CN104727759B - 一种修井油管扶正系统 - Google Patents

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Abstract

一种修井油管扶正系统，包括底座、扶正装置和摆臂装置，底座上设置有支座，支座顶部安装扶正装置；摆臂装置固定在底座上；扶正装置包括两个移动气缸，及固定在支座顶部的扶正支架；移动气缸安装在扶正支架上，移动气缸的伸长端连接有气缸架；气缸架通过旋转销连接有开合气缸，开合气缸一端连接有钳爪；摆臂装置包括马鞍形滚轮、摆臂及安装在底座上的摆动支座，摆动支座上设置有驱动装置；摆臂底部安装在驱动装置上，摆臂顶部与马鞍形滚轮连接。本发明通过摆臂装置和扶正装置实现了修井作业中油管的自动接送和扶正，让井口操作人员远离井口，保证了操作人员的安全；同时也避免了高频率的操作，减轻了操作人员的劳动强度。

Description

一种修井油管扶正系统
技术领域
本发明涉及修井设备技术领域，具体涉及一种修井油管扶正系统。
背景技术
目前现有石油油井修井技术中，在起下油管时，操作人员通常站在井口接送和扶正油管，操作人员的劳动强度大，操作频率高，持续时间长，要求工作人员的精力高度集中，动作配合灵活准确，在长时间的操作过程中操作人员容易发生疲劳而降低工作效率甚至受伤；在修井过程中易发生油管崩扣、高空落物等容易造成重大工程和人身伤亡的事故，直接危害井口操作人员的安全；野外修井作业环境恶劣，冬天井场易结冰打滑，操作不灵活，工作人员容易受伤。
随着减轻劳动人员强度和保证劳动人员安全要求日益提高，就要求有较高性能的井口操作机械化装备代替井口操作人员实现井口操作机械化、自动化，以提高修井效率、减轻操作人员的劳动强度，使操作人员尽量远离恶劣的工作环境，保证操作人员的安全。油管的接送和扶正是修井作业起下油管时的主要操作内容，实现油管接送和扶正的机械化、自动化是实现井口操作机械化、自动化的重要内容，具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可自动接送和扶正油管的修井油管扶正系统。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：一种修井油管扶正系统，包括底座、扶正装置和摆臂装置，所述底座上设置有支座，支座顶部安装扶正装置；所述摆臂装置固定在底座上。
所述扶正装置包括两个移动气缸，及固定在支座顶部的扶正支架；移动气缸安装在扶正支架上，移动气缸的伸长端连接有气缸架；气缸架通过旋转销连接有开合气缸，开合气缸一端连接有钳爪。
所述摆臂装置包括马鞍形滚轮、摆臂及安装在底座上的摆动支座，摆动支座上设置有驱动装置；摆臂底部安装在驱动装置上，摆臂顶部与马鞍形滚轮连接。
所述驱动装置主要包括轴承座、从动轴、主动轴、联轴器、旋转气缸，所述摆臂底部与从动轴连接；
所述轴承座设置在摆动支座上，轴承座上分别安装主动轴和从动轴，主动轴上设置有主动齿轮，主动齿轮为不完全齿轮；从动轴上设置有与主动齿轮相配合的从动齿轮，主动轴和从动轴通过主动齿轮和从动齿轮连接；主动轴通过联轴器与旋转气缸连接，旋转气缸安装在摆动支座上；
所述主动轴的一端安装有凸轮，凸轮连接有滑套，滑套内设置有滑块，滑块上部伸出滑套；滑块顶部设置有卡槽，卡槽安装在摆动支座上；
所述从动轴上还设置有弹簧，弹簧一端与从动轴连接，另一端与滑套连接。
所述气缸架还连接有钳爪支架，所述钳爪铰接在钳爪支架上。
本发明与现有技术相比主要具有以下优点：
1、本发明通过摆臂装置和扶正装置实现了修井作业中油管的自动接送和扶正，让井口操作人员远离井口，保证了操作人员的安全；同时也避免了高频率的操作，减轻了操作人员的劳动强度；
2、根据修井平台的空间要求，充分结合了摆动装置与直动扶正装置各自的优点，采用直动扶正装置与摆动装置相结合的方式实现油管的接送和扶正；
3、将油管与马鞍形滚轮的撞击通过橡胶弹簧传递到机架上，减小了油管对机架的撞击，保护了旋转气缸和相应的气路系统。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为扶正装置的结构示意图。
图3为摆动装置的结构示意图。
其中：1、底座；2、支座；3、扶正装置；4、摆臂装置；5、移动气缸；6、扶正支架；7、气缸架；8、螺母；9、旋转销；10、转动销；11、钳爪；12、钳爪支架；13、连接销；14、开合气缸；15、摆动支座；16、凸轮；17、滑套；18、滑块；19、卡槽；20、弹簧；21、轴承座；22、摆臂；23、马鞍形滚轮；24、从动轴；25、主动轴；26、从动齿轮；27、主动齿轮；28、联轴器；29、旋转气缸。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1-3所示的一种修井油管扶正系统，主要由底座1、支座2、扶正装置3、摆臂装置4组成。其中，底座1是修井时修井装置的安装平台和操作人员的操作平台；支座2安装在底座1上；扶正装置3安装在支座2上；摆臂装置4固定在底座1上。支座2在工作时移向井口，非工作时退出井口，方便其它操作；扶正装置3用于在起油管时将油管推送到摆臂装置4上，下油管时接住摆臂装置4送到的油管，并实现油管的对中，即后吊起油管接头的公扣与井口油管接头的母扣对正，下放时将油管公扣放入母扣中，实现油管无偏对接；摆臂装置4起油管时将扶正钳装置3送到的油管推送至管道运移装置上，下油管时接住管道运移装置上的油管并送到扶正钳装置3上。
扶正装置3包括两个移动气缸5，及固定在支座2顶部的扶正支架6；移动气缸5安装在扶正支架6上，移动气缸5的伸长端通过螺母8与气缸架7连接；气缸架7通过旋转销9连接有开合气缸14，开合气缸14一端通过连接销13连接钳爪11；所述气缸架7还连接有钳爪支架12，所述钳爪11通过转动销10铰接在钳爪支架12上。
摆臂装置4包括马鞍形滚轮23、摆臂22及安装在底座1上的摆动支座15，摆动支座15上设置有驱动装置；摆臂22底部安装在驱动装置上，摆臂22顶部与马鞍形滚轮23连接；所述驱动装置主要包括轴承座21、从动轴24、主动轴25、联轴器28、旋转气缸29，所述摆臂22底部与从动轴24连接；轴承座21设置在摆动支座15上，轴承座21上分别安装主动轴25和从动轴24，主动轴25上设置有主动齿轮27，主动齿轮27为不完全齿轮；从动轴24上设置有与主动齿轮27相配合的从动齿轮26，主动轴25和从动轴24通过主动齿轮27和从动齿轮26连接；主动轴25通过联轴器28与旋转气缸29连接，旋转气缸29安装在摆动支座15上；主动轴25的一端安装有凸轮16，凸轮16连接有滑套17，滑套17内设置有滑块18，滑块18上部伸出滑套17；滑块18顶部设置有卡槽19，卡槽19安装在摆动支座15上；从动轴24上还设置有弹簧20，弹簧20一端与从动轴24连接，另一端与滑套17连接。
本发明提供的一种修井油管扶正系统，其工作过程分为起油管和下油管两种情况，起油管是将油井里的油管起吊起来的过程，下油管是将油管下放至油井的过程，起油管具体工作过程为：一段油管起吊起来后，液压大钳对油管进行卸扣；卸扣完成后，移动气缸5伸开，推动气缸架7向前移动，带动钳爪11向前移动，同时开合气缸14伸开，推动连接销13向前移动，带动钳爪11绕着转动销10转动，钳爪11张开，推动油管向前运动；此时随着油管倾斜角度的改变，气缸架7和开合气缸14绕着旋转销9转动，以适应油管倾斜角度的改变；扶正装置3将油管推到一定位置后，摆臂装置4的旋转气缸29开始逆时针旋转，通过联轴器28带动主动轴25逆时针转动，继而通过主动齿轮27带动从动齿轮26顺时针转动，摆臂22随之从水平位置开始摆动，带动马鞍形滚轮23运动，推动油管继续向前运动，直到将油管推到管柱运移装置上，同时扶正装置3退回；当马鞍形滚轮23将油管推到管柱运移装置后，摆臂装置4退回到起始位置，油管起吊完毕。
下油管的具体操作包括以下三个过程：
过程一：吊卡从管柱运移装置上卡住油管的一端后，吊卡向上运动，带动油管一端向上运动，油管另一端在管柱运移装置上滑动，此时摆臂装置4的旋转气缸29开始逆时针旋转，通过联轴器28带动主动轴25逆时针转动，继而通过主动齿轮27带动从动齿轮26顺时针转动，摆臂22随之从水平位置开始摆动，带动马鞍形滚轮23运动；主动齿轮27是不完全齿轮，主动齿轮27通过从动齿轮26将摆臂22带到预订位置后，主动齿轮27进入无齿区域；主动轴25继续逆时针转动带动凸轮16转动，凸轮16进入推程区域，凸轮16推动滑块18向上运动，将滑块18推入到上方的卡槽19中，旋转气缸29停止运动，摆臂装置4处于接住从管柱运移装置滑过来的油管的待命状态。
过程二：移动气缸5伸开，推动气缸架7向前移动，继而带动钳爪11移动，此时开合气缸14也伸开，推动连接销13向前移动，从而带动钳爪11绕着转动销10转动，钳爪11张开，处于接住从摆臂装置4接过来的油管的待命状态； 当摆臂装置4的马鞍形滚轮23接住油管后，油管的撞击导致摆臂22逆时针转动，通过橡胶弹簧20（橡胶弹簧20有很大的阻尼，可吸收很大一部分撞击能量）将油管的撞击力传到卡槽19上，卡槽19将撞击力传到摆臂装置底座15上；当大部分撞击能量被橡胶弹簧20吸收后（由于主动齿轮27正处于无齿区，因此从动齿轮26的转动不能带动主动齿轮27运动，这样就避免了撞击力传到旋转气缸29上，从而保护了主动齿轮27和从动齿轮26以及旋转气缸29和气路系统），旋转气缸29开始带动主动轴25顺时针转动，继而通过主动齿轮27带动从动齿轮26逆时针转动，摆臂22随之从预订位置开始摆动，带动马鞍形滚轮23运动；当运动到一定位置后，扶正钳装置3的钳爪11接到油管；旋转气缸29继续运动，直到摆臂22运动到水平位置，以让油管顺利的甩过去，便于扶正装置3接到油管。
过程三：当扶正装置3的钳爪11接到油管后，开合气缸14收缩，拉动连接销13向后移动，带动钳爪11绕着转动销10转动，钳爪11闭合抓住油管，移动气缸5收缩，通过钳爪支架12带动钳爪11向后运动，直到将油管带到对中位置；油管对中后，下放油管，将吊起的下一段油管公扣进入上一段油管的母扣中；公扣进入母扣后，扶正钳装置3的开合气缸14伸开，推动连接销13向前移动，带动钳爪11绕着转动销9转动，钳爪11张开；钳爪11张开后，液压大钳开始上扣，上扣完成后，液压大钳退回到待命状态，卡瓦松开，下放油管至预订位置后，打开吊环，油管下放完毕。

Claims (3)

1.一种修井油管扶正系统，其特征在于，包括底座(1)、扶正装置(3)和摆臂装置(4)，所述底座(1)上设置有支座(2)，支座(2)顶部安装扶正装置(3)；所述摆臂装置(4)固定在底座(1)上；所述摆臂装置(4)包括马鞍形滚轮(23)、摆臂(22)及安装在底座(1)上的摆动支座(15)，摆动支座(15)上设置有驱动装置；摆臂(22)底部安装在驱动装置上，摆臂(22)顶部与马鞍形滚轮(23)连接；所述驱动装置主要包括轴承座(21)、从动轴(24)、主动轴(25)、联轴器(28)、旋转气缸(29)，所述摆臂(22)底部与从动轴(24)连接；所述轴承座(21)设置在摆动支座(15)上，轴承座(21)上分别安装主动轴(25)和从动轴(24)，主动轴(25)上安装有主动齿轮(27)，主动齿轮(27)为不完全齿轮；从动轴(24)上安装有与主动齿轮(27)相配合的从动齿轮(26)，主动齿轮(27)和从动齿轮(26)啮合；主动轴(25)通过联轴器(28)与旋转气缸(29)连接，旋转气缸(29)安装在摆动支座(15)上；所述主动轴(25)的一端安装有凸轮(16)；所述从动轴(24)上还设置有弹簧(20)，弹簧(20)一端与从动轴(24)连接，弹簧(20)另一端连接有滑套(17)，滑套(17)内设置有滑块(18)，滑块(18)伸出滑套(17)；滑块(18)顶部设置有卡槽(19)，卡槽(19)安装在摆动支座(15)上；凸轮(16)和滑块(18)始终保持接触。
2.如权利要求1所述的一种修井油管扶正系统，其特征在于，所述扶正装置(3)包括两个移动气缸(5)，及固定在支座(2)顶部的扶正支架(6)；移动气缸(5)安装在扶正支架(6)上，移动气缸(5)的伸长端连接有气缸架(7)；气缸架(7)通过旋转销(9)连接有开合气缸(14)，开合气缸(14)一端连接有钳爪(11)。
3.如权利要求2所述的一种修井油管扶正系统，其特征在于，所述气缸架(7)还连接有钳爪支架(12)，所述钳爪(11)铰接在钳爪支架(12)上。
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