CN107083925A - 一种自动修井车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动修井车，包括行走系统及连接于行走系统的底盘，还包括相互配合的升降系统、执行系统及控制系统，升降系统能够升降油管，控制系统用于自动控制自动修井车各部件的工作；执行系统包括相互配合的第一机械手臂、第二机械手臂及第三机械手臂，第一机械手臂能够抓取油管并将其移动至预定工作位置，第二机械手臂用于安装或拆卸修井作业井口采油树及防喷器连接紧固螺丝，第三机械手臂用于连接或拆卸作业井内油管柱连接螺纹。该自动修井车能够自动实现修井作业中下油管、提油管及油管的搬移、组合、松扣和紧扣等工艺流程，从而大大提高修井作业的工作效率，降低工人的劳动强度，提高修井作业的安全性，并改善工人的工作环境。

Description

一种自动修井车

技术领域

本发明涉及石油钻修机技术领域，特别涉及一种自动修井车。

背景技术

修井作业是指在油田开发生产过程中，根据工艺设计要求，利用一套地面和井下设备、工具，对油、水井进行施工作业，以达到提高采油速度和采收率目的工艺技术。由于国内外油田一般都在荒郊野外，因此，修井都是露天作业，作业周期一般在3-10天。目前，现有的修井工艺需要配备修井机1台、储液罐3个、值班房、工具房、井控管汇和防喷器各1套，另需搬运车组(吊车1台、卡车5辆、大板车1台)，且安装准备时间1天。

现有技术工艺流程为：

1、用搬迁车组把相关作业设备(修井机含自行、储液罐、值班房、工具房、井控设备)吊运到待维修油水井；

2、修井设备根据井场条件用吊车进行摆放；

3、开工前的安装和调试工作：平整井场、立井架、修井机调整就位、修井机与提升钢丝绳连接、搭装油管桥、备压井液、拆卸油水井井口流程、安装连接压井管汇，压井管汇试压，对油水井放压、安装液压油管钳，进行开工前的开工达标验收；安装调试时间大概为半天至两天不等；

4、施工：压井后拆卸油水井井口采油树，安装防喷器、防喷器试压，调校井架，人工提井内抽油杆、用液压油管钳提出井内油管，对提出的井内油管进行检查、清理、丈量后连接待下井工具，用液压油管钳逐根下至设计深度，对油水井进行修理，如：井底清砂、套管通经、套管刮削、套管试压、对地层射孔等等工序，最后下入完井生产管柱，拆掉井口放喷器，安装原有井口采油树，连接流程，投产；

5、油水井维修提油管过程操作：提下油管过程最少由四人配合人工完成，一人在修井机上操作提升、下放控制手柄，两人在井口配合进行油管上卸扣操作，一人在油管桥附近拉排摆油管，修井机上的操作人员把井内的油管提出井筒，井口两名操作人员在油管上扣上油管吊卡，修井机上的操作手放下油管、油管坐在吊卡上，此时卸掉游动大钩载荷，井口两人手动把液压油管钳拉至油管处并抱住油管，一人操作油管钳手柄进行卸扣操作，卸开后，操作手上提油管，使提上提油管与井口处的油管分离，井口的一名操作人员把油管推离开井口，至油管桥上方，修井机操作手下放油管，使油管公扣与油管小滑车接触，油管桥附近的操作人员与修井操作手配合，把油管整根放置在油管桥上，井口人员人工摘开吊环，重新把吊环挂在井口吊卡上，进行第二根油管的上提；

6、油水井维修下油管过程操作：四人配合完成，丈量油管，计算油管数据，连接下井工具，井口人员把油管抬到油管桥枕上，油管桥附近的操作人员把油管末端(油管公扣处)抬到油管小滑车上，把油管前推至井口附近，修井机上的操作手放下连有吊卡的游动大钩，井口两人配合把吊卡扣在油管上，操作手上提油管，使工具至井口防喷器上方，井口人员扶正后下入井筒，完成第一根油管的下入工作，按上方动作，提起第二根，井口人员扶正使油管公扣进入油管接箍内，井口两名操作人员拉动油管钳，使油管钳抱住油管，一人操作油管钳手柄进行上扣工作，上紧后，操作手上提，井口人员摘开井口吊卡，把吊卡扣在油管枕上的油管上，待进行第三根油管的下入，重复上述动作，逐根下入油管，使最底下的井下工具到达设计深度，对油水井进行维修；

7、配有井口卡瓦的设备，除井口卡油管的吊卡被井口卡瓦替代，其他操作方法和步骤一样；

8、完工收尾：维修完成后，换装上井口原采油树，连接井口流程管线，投产。由操作人配合把安装好的所有井场设备拆开，由搬迁车组运转至下一个待修井进行油水井的维修。

上述修井作业的主要工作量是管杆搬移、组合、松扣和紧扣，占整个修井工作量的80％，均需要4人协同完成，因此，该修井工艺流程存在工作效率低、劳动强度大等问题。基于此，近年来，许多发明者做出了极大努力，例如为了减轻人工劳动和提高工作效率发明了油管输送机；甚至有的提出了一揽子解决方案，发明了完全自动化的修井作业自动化系统,该系统虽然自动化程度高，但由于设备太多(整套6台大型设备)，施工条件要求苛刻，运行成本太高，实用性不高。无论是从局部出发还是整体出发的现有发明，要么是解决不了实质问题，要么是实用性不高，导致目前修井作业仍是脏(员工成天一身油)，苦(顶烈日、冒严寒)，累(80％工作量靠人工)。

有鉴于此，如何开发一种修井辅助机械，使其用于修井作业时，能够提高修井作业的工作效率、降低劳动强度并改善工人的工作环境，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种自动修井车，包括行走系统及连接于所述行走系统的底盘，还包括相互配合的升降系统、执行系统及控制系统，所述升降系统能够升降油管，所述控制系统用于自动控制所述自动修井车各部件的工作；

所述执行系统包括相互配合的第一机械手臂、第二机械手臂及第三机械手臂，所述第一机械手臂能够抓取油管并将其移动至预定工作位置，所述第二机械手臂用于安装或拆卸修井作业井口采油树及防喷器连接紧固螺丝，所述第三机械手臂用于连接或拆卸作业井内油管柱连接螺纹。

本发明的自动修井车通过控制系统、升降系统和执行系统的相互配合，能够实现修井作业中的各工艺流程，包括下油管、提油管等，同时，通过执行系统的三个机械手臂的相互配合，能够实现修井作业中油管的搬移、组合、松扣和紧扣等操作，且上述操作均通过自动修井车自动完成，不需要多人协同完成，因此，该自动修井车能够大大提高修井作业的工作效率，降低工人的劳动强度，并能够提高修井作业的安全性，并改善工人的工作环境。同时，上述控制系统、升降系统和执行系统均位于自动修井车上，因此，所需的设备较少，从而降低自动修井车的运行成本，提高其实用性。

可选地，所述第一机械手臂包括固定于所述底盘的第一基座、若干第一节臂、连接于对应所述第一节臂的第一机械手及驱动相邻所述第一节臂相对转动的动力件，所述第一基座与对应的所述第一节臂转动连接，各所述第一节臂之间通过第一关节相连，以便相邻所述第一节臂能够相对转动。

可选地，所述第一节臂包括通过第二关节相连的第一段和第二段，所述动力件还用于驱动所述第一段与所述第二段相对转动；

所述第一关节与所述第二关节的转动方向相反。

可选地，所述第二机械手臂包括固定于所述底盘的第二基座、若干第二节臂、连接于所述第二节臂的第二机械手及驱动相邻所述第二节臂相对转动的动力件，所述第二基座与对应的所述第二节臂转动连接，相邻所述第二节臂之间通过所述第一关节连接，以便相邻所述第二节臂能够相对转动。

可选地，与所述第二机械手相连的所述第二节臂包括通过第三关节相连的第三段和第四段，所述动力件还用于驱动所述第三段与所述第四段沿其轴线相对直线运动，以使与所述第二机械手相连的所述第二节臂沿其轴线伸缩。

可选地，所述第三机械手臂包括固定于所述底盘的第三基座、若干第三节臂、连接于所述第三节臂的液压钳及驱动相邻所述第三节臂相对转动的动力件，所述第三基座与对应的所述第三节臂转动连接，相邻所述第三节臂之间通过所述第一关节连接，以便相邻所述第三节臂能够相对转动。

可选地，所述动力件为液压缸，所述液压缸的缸体和伸缩杆分别连接于相邻各节臂、所述第一段和所述第二段、所述第三段和所述第四段。

可选地，所述自动修井车包括用于放置油管的液压油管桥，所述液压油管桥位于所述底盘沿横向的两侧或沿纵向的后端；

所述自动修井车沿横向的两端分别设有所述第一机械手臂，所述第三机械手臂位于两所述第一机械手臂之间，两所述第二机械手臂位于所述第二机械手臂下方。

可选地，所述升降系统包括连接于所述底盘的主手臂、固定于所述主手臂末端的天车、固定于所述底盘的钢丝绳滚筒、绕于所述天车的钢丝绳及连接于所述钢丝绳的自动吊卡。

所述天车设置有载荷传感器，用于测量所述自动吊卡的载荷，并将测得的信息传递至所述控制系统。

可选地，所述主手臂铰接于所述底盘，且通过设于所述底盘的支撑液压缸支撑，以改变所述主手臂相对于所述底盘的角度。

可选地，所述主手臂包括若干相互套接的钢筒，相邻所述钢筒通过伸缩液压缸相连，以改变所述主手臂的长度；

所述升降系统还包括限制所述主手臂伸缩的主手臂锁紧装置。

可选地，修井作业时，作业井井口设置有防喷系统，所述防喷系统包括相互配合的液压卡瓦和防喷器，所述液压卡瓦用于定位油管；

所述修井车还包括安全环保监测系统，所述安全环保监测系统包括井口防油污外泄装置、井口压力监测装置、危害气体监测装置、油管接箍监测装置、油管测量装置和自动刹车装置，各部件的测量结果能够传递至所述控制系统，所述油管接箍监测装置和油管测量装置设于所述防喷器，所述油管接箍监测装置用于监测油管内壁磨损程度，所述油管测量装置用于测量单根油管的尺寸及油管根数。

可选地，进一步包括设于底盘的人工驾驶系统、动力系统、生活保障系统和灯光声像系统。

可选地，所述底盘设置有旋转基座，所述旋转基座与液压传动系统相连，并能够在所述液压传动系统的驱动下旋转，且其转过预定角度后，能够通过方位固定装置锁紧。

附图说明

图1为本发明所提供的自动修井车在工作状态时的结构示意图；

图2为本发明所提供的自动修井车在非工作状态时的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图1中的第一机械手臂在缩回状态时的结构示意图；

图5为图1中的第一机械手臂在伸长状态时的结构示意图；

图6为图1中的第二机械手臂的结构示意图；

图7为图1中的第三机械手臂的结构示意图。

图1-7中：

1底盘、11固定支腿、12活动支腿、13车轮、14驾驶仓、15生活仓、16操作仓、17液压传动系统、18液压管线接口；

2升降系统、21主手臂、211主手臂锁紧装置、22钢丝绳、23钢丝绳滚筒、24天车、25载荷传感器、26自动吊卡、27支撑液压缸、28游动大钩；

3第一机械手臂、31第一基座、32第一节臂、321第一段、322第二段、33第一关节、34第二关节、35第一机械手、36动力件；

4第二机械手臂、41第二基座、42第二节臂、421第三段、422第四段、43第三关节、44第二机械手、45液压马达；

5第三机械手臂、51第三基座、52第三节臂、53液压钳；

6防喷系统、7安全环保监测系统、8液压油管桥。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，本文中提到的“纵向”、“横向”、和“竖向”等方位词是基于自动修井车的行驶方向定义的，其中“纵向”指的是与自动修井车的行驶方向相同的方向，即图1所示的左右方向；“横向”指的是在车辆的行驶平面内与行驶方向垂直的方向，即图3所示的上下方向；“竖向”指的是垂直于车辆的行驶平面的方向，即图1所示的上下方向。可以理解，上述各方位词的出现不应视为对本发明保护范围的绝对限定。

请参考附图1-7，其中，图1为本发明所提供的自动修井车在工作状态时的结构示意图；图2为本发明所提供的自动修井车在非工作状态时的结构示意图；图3为图2的俯视图；图4为图1中的第一机械手臂在缩回状态时的结构示意图；图5为图1中的第一机械手臂在伸长状态时的结构示意图；图6为图1中的第二机械手臂的结构示意图；图7为图1中的第三机械手臂的结构示意图。

在一种具体实施例中，本发明提供一种自动修井车，如图1-3所示，其中，该自动修井车包括行走系统及连接于行走系统的底盘1，其中，行走系统包括连接于底盘1底部的固定支腿11、活动支腿12及车轮13，且固定支腿11、活动支腿12与车轮13相互对称分布于底盘1沿横向的两端，且固定支腿11内设置有通过固定支腿控制装置控制的液压缸，液压缸的伸缩杆伸缩时，固定支腿11升降，且当升降到指定位置时，由固定支腿锁紧装置锁紧。该行走系统还包括设于底盘1前部的驾驶仓14，驾驶仓14内设有座椅、方向盘、监测仪表、档杆、离合器和油门踏板、空调系统、音响装置、行车记录仪及辅助行车装置等，工人可通过驾驶仓14控制自动修井车行驶至作业井口。

另外，如图1所示，该自动修井车还包括相互配合的升降系统2、执行系统及控制系统，其中，在修井作业时，升降系统2用于升降油管，控制系统用于自动控制自动修井车各部件的工作，执行系统能够移动油管使其位于预定工作位置，并能够执行相应的操作。其中，上述预定工作位置指的是修井作业时油管处于不同工作状态所对应的位置，不同工作状态包括提油管、下油管等。

本实施例中，执行系统包括三组相互配合的第一机械手臂3、第二机械手臂4及第三机械手臂5，其中，第一机械手臂3用于抓取油管或自动修井车的其他部件，并将其移动至预定工作位置，第二机械手臂4用于安装或拆卸修井作业井口采油树及防喷器连接紧固螺丝，第三机械手臂5用于连接或拆卸作业井内油管柱连接螺纹。

如此设置，本发明的自动修井车通过控制系统、升降系统2和执行系统的相互配合，能够实现修井作业中的各工艺流程，包括下油管、提油管等。同时，通过执行系统的三个机械手臂的相互配合，能够实现修井作业中油管的搬移、组合、松扣和紧扣等操作，且上述操作均通过自动修井车自动完成，不需要多人协同完成，因此，该自动修井车能够大大提高修井作业的工作效率，降低工人的劳动强度，并能够提高修井作业的安全性，改善工人的工作环境。同时，上述控制系统、升降系统2和执行系统均位于自动修井车上，因此，所需的设备较少，从而降低自动修井车的运行成本，提高其实用性。

需要说明的是，上述升降系统2并不仅仅用于升降油管，还能够用于升降修井作业时的其它部件，同样，执行系统也不仅仅用于移动油管，还能够用于移动修井作业时的其它部件。

具体地，如图1、图4和图5所示，该执行系统包括第一机械手臂3，该第一机械手臂3能够抓取油管或其他部件并将其移动至指定位置，因此，该第一机械手臂3能够完成修井作业时油管的搬移操作。其中，该第一机械手臂3包括固定于底盘1的第一基座31、若干第一节臂32、连接于最后一根第一节臂32的第一机械手35及驱动相邻第一节臂32相对转动的动力件36，第一基座31与第一根第一节臂32转动连接，各第一节臂32之间通过第一关节33转动连接，以便相邻第一节臂32在动力件36的驱动下能够绕第一关节33相对转动。

如此设置，如图4和图5所示，相邻第一节臂32相对转动时，二者的夹角随之变化，从而使得连接于第一机械手臂3末端的第一机械手35的位置(高度和角度等)随之改变，另外，当该第一机械手臂3中第一节臂32的根数越多，第一机械手35的位置越容易调整，从而使得经第一机械手35抓取的油管或其它部件的位置也越容易调整。因此，该第一机械手臂32能够改变油管或其它部件的位置。

需要说明的是，第一机械手35为能够实现抓取操作的手型结构，且由液压控制，能够实现抓紧或松开操作，以实现修井作业时油管的抓取、摆放和移动。

更具体地，如图4和图5所示，各第一节臂32包括通过第二关节34转动连接的第一段321和第二段322，在上述动力件36的驱动下，第一段321与第二段322绕第二关节34相对转动。因此，各根第一节臂32可为弯折结构，且其弯折角度能够改变。

同时，上述第一关节33与第二关节34的转动方向相反，因此，如图5所示，相邻两第一节臂32之间与第一段321、第二段322之间的转动方向相反。

当然，第一关节33与第二关节34的转动方向也可相同，此时，各第一节臂32的弯折方向与相邻两第一节臂32之间的偏移方向相同，从而使得此时的第一机械手臂3整体的偏转方向相同。而本实施例中，当第一关节33与第二关节34的转动方向相反时，各第一节臂32的弯折方向与相邻两第一节臂32之间的偏移方向相反，从而使得该第一机械手臂3的调节更加灵活。

进一步地，如图1和图6所示，该执行系统还包括第二机械手臂4，用于安装或拆卸修井作业井口采油树及防喷器连接紧固螺丝，因此，该第二机械手臂4能够完成井口采油树及防喷器连接紧固螺丝松扣和紧扣操作。

其中，如图6所示，第二机械手臂4包括固定于底盘1的第二基座41、若干第二节臂42、连接于最后一根第二节臂42的第二机械手44及驱动相邻第二节臂42相对转动的动力件36，且第二基座41与第一根第二节臂42转动连接，相邻第二节臂42之间通过第一关节33连接，以便相邻第二节臂42能够在动力件36的驱动下绕第一关节33相对转动。

同时，为了实现安装或拆卸螺丝，第二机械手44与最后一根第二节臂42之间通过液压马达45相连，从而在液压马达45的驱动下，第二机械手44能够相对于第二节臂42旋转。

如此设置，如图6所示，相邻第二节臂42相对转动时，二者的夹角随之变化，从而使得连接于第二机械手臂4末端的第二机械手44的位置(高度和角度等)随之改变，另外，当该第二机械手臂4中第二节臂42的根数越多，第二机械手44的位置越容易调整，从而使得该第二机械手44能够方便地调整至待操作的位置，并在液压马达45驱动第二机械手44转动时，进行安装或拆卸对应部件不同规格的螺丝。

另外，该第二机械手臂4中的第二节臂42也可为与第一节臂32类似的弯折结构。

具体地，如图6所示，与第二机械手44相连的最后一根第二节臂42包括通过第三关节43相连的第三段421和第四段422，其中，该第三关节43为能够使第三段421与第四段422相对直线运动的部件，上述动力件36还用于驱动第三段421与第四段422沿其轴线相对直线运动，以使与第二机械手44相连的最后一根第二节臂42沿其轴线伸缩，从而使得第二机械手44沿最后一根第二节臂42的轴线直线往复运动，进而改变其与待操作油管的距离。

同样地，该第二机械手44也应为能够实现抓取操作的手型结构，且在控制系统的控制下，能够实现抓紧或松开操作，从而在液压马达45的驱动下实现修井作业时各部件螺丝的安装或拆卸。

更进一步地，如图7所示，还执行系统进一步包括第三机械手臂5，在修井作业中用于连接或拆卸作业井内油管柱连接螺纹，该第三机械手臂5能够用于与第二机械手臂4配合，用于作业井内油管柱连接螺纹松扣和紧扣操作。

其中，如图7所示，该第三机械手臂5包括固定于底盘1的第三基座51、若干第三节臂52、连接于最后一根第三节臂52的液压钳53及驱动相邻第三节臂52相对转动的动力件36，该第三基座51与第一根第三节臂52转动连接，相邻第三节臂52之间通过第一关节33转动连接，以便相邻第三节臂52在动力件36的驱动下能够绕第一关节33相对转动。

如此设置，如图7所示，相邻第第三节臂52相对转动时，二者的夹角随之变化，从而使得连接于第三机械手臂5末端的液压钳53的位置(高度和角度等)随之改变，另外，当该第三机械手臂5中第三节臂52的根数越多时，液压钳53的位置越容易调整，从而使得该液压钳53能够方便地调整至待操作的位置，以夹紧待操作部件，且该第三机械手臂5的悬吊力达一吨以上，伸缩长度达数米。

具体地，以上各实施例中的各动力件36为液压缸，其中，第一机械手臂3中，该液压缸的缸体和伸缩杆分别连接相邻两第一节臂32，另一液压缸的缸体和伸缩杆分别连接第一段321和第二段322，从而使得伸缩杆伸缩时，相邻两第一节臂32之间、第一段321与第二段322之间相对转动。第二机械臂手4中，一个液压缸的缸体和伸缩杆分别连接于相邻第二节臂42，另一个液压缸的缸体分别连接第三段421和第四段422，从而使得液压缸的伸缩杆伸缩时，相邻两第二节臂42之间相对转动，第三段421与第四段422之间相对直线运动。第三机械手臂5中，液压缸的缸体和伸缩杆分别连接相邻两第三节臂52，从而使得该伸缩杆伸缩时，相邻两第三节臂52之间相对转动。

当然，上述各动力件36并不是必须为液压缸，只要能够实现相对转动或相对直线运动即可。

另外，该自动修井车包括用于防止油管的液压油管桥8，当该自动修井车未进行修井作业时，该液压油管桥8放置于底盘1上，并通过液压油管桥固定装置固定；当该自动修井车进行修井作业时，升降系统2或第一机械手臂3抓取该液压油管桥8，并放置于靠近作业井井口的位置，如图1所示。该液压油管桥8分为多组，每组包括多个液压升降调节桥座、手动升降调节桥座、液压管线和支架。

可以理解，该液压油管桥8可根据实际情况放置于自动修井车沿横向的两侧或沿纵向的后端(图1所示的右端)，基于此，如图3所示，该自动修井车沿横向的两端分别设有该第一机械手臂3，即两第一机械手臂3位于底盘1的后上两侧，第三机械手臂5位于两第一机械手臂3之间，即第三机械手臂5位于底盘1的后上中部，两第二机械手臂4位于第二机械手臂4下方，即两第二机械手臂4位于底盘1后部下方。

综上所述，本发明中的自动修井车通过执行系统的三组机械手臂的相互配合，能够实现修井作业时油管及其它部件的抓取、移动，以及松紧丝扣。

以上各实施例中，如图1所示，升降系统2包括连接于底盘1的主手臂21、固定于主手臂21末端的天车24、固定于底盘1的钢丝绳滚筒23、绕于天车24的钢丝绳22及连接于钢丝绳22的自动吊卡26。其中，钢丝绳滚筒23由钢丝绳滚筒控制装置控制，该钢丝绳滚筒控制装置包括盘式刹车装置、防顶天车控制装置及自动排钢丝绳装置，工作时，盘式刹车装置控制钢丝绳滚筒23，钢丝绳滚筒23旋转控制游动大钩28的高度，进而控制自动吊卡26的升降。

同时，天车24位于主手臂21前端的位置设置有载荷传感器25，用于监测自动吊卡26的载荷，并将测得的信息传递至控制系统，同时，操作仓16内设置有能够显示自动吊卡26载荷的显示屏。

进一步地，如图1所示，主手臂21铰接于底盘1上的旋转基座，其能够绕铰接点在竖向平面内转动，并通过设于旋转基座的支撑液压缸27支撑，该支撑液压缸27的伸缩杆固定于主手臂21，当伸缩杆伸缩时，能够改变主手臂21相对于底盘1的角度。具体为，操作仓16内设置有控制主手臂21升降及角度变化的操作手柄，工人通过该操作手柄即可实现主手臂21角度和高度的改变。

如此设置，当该自动修井车处于修井状态时，主手臂21的状态如图1所示，此时，主手臂21由支撑液压缸27支撑，该升降系统2能够实现升降的目的；当该自动修井车未处于修井状态时(例如，该自动修井车处于行驶状态)，如图2所示，主手臂21绕铰接点旋转，并放置于底盘1上。

具体地，该主手臂21包括若干相互套接的钢筒，相邻钢筒通过伸缩液压缸相连，当该伸缩液压缸的伸缩杆伸缩运动时，能够改变主手臂21的长度。同时，该升降系统2还包括主手臂锁紧装置211，当主手臂21的长度满足要求，即伸缩液压缸的伸缩杆伸缩到位后，该主手臂锁紧装置21能够将相邻钢筒锁死，从而防止主手臂21回缩，以使主手臂21维持上述需要的长度。

另外，该主手臂21的各钢筒粗细不同，且为内长外短的四方形结构，各钢筒相连形成主手臂21，用于悬吊承载修井作业中的各部件。可以理解，钢筒的截面并非必须为四方形结构，也可采用本领域常用的其他结构，例如，钢筒的截面也可为圆形。

以上各实施例中，如图1所示，修井作业时，作业井井口设置有防喷系统6，该防喷系统6包括相互配合的液压卡瓦和防喷器，在修井作业时，液压卡瓦用于卡紧油管，从而防止油管下行，该液压卡瓦设于底盘1上采油机的一侧，自动修井车行驶时，该液压卡瓦随之移动，修井时安装于作业井进口防喷器上。防喷器与防喷器控制装置设置于驾驶仓14旁，用于试油、修井、完井等作业过程中关闭井口，防止井喷事故发生，其将井口的全封和半封两种功能结合，具有结构简单，易操作，耐高压等特点，是油井常用的防止井喷的安全密封井口装置。

另外，该自动修井车还包括安全环保监测系统7，如图1所示，该安全环保监测系统7包括井口防油污外泄装置、井口压力监测装置、危害气体监测装置、油管接箍监测装置、油管测量装置和自动刹车装置。其中，井口防油污外泄装置设置在底盘1后部下方的井口防污染装置储存盒里，包括防油污落地槽、密封件、井口安装锁扣和废液回收泵，修井作业时，该井口防油污外泄装置由第一机械手臂3抓取后安装使用。危害气体监测装置分为固定式和便携移动式两种，固定式设置在第三机械手臂5的液压钳53上，便携移动式设置在作业井储液罐处。油管接箍监测装置和油管测量装置设于防喷器与液压卡瓦之间，油管接箍监测装置用于监测油管内壁的磨损程度，油管测量装置能够测量单根油管的尺寸及油管根数。

安全环保监测系统7的各部件均具有远程信号发射功能，其对应的信号接收部设置于操作仓16，其中，油管接管监测装置的信号接收部具有油管完好和磨损严重的提示信号供操作人员参考，油管测量装置的信号接收部具有储存和数据合计功能，并能够与外界设备对接，具有数据拷贝功能。

该自动修井车的控制系统为智能数控操作系统，其设置在操作仓16中，分为自动操作模式和手动操作模式两种，生活仓15中也设有自动操作模式和安全监测接收装置，用于实时监控自动修井车各部件的工作状态，且该控制系统的软件可升级，数据可储存，可拷贝，也可连接其它设备。

另外，该自动修井车进一步包括动力系统、生活保障系统和灯光声像系统。其中，动力系统设置于生活仓15的后部，依次包括：采油机、变速箱和传动机构，其中，采油机自带发电机和变压器。燃油箱和液压油箱设置在底盘1下侧。生活保障系统设置在生活仓15内，包括空调、冰箱、炊具和床铺，用于提供操作人员的日常生活需要。灯光声像系统包括自动旋转照明灯组和高清自动旋转摄像头，自动旋转照明灯组设置在操作仓16顶部、主手臂21上等各运转工作设备上，分为固定式和吸附式，其中，吸附式设置在生活仓15内，由高效可充电电池提供电源。高清自动旋转摄像头设置在各机械手臂上和各设备的关键部件，该自动旋转照明灯组和高清自动旋转摄像头均具有远程信号发射功能，其信号接收部设置于操作藏16内。

以上各实施例中，底盘1的后上方设置有能够360°转动的旋转基座，该旋转基座与采油机的传动机构相连，并由液压传动系统17控制实现360°旋转，且该旋转基座设有方位固定锁紧装置，当其转动到预定角度时，能够通过该方位固定锁紧装置锁定。该旋转基座上设置有主手臂21、支撑液压缸27、钢丝绳滚筒23及其控制装置，从而实现其上各部件的旋转。

采用上述各实施例中的自动修井车时，修井工艺流程为：

(1)自动修井车就位：人工驾驶自动修井车到达目标作业井；

(2)储液罐摆放：储液罐由卡车运到作业井附近，并通过主手臂21摆放；

(3)液压油管桥摆放：通过主手臂21或第一机械手臂3将放置于底盘1上的液压油管桥8吊下，并摆放；

(4)防喷系统就位、并安装液压卡瓦：作业井压井后，根据井控规则的要求观察30min，若井口无溢流，即达到动井口条件，若作业井为水井或无抽油泵式油井，直接利用第二机械手臂21拆掉原井口的采油树，并安装防喷系统，试压合格后，准备修井作业；

(5)升降系统2就位：检查各种仪表和监控设备，运转正常后，主手臂21通过其内部的伸缩液压缸伸缩杆的伸缩调整到井口垂直高度，主手臂锁紧装置211锁紧主手臂21，使其定位于井口垂直高度处；

(6)提油管作业：通过操作仓16内的操纵按键或手柄，控制第一机械手臂3抓取液压油管桥8上的油管，并使该油管竖起，对准液自动吊卡26中心中心，操作手柄或按键使自动吊卡26卡住油管，操作游动大钩28下放手柄，使油管末端公扣进入到井口油管悬挂器母扣内，操作第三机械手臂5按键或手柄，液压钳53抱住油管，实现油管与井内油管悬挂器紧扣对接，上紧后，液压钳53松开油管，第三机械手臂5自动归位。操作游动大钩28上行，把油管悬挂器提出井口一定高度，启动防喷系统上的液压卡瓦卡住井内油管，操作游动大钩28下行，使全部负荷坐在液压卡瓦上(此时游动大钩28无载荷，自动吊卡26与油管接箍分开，同时操作仓16内的显示屏可看到分开图像，危害气体监测装置能够显示井口危害气体检测仪的监测数值)。

卸掉油管悬挂器，操作游动大钩28上行，使卸开的油管挂与井口第一根油管分离，第一机械手臂3上的第一机械手35抓住油管，自动吊卡26松开油管，由第一机械手臂3放置在液压油管桥8上。操作游动大钩28下行，自动吊卡26卡住井口第一根油管，操作游动大钩28上提井内第一根油管，同时井口的液压卡瓦自动恢复至打开状态，当井内第二根油管接箍提出井口一定高度时，停止上提，启动液压卡瓦卡住井内油管，操作游动大钩28下行，使全部负荷坐在液压卡瓦上，操作第三机械手臂5卸扣按键或手柄，液压钳53抱住油管，实现第一根油管的卸扣，卸开后，液压钳53松开油管，第三机械手臂5自动归位，且卸扣的同时第一机械手臂3运行至油管中间位置，操作游动大钩28上行，使卸开的第一根油管与井口的第二根油管分离，第一机械手臂3的第一机械手35抓住油管，自动吊卡26松开油管，第一机械手臂3将该油管放置在液压油管桥8上，同时游动大钩28下行，自动吊卡26卡住井口第二根油管，如此反复，将井内油管全部取出，同时进口处的自动油管丈量仪也会收集和记录提出油管的逐根长度和数量，并自动传到操作仓16的数据库。

当液压油管桥8处于井口或车辆的左侧，上提油管使用车辆左侧的第一机械手臂3；当液压油管桥8处于井口或车辆的右侧，上提油管使用车辆右侧的第一机械手臂3；当液压油管桥8处于井口或车辆的后方，上提油管车辆左右侧的第一机械手臂3都可使用。

(7)下油管作业操作：人工更换安装上下井工具(通经规、刮削器、冲砂笔尖、封隔器、抽油泵、筛管、喇叭口、丝堵等)后。操作人员操纵第一机械手臂3，抓起液压油管桥8上的下井第一根油管(连有井下工具的油管)，对准自动吊卡26中心并卡住，下放游动大钩28使井下工具进入井口，当第一根油管的接箍处于液压卡瓦上部后，按锁紧按钮，防喷系统6的液压卡瓦卡住井内油管，操作游动大钩28下行，使全部负荷坐在液压卡瓦上(游动大钩28无载荷，自动吊卡26与油管接箍分开，同时操作仓16里显示屏可以看到分开图像，同时操作仓16里的危害气体检测信号接收装置显示井口危害气体检测仪的检测数值)，自动吊卡26松开油管，操作游动大钩28上行，同时第一机械手臂3已经抓起待下井第二根处于待命状态的油管，当游动大钩28运行至一定高度时停止移动，第一机械手臂3抓起的第二根对正自动吊卡26的油管，且自动吊卡26卡住该油管，第一机械手臂3松开油管去抓第三根油管，操作游动大钩28下行，使第二根油管末端公扣进入到井口油管母扣内，操作第三机械手臂5按键或手柄，液压钳53抱住油管，实现油管与井内油管紧扣对接，上紧后，液压钳53松开油管，第三机械手臂5自动归位，操作游动大钩28上行，上提油管同时液压卡瓦自动恢复至打开状态后，停止上提，操作游动大钩28下行把第二根油管下入井内。如此反复，将井内油管全部下入井内，同时井口处的自动油管丈量仪也会收集和记录下入井内油管的逐根长度、数量、总长度，自动传到操作仓16的数据库并显示。

当液压油管桥8处于井口或车辆的左侧，下油管使用车辆左侧的第一机械手臂3；当液压油管桥8处于井口或车辆的右侧，下油管使用车辆右侧的第一机械手臂3；当液压油管桥8处于井口或车辆的后方，下油管车辆左右侧的第一机械手臂3都可使用。

(8)搬家：修井作业完成后，各设备自动归位，开动自动修井车到下一个新的作业井。

综上所述，本发明中的自动修井车中，人工驾驶系统主要负责自动修井车的行走移动功能；智能数控操作系统(控制系统)主要负责自动升降系统2、执行系统、防喷系统6、灯光声像系统和安全环保监测系统7各部件之间的操作和联动；生活保障系统主要是提供至少2人的食宿；动力系统主要是提供各种动力；灯光声像系统主要是提供照明，观察和录像；安全环保监测系统7主要是对井口污外收集、井口压力、危害气体监测和防范；升降系统2主要是起下管杆；执行系统主要是对管杆的抓取、摆放和松紧丝扣；防喷系统6主要是防止井喷和托举管杆；液压油管桥8主要是对取出管杆的摆放。

以上对本发明所提供的一种自动修井车进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (14)

1.一种自动修井车，包括行走系统及连接于所述行走系统的底盘(1)；其特征在于，还包括相互配合的升降系统(2)、执行系统及控制系统，所述升降系统(2)能够升降油管，所述控制系统用于自动控制所述自动修井车各部件的工作；

所述执行系统包括相互配合的第一机械手臂(3)、第二机械手臂(4)及第三机械手臂(5)，所述第一机械手臂(3)能够抓取油管并将其移动至预定工作位置，所述第二机械手臂(4)用于安装或拆卸修井作业井口采油树及防喷器连接紧固螺丝，所述第三机械手臂(5)用于连接或拆卸作业井内油管柱连接螺纹。

2.根据权利要求1所述的自动修井车，其特征在于，所述第一机械手臂(3)包括固定于所述底盘(1)的第一基座(31)、若干第一节臂(32)、连接于对应所述第一节臂(32)的第一机械手(35)及驱动相邻所述第一节臂(32)相对转动的动力件(36)，所述第一基座(31)与对应的所述第一节臂(32)转动连接，各所述第一节臂(32)之间通过第一关节(33)相连，以便相邻所述第一节臂(32)能够相对转动。

3.根据权利要求2所述的自动修井车，其特征在于，所述第一节臂(32)包括通过第二关节(34)相连的第一段(321)和第二段(322)，所述动力件(36)还用于驱动所述第一段(321)与所述第二段(322)相对转动；

所述第一关节(33)与所述第二关节(34)的转动方向相反。

4.根据权利要求2所述的自动修井车，其特征在于，所述第二机械手臂(4)包括固定于所述底盘(1)的第二基座(41)、若干第二节臂(42)、连接于所述第二节臂(42)的第二机械手(44)及驱动相邻所述第二节臂(42)相对转动的动力件(36)，所述第二基座(41)与对应的所述第二节臂(42)转动连接，相邻所述第二节臂(42)之间通过所述第一关节(33)连接，以便相邻所述第二节臂(42)能够相对转动。

5.根据权利要求4所述的自动修井车，其特征在于，与所述第二机械手(44)相连的所述第二节臂(42)包括通过第三关节(43)相连的第三段(421)和第四段(422)，所述动力件(36)还用于驱动所述第三段(421)与所述第四段(422)沿其轴线相对直线运动，以使与所述第二机械手(44)相连的所述第二节臂(42)沿其轴线伸缩。

6.根据权利要求2所述的自动修井车，其特征在于，所述第三机械手臂(5)包括固定于所述底盘(1)的第三基座(51)、若干第三节臂(52)、连接于所述第三节臂(52)的液压钳(53)及驱动相邻所述第三节臂(52)相对转动的动力件(36)，所述第三基座(51)与对应的所述第三节臂(52)转动连接，相邻所述第三节臂(52)之间通过所述第一关节(33)连接，以便相邻所述第三节臂(52)能够相对转动。

7.根据权利要求6所述的自动修井车，其特征在于，所述动力件(36)为液压缸，所述液压缸的缸体和伸缩杆分别连接于相邻各节臂、所述第一段(321)和所述第二段(322)、所述第三段(421)和所述第四段(422)。

8.根据权利要求6所述的自动修井车，其特征在于，所述自动修井车包括用于放置油管的液压油管桥(8)，所述液压油管桥(8)位于所述底盘(1)沿横向的两侧或沿纵向的后端；

所述自动修井车沿横向的两端分别设有所述第一机械手臂(3)，所述第三机械手臂(5)位于两所述第一机械手臂(3)之间，两所述第二机械手臂(4)位于所述第二机械手臂(4)下方。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的自动修井车，其特征在于，所述升降系统(2)包括连接于所述底盘(1)的主手臂(21)、固定于所述主手臂(21)末端的天车(24)、固定于所述底盘(1)的钢丝绳滚筒(23)、绕于所述天车(24)的钢丝绳(22)及连接于所述钢丝绳(22)的自动吊卡(26)；

所述天车(24)设置有载荷传感器(25)，用于测量所述自动吊卡(26)的载荷，并将测得的信息传递至所述控制系统。

10.根据权利要求9所述的自动修井车，其特征在于，所述主手臂(21)铰接于所述底盘(1)，且通过设于所述底盘(1)的支撑液压缸(27)支撑，以改变所述主手臂(21)相对于所述底盘(1)的角度。

11.根据权利要求9所述的自动修井车，其特征在于，所述主手臂(21)包括若干相互套接的钢筒，相邻所述钢筒通过伸缩液压缸相连，以改变所述主手臂(21)的长度；

所述升降系统(2)还包括限制所述主手臂(21)伸缩的主手臂锁紧装置(211)。

12.根据权利要求1-8中任一项所述的自动修井车，其特征在于，修井作业时，作业井井口设置有防喷系统(6)，所述防喷系统(6)包括相互配合的液压卡瓦和防喷器，所述液压卡瓦用于定位油管；

所述修井车还包括安全环保监测系统(7)，所述安全环保监测系统(7)包括井口防油污外泄装置、井口压力监测装置、危害气体监测装置、油管接箍监测装置、油管测量装置和自动刹车装置，各部件的测量结果能够传递至所述控制系统，所述油管接箍监测装置和油管测量装置设于所述防喷器，所述油管接箍监测装置用于监测油管内壁磨损程度，所述油管测量装置用于测量单根油管的尺寸及油管根数。

13.根据权利要求1-8中任一项所述的自动修井车，其特征在于，进一步包括设于底盘(1)的人工驾驶系统、动力系统、生活保障系统和灯光声像系统。

14.根据权利要求1-8中任一项所述的自动修井车，其特征在于，所述底盘(1)设置有旋转基座，所述旋转基座与液压传动系统(17)相连，并能够在所述液压传动系统(17)的驱动下旋转，且其转过预定角度后，能够通过方位固定装置锁紧。