CN106368629B - 一种修井作业自动化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种修井作业自动化装置，其包括机架，机架的尾端设有操作平台，操作平台上设有液压钳和气动卡瓦，气动卡瓦的下方设有防喷器，防喷器的下方连接井口四通，机架上设有升降架，升降架的首尾两端分别安装有第一连杆和第二连杆，第二连杆与机架之间设有升降气缸；升降架上滑动安装有翻转架，翻转架的首端设有挡杆块，升降架与翻转架之间设有改变翻转架角度的翻转气缸，升降架上设有推动翻转架滑动的推送机构；机架的一侧设有由抓取气缸驱动用于抓取管杆的抓取手，机架上设有送料机构；操作平台上设有用于吊装管杆的对开式吊卡。所述装置可以取得诸多优异的技术效果，在油田钻井技术领域具有良好的应用潜力和工业化生产前景。

Description

一种修井作业自动化装置

技术领域

本发明一种机械装置，更特别地涉及一种油田钻井维护用的的修井作业自动化装置，属于油田钻井设备技术领域。

背景技术

在目前的油田钻竟和修井作业过程中，往往油管数量多、起下频繁，油管输送主要靠人力搬抬、推拉，劳动强度大、安全性差；井口操作依然是两人搬抬吊卡的重体力劳动，频繁的起下油管，加上高强度的劳动压力，导致作业质量以及人身安全存在安全隐患。并且由于作业现场的限制，大多作业现场，特别是井口附近环境较差，作业过程中井内废液落地，不能满足环保要求。

为了对此进行改进，人们进行了大量的研发和改进，并取得了诸多研究成果，例如：

CN203716886U公开了一种修井作业自动推拉装置，包括承载支架、推拉机构、运送机构，所述推拉机构设置在承载支架上，所述运送机构设置在推拉机构的前方，所述推拉机构通过推拉动作带动杆管推至运送机构或者拉离运送机构。所述推拉机构包括相互连接的夹钩和液压杆，所述液压杆固定在承载支架上，驱动前端的夹钩进行来回推拉运动。所述运送机构上方设置导轨，导轨上设置有卡紧机构，卡紧机构将杆管稳定在链条上进行定位运行。所述装置可以从整体上提高整个作业系统的自动化水平，大大降低工人的劳动强度，提高生产作业效率，同时也可使安全事故发生的概率大大降低。

CN203756072U公开了一种机械化修井作业装置，包括设置在井口处井口平台上的机械臂、移动式液压钳、卡盘，还包括油管吊装装置，该油管吊装装置包括相配合使用的吊装大钩和开式吊卡，开式吊卡固定在油管上端；所述机械臂为一能将油管扶正并与井口对中的机械机构；所述移动式液压钳为一能对油管进行上卸扣的机械机构；所述卡盘为一位于井口正上方用来夹持油管的机械机构。所述井口处井口平台前方还设置有油管输送装置，所述油管输送装置为一能将油管排上的油管举起并输送至井口的机械机构。

CN104047553A公开了一种修井作业井口综合操作装置，包括井口气动卡瓦、液压钳气动油门、活门吊卡，折叠式井口操作平台、油管床液压升降油管液压输送装置或油管床液压升降装置和磁性护丝，其特征在于：折叠式井口操作平台的开口向着修井架的方向安装在井口防喷器上，在折叠式井口操作平台上设有液压钳气动油门，在井口设有井口气动卡瓦，在起或下的油管上设有活门吊卡，在井口的前侧或左侧设有油管床液压升降油管液压输送装置或油管床液压升降装置；在油管床液压升降装置上的油管的上端或下端设有磁性护丝，在井口的右侧或左侧设有作业修井车；井口气动卡瓦和液压钳气动油门进口与作业修井车的气源相连，油管液压升降器和油管液压输送装置与作业修井车的液压源相连；根据权利要求1所述的修井作业井口综合操作装置，其特征在于：油管床液压升降装置包括底座、设在底座上的下滑道、与下滑道配合的下滑轮、前后对称交叉链接式升降架、链接板、液压缸，前后对称交叉链接式升降架的各自下部链接板一块与底座用销轴连接，另一块与下滑轮轴连接，与下滑轮轴连接的链接板的上端通过支撑板与液压活塞杆上端链接，下端通过支撑板与液压缸的下端链接；前后对称交叉链接式升降架的各自上部链接板一块与油管床底座链接，另一块与油管床底座下部上滑道上的上滑轮轴连接，在前后油管床底座上设有矩形油管床面，在底座上设有与液压缸进出口连接的带接收器电动双向阀。

CN203499592U公开了一种修井作业井口操作装置，包括管杆输送机、管柱、封闭式液压钳、液压钳升降油缸、升降导轨、承载平台、气动卡瓦、井口防喷器、井口法兰、液压管线及控制线缆、液压站及PLC控制器、升降连接套总成。所述井口法兰上顺次安装有井口防喷器和承载平台，气动卡瓦放置在承载平台中间位置，封闭式液压钳通过钢丝绳吊装在承载平台上，并在升降导轨上上下运动，承载平台上安装有升降导轨，液压钳升降油缸采用销轴结构安装于封闭式液压钳上，管杆输送机安装于承载平台附近，其上放置管柱。所述装置可使得井口工人的修井作业劳动强度小、效率高、作业成本低、操作简单、稳定可靠、设计合理和安装维修方便等特点，广泛在修井作业工程中应用。

如上所述，现有技术中公开了多种修井作业装置，但在油田钻井设备领域，对于新型的修井作业自动化装置仍存在研究和改进的需求，这也是目前该领域领域中的一个研究热点和重点，更是本发明得以完成的出发点和动力所在。

发明内容

针对上述存在的诸多缺陷，本发明人经过大量的深入研究，在付出了充分的创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种修井作业自动化装置，可以解决修井作业时，抽油杆、油管、钻杆等细长杆件在管排架和钻台之间的自动化输送，降低了劳动强度，避免了安全事故。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是，提供一种修井作业自动化装置，所述修井作业自动化装置包括横向延伸的机架，所述机架的尾端设有操作平台，所述操作平台上设有液压钳和气动卡瓦，所述气动卡瓦的下方设有防喷器，所述防喷器的下方连接井口四通，所述机架上设有升降架，所述升降架的首尾两端分别安装有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆铰接安装于所述升降架的首端，所述第二连杆铰接安装于所述升降架的尾端，所述第一连杆和第二连杆的另一端分别铰接安装在所述机架上，所述第二连杆的长度大于所述第一连杆的长度，所述第二连杆与机架之间设有升降气缸；所述升降架上滑动安装有翻转架，所述翻转架为角状结构，所述翻转架的首端设有挡杆块，所述翻转架的尾端敞口，所述翻转架、升降架和机架的延伸方向均一致，所述升降架与翻转架之间设有改变所述翻转架角度的翻转气缸，所述升降架上设有推动所述翻转架滑动的推送机构；所述机架的一侧设有由抓取气缸驱动用于抓取管杆的抓取手，所述机架上对应所述抓取手一侧设有一组用于将管杆输送至抓取位置的送料机构，所述送料机构的送管方向垂直于所述机架的延伸方向；所述操作平台上位于所述液压钳的上方设有用于吊装管杆的对开式吊卡，所述对开式吊卡与所述气动卡瓦位置相对应。

在本发明的修井作业自动化装置中，作为一种优选技术方案，所述升降架上铰接安装有若干与所述翻转架形状相适配的角状支撑，所述翻转架通过紧固件固定安装在所述角状支撑上，其中一角状支撑连接所述翻转气缸，所述翻转气缸的缸体铰接安装在所述升降架上，所述翻转气缸的活塞杆铰接安装在所述角状支撑上。

通过如此的结构设计和设置，从而当抓取手抓取到管杆并向往翻转架中放置时，翻转气缸运作，推动角状支撑转动一角度，使得翻转架的角状敞口朝向抓取手一侧(也即水平位置)，当抓取手将管杆放入翻转架后，翻转气缸复位，使得翻转架的角状敞口转动到竖向位置，从而保证了升降架发生升降时管杆的稳定性。

在本发明的修井作业自动化装置中，作为一种优选技术方案，所述推送机构包括滑动安装于所述升降架上的推送块，所述挡杆块铰接安装于所述推送块上，所述升降架上设有推送气缸，所述推送气缸的活塞杆上安装有推送滑轮，所述升降架上安装有定滑轮，所述升降架与推送块之间设有钢丝绳，所述钢丝绳一端固定于所述升降架上，另一端绕经所述定滑轮、推送滑轮后固定于所述推送块上。

在本发明的修井作业自动化装置中，作为一种优选技术方案，所述推送块与挡杆块之间设有复位扭簧，所述复位扭簧一端固定在所述推送块上，另一端固定在所述挡杆块上。

通过如此的结构设计和设置，当翻转架从接收管杆的水平位置翻转至升降状态的竖直位置时，则挡杆块在复位扭簧的作用下，一起翻转至竖直位置，顶靠在管杆的端部，以便向井台方向推送。

在本发明的修井作业自动化装置中，作为一种优选技术方案，所述机架上设有若干用于支撑所述升降架的缓冲弹簧，每个所述缓冲弹簧均套装于导向筒内，所述导向筒固定安装于所述机架上。

通过如此的结构设计和设置，一方面，当管杆由抓取手放置到翻转架上时，可以减小管杆的冲击，从而有效保护了管杆上的丝扣不受损伤。另一方面，当升降架落下时，缓冲弹簧可以减小升降架与机架的碰撞，降低了设备噪音，延长了设备的使用寿命。

在本发明的修井作业自动化装置中，作为一种优选技术方案，所述送料机构包括倾斜设置的送料道，所述送料道一端铰接安装于第一支撑架上，另一端铰接安装于第二支撑架上，所述第二支撑架固定安装于所述机架上，所述第一支撑架的高度大于所述第二支撑架的高度。从而便于管杆在重力作用下自动滚落至抓取位置，简化了结构，降低了设备成本。

在本发明的修井作业自动化装置中，作为一种优选技术方案，所述第一支撑架和第二支撑架均为套装在一起的筒状分体结构，所述筒状分体结构包括外筒体和内筒体，所述内筒体插装在所述外筒体内，并且可以竖向滑动，所述外筒体固定在地基上或者所述机架上，所述送料道安装在所述内筒体上，所述第一支撑架和第二支撑架上均设有调节高度的定位插销。

其中，所述定位插销的具体设置可如下：在外筒体上设置一个或两个销孔，而在内筒体上设置一列竖向排布的销孔，从而当将定位插销插入不同的销孔中时，便可以调整第一支撑架和第二支撑架的高度。

在本发明的修井作业自动化装置中，作为一种优选技术方案，所述第二支撑架的顶部设有支撑板，所述支撑板上设有销轴，所述送料道的端部设有延伸方向与所述送料道一致的腰形槽，所述销轴约束安装于所述腰形槽内。

通过如此的结构设计和设置，当调整第一支撑架和第二支撑架的高度时，送料道可以在第二支撑架上改变角度，而送料道与第一支撑架之间的角度调整则可以通过销轴在腰形槽内的位置改变来实现。

在本发明的修井作业自动化装置中，作为一种优选技术方案，所述抓取手包括抓取曲臂，所述抓取曲臂的长度与所述翻转架的高度相适配，所述抓取曲臂铰接安装于所述机架上，所述抓取曲臂一端连接抓取气缸，另一端铰接安装有抓取勾，所述抓取勾与抓取曲臂之间设有拉伸弹簧。

通过如此的结构设计和设置，当抓取勾向抓取位置运行时，抓取勾碰到管杆便可绕铰接点转动，与抓取曲臂保持一致，从而顺利通过管杆间隙。而当抓取曲臂端部通过管杆间隙后，则在拉伸弹簧的作用下，抓取勾探出抓取曲臂，形成弯曲的手指状结构，以便于抓取管杆。

在本发明的修井作业自动化装置中，作为一种优选技术方案，所述抓取气缸的缸体铰接安装于气缸座上，所述机架上设有抓取支座，所述抓取曲臂铰接安装于所述抓取支座上，所述抓取支座和气缸座的高度均可调。

更具体而言，所述抓取支座和气缸的调整方式可以参考上述第一支撑架和第二支撑架的结构，也可以使用液压油缸取代抓取支座和气缸座，通过液压油缸活塞杆的伸缩来改变其高度，本领域技术人员可以根据需要自行设定，在此不再赘述。

在本发明的修井作业自动化装置中，作为一种优选技术方案，所述翻转架内可设有尼龙衬层。

由于尼龙衬层质地较软，并且滑动性能良好，可在一定程度上保护管杆上的丝扣不受损伤。当挡杆块推送管杆时，减小了管杆与翻转架之间的摩擦，使得管杆被顺利且完好地输送至井台位置。

在本发明的修井作业自动化装置中，作为一种优选技术方案，所述操作平台包括台面，所述台面的周边设有护栏，所述台面上设有若干透液孔，所述台面的下方设有锥形的导流筒，所述导流筒连通所述井口四通。

如此，台面上的废液可由透液孔落至导流筒内，再由导流筒汇流到井口四通中，最后由井口四通排出集中收集，从而避免了废液污染周围环境，改善了工作环境。

在本发明的修井作业自动化装置中，作为一种优选技术方案，所述对开式吊卡包括铰接在一起的两个夹持半体，两所述夹持半体之间设有锁紧机构，每个所述夹持半体均连接吊装索。

更优选地，所述两个夹持半体通过铰接轴连接在一起，另一端为子母扣结构，在子母扣结构上穿一连接销。如此的结构设计，使得拆装非常方便，而且强度高，避免了吊装事故。

另外，在实际操作时，管杆由管排架滚落至送料道上时，并不是逐一滚落的，而是一排管杆顺次滚落至送料道上，这导致抓取手在抓取端部的管杆时，会受到后排管杆的挤压，在抓取时往往会出现误动作，会导致抓取勾同时带动两根或多根管杆上升，形成反而无法抓取管杆的现象。如果使用挡杆阻断，则经过反复冲撞后挡杆会变形，影响其正常使用。

发明人经过深入研究和创造性试验之后，使用了以下的创造性结构，从而克服了上述技术问题。

所述送料道上设置一个由动力装置驱动的转轴，所述转轴的中心位置低于所述管杆的中心位置，所述转轴上设置若干个拨杆盘，所述拨杆盘沿所述转轴的轴向间隔设置，所述拨杆盘上环形阵列设有若干与所述管杆相适配的弧形凹槽，在所述送料道上靠近所述机架的一侧设有所述定位块，所述定位块通过紧固件安装在所述送料道上。

其中，所述动力装置通常为电动机或者液压马达或者气动马达等，本领域技术人员可进行合适地选择与确定在，在此不再进行详细描述。

其中，所述转轴的中心位置低于所述管杆的中心位置，从而可以缓解管杆滚落时对转轴的冲击，显著地延长了其维修时间和使用寿命。

其中，所述弧形凹槽的位置以管杆在送料道上滚动时不抬起管杆为佳，这样可以减小动力装置的动力，也避免了管杆对转轴的冲击，具有更好的使用效果。

在具体的操作时，管杆滚落在送料道上时由于受到拨杆盘的阻断，动力装置随着抓取手的动作，一次转动一个弧形凹槽位置，也即每当抓取手抓取后，只能也仅有一根管杆通过拨杆盘并然后滚落至定位块的位置，等待下一次抓取手抓取。

从而，通过该结构的独特设计，既可以逐一输送管杆，又能够有效地缓解管杆对转轴的冲击，使用方便且使用寿命长。

为了提高本发明修井作业自动化装置的使用效率，可在所述机架的另一侧设有另一套送料机构(本发明附图中仅示出一套送料机构)，当其中一套送料机构上的管杆输送完后，可以启动另一套送料机构继续输送管杆，而输送完后的送料机构可以利用该周期进行补充管杆，可大大提高了管杆的输送效率。当然，另一套送料机构也可以用来输送套管，用于与管杆相配合使用。其中，管杆从管排架上抓取输送至钻台的过程与钻台上的管杆输送至管排架的过程相反，在此不再赘述。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：

(1)由于机架上设置了升降架，升降架上设有翻转架，机架一侧设有抓取手，可以通过抓取手将管杆抓到翻转架上，再由升降架将管杆提升至井台位置，由推送机构将管杆送出，整机操作简单，减少了人工操作，使用方便，降低了操作者的劳动强度，减少了安全事故；并且整套装置运行速度快，效率高，不影响原油作业速度。运行周期≤45s(运行周期是指钻具从地面到钻台的运行时间，因井口工操作与管杆输送同时运行，管杆输送时间即为设备运行时间)，可以保证顺利高效的完成作业。

(2)使用气动或液压等执行元件，运行速度快，工作效率高，能够实现每小时50根油管的作业速度。

(3)气动或液压等执行元件的举升高度、伸出长度可根据现场井口高度及井场布置情况设定，适用范围更加广泛。

(4)采用翻转架替代传统的地滑车，并且在翻转架内设置尼龙衬层可在一定程度上保护管杆上的丝扣不受损伤。

(5)装置主体采用一体式结构或根据要求将气泵或者液压站独立放置，安装方便。

(6)由于第一支撑架和第二支撑架上均设有调节高度的定位插销，本领域技术人员也可以根据需要取消第一支撑架，以适用不同高度的管杆管排架，从而拓展了本发明的使用性能。

(7)由于抓取勾与抓取曲臂之间设有拉伸弹簧，当抓取勾向抓取位置运行时，抓取勾碰到管杆可以绕铰接点转动，与抓取曲臂保持一致，顺利通过管杆间隙，而当抓取曲臂端部通过管杆间隙后，在拉伸弹簧的作用下，抓取勾则探出抓取曲臂，形成弯曲的手指状结构，以便于抓取管杆。

(8)由于台面上设有若干透液孔，台面的下方设有锥形的导流筒，导流筒连通井口四通，可以使得台面上的废液由透液孔落至导流筒内，再由导流筒汇流到井口四通中，最后由井口四通排出集中收集，避免了废液污染周围环境，改善了工作环境。

如上所述，本发明提供了一种修井作业自动化装置，所述修井作业自动化装置通过独特的结构设计和各个部件之间的相互协同和配合，从而可以取得诸多优异的技术效果，进而在油田钻井技术领域具有良好的应用潜力和工业化生产前景。

附图说明

图1是本发明实施例的修井作业自动化装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中修井作业自动化装置的抓取手往翻转架中输送管杆工作示意图；

图3是本发明实施例中修井作业自动化装置的抓取手抓取管杆工作示意图；

图4是本发明实施例中修井作业自动化装置的对开式吊卡的结构示意图；

图5是图2中A的局部放大结构示意图；

其中，在图1、图2、图3、图4和图5中，各个数字标号分别指代如下的具体含义、元件和/或部件。

图中：1、机架，2、升降架，3、第一连杆，4、第二连杆，5、升降气缸，6、翻转架，7、挡杆块，8、角状支撑，9、翻转气缸，10、推送块，11、推送气缸，12、定滑轮，13、推送滑轮，14、钢丝绳，15、缓冲弹簧，16、送料道，17、第一支撑架，18、第二支撑架，19、支撑板，20、腰形槽，21、销轴，22、抓取曲臂，23、抓取勾，24、拉伸弹簧，25、抓取气缸，26、抓取支座，27、气缸座，28、尼龙衬层，29、转轴，30、拨杆盘，31、弧形凹槽，32、定位块，33、导向筒，34、管排架，35、操作平台，36、气动卡瓦，37、液压钳，38、对开式吊卡，3801、夹持半体，3802、铰接轴，3803、连接销，39、防喷器，40、井口四通，41、导流筒，42、护栏，43、吊装索。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体的实施方式对本发明进行详细说明，但这些列举性实施方式的用途和目的仅用来列举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

如图1、图2、图3和图4共同所示，本发明公开了一种修井作业自动化装置，所述修井作业自动化装置包括横向延伸的机架1，机架1的尾端设有操作平台35，操作平台35上设有液压钳37和气动卡瓦36，气动卡瓦36的下方设有防喷器39，防喷器39的下方连接井口四通40，其中，液压钳37、气动卡瓦36、防喷器39和井口四通40均为本领域常用元件，可以直接购买使用，其安装方式和结构都为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述，操作平台35上位于液压钳37的上方设有用于吊装管杆的对开式吊卡38，对开式吊卡38与气动卡瓦36位置相对应，机架1上设有升降架2，升降架2的首尾两端分别安装有第一连杆3和第二连杆4，第一连杆3铰接安装于升降架2的首端，第二连杆4铰接安装于升降架2的尾端，第一连杆3和第二连杆4的另一端分别铰接安装在机架1上，第二连杆4的长度大于第一连杆3的长度，第二连杆4与机架1之间设有升降气缸5；升降架2上滑动安装有翻转架6，翻转架6为角状结构，翻转架6的首端设有挡杆块7，翻转架6的尾端敞口，翻转架6、升降架2和机架1的延伸方向均一致，升降架2与翻转架6之间设有改变翻转架6角度的翻转气缸9，升降架2上设有推动翻转架6滑动的推送机构；机架1的一侧设有由抓取气缸25驱动用于抓取管杆的抓取手，机架1上对应抓取手一侧设有一组用于将管杆输送至抓取位置的送料机构，送料机构的送管方向垂直于机架1的延伸方向。

作为一种优选的技术方案，所述升降架2上铰接安装有若干与翻转架6形状相适配的角状支撑8，翻转架6通过紧固件固定安装在角状支撑8上，其中一角状支撑8连接翻转气缸9，翻转气缸9的缸体铰接安装在升降架2上，翻转气缸9的活塞杆铰接安装在角状支撑8上。

如此，当抓取手抓取到管杆往翻转架6中放置时，翻转气缸9动作，推动角状支撑8转动一角度，使得翻转架6的角状敞口朝向抓取手一侧，也就是水平位置，当抓取手将管杆放入翻转架6后，翻转气缸9复位，使得翻转架6的角状敞口转动到竖向位置，以保证升降架2升降时管杆的稳定性。

所述推送机构包括滑动安装于升降架2上的推送块10，挡杆块7铰接安装于推送块10上，升降架2上设有推送气缸11，推送气缸11的活塞杆上安装有推送滑轮13，升降架2上安装有定滑轮12，升降架2与推送块10之间设有钢丝绳14，钢丝绳14一端固定于升降架2上，另一端绕经定滑轮12、推送滑轮13后固定于推送块10上。

所述推送块10与挡杆块7之间设有复位扭簧(图中未示出)，复位扭簧一端固定在推送块10上，另一端固定在挡杆块7上。

如此，当翻转架6从接收管杆的水平位置翻转至升降状态的竖直位置时，挡杆块7在复位扭簧的作用下，一起翻转至竖直位置，顶靠在管杆的端部，以便向井台方向推送。

所述机架1上设有若干用于支撑升降架2的缓冲弹簧15，每缓冲弹簧15均套装于导向筒33内，导向筒33固定安装于机架1上。

如此，一方面，当管杆由抓取手放置到翻转架6上时，可以减小管杆的冲击，有效保护了管杆上的丝扣不受损伤。另一方面，当升降架2落下时，缓冲弹簧15可以减小升降架2与机架1的碰撞，降低了设备噪音，延长了设备的使用寿命。

所述送料机构包括倾斜设置的送料道16，送料道16一端铰接安装于第一支撑架17上，另一端铰接安装于第二支撑架18上，第二支撑架18固定安装于机架1上，第一支撑架17的高度大于第二支撑架18的高度，以便于管杆在重力作用下自动滚落至抓取位置，简化了结构，降低了设备成本。

所述第一支撑架17和第二支撑架18均为套装在一起的筒状分体结构，具体地说，该筒状分体结构包括外筒体和内筒体，内筒体插装在外筒体内，并且可以竖向滑动，外筒体固定在地基上或者机架1上，送料道16则安装在内筒体上，第一支撑架17和第二支撑架18上均设有调节高度的定位插销，在外筒体上设置一个或两个销孔，而在内筒体上设置一列竖向排布的销孔，将定位插销插入不同的销孔中可以调整第一支撑架17和第二支撑架18的高度。

所述第二支撑架18的顶部设有支撑板19，支撑板19上设有销轴21，送料道16的端部设有延伸方向与送料道16一致的腰形槽20，销轴21约束安装于腰形槽20内。

如此，当调整第一支撑架17和第二支撑架18的高度时，送料道16可以在第二支撑架18上改变角度，而送料道16与第一支撑架17之间的角度调整则通过销轴21在腰形槽20内的位置改变来实现。

所述抓取手包括抓取曲臂22，抓取曲臂22的长度与翻转架6的高度相适配，抓取曲臂22铰接安装于机架1上，抓取曲臂22一端连接抓取气缸25，另一端铰接安装有抓取勾23，抓取勾23与抓取曲臂22之间设有拉伸弹簧24。

如此，当抓取勾23向抓取位置运行时，抓取勾23碰到管杆可以绕铰接点转动，与抓取曲臂22保持一致，顺利通过管杆间隙，而当抓取曲臂22端部通过管杆间隙后，在拉伸弹簧24的作用下，抓取勾23则探出抓取曲臂22，形成弯曲的手指状结构，以便于抓取管杆。

所述抓取气缸25的缸体铰接安装于气缸座27上，机架1上设有抓取支座26，抓取曲臂22铰接安装于抓取支座26上，抓取支座26和气缸座27的高度均可调。

更具体而言，所述抓取支座26和气缸的调整方式可以参考第一支撑架17和第二支撑架18的结构，也可以使用液压油缸取代抓取支座26和气缸座27，通过液压油缸活塞杆的伸缩来改变其高度，本领域技术人员可以根据需要自行设定，在此不再赘述。

所述翻转架6内可设有尼龙衬层28，由于尼龙衬层28质地较软，并且滑动性能良好，可在一定程度上保护管杆上的丝扣不受损伤。当挡杆块7推送管杆时，减小了管杆与翻转架6之间的摩擦，使得管杆被顺利且完好的输送至井台位置。

所述操作平台35包括台面，台面的周边设有护栏42，台面上设有若干透液孔，台面的下方设有锥形的导流筒41，导流筒41连通井口四通40。

如此，台面上的废液由透液孔落至导流筒41内，再由导流筒41汇流到井口四通40中，最后由井口四通40排出集中收集，避免了废液污染周围环境，改善了工作环境。

其中，所述对开式吊卡38包括铰接在一起的两个夹持半体3801，两夹持半体3801之间设有锁紧机构，每夹持半体3801均连接吊装索43，锁紧机构优选为卡扣式锁具或者螺纹紧固件。

更优选地，发明人使用了如图4中的结构，两个夹持半体3801通过铰接轴3802连接在一起，另一端则为子母扣结构，在子母扣结构上穿一连接销3803，如此使得拆装非常方便，而且强度高，避免了吊装事故。

另外，在实际操作时，管杆由管排架34滚落至送料道16上时，并不是逐一滚落的，而是一排管杆都顺次滚落至送料道16上，抓取手在抓取端部的管杆时，会受到后排的管杆的挤压，在抓取时往往会出现误动作，抓取勾23同时带动两根或多根管杆上升，造成反而无法抓到管杆的现象，如果使用挡杆阻断，则经过反复冲撞后挡杆会变形，影响其正常使用，发明人经过深入研究和创造性试验之后，使用了以下结构，克服了上述技术问题。

如图5所示，在送料道16上设置一由动力装置驱动的转轴29，该动力装置通常为电动机或者液压马达或者气动马达等，转轴29的中心位置要低于管杆的中心位置，以缓解管杆滚落时对转轴29的冲击，转轴29上设置若干个拨杆盘30，拨杆盘30沿转轴29的轴向间隔设置，拨杆盘30上环形阵列设有若干与管杆相适配的弧形凹槽31，其中，弧形凹槽31的位置以管杆在送料道16上滚动时不抬起管杆为佳，这样可以减小动力装置的动力，也避免了管杆对转轴29的冲击，具有更好的使用效果，在送料道16上靠近机架1的一侧设有定位块32，用于确定管杆的抓取位置，定位块32通过紧固件安装在送料道16上，以便于移动而改变抓取位置。工作时，管杆滚落在送料道16上受到拨杆盘30的阻断，动力装置随着抓取手的动作，一次转动一个弧形凹槽31位置，也就是每当抓取手抓取后，便只有一根管杆通过拨杆盘30，然后滚落至定位块32位置，等待下一次抓取手抓取，该结构既可以逐一输送管杆，又能够有效缓解管杆对转轴29的冲击，使用方便，使用寿命长。

为了提高本发明的使用效率，在机架1的另一侧设有另一套送料机构(图中仅示出一套送料机构)，当其中一套送料机构上的管杆输送完后，可以启动另一套送料机构继续输送管杆，而输送完后的送料机构可以利用该周期进行补充管杆，大大提高了管杆的输送效率。当然，另一套送料机构也可以用来输送套管，用于与管杆相配合使用。

其中，管杆从管排架34上抓取输送至钻台的过程与钻台上的管杆输送至管排架34的过程相反，在此不再赘述。

如上所述，本发明提供了一种修井作业自动化装置，所述修井作业自动化装置通过独特的结构设计和各个部件之间的相互协同和配合，从而可以取得诸多优异的技术效果，进而在油田钻井技术领域具有良好的应用潜力和工业化生产前景。

尽管为了举例和描述之目的，而介绍了本发明的上述实施方式和附图所示结构及处理过程。但这些并非是详尽的描述，也不能将本发明的范围局限于此。对本领域技术人员来说，可对本发明的上述实施方式做出多种修改和变化，而这些所有的修改和/或变化都包括在如本发明的权利要求所限定的范围之内，并不脱离如权利要求所限定的本发明的范围和精神。

Claims (4)

1.一种修井作业自动化装置，所述修井作业自动化装置包括横向延伸的机架，所述机架的尾端设有操作平台，所述操作平台上设有液压钳和气动卡瓦，所述气动卡瓦的下方设有防喷器，所述防喷器的下方连接井口四通，所述机架上设有升降架，所述升降架的首尾两端分别安装有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆铰接安装于所述升降架的首端，所述第二连杆铰接安装于所述升降架的尾端，所述第一连杆和第二连杆的另一端分别铰接安装在所述机架上，所述第二连杆的长度大于所述第一连杆的长度，所述第二连杆与机架之间设有升降气缸；所述升降架上滑动安装有翻转架，所述翻转架为角状结构，所述翻转架的首端设有挡杆块，所述翻转架的尾端敞口，所述翻转架、升降架和机架的延伸方向均一致，所述升降架与翻转架之间设有改变所述翻转架角度的翻转气缸，所述升降架上设有推动所述翻转架滑动的推送机构；所述机架的一侧设有由抓取气缸驱动用于抓取管杆的抓取手，所述机架上对应所述抓取手一侧设有一组用于将管杆输送至抓取位置的送料机构，所述送料机构的送管方向垂直于所述机架的延伸方向；所述操作平台上位于所述液压钳的上方设有用于吊装管杆的对开式吊卡，所述对开式吊卡与所述气动卡瓦位置相对应；

所述送料机构包括倾斜设置的送料道，所述送料道一端铰接安装于第一支撑架上，另一端铰接安装于第二支撑架上，所述第二支撑架固定安装于所述机架上，所述第一支撑架的高度大于所述第二支撑架的高度；

所述送料道上设置一个由动力装置驱动的转轴，所述转轴的中心位置低于所述管杆的中心位置，所述转轴上设置若干个拨杆盘，所述拨杆盘沿所述转轴的轴向间隔设置，所述拨杆盘上环形阵列设有若干与所述管杆相适配的弧形凹槽，在所述送料道上靠近所述机架的一侧设有定位块，所述定位块通过紧固件安装在所述送料道上；

所述机架上设有若干用于支撑升降架的缓冲弹簧，每所述缓冲弹簧均套装于导向筒内，所述导向筒固定安装于所述机架上；

所述推送机构包括滑动安装于所述升降架上的推送块，所述挡杆块铰接安装于所述推送块上，所述升降架上设有推送气缸，所述推送气缸的活塞杆上安装有推送滑轮，所述升降架上安装有定滑轮，所述升降架与推送块之间设有钢丝绳，所述钢丝绳一端固定于所述升降架上，另一端绕经所述定滑轮、推送滑轮后固定于所述推送块上；

所述推送块与挡杆块之间设有复位扭簧，所述复位扭簧一端固定在所述推送块上，另一端固定在所述挡杆块上；

所述抓取手包括抓取曲臂，所述抓取曲臂的长度与所述翻转架的高度相适配，所述抓取曲臂铰接安装于所述机架上，所述抓取曲臂一端连接抓取气缸，另一端铰接安装有抓取勾，所述抓取勾与抓取曲臂之间设有拉伸弹簧；

所述操作平台包括台面，所述台面的周边设有护栏，所述台面上设有若干透液孔，所述台面的下方设有锥形的导流筒，所述导流筒连通所述井口四通；

所述对开式吊卡包括铰接在一起的两个夹持半体，两所述夹持半体之间设有锁紧机构，每个所述夹持半体均连接吊装索。

2.如权利要求1所述的修井作业自动化装置，其特征在于：所述第一支撑架和第二支撑架均为套装在一起的筒状分体结构，所述筒状分体结构包括外筒体和内筒体，所述内筒体插装在所述外筒体内，并且可以竖向滑动，所述外筒体固定在地基上或者所述机架上，所述送料道安装在所述内筒体上，所述第一支撑架和第二支撑架上均设有调节高度的定位插销。

3.如权利要求2所述的修井作业自动化装置，其特征在于：所述第二支撑架的顶部设有支撑板，所述支撑板上设有销轴，所述送料道的端部设有延伸方向与所述送料道一致的腰形槽，所述销轴约束安装于所述腰形槽内。

4.如权利要求1所述的修井作业自动化装置，其特征在于：所述抓取气缸的缸体铰接安装于气缸座上，所述机架上设有抓取支座，所述抓取曲臂铰接安装于所述抓取支座上，所述抓取支座和气缸座的高度均可调。

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