用于在線清洗抽油管內壁時的快速接頭的研究與應用

黃微

（大慶石油管理局有限公司松原裝備制造分公司，吉林 松原 138000）

目前，在油田在線清洗抽油管內壁作業中有幾種連接蒸汽管線與油管接箍的接頭，有普通螺紋式接頭，安裝時直接按螺紋方向旋入接箍即可；有膠筒膨脹式接頭，通過壓縮中間膠筒使其產生徑向膨脹變形從而漲緊固定在接箍里；普通螺紋式的接頭安裝和拆卸時，需將螺紋部分全部擰入或擰出，耗費時間長，工作效率低；膠筒膨脹式接頭雖然安裝時間有所縮短，但其結構復雜，操作用力較大，也不能實現既快速省力又保證結構簡單的目標。針對以上接頭存在的問題，研制了一種用于在線清洗抽油管內壁時的快速接頭。這種接頭通過壓縮和釋放搬桿，即可實現快速固定和拆卸，每次上扣時只需捏緊上下搬桿插入油管接箍然后釋放搬桿，卸扣時捏住扳桿向上一提，不用旋轉即可卸下，又可以滿足連接油管接箍的要求，大大提高了工作效率。

1 技術分析

1.1 結構

快速接頭使用了雙斜面凸輪體的結構，通過改變凸輪體的位移，凸輪體的上斜面和下斜面分別作用于鎖緊牙塊，使其張開和縮回，完成快速接頭的安裝和拆卸。鎖緊牙塊外側面上加工有凸牙，其牙形與油管接箍內螺紋牙形相吻合，保證鎖緊后不脫落。

如圖1所示，快速接頭包括銷軸、鎖緊牙塊、凸輪體、導向體、壓蓋、下搬桿、彈簧、上搬桿、套筒所構成一個完整的技術方案。

圖1 快速接頭結構示意圖

1.2 工作原理

如圖2所示。具體實施過程是：首先，把導向體連接在壓蓋的下部（焊接），下搬桿焊接在壓蓋兩側，上搬桿焊接在套筒兩側。將凸輪體穿入導向體中，上部穿入彈簧，彈簧上面穿入套筒；將鎖緊牙塊放入導向體下方兩側的槽內，對齊銷軸孔，穿入銷軸。套筒連同凸輪體可在導向體內部上下活動，用手捏住上下搬桿，套筒向下移動并壓縮彈簧，同時，凸輪體的上斜面接觸到鎖緊牙塊的上端，根據杠桿原理推動牙塊繞銷軸擺動，牙塊的外牙齒端向內擺動，兩鎖緊牙塊齒尖之間的距離縮小（小于油管接箍內部螺紋直徑），此時，將快速接頭插入油管接箍內直到快速接頭中的壓蓋內端面接觸到油管接箍上端面為止松開上下搬桿，在彈簧彈力的作用下，套筒及凸輪體一起向上移動，凸輪體的下斜面與鎖緊牙塊接觸并推動牙塊繞銷軸向外擺動，兩鎖緊牙塊齒尖之間的距離變大（等于油管接箍內部螺紋直徑），剛好能卡在油管接箍內螺紋處，保持快速接頭與油管接箍固定好。清洗作業結束后，用手同時捏住上下搬桿，使凸輪體向下運動，凸輪體的上斜面接觸到鎖緊牙塊的上端，根據杠桿原理推動牙塊繞銷軸擺動，牙塊的外牙齒端向內擺動，兩牙塊齒尖之間的距離縮小（小于油管接箍內部螺紋直徑），這時，可以將快速接頭整體從油管接箍內拿出來，至此完成了一個上、卸快速接頭操作。

圖2 快速接頭三維圖

2 快速接頭關鍵部件優化設計

快速接頭的技術方案：快速接頭由鎖緊牙塊、導向體、凸輪體、壓蓋、上下扳桿、彈簧等組成。

2.1 牙塊的設計

采用兩塊對稱的牙塊形式，其外牙形加工成與油管接箍內螺紋相配合的螺紋。

2.2 導向體的設計

采用管狀的結構，中間為凸輪體的導向部分，下部開槽并在兩側鉆孔，用來穿銷子固定鎖緊牙塊。

2.3 凸輪體的設計

凸輪體工作面采用上下雙斜面的結構設計，工作可靠，加工制造方便。

2.4 壓蓋的設計

壓蓋采用兩體焊接的形式，上部設密封段，用螺栓與導向體連接。

2.5 扳桿的設計

采用長短不同的兩種扳桿，球形桿頭，對稱焊接。

2.6 彈簧的設計

采用普通壓簧的一般結構。

3 快速接頭現場應用及結論

如圖3所示。2020年7月，該快速接頭先后應用于大慶油田采油一廠、三廠、創業集團井下作業分公司現場。在這幾家作業現場，小修作業清洗油管內壁工作量繁多，因為以前都是采用普通螺紋式接頭，安裝時直接按螺紋方向旋入接箍，或者使用膠筒膨脹式接頭，通過壓縮中間膠筒使其產生徑向膨脹變形從而漲緊固定在接箍里。這兩種接頭在安裝和拆卸時，都需要將螺紋部分全部擰入或擰出，耗費時間長，從而工作效率低，現場操作工人經常牢騷滿腹。

圖3 快速接頭現場應用圖

自從使用了快速接頭，因為能快速固定在油管接箍內，使用后能快速從油管接箍內拆卸下來，整個固定和拆卸過程簡單、快速、可靠，使小修作業節約了操作時間，提高了工作效率，降低了工人的勞動強度，得到使用廠家的一致好評。