CN105019835A - 一种油田修井作业装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种油田修井作业设备，特别涉及一种油田修井作业装置及方法，其技术方案是：包括机械手、吊卡、液压大钳、储料仓、油管装卸机，井口的外部固定油管装卸机，油管装卸机的下部设有储料仓，井口的一侧固定机械手，机械手上连接吊卡，井口的另一侧设有液压大钳，液压大钳与吊卡相互对应固定油管；本发明的有益效果是：结构简单，使用方便，有效减少了操作者的劳动强度，定位准确，运行灵活，整个操作具有连续性，能够实现一体化操作。

Description

一种油田修井作业装置及方法
技术领域
本发明涉及一种油田修井作业设备，特别涉及一种油田修井作业装置及方法。
背景技术
    现有的钻井和修井作业采用吊卡设备起吊管柱，吊卡的吊环开口开启或关闭以达到起下管柱过程中吊卡不从大钩吊环内脱出；起吊管柱时有时需要特定位置固定，目前的吊装设备难以实现，使用现有钻井修井设备及井口机具完成机械化作业改造造成了极大的障碍，现有的起吊过程中，通过起吊机将管柱起吊后，通过在井口位置站立多个工人，一般一组是12个人，人手多，劳动强度大，管柱在起吊过程中存在人员安全问题，造成施工人员体力劳动大，费用高。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种油田修井作业装置及方法，提高油管的起下作业。
本发明提到的一种油田修井作业装置，包括机械手、吊卡、液压大钳、储料仓、油管装卸机，井口的外部固定油管装卸机，油管装卸机的下部设有储料仓，井口的一侧固定机械手，机械手上连接吊卡，井口的另一侧设有液压大钳，液压大钳与吊卡相互对应固定油管；
所述的机械手包括承载小车、机械手力臂、抓紧弹簧、电磁铁、机械手转轴、释放转轴、摘环力臂、抓放力臂、进环转轴，承载小车的两侧分别设有机械手力臂，机械手力臂的前端通过抓紧弹簧连接承载小车，机械手力臂的后端通过机械手转轴连接承载小车，所述的机械手力臂的内侧设有电磁铁，所述的机械手力臂的后端设有摘环力臂和抓放力臂，所述的摘环力臂通过释放转轴连接机械手力臂，所述的抓放力臂通过进环转轴连接机械手力臂，所述的摘环力臂和抓放力臂之间设有吊环进入开口端；
所述的吊卡包括吊卡主体、安全销、蜗杆轨道运行销钉、安全铡门、蜗杆、压紧弹簧、铡门盖板，吊卡主体上设有吊环，所述的吊环连接机械手上的摘环力臂和抓放力臂之间的吊环进入开口端，所述的吊环上设有安全销，所述的吊卡主体的中间设有安全铡门，所述的安全铡门为半圆形结构，安全铡门的外部为涡轮结构，安全铡门的外部设有蜗杆，蜗杆与安全铡门上的涡轮相互配合，蜗杆的外侧设有蜗杆轨道销钉，所述的安全铡门上设有铡门盖板，蜗杆的底部设有压紧弹簧。
上述的电磁铁连接电磁线圈，电磁铁通电后压缩抓紧弹簧，实现抓紧弹簧的压缩，电磁铁失电后回放抓紧弹簧，实现机械手力臂对吊环的移动。
上述的蜗杆的顶部设有蜗杆压板，通过油管压放到蜗杆压板上实现蜗杆的升降，确保油管下放定位准确。
上述的吊环内设有吊环安全杆，所述的吊环安全杆包括按压杆、销轴、补偿轴、轨道销钉、承载端，按压杆的两端通过销轴连接补偿轴，所述的补偿轴上设有轨道，补偿轴的两端通过轨道销钉连接承载端。
上述的吊卡的外部连接吊卡复位车，所述的吊卡复位车包括载体、拉伸杆、转轴、拉伸弹簧，载体的末端通过转轴连接拉伸杆，所述的拉伸杆的底部与载体之间设有拉伸弹簧。
本发明提到的一种油田修井作业装置的使用方法，包括以下几个步骤：
A）将油管通过油管装卸机从储料仓中取出，通过油管装卸机将油管竖起；
B）下油管时，通井机上的大钩吊起吊卡上行，达到与油管相遇的位置，油管与吊卡相互卡合，继续上提吊卡，油管通过与吊卡内部的蜗杆压板接触，蜗杆压板向下压动蜗杆，蜗杆向下运动，蜗杆向下运动的同时带动与其相互配合的安全铡门转动，安全铡门关闭后将油管卡住，油管卡住后将油管下放到指定的位置，同时上提油管，使下面的吊卡不受力的作用；使用液压大钳将油管拧紧，然后退出液压大钳；油管到达指定位置后，吊卡下部的压紧弹簧作用，将吊卡内部的蜗杆向上弹起，蜗杆弹起后，安全铡门打开，吊环上的安全销自动弹起；操纵机械手对吊卡进行摘挂，操纵机械手向前运动，到达井口的吊卡位置，电磁铁连接电磁线圈，电磁铁通电后压缩抓紧弹簧，实现抓紧弹簧的压缩，机械手力臂在抓紧弹簧的作用下向内侧抓紧，机械手上的摘环力臂和抓放力臂之间的吊环进入开口端将吊环卡住闭合，机械手工作将吊卡吊起，吊起后，操纵摘挂力臂将吊环放开，移动机械手退出吊环，实现油管的下井作业；
C）起油管时，上提油管，通过机械手将吊卡送至井口，然后下放吊卡，由于压缩弹簧的作用，吊卡上的安全铡门打开，将油管与吊卡上的安全铡门相互配合，在油管重力的作用下，安全铡门关闭，使用液压大钳将油管扣拧开，上提油管，使其达到指定的位置，通过油管装卸机吊起油管，油管装卸机吊起油管后，吊卡失去重力的作用，在压紧弹簧的作用下，吊卡内部的蜗杆向上弹起，蜗杆弹起后，安全铡门打开，吊环上的安全销自动弹起，吊卡与油管分离，油管放出实现油管的吊起工作，将吊卡下到底，使用机械手将吊卡上的吊环抓住，将吊卡下放到备用位置，实现下一油管的起出工作。
本发明的有益效果是：结构简单，使用方便，有效减少了操作者的劳动强度，定位准确，运行灵活，整个操作具有连续性，能够实现一体化自动操作，有效提高了工作效率，避免了对人员的伤害。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是机械手的结构示意图；
附图3是吊卡的结构示意图；
附图4是安全铡门的结构示意图；
附图5是吊环安全杆的结构示意图；
附图6是吊卡复位车的结构示意图；
上图中：机械手1、吊卡2、液压大钳3、储料仓4、油管装卸机5、承载小车1.1、机械手力臂1.2、抓紧弹簧1.3、电磁铁1.4、机械手转轴1.5、释放转轴1.6、摘环力臂1.7、抓放力臂1.8、进环转轴1.9、吊卡主体2.1、安全销2.2、蜗杆轨道运行销钉2.3、安全铡门2.4、蜗杆2.5、压紧弹簧2.6、铡门盖板2.7、蜗杆压板2.8、吊环2.9；载体8.1、拉伸杆8.2、转轴8.3、拉伸弹簧8.4；按压杆7.1、销轴7.2、补偿轴7.3、轨道销钉7.4、承载端7.5。
具体实施方式
    结合附图1-6，对本发明作进一步的描述：
本发明提到的一种油田修井作业装置，包括机械手1、吊卡2、液压大钳3、储料仓4、油管装卸机5，井口的外部固定油管装卸机5，油管装卸机5的下部设有储料仓4，井口的一侧固定机械手1，机械手1上连接吊卡2，井口的另一侧设有液压大钳3，液压大钳3与吊卡2相互对应固定油管；
所述的机械手包括承载小车1.1、机械手力臂1.2、抓紧弹簧1.3、电磁铁1.4、机械手转轴1.5、释放转轴1.6、摘环力臂1.7、抓放力臂1.8、进环转轴1.9，承载小车1.1的两侧分别设有机械手力臂1.2，机械手力臂1.2的前端通过抓紧弹簧1.3连接承载小车1.1，机械手力臂1.2的后端通过机械手转轴1.5连接承载小车1.1，所述的机械手力臂1.2的内侧设有电磁铁1.4，所述的机械手力臂1.2的后端设有摘环力臂1.7和抓放力臂1.8，所述的摘环力臂1.7通过释放转轴连接机械手力臂1.2，所述的抓放力臂1.8通过进环转轴1.9连接机械手力臂1.2，所述的摘环力臂1.7和抓放力臂1.8之间设有吊环进入开口端1.10；承载小车1.1在工作中承载工件通过限位，定位工作位置，机械手转轴1.5能够实现机械手1上的摘环力臂1.7和抓放力臂1.8旋转，自由开合；
所述的吊卡2包括吊卡主体2.1、安全销2.2、蜗杆轨道运行销钉2.3、安全铡门2.4、蜗杆2.5、压紧弹簧2.6、铡门盖板2.7，吊卡主体2.1上设有吊环2.9，所述的吊环连接机械手1上的摘环力臂1.7和抓放力臂1.8之间的吊环进入开口端1.10，所述的吊环2.9上设有安全销2.2，所述的吊卡主体2.1的中间设有安全铡门2.4，所述的安全铡门2.4为半圆形结构，安全铡门2.4的外部为涡轮结构，安全铡门2.4的外部设有蜗杆2.5，蜗杆2.5与安全铡门2.4上的涡轮相互配合，蜗杆2.5的一侧设有蜗杆轨道销钉2.3，所述的安全铡门2.4上设有铡门盖板2.7，蜗杆2.5的底部设有压紧弹簧2.6，安全销2.2可实现吊起时自动关闭，下放油管时，在吊卡主体2.1的自身重力作用下可上行而打开，油管安全铡门2.4在油管重力的作用下自行关闭，无重力的情况下，自动打开。
其中，电磁铁1.4连接电磁线圈，电磁铁1.4通电后压缩抓紧弹簧1.3，实现抓紧弹簧1.3的压缩，电磁铁1.4失电后回放抓紧弹簧1.3，实现机械手力臂1.2对吊环的移动。
其中，蜗杆2.5的顶部设有蜗杆压板2.8，通过油管压放到蜗杆压板2.8上实现蜗杆的升降，确保油管下放定位准确。
其中，吊环2.9内设有吊环安全杆7，所述的吊环安全杆7包括按压杆7.1、销轴7.2、补偿轴7.3、轨道销钉7.4、承载端7.5，按压杆7.1的两端通过销轴7.2连接补偿轴7.3，所述的补偿轴7.3上设有轨道，补偿轴7.3的两端通过轨道销钉7.4连接承载端7.5，吊环工作中提高吊环的稳定性，防止装卸过程中出现不安全因素。
其中，吊卡2的外部连接吊卡复位车8，所述的吊卡复位车8包括载体8.1、拉伸杆8.2、转轴8.3、拉伸弹簧8.4，载体8.1的末端通过转轴8.3连接拉伸杆8.2，所述的拉伸杆8.2的底部与载体8.1之间设有拉伸弹簧8.4，吊卡工作过程中实现吊卡的复位，提高工作效率。
本发明提到的一种油田修井作业装置的使用方法，包括以下几个步骤：
A）将油管通过油管装卸机5从储料仓4中取出，通过油管装卸机5将油管竖起；
B）下油管时，通井机上的大钩吊起吊卡2上行，达到与油管6相遇的位置，油管6与吊卡2相互卡合，继续上提吊卡2，油管6通过与吊卡2内部的蜗杆压板2.8接触，蜗杆压板2.8向下压动蜗杆2.5，蜗杆2.5向下运动，蜗杆2.5向下运动的同时带动与其相互配合的安全铡门2.4转动，安全铡门2.4关闭后将油管6卡住，油管6卡住后将油管6下放到指定的位置，同时上提油管6，使下面的吊卡2不受力的作用；使用液压大钳3将油管6拧紧，然后退出液压大钳3；油管6到达指定位置后，吊卡2下部的压紧弹簧2.6作用，将吊卡2内部的蜗杆2.5向上弹起，蜗杆2.5弹起后，安全铡门2.4打开，吊环2.9上的安全销2.2自动弹起；操纵机械手1对吊卡2进行摘挂，操纵机械手1向前运动，到达井口的吊卡2位置，电磁铁1.4连接电磁线圈，电磁铁1.4通电后压缩抓紧弹簧1.3，实现抓紧弹簧1.3的压缩，机械手力臂1.2在抓紧弹簧1.3的作用下向内侧抓紧，机械手1上的摘环力臂1.7和抓放力臂1.8之间的吊环进入开口端1.10将吊环2.9卡住闭合，机械手1工作将吊卡2吊起，吊起后，操纵摘挂力臂1.7将吊环2.9放开，移动机械手1退出吊环2.9，实现油管6的下井作业；
C）起油管时，上提油管6，通过机械手1将吊卡2送至井口，然后下放吊卡2，由于压缩弹簧2.6的作用，吊卡2上的安全铡门2.4打开，实现油管与吊卡2上的安全铡门2.4相互配合，在油管6重力的作用下，安全铡门2.4关闭，使用液压大钳3将油管6扣拧开，上提油管6，使其达到指定的位置，通过油管装卸机5吊起油管，油管装卸机5吊起油管后，吊卡2失去重力的作用，在压紧弹簧2.6的作用下，吊卡2内部的蜗杆2.5向上弹起，蜗杆2.5弹起后，安全铡门2.4打开，吊环2.9上的安全销2.2自动弹起，吊卡2与油管6分离，油管6放出实现油管6的吊起工作，将吊卡2下到底，使用机械手1将吊卡2上的吊环2.9抓住，将吊卡2下放到备用位置，实现下一油管6的起出工作。

Claims (6)

1.一种油田修井作业装置，其特征是：包括机械手（1）、吊卡（2）、液压大钳（3）、储料仓（4）、油管装卸机（5），井口的外部固定油管装卸机（5），油管装卸机（5）的下部设有储料仓（4），井口的一侧固定机械手（1），机械手（1）上连接吊卡（2），井口的另一侧设有液压大钳（3），液压大钳（3）与吊卡（2）相互对应固定油管（6）；
所述的机械手（1）包括承载小车（1.1）、机械手力臂（1.2）、抓紧弹簧（1.3）、电磁铁（1.4）、机械手转轴（1.5）、释放转轴（1.6）、摘环力臂（1.7）、抓放力臂（1.8）、进环转轴（1.9），承载小车（1.1）的两侧分别设有机械手力臂（1.2），机械手力臂（1.2）的前端通过抓紧弹簧（1.3）连接承载小车（1.1），机械手力臂（1.2）的后端通过机械手转轴（1.5）连接承载小车（1.1），所述的机械手力臂（1.2）的内侧设有电磁铁（1.4），所述的机械手力臂（1.2）的后端设有摘环力臂（1.7）和抓放力臂（1.8），所述的摘环力臂（1.7）通过释放转轴连接机械手力臂（1.2），所述的抓放力臂（1.8）通过进环转轴（1.9）连接机械手力臂（1.2），所述的摘环力臂（1.7）和抓放力臂（1.8）之间设有吊环进入开口端（1.10）；
所述的吊卡（2）包括吊卡主体（2.1）、安全销（2.2）、蜗杆轨道运行销钉（2.3）、安全铡门（2.4）、蜗杆（2.5）、压紧弹簧（2.6）、铡门盖板（2.7），吊卡主体（2.1）上设有吊环（2.9），所述的吊环（2.9）连接机械手（1）上的摘环力臂（1.7）和抓放力臂（1.8）之间的吊环进入开口端（1.10），所述的吊环（2.9）上设有安全销（2.2），所述的吊卡主体（2.1）的中间设有安全铡门（2.4），所述的安全铡门（2.4）为半圆形结构，安全铡门（2.4）的外部为涡轮结构，安全铡门（2.4）的外部设有蜗杆（2.5），蜗杆（2.5）与安全铡门（2.4）上的涡轮相互配合，蜗杆（2.5）的外侧设有蜗杆轨道销钉（2.3），所述的安全铡门（2.4）上设有铡门盖板（2.7），蜗杆（2.5）的底部设有压紧弹簧（2.6）。
2.根据权利要求1所述的一种油田修井作业装置，其特征是：所述的电磁铁（1.4）连接电磁线圈，电磁铁（1.4）通电后压缩抓紧弹簧（1.3）。
3.根据权利要求1所述的一种油田修井作业装置，其特征是：所述的蜗杆（2.5）的顶部设有蜗杆压板（2.8），通过油管压放到蜗杆压板（2.8）上调节蜗杆的升降。
4.根据权利要求1所述的一种油田修井作业装置，其特征是：所述的吊环（2.9）内设有吊环安全杆（7），所述的吊环安全杆（7）包括按压杆（7.1）、销轴（7.2）、补偿轴（7.3）、轨道销钉（7.4）、承载端（7.5），按压杆（7.1）的两端通过销轴（7.2）连接补偿轴（7.3），所述的补偿轴（7.3）上设有轨道，补偿轴（7.3）的两端通过轨道销钉（7.4）连接承载端（7.5）。
5.根据权利要求1所述的一种油田修井作业装置，其特征是：所述的吊卡（2）的外部连接吊卡复位车（8），所述的吊卡复位车（8）包括载体（8.1）、拉伸杆（8.2）、转轴（8.3）、拉伸弹簧（8.4），载体（8.1）的末端通过转轴（8.3）连接拉伸杆（8.2），所述的拉伸杆（8.2）的底部与载体（8.1）之间设有拉伸弹簧（8.4）。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种油田修井作业装置的使用方法，其特征是：包括以下几个步骤：
A）将油管（6）通过油管装卸机（5）从储料仓（4）中取出，通过油管装卸机（5）将油管竖起；
B）下油管（6）时，通井机上的大钩吊起吊卡（2）上行，达到与油管（6）相遇的位置，油管（6）与吊卡（2）相互卡合，继续上提吊卡（2），油管（6）通过与吊卡（2）内部的蜗杆压板（2.8）接触，蜗杆压板（2.8）向下压动蜗杆（2.5），蜗杆（2.5）向下运动，蜗杆（2.5）向下运动的同时带动与其相互配合的安全铡门（2.4）转动，安全铡门（2.4）关闭后将油管（6）卡住，油管（6）卡住后将油管（6）下放到指定的位置，同时上提油管（6），使下面的吊卡（2）不受力的作用；使用液压大钳（3）将油管（6）拧紧，然后退出液压大钳（3）；油管（6）到达指定位置后，吊卡（2）下部的压紧弹簧（2.6）作用，将吊卡（2）内部的蜗杆（2.5）向上弹起，蜗杆（2.5）弹起后，安全铡门（2.4）打开，吊环（2.9）上的安全销（2.2）自动弹起；操纵机械手（1）对吊卡（2）进行摘挂，操纵机械手（1）向前运动，到达井口的吊卡（2）位置，电磁铁（1.4）连接电磁线圈，电磁铁（1.4）通电后压缩抓紧弹簧（1.3），实现抓紧弹簧（1.3）的压缩，机械手力臂（1.2）在抓紧弹簧（1.3）的作用下向内侧抓紧，机械手（1）上的摘环力臂（1.7）和抓放力臂（1.8）之间的吊环进入开口端（1.10）将吊环（2.9）卡住闭合，机械手（1）工作将吊卡（2）吊起，吊起后，操纵摘挂力臂（1.7）将吊环（2.9）放开，移动机械手（1）退出吊环（2.9），实现油管（6）的下井作业；
C）起油管（6）时，上提油管（6），通过机械手（1）将吊卡（2）送至井口，然后下放吊卡（2），由于压缩弹簧（2.6）的作用，吊卡（2）上的安全铡门（2.4）打开，实现油管与吊卡（2）上的安全铡门（2.4）相互配合，在油管（6）重力的作用下，安全铡门（2.4）关闭，使用液压大钳（3）将油管扣拧开，上提油管（6），使其达到指定的位置，通过油管装卸机（5）吊起油管，油管装卸机（5）吊起油管后，吊卡（2）失去重力的作用，在压紧弹簧（2.6）的作用下，吊卡（2）内部的蜗杆（2.5）向上弹起，蜗杆（2.5）弹起后，安全铡门（2.4）打开，吊环（2.9）上的安全销（2.2）自动弹起，吊卡（2）与油管（6）分离，油管（6）放出实现油管（6）的吊起工作，将吊卡（2）下到底，使用机械手（1）将吊卡（2）上的吊环（2.9）抓住，将吊卡（2）下放到备用位置，实现下一油管（6）的起出工作。
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