，3根夹持杆412组成圆形盘面，连接轴411设置在夹持盘410的背面与旋转组件300连接。在其他实施例中也可以采用不同数量的夹持杆412或使用整面式的夹持盘410，达到同样的夹持效果。

本实施例中的卡夹包括：第一夹片413、夹片调节件414和第二夹片415，第一夹片413固定垂直设置于夹持盘410的边缘，在本实施例中位于夹持杆412的端部；夹片调节件414位于第一夹片413和夹持盘410圆心连接线上，更为具体的，本实施例中的夹持杆412上设置有放置夹片调节件414的凹槽，夹片调节件414为第二电动伸缩杆，在其他实施例中的夹片调节件414也可以采用电动丝杆调节间距或其他的间距调节方式；第二夹片415与夹片调节件414的一端连接，第二夹片415通过夹片调节件414伸缩扩大或缩小第一夹片413和第二夹片415之间的距离，在本实施例中的第二夹片415和电动伸缩杆的伸缩杆连接。为了保证夹持的稳定性，本实施例中的第一夹片413和第二夹片415的夹持面上设置有锯齿状纹路，用于增加夹片和护丝帽002的接触摩擦力。

请参见图6和7，在本实施例中有两种护丝帽夹持组件400，一种装配有红外测距传感器416，另一种装配有反射板417。

该红外测距传感器416设置于夹持盘410的正面，并位于卡夹和夹持盘410圆心的连线上。在本实施例中的红外测距传感器416设置有3个，分别设置在每个夹持杆412上。

该反射板417，反射板417能够覆盖红外测距传感器416的安装位置，在测量套管长度和通径异常情况判断时，同时使用装配有红外测距传感器416和反射板417的套管工具分别安装在套管的两端，若有红外反射回来，则通径正常，且通过红外线进行测距处理。在本实施例中的反射板417为整块圆形反射板417，反射板417的半径大于红外测距传感器416到圆心的距离，在其他实施例中，也可以在红外测距传感器416的对应位置设置一块小的反射板417进行红外线反射。

本实施例中的套管本体夹持组件200包括：连接套环210、第一电动伸缩杆220和摩擦片230，连接套环210顶部有与伸缩组件100连接，连接套环210的环状体设置有第一通孔211，更为具体的，本实施例中的第一通孔211位置分布在连接套环210的内圆120°方向；第一电动伸缩杆220固定安装在第一通孔211内；摩擦片230的背面中心与第一电动伸缩杆220的活动杆连接，摩擦片230呈圆弧状，摩擦片230与套管本体001的接触面上设置有锯齿状纹路。摩擦片230表面有锯齿状纹路，能增加与套管本体001接触摩擦力。

伸缩组件100包括：支撑筒110、伸缩机组120和连接筒130，支撑筒110与套管本体夹持组件200固定连接；伸缩机组120设置于支撑筒110内；连接筒130插入至支撑筒110内，连接筒130连接伸缩机组120的活动杆使连接筒130能够收纳进支撑筒110或伸出支撑筒110外。

更为具体的，本实施例中的伸缩机组120包括：低转速电机121和丝杆122，低转速电机121启动，控制丝杆122传动，从而与丝杆122连接的连接筒130能够伸出支撑筒110外，或收纳进支撑筒110内。为了方便操作人员提放，本支撑筒110外还设置有把手112。

本实施例中的旋转组件300包括连接杆310和大扭矩电机320，连接杆310与连接筒130连接，大扭矩电机320设置在连接杆310的底部，大扭矩电机320连接夹持盘410的连接轴411。

本实施例中的支撑筒110、连接筒130、连接杆310的内部中空，用于方便走线和减轻重量，同时在中空的支撑筒110内还设置有给用于石油套管下套前的准备装置上的电机和传感器供电的电源111，以及控制板，控制板用于选定套管工具的功能、调节转速等。本实施例中的支撑筒110上还设置有显示屏，用于在测量之后将数据即时显示，方便操作。

请参见图5和6，在本实施例中的用于石油套管下套前的准备装置的护丝装卸方法如下：操作人员将套管工具套在套管上，将套管本体夹持组件200位于套管上，护丝帽夹持组件400则位于护丝帽002上，然后控制板控制夹持盘410和连接套环210上的第二电动伸缩杆和第一电动伸缩杆220伸出，将第二夹片415和摩擦片230分别接触、预紧、夹持住护丝帽002和套管。然后控制板再控制大扭矩电机320和低转速电机121转动，大扭矩电机320将扭矩传输到夹持盘410，旋动护丝帽002，同时低转速电机121带动丝杆122做旋转运动，由于连接筒130相较于支撑筒110可移动，因此丝杆122转动时，能够将连接筒130继续往前移动，将套管丝扣取下。若是安装套管丝扣，则控制大扭矩电机320、低转速电机121反转即可。

在本实施例中的用于石油套管下套前的准备装置的套管丈量和通径方法如下：

套管分为公扣端和母扣端，在本实施例中的母扣端使用的是装配上反光板的套管工具，公扣端使用的是装配上红外测距传感器416的套管工具。当护丝帽002旋下之后，控制板控制公扣端和母扣端的低转速电机121反转，带动护丝帽夹持组件400复位，当夹持盘410靠近公扣端和母扣端的端面时，低转速电机121停止，此时启动红外测距传感器416发出红外线，若套管内无异物，则3条红外线均能得到反射回来的红外线，说明通径正常，然后通过红外线的返回时间测量套管长度。本实施例中的红外线测距的原理为利用CCD图像处理接收发射与接收的时间差的数据，经信号处理器处理后计算出套管长度，然后控制板将获取到的数据传输至云端存储。

在本实施例中的控制流程方法包括：

操作人员将套管工具分别套在公扣端和母扣端后，选择上扣或卸扣模式。在此两种模式中，控制板分别设置了初始值，在启动模式后，自动启用相应的初始值。初始参数有：丝杆122行程L(上扣模式L＝A，卸扣模式L＝0)，电机转速n＝B，压力预值F＝C伸缩杆伸缩量K＝0。

选定卸扣模式后，执行卸扣的初始值组，控制套管本体夹持组件200和护丝帽夹持组件400上的第一电动伸缩杆220和第二电动伸缩杆使得压紧力达到设定阈值夹持套管和护丝帽002，控制低转速电机121正转，当丝杆122行程L＝A(A的取值略大于护丝帽002与套管扣之间配合螺纹长度)，说明护丝帽002已旋出套管，此时控制护丝帽夹持组件400上的第一电动伸缩杆220回缩，将护丝帽002释放，控制电机反转，当丝杆122行程L＝0，则说明红外传感器靠近丝扣端面，此时启动红外传感器，发出3束红外线，到达反射板417后返回到传感器并接收信号进行分析，若返回的3束红外线信号的电信号不为0，则说明，套管内无异物，若有一束及以上的电信号为0，则说明，套管内有异物。无异物时，在进行返回信号计算，通过发射与返回时间差及发射频率计算出套管长度。有异物时，则启动蜂鸣器发出警报，通知操作人员进行物理通径。在本实施例中的蜂鸣器与控制器电性连接。

选定上扣模式，执行上扣模式的初始值组，控制伸缩杆使得压紧力达到设定阈值，控制低转速电机121反转，当丝杆122行程L＝0，说明护丝帽002已旋进套管，此时停止电机，启动蜂鸣器发出警报，通知操作人员取下套管工具，移至下一根套管。

整套准备方法如下：拆卸护丝帽，将公扣端套管工具套在套管的公扣端，将套管本体夹持组件、夹持盘分别接触、预紧、夹持公扣端的套管本体和护丝帽；旋转组件带动夹持盘转动，伸缩组件跟随护丝帽的运行方向移动，直至将护丝帽离开套管本体；

释放护丝帽，夹持盘松开护丝帽；

检查通径，将母扣端套管工具套在母扣端，公扣端的伸缩组件收缩，将夹持盘复位，开启公扣端的红外测距传感器，母扣端的反射板反射红外线，若红外测距传感器接收到反射的红外线则通径正常，反之，异常；

测量长度，红外测距传感器接收到红外线后测量出套管长度；

装配护丝帽，公扣端的伸缩组件伸长，将护丝帽装配在公扣端的夹持盘上，旋转组件反转带动夹持盘和夹持盘上的护丝帽转动，同时伸缩组件跟随护丝帽的运行方向移动，直至护丝帽装配在套管本体上。

综上所述，在本发明中的用于石油套管下套前的准备装置设置有伸缩组件100，伸缩组件100的两端分别连接套管本体夹持组件200和旋转组件300，套管本体夹持组件200用于稳定连接套管本体001，旋转组件300连接护丝帽夹持组件400，护丝帽夹持组件400稳定夹持护丝帽002，通过旋转组件300驱动护丝帽夹持组件400旋转，使得能够轻易完成护丝装卸工作；同时在护丝帽夹持组件400上设置有红外测距传感器416或反射板417，使得装配有红外测距传感器416的套管工具和装配有反射板417的套管工具形成一套能够测算套管长度和判断通径是否正常的用于石油套管下套前的准备装置，使用简单方便。

本说明书描述了本发明的实施例的示例，并不意味着这些实施例说明并描述了本发明的所有可能形式。应理解，说明书中的实施例可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。公开的具体结构和功能细节不应当作限定解释，仅仅是教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。本领域内的技术人员应理解，参考任一附图说明和描述的多个特征可以与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本发明的教导一致的特征的多种组合和变型可以根据需要用于特定应用或实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。