CN109826574A - 小修修井机一体化作业系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了小修修井机一体化作业系统，包括井口作业模块、管杆输送模块、管杆存放模块。通过驱动设备的工作，来带动换挡开关进行动作，实现自动换挡的效果，解决了现有技术中必须要人力操作来控制液压钳换挡的问题。通过第二导向板的限位将管杆逐渐引导至缺口内部位置，避免因管杆在井口不居中而导致无法顺利的自动进入液压钳本体的缺口中的问题。管杆输送模块无需人为操作就能够与现有的液压吊卡进行完美的配合，克服了现有技术中需要人力才能实现管杆从管杆存放模块至井口的双向输送的问题，实现了能够自动化的将管杆从管杆存放模块输送至井口、并且还能够自动化的将管杆从井口卸至管杆存放模块上的目的。

Description

小修修井机一体化作业系统

技术领域

本发明涉及油气生产领域，具体涉及小修修井机一体化作业系统。

背景技术

修井机是修井作业施工中最基本、最主要的作业工具。按其运行结构分为履带式和轮胎式两种形式。履带式修井机一般不配带井架，其动力越野性好，适用于低洼泥泞地带施工。轮胎式修井机一般配带自背式井架，行走速度快，施工效率高，适合快速搬迁的需要，但在低洼泥泞地带及雨季、翻浆季节行走和进入井场相对受到限制。修井机生产厂家各有特点、各有所长，大厂家由于规模庞大、实力雄厚，主要是大吨位修井机做的好、产品大量出口。有些中小型厂家则在中小吨位修井机方面做的精细、专业，价格更优。传统小修修井作业一般5-6人进行现场作业，存在作业劳动强度大，作业风险高，作业环境恶劣等问题。即使现有技术中出现了一些半自动化的修井配套辅助设备，其在实际运行过程中还需要大量的人工干预和配合。因此，现有的小修修井机作业可以归纳出如下缺陷：(1)人工进行管杆的起下放作业：劳动强度大，如一口2000米井，约有200根油管，单根约100公斤，一个起下放管杆过程需要人工抬放油管400次，抽油杆400次；(2)作业环境恶劣：作业环境温度：冬天戈壁滩-20℃～-30℃，夏天戈壁滩40℃以上，战严寒斗酷暑；作业现场污油、污水较多，工人下班时全身都是油泥和油水；(3)进行油管上卸扣和抽油杆上卸扣时，手动操作传统液压钳和用管钳卸扣时都存在一定的安全风险。

发明内容

本发明的目的在于提供小修修井机一体化作业系统，以解决现有技术中修井作业劳动强度大、自动化程度低的问题，实现自动完成各类管杆从井场至井口区域的双向输送、降低井口作业风险、提高自动化程度的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

小修修井机一体化作业系统，包括井口作业模块、管杆输送模块、管杆存放模块；

所述井口作业模块包括扶管机械臂、位于扶管机械臂下方的液压管杆钳；所述扶管机械臂用于推送管杆；所述液压管杆钳包括带有换挡开关的液压钳本体，所述液压钳本体的外侧固定第二安装板，所述第二安装板上固定驱动设备，所述驱动设备用于驱动所述换挡开关在不同档位之间进行动作；所述液压钳本体的顶部固定两块第二导向板，两块第二导向板分别位于液压钳本体的缺口端的两侧，两块第二导向板之间的距离从远离液压钳本体的一端至靠近液压钳本体的一端逐渐减小；

所述管杆输送模块包括能够容纳一根管杆的容纳装置，所述容纳装置的两侧分别设置管杆推送装置、管杆牵引装置，所述管杆推送装置用于将容纳装置上的管杆推送至管杆牵引装置上，所述管杆牵引装置用于将管杆牵引至容纳装置上；所述容纳装置的一端朝向井口、另一端可转动，容纳装置朝向井口的一端底部连接举升油缸；

所述管杆存放模块与管杆输送模块相邻，且位于管杆输送模块的管杆牵引装置所在方向的一侧，管杆存放模块包括依次并排的第一支撑架、中部支撑架、第二支撑架，所述第一支撑架、中部支撑架、第二支撑架的长度方向均平行于所述容纳装置的长度方向；所述第一支撑架用于支撑管杆的公扣端，所述第二支撑架用于支撑管杆的母扣端，所述中部支撑架用于支撑管杆的中部；所述第一支撑架、中部支撑架、第二支撑架的两端底部均连接有第二伸缩装置。

针对现有技术中修井作业劳动强度大、作业环境恶劣、自动化程度低的问题，本发明提出小修修井机一体化作业系统，包括井口作业模块、管杆输送模块、管杆存放模块三大部分。其中井口作业模块包括扶管机械臂、液压管杆钳。扶管机械臂用于推送管杆，以解决现有技术中各类管杆需要由人工推动至井口正上方或油管传输机处的问题。液压管杆钳包括带有换挡开关的液压钳本体，所述液压钳本体的外侧固定第二安装板，第二安装板用于安装驱动设备，通过驱动设备的工作，来带动换挡开关进行动作，从而实现换挡开关在不同档位之间的动作，实现自动换挡的效果，解决了现有技术中必须要人力操作来控制液压钳换挡的问题。液压钳本体的顶部固定两块第二导向板，两块第二导向板分别位于液压钳本体的缺口端的两侧，两块第二导向板之间的距离从远离液压钳本体的一端至靠近液压钳本体的一端逐渐减小，因此当液压钳靠近位于井口的管杆时，若管杆相对井口不居中、液压钳本体的缺口没有正对管杆的轴线，此时通过两块第二导向板能够首先将管杆纳入两块第二导向板之间的距离，再随着液压钳本体的不断靠近，通过第二导向板的限位将管杆逐渐引导至缺口内部位置，避免因管杆在井口不居中而导致无法顺利的自动进入液压钳本体的缺口中的问题，实现本液压管杆钳真正意义上的自动化工作，避免因管杆无法进入液压钳本体的缺口而导致自动作业的中断。

管杆存放模块用于承载各类管杆，并实现管杆至管杆输送模块的双向移动。在铺设管杆时，调整管杆的方向，使得管杆的公扣端位于第一支撑架上、母扣端位于第二支撑架上，此时管杆中部必然位于中部支撑架上。第一支撑架、中部支撑架、第二支撑架的两端底部均连接有第二伸缩装置，因此通过调整各第二伸缩装置的伸缩高度，即可对第一支撑架、中部支撑架、第二支撑架的整体高度进行调整，以便于与管杆输送模块的高度相匹配，同时还能够对各支撑架的前后方进行不同角度的倾斜设置，使得管杆在重力作用下向一侧滚动，实现将铺设在管杆存放模块的管杆的依次向管杆输送模块输出。反之，在回收管杆时，反向调整两侧第二伸缩装置的高度，使得管杆从较高的一侧进入管杆存放模块上，管杆即可在重力作用下自动向内滚动，实现对井内提出的管杆依次进行排布的效果。因此，本发明解决了现有技术中无法自动将场地上的管杆依次进行输送的问题，实现了将场地上铺设的管杆自动向管杆输送模块输送，并且能够对回到场地上的管杆进行依次回收排布的目的。

管杆输送模块针对的是现有技术中各类管杆从管杆存放模块至井口的双向输送需要人工操作、无法实现自动化作业的问题，容纳装置用于容纳一根管杆，作为管杆从井口至管杆存放模块相互运输时的中间转运承载结构。容纳装置的两侧分别设置管杆推送装置、管杆牵引装置，其中管杆牵引装置设置在容纳装置靠近管杆存放模块所在方向的一侧。当需要从管杆存放模块向井口输送管杆时，管杆牵引装置将管杆从管杆存放模块上逐根牵引至容纳装置上，再由举升油缸将容纳装置靠近井口的一端升起，使得位于容纳装置内部的管杆随着容纳装置向井口方向升高，直至能够被井口的吊卡所接收即可。当需要将管杆从井口卸至管杆存放模块上时，先通过举升油缸将容纳装置靠近井口的一端升起，再通过吊卡摆动将从井内起出的管杆的公扣端放入容纳装置内，吊卡打开后管杆在重力作用下则会自然的完全滑入容纳装置内，之后再收回举升油缸，使容纳装置回到水平状态，使其中的管杆也处于水平状态，此时通过管杆推送装置将管杆推送至管杆牵引装置上，管杆牵引装置反向动作，即可将管杆放回至管杆存放模块上。上述工作过程完全无需人为操作，能够与现有的液压吊卡进行完美的配合，克服了现有技术中需要人力才能实现管杆从管杆存放模块至井口的双向输送的问题，实现了能够自动化的将管杆从管杆存放模块输送至井口、并且还能够自动化的将管杆从井口卸至管杆存放模块上的目的。

进一步的，所述扶管机械臂包括直线驱动装置，所述直线驱动装置的驱动方向水平，直线驱动装置的驱动端连接扶管抓手，所述扶管抓手上固定连接推送件，所述推送件一侧敞口，推送件的敞口侧背离扶管抓手所在方向，还包括位于推送件内的补芯机构，所述补芯机构的轴线竖直，补芯机构背离扶管抓手所在方向的一侧设置半圆缺口，所述补芯机构下方设置扶正永磁体。扶管机械臂用于解决现有技术中各类管杆需要由人工推动至井口正上方或油管传输机处的问题，直线驱动装置用于水平的输出驱动力，推动扶管抓手在水平方向上进行直线运动，实现扶管机械臂的伸缩；扶管抓手上固定连接推送件，完成管杆和吊卡的推送，推送件随扶管抓手一同进行运动，推送件一侧敞口，推送件的敞口侧背离扶管抓手所在方向，因此推送件的敞口侧必然背离直线驱动装置所在方向，补芯机构位于推送件内，即是处于推送件的敞口内部，补芯机构起到本领域惯用的补芯作用，其上开设半圆缺口，当钻杆、油管或抽油杆等管杆进入补芯机构的缺口时，即可利用缺口对管杆进行自动的居中，使得管杆自动位于补芯机构内的中心位置。补芯机构下方设置扶正永磁体，利用扶正永磁对管杆施加的磁性吸附力对管杆进行引导，管杆由于有补芯机构的限位，是不会在磁性吸附力的作用下进行移动的，因此该磁性吸附力所起的作用是防止各类管杆快速进入补芯机构后发生碰撞反弹，确保管杆快速进入补芯机构后能够快速在补芯机构内稳定下来。本方案使用时，只需在工作前校准位置，使得在直线驱动装置的驱动方向上，补芯机构的轴线能够通过井口中心线，即可确保每次动作都能够将管杆推至井口正上方，使得各类管杆能够进行连接、抽油杆能够到达油管传输机处；具体的，将所需使用的管杆移出立柱盒至补芯机构的半圆缺口的正前方，直线驱动装置启动直至补芯机构将管杆抱住，再解除井架上方对管杆的限位，即可继续通过直线驱动装置将管杆推至井口正上方，实现井口扶管作业的自动完成，解决了现有技术中各类管杆需要由人工推动至井口正上方或油管传输机处的问题，实现了降低井口作业风险、提高自动化程度的目的。本方案中，针对不同的管杆更换对应的补芯机构即可，通用性极强。

所述直线驱动装置为伸缩油缸；还包括用于感应所述伸缩油缸伸缩距离的第一位移传感器，第一位移传感器的感应信号反馈至伸缩油缸的控制端。优选的，第一位移传感器位于伸缩油缸内部活塞杆上，便于直接感应活塞杆的位移，实现对伸缩油缸伸缩距离的精确控制。

优选的，所述推送件包括位于自身内部的安装体，所述补芯机构与所述安装体通过螺栓可拆卸连接；安装体上设置与推送件的敞口侧朝向相同的管口；所述管口包括靠近扶管抓手的直线段、远离扶管抓手的扩口段；所述扩口段从与直线段相连通的一端至远离直线段的一端，口径逐渐增大；所述补芯机构安装在所述直线段内。安装体用于与补芯机构直接相连，便于补芯机构的拆卸更换。扩口段起到引导作用，便于将管杆引入直线段内进入补芯机构的缺口中实现自动居中。

进一步的，所述液压钳本体顶面远离缺口所在方向的一端设置对中位置传感器，所述对中位置传感器用于检测液压钳本体的缺口是否对中；还包括用于驱动液压钳本体在水平方向做直线运动的伸缩机械臂；所述伸缩机械臂的底部连接举升装置；所述伸缩机械臂的底部还铰接伸缩扭力杆。此处所述检测液压钳本体的缺口是否对中，是指当管杆进入液压钳本体缺口内时，缺口的中线是否过管杆的轴线。伸缩机械臂驱动液压钳本体进行水平面上的直线运动，从而自动将液压钳本体驱动至井口正上方，使管杆被动的进入缺口中进行上卸扣作业，当上卸扣作业完成后，通过伸缩机械臂将液压钳本体收回即可。通过举升装置实现液压钳本体的高低升降调节。伸缩扭力杆的另一端铰接在任意装置上即可，如机架、底座等。伸缩扭力杆顾名思义能够进行被动的伸缩，实现液压钳本体工作过程中的限位，同时辅助举升装置调节液压钳本体的高度。还包括用于测量伸缩机械臂的伸缩量的第二位移传感器，现有技术中任意第二位移传感器均可适用于此处，本领域技术人员均可实现。

进一步的，所述容纳装置外部固定连接四块呈方形分布的第一安装板，每块第一安装板上都设置一个支腿油缸，所述支腿油缸的驱动方向竖直；所述容纳装置远离井口的一端位于两块相互正对的第一安装板之间，容纳装置远离井口的一端通过转轴与所述两块相互正对的第一安装板铰接；还包括底座，所述底座上固定安装架，所述容纳装置位于安装架上，四块第一安装板均与所述安装架固定连接。四块第一安装板呈方形分布在容纳装置外，即是四块第一安装板依次的连线呈方形，容纳装置固定在四块第一安装板所围绕形成的方形区域内。由四个支腿油缸实现高低位置调节，方便与管杆存放模块的高度进行灵活对接。容纳装置远离井口的一端与两块第一安装板进行铰接，从而实现该端部的可转动，使得举升油缸将容纳装置朝向井口的一端升高时，容纳装置远离井口的一端能够随之进行转动，确保容纳装置稳定升起。底座用于放置在井场地面，通过安装架进行承载。

进一步的，所述管杆牵引装置固定套设在旋转杆上，所述旋转杆的轴线平行于容纳装置的长度方向，旋转杆在驱动机构的驱动下能够绕自身轴线进行转动；所述管杆牵引装置上具有环形均布的N个卡口，所述卡口能够卡住一根管杆，其中N≥2；所述容纳装置内远离井口的一端设置有第一伸缩装置，第一伸缩装置的伸缩方向平行于容纳装置的长度方向，所述第一伸缩装置用于将位于容纳装置内部的管杆向井口方向推送。驱动机构驱动旋转杆转动，带动管杆牵引装置同步进行转动。管杆牵引装置使用时与管杆存放模块并排，随着管杆牵引装置的转动，管杆存放模块上最靠近管杆牵引装置的一根管杆被一个卡口卡住并被带动至管杆牵引装置上，随着管杆牵引装置的继续转动，即可将该卡口内的管杆牵引至容纳装置上；同时，下一个卡口也已经卡住了下一根管杆，从而实现了对管杆的连续向井口方向进行输送。反之，当卸回管杆至管杆存放模块上时，从井口回到容纳装置内的管杆被直线驱动装置推动至管杆牵引装置上，此时管杆位于一个卡口内，驱动机构驱动旋转杆反向转动，带动管杆牵引装置同步进行反向转动，进而将管杆牵引装置上的管杆放回至管杆存放模块上。在将管杆从管杆存放模块向井口方向输送的过程中，通过第一伸缩装置推动管杆的公扣端，将其向井口方向推送，能够更加高效的实现管杆的输送，更加方便的将管杆送入井口吊卡内，进一步提高本发明进行无人作业时的工作效率。

进一步的，所述容纳装置远离井口的一端侧壁设置排液孔，容纳装置外侧固定有位于所述排液孔下方的导流口，所述导流口的正下方设置接油导流盒；所述容纳装置靠近井口的一端设置限位顶升机构，所述限位顶升机构用于限制管杆尾端通过并将管杆尾端举升；所述限位顶升机构包括位于容纳装置内侧壁上的限位件，所述限位件用于对管杆接箍进行阻挡。油管或抽油杆在传输过程中溢出的油水等通过排液孔排出容纳装置外进入导流口中，再经导流口进入接油导流盒内，便于进行引导回收，防止地面污染。对于石油领域而言，各类管杆的尾端即是公扣端。本发明中管杆位于容纳装置内部时，是母扣端朝向井口方向，而公扣端远离井口，因此随着母扣端被井口吊卡扣住，管杆逐渐脱离容纳装置，当管杆公扣端到达容纳装置靠近井口的一端时，通过限位装置对其进行限位，避免管杆被直接抽出，本发明此时通过限位顶升机构将管杆尾端顶起，使管杆尾端脱离限位顶升机构的限位区域，此时才能够通过吊卡将管杆抽走。本方案通过限位顶升机构避免管杆随意从容纳装置内部被抽出，使得管杆朝井口方向的输送过程更加精细稳定，为井口吊卡预留足够的扣合时间，确保井口吊卡完成扣合后再将管杆尾端顶起，确保本发明的使用稳定性和工作安全。其中，限位顶升机构对管杆尾端的顶升通过现有技术中的任意顶升方式即可实现，如气缸、液压缸、千斤顶等均可，在此不作限定。

所述第一支撑架、第二支撑架均包括上部敞口的管杆盒。通过上部敞口的管杆盒，除了能够对各类管杆提供支撑外，还能够使得从管杆两端流出的油污、污水等从上方的敞口侧进入管杆盒中进行储存，显著降低井场污染。

进一步的，所述第一支撑架远离第二支撑架所在方向的一侧滑动设置清蜡挡板，所述清蜡挡板伸出至第一支撑架的上方，清蜡挡板能够沿第一支撑架的远离第二支撑架所在方向的一侧边进行移动；所述第一支撑架与中部支撑架之间、第二支撑架与中部支撑架之间均铺设三防布；所述三防布缠绕在收纳装置上进行收纳；所述收纳装置为设置在中部支撑架两侧的转轴，三防布缠绕在所述转轴上。清蜡挡板可以在第一支撑架上进行滑动，根据清蜡的需要随时灵活的调节位置，防止油管在清蜡过程中的油水溢出到本系统外部。清蜡挡板的滑动设置本领域技术人员可以根据需要进行实现，如在第一支撑架上设置插槽，将清蜡挡板插设在该插槽内，使得清蜡挡板能够在该插槽内进行滑动即可。通过三防布对清蜡过程中的油水进行隔离，避免其流淌至地面上污染井场环境。通过收纳装置便于在不需要使用时将三防布收起。转轴能够进行旋转，转动转轴即可将三防布放出，反向转动即可将三防布套在转轴上进行收纳。

进一步的，所述第一支撑架的上表面设置具有孔洞的防滑踏板；所述第一支撑架、中部支撑架、第二支撑架之间通过连接限位管固定连接，所述连接限位管连通第一支撑架与第二支撑架的内部；所述第一支撑架和/或第二支撑架的侧面设置排污口。

防滑踏板方便操作人员进行清蜡操作，防滑踏板上的孔洞便于油污、污水等进入管杆盒中进行回收。连接限位管一方面用来对两侧管杆盒进行连通，方便污水或者污油的统一抽取和回收，另一方面用来对本发明的安装位置进行限位和定位，提高本发明的整体性，确保运行的准确性和稳定性。排污口的设置便于作业完成后由现有的回收装置对管杆盒内的污油或者污水进行回收。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明小修修井机一体化作业系统，液压管杆钳中通过驱动设备的工作，来带动换挡开关进行动作，从而实现换挡开关在不同档位之间的动作，实现自动换挡的效果，解决了现有技术中必须要人力操作来控制液压钳换挡的问题。

2、本发明小修修井机一体化作业系统，液压管杆钳中通过第二导向板的限位将管杆逐渐引导至缺口内部位置，避免因管杆在井口不居中而导致无法顺利的自动进入液压钳本体的缺口中的问题，实现液压管杆钳真正意义上的自动化工作，避免因管杆无法进入液压钳本体的缺口而导致自动作业的中断。

3、本发明小修修井机一体化作业系统，管杆输送模块无需人为操作就能够与现有的液压吊卡进行完美的配合，克服了现有技术中需要人力才能实现管杆从管杆存放模块至井口的双向输送的问题，实现了能够自动化的将管杆从管杆存放模块输送至井口、并且还能够自动化的将管杆从井口卸至管杆存放模块上的目的。

4、本发明小修修井机一体化作业系统，管杆存放模块通过调整各第二伸缩装置的伸缩高度，即可对第一支撑架、中部支撑架、第二支撑架的整体高度进行调整，以便于与用于接收从本发明中输送出管杆的下游设备的高度相匹配，同时还能够对各支撑架的前后方进行不同角度的倾斜设置，使得管杆在重力作用下向一侧滚动，实现将铺设在本发明上的管杆的依次输出。反之，在回收管杆时，反向调整两侧第二伸缩装置的高度，使得管杆从较高的一侧进入本发明上，管杆即可在重力作用下自动向内滚动，实现对井内提出的管杆依次进行排布的效果。本发明解决了现有技术中无法自动将场地上的管杆依次进行输送的问题，实现了将场地上铺设的管杆自动向管杆输送模块输送，并且能够对回到场地上的管杆进行依次回收排布的目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例的整体结构示意图；

图2为图1中E处的局部放大图；

图3为本发明具体实施例中井口作业模块的局部示意图；

图4为本发明具体实施例中扶管机械臂的主视图；

图5为本发明具体实施例中扶管机械臂的仰视图；

图6为本发明具体实施例扶管机械臂中安装体的结构示意图；

图7为本发明具体实施例中液压管杆钳的结构示意图；

图8为本发明具体实施例中液压管杆钳的俯视图；

图9为本发明具体实施例中液压管杆钳的侧视图；

图10为本发明具体实施例中管杆输送模块的结构示意图；

图11为图10中A处的局部放大图；

图12为图10中B处的局部放大图；

图13为本发明具体实施例中管杆输送模块的侧视图；

图14为本发明具体实施例中井口作业模块的整体示意图；

图15为本发明具体实施例中管杆存放模块的结构示意图；

图16为图15中C处的局部放大图；

图17为本发明具体实施例中管杆存放模块的结构示意图；

图18为图17中D处的局部放大图；

图19为图17的俯视图；

图20为本发明具体实施例中液压吊卡的结构示意图；

图21为本发明具体实施例中气动卡瓦的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-底座，2-支腿油缸，3-举升油缸，4-驱动电机，5-接油导流盒，6-管杆推送装置，7-第一伸缩装置，8-链轮正反转机构，9-旋转杆，10-管杆牵引装置，11-限位件，12-容纳装置，13-第一安装板，14-安装架，15-卡口，16-排液孔，17-导流口，18-滑车，19-第一导向板，20-管杆，21-直线驱动装置，22-第一位移传感器，23-推送件，231-安装体，232-直线段，233-扩口段，24-扶正永磁体，25-扶管抓手，26-补芯机构，27-半圆缺口，28-第一支撑架，29-中部支撑架，30-第二支撑架，31-第二伸缩装置，32-挡桩，33-三防布，34-防滑踏板，35-连接限位管，36-排污口，37-清蜡挡板，38-转轴，39-管杆，40-液压钳本体，41-换挡开关，42-第二安装板，43-驱动设备，44-拨叉，45-对中位置传感器，46-举升装置，47-伸缩扭力杆，48-第二位移传感器，49-压力传感器，50-第二导向板，51-伸缩机械臂，52-管杆输送模块，53-管杆存放模块，54-液压吊卡，55-气动卡瓦。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

小修修井机一体化作业系统，如图1所示包括井口作业模块、管杆输送模块52、管杆存放模块53，其中本实施例中井口作业模块集成在装载车上。所述井口作业模块包括扶管机械臂、位于扶管机械臂下方的液压管杆钳；所述扶管机械臂用于推送管杆；所述液压管杆钳包括带有换挡开关41的液压钳本体40，所述液压钳本体40的外侧固定第二安装板42，所述第二安装板42上固定驱动设备43，所述驱动设备43用于驱动所述换挡开关41在不同档位之间进行动作；所述液压钳本体40的顶部固定两块第二导向板50，两块第二导向板50分别位于液压钳本体40的缺口端的两侧，两块第二导向板50之间的距离从远离液压钳本体40的一端至靠近液压钳本体40的一端逐渐减小；所述管杆输送模块52包括能够容纳一根管杆的容纳装置12，所述容纳装置12的两侧分别设置管杆推送装置6、管杆牵引装置10，所述管杆推送装置6用于将容纳装置12上的管杆推送至管杆牵引装置10上，所述管杆牵引装置10用于将管杆牵引至容纳装置12上；所述容纳装置12的一端朝向井口、另一端可转动，容纳装置12朝向井口的一端底部连接举升油缸3；所述管杆存放模块53与管杆输送模块52相邻，且位于管杆输送模块52的管杆牵引装置10所在方向的一侧，管杆存放模块53包括依次并排的第一支撑架28、中部支撑架29、第二支撑架30，所述第一支撑架28、中部支撑架29、第二支撑架30的长度方向均平行于所述容纳装置12的长度方向；所述第一支撑架28用于支撑管杆的公扣端，所述第二支撑架30用于支撑管杆的母扣端，所述中部支撑架29用于支撑管杆的中部；所述第一支撑架28、中部支撑架29、第二支撑架30的两端底部均连接有第二伸缩装置31。

实施例2：

小修修井机一体化作业系统，在实施例1的基础上，所述扶管机械臂包括直线驱动装置21，所述直线驱动装置21的驱动方向水平，直线驱动装置21的驱动端连接扶管抓手25，所述扶管抓手25上固定连接推送件23，所述推送件23一侧敞口，推送件23的敞口侧背离扶管抓手25所在方向，还包括位于推送件23内的补芯机构26，所述补芯机构26的轴线竖直，补芯机构26背离扶管抓手25所在方向的一侧设置半圆缺口27，所述补芯机构26下方设置扶正永磁体24。所述直线驱动装置21为伸缩油缸；还包括用于感应所述伸缩油缸伸缩距离的第一位移传感器22，第一位移传感器22的感应信号反馈至伸缩油缸的控制端。所述推送件23包括位于自身内部的安装体231，所述补芯机构26与所述安装体231通过螺栓可拆卸连接；安装体231上设置与推送件23的敞口侧朝向相同的管口；所述管口包括靠近扶管抓手25的直线段232、远离扶管抓手25的扩口段233；所述扩口段233从与直线段232相连通的一端至远离直线段232的一端，口径逐渐增大；所述补芯机构26安装在所述直线段232内。所述液压钳本体40顶面远离缺口所在方向的一端设置对中位置传感器45，所述对中位置传感器45用于检测液压钳本体40的缺口是否对中；还包括用于驱动液压钳本体40在水平方向做直线运动的伸缩机械臂51；所述伸缩机械臂51的底部连接举升装置46；所述伸缩机械臂51的底部还铰接伸缩扭力杆47；还包括用于测量伸缩机械臂51的伸缩量的第二位移传感器48。所述容纳装置12外部固定连接四块呈方形分布的第一安装板13，每块第一安装板13上都设置一个支腿油缸2，所述支腿油缸2的驱动方向竖直；所述容纳装置12远离井口的一端位于两块相互正对的第一安装板13之间，容纳装置12远离井口的一端通过转轴与所述两块相互正对的第一安装板13铰接；还包括底座1，所述底座1上固定安装架14，所述容纳装置12位于安装架14上，四块第一安装板13均与所述安装架14固定连接。所述管杆牵引装置10固定套设在旋转杆9上，所述旋转杆9的轴线平行于容纳装置12的长度方向，旋转杆9在驱动机构的驱动下能够绕自身轴线进行转动；所述管杆牵引装置10上具有环形均布的三个卡口15，所述卡口15能够卡住一根管杆；所述容纳装置12内远离井口的一端设置有第一伸缩装置7，第一伸缩装置7的伸缩方向平行于容纳装置12的长度方向，所述第一伸缩装置7用于将位于容纳装置12内部的管杆向井口方向推送。所述容纳装置12远离井口的一端侧壁设置排液孔16，容纳装置12外侧固定有位于所述排液孔16下方的导流口17，所述导流口17的正下方设置接油导流盒5；所述容纳装置12靠近井口的一端设置限位顶升机构，所述限位顶升机构用于限制管杆尾端通过并将管杆尾端举升；所述限位顶升机构包括位于容纳装置12内侧壁上的限位件11，所述限位件11用于对管杆接箍进行阻挡。所述第一支撑架28、第二支撑架30均包括上部敞口的管杆盒；所述第一支撑架28远离第二支撑架30所在方向的一侧滑动设置清蜡挡板37，所述清蜡挡板37伸出至第一支撑架28的上方，清蜡挡板37能够沿第一支撑架28的远离第二支撑架30所在方向的一侧边进行移动；所述第一支撑架28与中部支撑架29之间、第二支撑架30与中部支撑架29之间均铺设三防布33；所述三防布33缠绕在收纳装置5上进行收纳；所述收纳装置5为设置在中部支撑架29两侧的转轴38，三防布33缠绕在所述转轴38上。所述第一支撑架28、第二支撑架30均包括上部敞口的管杆盒；所述第一支撑架28的上表面设置具有孔洞的防滑踏板34；所述第一支撑架28、中部支撑架29、第二支撑架30之间通过连接限位管35固定连接，所述连接限位管35连通第一支撑架28与第二支撑架30的内部；所述第一支撑架28和/或第二支撑架30的侧面设置排污口36。

本实施例的井口部分由举升装置46调整好高度，伸缩机械臂51驱动液压钳本体进行水平面上的直线运动，从而自动将液压钳本体驱动至井口正上方，使管杆被动的进入缺口中进行上卸扣作业，当上卸扣作业完成后，通过伸缩机械臂将液压钳本体收回即可。通过驱动设备的工作，来带动换挡开关进行动作，从而实现换挡开关在不同档位之间的动作。当液压钳本体靠近位于井口的管杆时，若管杆相对井口不居中、液压钳本体的缺口没有正对管杆的轴线，此时通过两块第二导向板能够首先将管杆纳入两块第二导向板之间的距离，再随着液压钳本体的不断靠近，通过第二导向板的限位将管杆逐渐引导至缺口内部位置。其中管杆输送模块中旋转杆9通过链轮正反转机构8控制正反转，安装架上还固定有第一导向板19，第一导向板19位于容纳装置12与管杆牵引装置10之间，用于弥补容纳装置12与管杆牵引装置10之间的缝隙，避免管杆掉入该缝隙内。

优选的，三防布33优选为聚氨酯三防布。所述连接限位管35采用矩管加工而成。所述排污口36为法兰、阀门与由壬的组合结构。

优选的，所述伸缩机械臂51、举升装置46均为油缸，所述液压钳本体40还带有反扭矩释放机构。

实施例3：

小修修井机一体化作业系统，在上述任意实施例的基础上，所述扶管抓手25与直线驱动装置21的驱动端之间通过螺栓可拆卸连接。所述扶正永磁体24固定在一磁性金属块内部，所述磁性金属块同时与扶管抓手25、推送件23固定连接。便于灵活调整扶管抓手的连接位置，便于根据不同井场情况确保补芯机构与井口之间的对准。通过磁性金属块对扶正永磁体起到隔离与保护作用，同时磁性金属块会被扶正永磁体磁化，从而增大磁场强度，提高防止管杆反弹的能力。

优选的，所述推送件23位于扶管抓手25的顶部。尽可能高的提高扶管位置，降低管杆移动过程中中部的晃动或弯曲。

优选的，所述驱动设备43为气缸，气缸的输出端固定连接拨叉44，换挡开关41从所述拨叉44中穿过，拨叉44移动带动换挡开关41动作。换挡开关从拨叉中穿过，因此当气缸驱动拨叉移动时，必然带动换挡开光进行动作，从而实现自动化的换挡操作。

优选的，所述对中位置传感器45为位于液压钳本体40缺口的中线上的接近开关。石油开发生产领域的各类管杆均为圆管，因此当其在液压钳本体的缺口内对中时，距离接近开关的距离最小。当没有对中时，距离接近开关的距离必然比正常值偏大，从而即能够通过接近开关来判断液压钳本体的缺口是否相对管杆对中。此外，现有技术中的任意对中传感方式，如通过测距传感器来测量直线距离等均可运用于本申请中，在此不做赘述。

优选的，还包括用于测量液压钳本体40内部油压的压力传感器49。压力传感器用于实时监测上卸扣过程中的油压，现有技术中任意压力传感器均可适用于此处，本领域技术人员均可实现。

优选的，所述管杆推送装置6为直线驱动装置。管杆推送装置向直线方向推动位于容纳装置上的管杆，从而将管杆直接推送至管杆牵引装置上。

优选的，还包括位于容纳装置12内的滑车18，所述滑车18能够沿容纳装置12的长度方向滑动，所述滑车18表面包覆柔性垫，滑车18用于承载位于容纳装置12内的管杆；还包括用于驱动所述滑车18进行直线滑动的驱动电机4。管杆进入容纳装置内时，放置在滑车上，通过滑车进行承载。同时由滑车表面的柔性垫对管杆进行保护，避免公扣接头与容纳装置相互摩擦导致螺纹磨损变形的问题，管杆移动时，由驱动电机驱动滑车同步进行移动即可。

优选的，还包括若干组联锁机构，所述联锁机构为在第一支撑架28、第二支撑架30的同侧端可拆卸连接的挡桩32，所述挡桩32用于阻挡管杆；在第一支撑架28、中部支撑架29、第二支撑架30的分布方向上，若干组联锁机构互不正对。联锁机构的设置是为了在本发明上铺设多层管杆，每层管杆通过一组联锁机构进行阻挡。每组联锁机构都包括两根挡桩，两根挡桩分别可拆卸连接在第一支撑架、第二支撑架上。在第一支撑架、中部支撑架、第二支撑架的分布方向上，若干组联锁机构互不正对，是为了确保各联锁机构之间不会相互干涉，在铺管时仅需将各层管杆铺设在对应的联锁机构之间即可。当输送管杆时，首先取下用于阻挡最上层的管杆的联锁机构，解除对最上层管杆的阻挡，此时通过第二伸缩装置倾斜第一支撑架、中部支撑架、第二支撑架时，最上层的管杆即可随之进行倾斜滚动，实现向外输送，而其下层的所有管杆均被各自对应的联锁机构限位，不会进行滚动，当最上层的管杆输送完毕后，再取下用于阻挡下一层管杆的联锁机构，重复上述步骤即可，从而实现在本发明上铺设多层管杆并且逐层向外输送的效果。

实施例4：

如图14所示，本实施例在井口作业模块中还设置有位于井口的气动卡瓦55、位于井口正上方的液压吊卡54。液压吊卡54、气动卡瓦55均可使用现有技术即可实现。通过远程控制液压吊卡的开合，实现无人值守和开合液压吊卡，替换传统手动吊卡作业，降低安全作业风险。气动卡瓦55是石油或天然气行业在修井作业中起下管杆时卡持管杆的一种修井工具，是手提式卡瓦的最佳替代产品。具有安装方便、操作简单、气动升降、安全可靠等优点，可以极大的降低工人劳动强度，增加操作人员和设备安全性，提高工作效率。

优选的，如图20所示，液压吊卡54主要由吊卡本体、旋转开合机构55、翻转机构56、油管补芯和抽油杆补芯57、防误操作检测传感器58等零部件组成。吊卡的补芯采用锥面或直台阶面进行表面硬化处理，可以实现了一卡多口径的作业；同时吊卡可以实现0-90°翻转，以更舒适的角度扣合油管或抽油杆，从而实现与管杆传输机的联合作业。

优选的，如图21所示，气动卡瓦55结构包括卡瓦上法兰59、卡瓦体60、导向杆61、气缸活塞杆62、卡瓦底座63。其工作流程为：夹持管杆时，卡瓦体在自重及管柱与卡瓦牙摩擦力共同作用下沿卡瓦座锥面向下移动，并同时向内收紧，自动卡持管杆，起卡持管杆的作用；松开管杆时，气缸活塞杆及导向杆向上移动，推动支撑板向上，在连杆和管柱提升力的共同作用下，卡瓦体沿卡瓦座锥面向上移动并向外张开，松开夹紧的管杆，同时让出通道，管杆从卡瓦中心自由通过。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.小修修井机一体化作业系统，其特征在于，包括井口作业模块、管杆输送模块(52)、管杆存放模块(53)；

所述井口作业模块包括扶管机械臂、位于扶管机械臂下方的液压管杆钳；所述扶管机械臂用于推送管杆；所述液压管杆钳包括带有换挡开关(41)的液压钳本体(40)，所述液压钳本体(40)的外侧固定第二安装板(42)，所述第二安装板(42)上固定驱动设备(43)，所述驱动设备(43)用于驱动所述换挡开关(41)在不同档位之间进行动作；所述液压钳本体(40)的顶部固定两块第二导向板(50)，两块第二导向板(50)分别位于液压钳本体(40)的缺口端的两侧，两块第二导向板(50)之间的距离从远离液压钳本体(40)的一端至靠近液压钳本体(40)的一端逐渐减小；

所述管杆输送模块(52)包括能够容纳一根管杆的容纳装置(12)，所述容纳装置(12)的两侧分别设置管杆推送装置(6)、管杆牵引装置(10)，所述管杆推送装置(6)用于将容纳装置(12)上的管杆推送至管杆牵引装置(10)上，所述管杆牵引装置(10)用于将管杆牵引至容纳装置(12)上；所述容纳装置(12)的一端朝向井口、另一端可转动，容纳装置(12)朝向井口的一端底部连接举升油缸(3)；

所述管杆存放模块(53)与管杆输送模块(52)相邻，且位于管杆输送模块(52)的管杆牵引装置(10)所在方向的一侧，管杆存放模块(53)包括依次并排的第一支撑架(28)、中部支撑架(29)、第二支撑架(30)，所述第一支撑架(28)、中部支撑架(29)、第二支撑架(30)的长度方向均平行于所述容纳装置(12)的长度方向；所述第一支撑架(28)用于支撑管杆的公扣端，所述第二支撑架(30)用于支撑管杆的母扣端，所述中部支撑架(29)用于支撑管杆的中部；所述第一支撑架(28)、中部支撑架(29)、第二支撑架(30)的两端底部均连接有第二伸缩装置(31)。

2.根据权利要求1所述的小修修井机一体化作业系统，其特征在于，所述扶管机械臂包括直线驱动装置(21)，所述直线驱动装置(21)的驱动方向水平，直线驱动装置(21)的驱动端连接扶管抓手(25)，所述扶管抓手(25)上固定连接推送件(23)，所述推送件(23)一侧敞口，推送件(23)的敞口侧背离扶管抓手(25)所在方向，还包括位于推送件(23)内的补芯机构(26)，所述补芯机构(26)的轴线竖直，补芯机构(26)背离扶管抓手(25)所在方向的一侧设置半圆缺口(27)，所述补芯机构(26)下方设置扶正永磁体(24)。

3.根据权利要求2所述的小修修井机一体化作业系统，其特征在于，所述直线驱动装置(21)为伸缩油缸；还包括用于感应所述伸缩油缸伸缩距离的第一位移传感器(22)，第一位移传感器(22)的感应信号反馈至伸缩油缸的控制端。

4.根据权利要求2所述的小修修井机一体化作业系统，其特征在于，所述推送件(23)包括位于自身内部的安装体(231)，所述补芯机构(26)与所述安装体(231)通过螺栓可拆卸连接；安装体(231)上设置与推送件(23)的敞口侧朝向相同的管口；所述管口包括靠近扶管抓手(25)的直线段(232)、远离扶管抓手(25)的扩口段(233)；所述扩口段(233)从与直线段(232)相连通的一端至远离直线段(232)的一端，口径逐渐增大；所述补芯机构(26)安装在所述直线段(232)内。

5.根据权利要求1所述的小修修井机一体化作业系统，其特征在于，所述液压钳本体(40)顶面远离缺口所在方向的一端设置对中位置传感器(45)，所述对中位置传感器(45)用于检测液压钳本体(40)的缺口是否对中；还包括用于驱动液压钳本体(40)在水平方向做直线运动的伸缩机械臂(51)；所述伸缩机械臂(51)的底部连接举升装置(46)；所述伸缩机械臂(51)的底部还铰接伸缩扭力杆(47)；还包括用于测量伸缩机械臂(51)的伸缩量的第二位移传感器(48)。

6.根据权利要求1所述的小修修井机一体化作业系统，其特征在于，所述容纳装置(12)外部固定连接四块呈方形分布的第一安装板(13)，每块第一安装板(13)上都设置一个支腿油缸(2)，所述支腿油缸(2)的驱动方向竖直；所述容纳装置(12)远离井口的一端位于两块相互正对的第一安装板(13)之间，容纳装置(12)远离井口的一端通过转轴与所述两块相互正对的第一安装板(13)铰接；还包括底座(1)，所述底座(1)上固定安装架(14)，所述容纳装置(12)位于安装架(14)上，四块第一安装板(13)均与所述安装架(14)固定连接。

7.根据权利要求1所述的小修修井机一体化作业系统，其特征在于，所述管杆牵引装置(10)固定套设在旋转杆(9)上，所述旋转杆(9)的轴线平行于容纳装置(12)的长度方向，旋转杆(9)在驱动机构的驱动下能够绕自身轴线进行转动；所述管杆牵引装置(10)上具有环形均布的N个卡口(15)，所述卡口(15)能够卡住一根管杆，其中N≥2；所述容纳装置(12)内远离井口的一端设置有第一伸缩装置(7)，第一伸缩装置(7)的伸缩方向平行于容纳装置(12)的长度方向，所述第一伸缩装置(7)用于将位于容纳装置(12)内部的管杆向井口方向推送。

8.根据权利要求1所述的小修修井机一体化作业系统，其特征在于，所述容纳装置(12)远离井口的一端侧壁设置排液孔(16)，容纳装置(12)外侧固定有位于所述排液孔(16)下方的导流口(17)，所述导流口(17)的正下方设置接油导流盒(5)；所述容纳装置(12)靠近井口的一端设置限位顶升机构，所述限位顶升机构用于限制管杆尾端通过并将管杆尾端举升；所述限位顶升机构包括位于容纳装置(12)内侧壁上的限位件(11)，所述限位件(11)用于对管杆接箍进行阻挡。

9.根据权利要求1所述的小修修井机一体化作业系统，其特征在于，所述第一支撑架(28)、第二支撑架(30)均包括上部敞口的管杆盒；所述第一支撑架(28)远离第二支撑架(30)所在方向的一侧滑动设置清蜡挡板(37)，所述清蜡挡板(37)伸出至第一支撑架(28)的上方，清蜡挡板(37)能够沿第一支撑架(28)的远离第二支撑架(30)所在方向的一侧边进行移动；所述第一支撑架(28)与中部支撑架(29)之间、第二支撑架(30)与中部支撑架(29)之间均铺设三防布(33)；所述三防布(33)缠绕在收纳装置(5)上进行收纳；所述收纳装置(5)为设置在中部支撑架(29)两侧的转轴(38)，三防布(33)缠绕在所述转轴(38)上。

10.根据权利要求1所述的小修修井机一体化作业系统，其特征在于，所述第一支撑架(28)、第二支撑架(30)均包括上部敞口的管杆盒；所述第一支撑架(28)的上表面设置具有孔洞的防滑踏板(34)；所述第一支撑架(28)、中部支撑架(29)、第二支撑架(30)之间通过连接限位管(35)固定连接，所述连接限位管(35)连通第一支撑架(28)与第二支撑架(30)的内部；所述第一支撑架(28)和/或第二支撑架(30)的侧面设置排污口(36)。