用于在线清洗抽油管内壁时的快速接头的研究与应用

2022-02-13黄微

中国设备工程 2022年3期

黄微

（大庆石油管理局有限公司松原装备制造分公司，吉林松原 138000）

目前，在油田在线清洗抽油管内壁作业中有几种连接蒸汽管线与油管接箍的接头，有普通螺纹式接头，安装时直接按螺纹方向旋入接箍即可；有胶筒膨胀式接头，通过压缩中间胶筒使其产生径向膨胀变形从而涨紧固定在接箍里；普通螺纹式的接头安装和拆卸时，需将螺纹部分全部拧入或拧出，耗费时间长，工作效率低；胶筒膨胀式接头虽然安装时间有所缩短，但其结构复杂，操作用力较大，也不能实现既快速省力又保证结构简单的目标。针对以上接头存在的问题，研制了一种用于在线清洗抽油管内壁时的快速接头。这种接头通过压缩和释放搬杆，即可实现快速固定和拆卸，每次上扣时只需捏紧上下搬杆插入油管接箍然后释放搬杆，卸扣时捏住扳杆向上一提，不用旋转即可卸下，又可以满足连接油管接箍的要求，大大提高了工作效率。

1 技术分析

1.1 结构

快速接头使用了双斜面凸轮体的结构，通过改变凸轮体的位移，凸轮体的上斜面和下斜面分别作用于锁紧牙块，使其张开和缩回，完成快速接头的安装和拆卸。锁紧牙块外侧面上加工有凸牙，其牙形与油管接箍内螺纹牙形相吻合，保证锁紧后不脱落。

如图1所示，快速接头包括销轴、锁紧牙块、凸轮体、导向体、压盖、下搬杆、弹簧、上搬杆、套筒所构成一个完整的技术方案。

图1 快速接头结构示意图

1.2 工作原理

如图2所示。具体实施过程是：首先，把导向体连接在压盖的下部（焊接），下搬杆焊接在压盖两侧，上搬杆焊接在套筒两侧。将凸轮体穿入导向体中，上部穿入弹簧，弹簧上面穿入套筒；将锁紧牙块放入导向体下方两侧的槽内，对齐销轴孔，穿入销轴。套筒连同凸轮体可在导向体内部上下活动，用手捏住上下搬杆，套筒向下移动并压缩弹簧，同时，凸轮体的上斜面接触到锁紧牙块的上端，根据杠杆原理推动牙块绕销轴摆动，牙块的外牙齿端向内摆动，两锁紧牙块齿尖之间的距离缩小（小于油管接箍内部螺纹直径），此时，将快速接头插入油管接箍内直到快速接头中的压盖内端面接触到油管接箍上端面为止松开上下搬杆，在弹簧弹力的作用下，套筒及凸轮体一起向上移动，凸轮体的下斜面与锁紧牙块接触并推动牙块绕销轴向外摆动，两锁紧牙块齿尖之间的距离变大（等于油管接箍内部螺纹直径），刚好能卡在油管接箍内螺纹处，保持快速接头与油管接箍固定好。清洗作业结束后，用手同时捏住上下搬杆，使凸轮体向下运动，凸轮体的上斜面接触到锁紧牙块的上端，根据杠杆原理推动牙块绕销轴摆动，牙块的外牙齿端向内摆动，两牙块齿尖之间的距离缩小（小于油管接箍内部螺纹直径），这时，可以将快速接头整体从油管接箍内拿出来，至此完成了一个上、卸快速接头操作。

图2 快速接头三维图

2 快速接头关键部件优化设计

快速接头的技术方案：快速接头由锁紧牙块、导向体、凸轮体、压盖、上下扳杆、弹簧等组成。

2.1 牙块的设计

采用两块对称的牙块形式，其外牙形加工成与油管接箍内螺纹相配合的螺纹。

2.2 导向体的设计

采用管状的结构，中间为凸轮体的导向部分，下部开槽并在两侧钻孔，用来穿销子固定锁紧牙块。

2.3 凸轮体的设计

凸轮体工作面采用上下双斜面的结构设计，工作可靠，加工制造方便。

2.4 压盖的设计

压盖采用两体焊接的形式，上部设密封段，用螺栓与导向体连接。

2.5 扳杆的设计

采用长短不同的两种扳杆，球形杆头，对称焊接。

2.6 弹簧的设计

采用普通压簧的一般结构。

3 快速接头现场应用及结论

如图3所示。2020年7月，该快速接头先后应用于大庆油田采油一厂、三厂、创业集团井下作业分公司现场。在这几家作业现场，小修作业清洗油管内壁工作量繁多，因为以前都是采用普通螺纹式接头，安装时直接按螺纹方向旋入接箍，或者使用胶筒膨胀式接头，通过压缩中间胶筒使其产生径向膨胀变形从而涨紧固定在接箍里。这两种接头在安装和拆卸时，都需要将螺纹部分全部拧入或拧出，耗费时间长，从而工作效率低，现场操作工人经常牢骚满腹。