CN109973028B - 一种井口拉送油管的机械装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种井口拉送油管的机械装置，包括机械手、机械臂和机械臂外套，其中，所述机械臂的前端与所述机械手连接，后端插入所述机械臂外套内，且所述机械臂的后端被配置为适于在所述机械臂外套内作前后运动，从而使所述机械臂进入所述机械臂外套的长度增加或减小；所述机械手包括支撑部和连接在所述支撑部上的用于夹持油管管体的油管控制爪以及两个用于夹持吊环本体的吊环控制爪；所述油管控制爪及所述吊环控制爪从所述支撑部向后延伸。在使用井口拉送油管的机械装置时，将机械臂外套安装在油管拉送机前端的专用支撑架上，油管控制爪及吊环控制爪朝向油管拉送机。

Description

一种井口拉送油管的机械装置

技术领域

本发明涉及石油机械技术领域，特别涉及一种井口拉送油管的机械装置。

背景技术

在油气田修井、试油作业过程中，需要将油管从油井内起出或者下入。人工操作起出或者下入油管耗费时间长，劳动强度大，并且在作业过程中容易对操作人员造成人身危害。为了减轻作业人员劳动强度，减小作业过程的安全风险，一般采用机械装置来实现起下油管。

现有技术提供了一种推送油管的机械装置，包括机械臂、机械臂外套和机械手。其中，机械臂一端和机械手连接，另一端与机械臂外套可伸缩连接，并且机械手与机械臂的延伸方向相同。在使用时，将推送油管的机械装置安装在修井机尾部的井架下面，油管拉送机和修井机分别位于井口的前后两侧，且油管拉送机、井口与修井机位于同一条直线上，通过机械装置的机械手将从井内起出的油管推到油管拉送机上，或将油管从油管拉送机上拉到井口。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

在使用现有的推送油管的机械装置时，需要保证油管拉送机、井口与修井机在同一条直线上，在小井场、丛式井场中间的油井作业时无法使用该机械装置。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种井口拉送油管的机械装置，在使用时将机械臂外套固定在油管拉送机前端的专用支撑架上，油管控制爪及吊环控制爪朝向油管拉送机。

具体而言，包括以下的技术方案：

本发明提供了一种井口拉送油管的机械装置，包括机械手、机械臂和机械臂外套，其中，

所述机械臂的前端与所述机械手连接，后端插入所述机械臂外套内，且所述机械臂的后端被配置为适于在所述机械臂外套内作前后运动，从而使所述机械臂进入所述机械臂外套的长度增加或减小；

所述机械手包括支撑部和连接在所述支撑部上的用于夹持油管管体的油管控制爪以及两个用于夹持吊环本体的吊环控制爪；

所述油管控制爪及所述吊环控制爪从所述支撑部向后延伸。

可选择地，所述机械臂外套内设置有液压缸，所述液压缸的前端与所述机械臂的前端连接。

可选择地，所述油管控制爪包括座板和两个限位板，所述座板上设置有U型开口槽，所述U型开口槽的槽壁上设置有尼龙减震护板，所述座板的两侧分别向上延伸出耳板；

所述限位板的前端与所述座板的后端为转动连接，后端与所述耳板通过第一弹簧连接；

两个所述限位板被配置为当所述第一弹簧处于自然状态时，两个所述限位板的后端之间的距离小于被夹持油管的直径。

可选择地，所述吊环控制爪上设置有适于夹持吊环本体的凹槽，所述凹槽的槽壁上设置有尼龙减震护板，两个所述吊环控制爪上的凹槽相对。

可选择地，所述支撑部包括托架和方形轨道管，所述托架的后端和方形轨道管的前端为可拆卸连接，所述托架的一侧端连接有连接套；

所述托架和所述方形轨道管的延伸方向相同且垂直于所述机械臂。

可选择地，所述机械臂的前端连接有方轴，所述连接套套设在所述方轴上。

可选择地，所述连接套与所述托架之间设置有加强筋板。

可选择地，所述托架的上端面及下端面分别对称设置有多个第一连接板；

所述方形轨道管的上端面和/或下端面上设置有与所述第一连接板位置对应的一个或一个以上的第二连接板。

可选择地，所述吊环控制爪与所述方形轨道管可相对左右移动地连接，以使所述吊环控制爪的自由端靠近或背离所述油管控制爪；

两个所述吊环控制爪之间的下端面设置有第二弹簧。

可选择地，所述机械臂的后端部的外壁上设置有两个或两个以上的第一滚轮，所述机械臂外套的前端部的内壁上设置有两个或两个以上的第二滚轮。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

本发明实施例提供的井口拉送油管的机械装置，通过设置机械手包括支撑部及连接在支撑部上的油管控制爪和吊环控制爪，便于通过支撑部将机械手与机械臂连接，以及采用油管控制爪夹持油管的管体，采用吊环控制爪夹持吊环的本体；通过机械臂的前端与机械手连接，后端插入机械臂外套内，且机械臂的后端被配置为适于在机械臂外套内前后运动，从而使机械臂进入机械臂外套的长度增加或减小；在使用时，将机械臂外套的后端固定在油管拉送机前端的专用支撑架上。在起出油管时，控制机械臂的后端在机械臂外套内向后运动，使机械手向后移动，进而使油管控制爪夹持油管，机械臂继续向后移动，将油管外螺纹端拉到油管拉送机上的小滑车内；然后，控制机械臂的后端在机械臂外套内向前运动，使机械臂伸出，机械手立即离开油管，回到原来位置；待油管快要放平时，控制机械臂的后端在机械臂外套内向后运动，使机械手再一次向后移动，两个吊环控制爪夹持吊环的本体，机械手拉动吊环带动吊卡靠近油管拉送机的前端，当油管接箍端放置于油管枕上后，远程控制打开吊卡，放下油管。在向油井内下入油管时，控制机械臂的后端在机械臂外套内向后运动，使机械手向后移动，机械手夹持吊环带动吊卡靠近油管拉送机滑道上油管的接箍端，当吊卡抓住油管后，游车大钩吊起油管；与此同时，控制机械臂的后端在机械臂外套内向前运动，使机械手向前移动，回到原来位置；当油管快要到达竖直状态时，控制机械臂的后端在机械臂外套内向后运动，使机械手再一次向后移动，油管控制爪抓住油管的管体下部；然后，控制机械臂的后端在机械臂外套内向前运动，使机械手向前移动，机械手夹持油管外螺纹端移到井口中心位置，与井内油管接箍端完成对中。由于本发明实施例提供的井口拉送油管的机械装置在安装到油管拉送机前端的专用支撑架上时，油管控制爪及吊环控制爪从支撑部向后延伸，在从油井内起出油管或者向油井内下放油管时，无需油管拉送机、井口及修井机在一条直线上，可根据井场的空间摆放，向修井机井架前任意所需方向拉送油管，故适用范围较广；并且该机械装置的机械手在2.5米左右的高度移动，不对操作人员进行井口作业造成干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种井口拉送油管的机械装置的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种井口拉送油管的机械装置的局部示意图；

图3为本发明实施例提供的机械手的部分结构的仰视图。

图中的附图标记分别为：

1、机械手；

101、支撑部；

1011、托架；

10111、第一连接板；

1012、方形轨道管；

10121、第二连接板；

102、油管控制爪；

1021、座板；

10211、U型开口槽；

10212、耳板；

1022、限位板；

1023、第一弹簧；

103、吊环控制爪；

1031、凹槽；

104、连接套；

105、加强筋板；

106、第二弹簧；

2、机械臂；

3、机械臂外套；

4、液压缸；

5、第一滚轮；

6、第二滚轮。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种井口拉送油管的机械装置，如图1所示，包括机械手1、机械臂2和机械臂外套3，其中，机械臂2的前端与机械手1连接，后端插入机械臂外套3内，且被配置为适于在机械臂外套3内前后运动，从而使机械臂2进入机械臂外套3的长度增加或减小；机械手1包括支撑部101和连接在支撑部101上的用于夹持油管管体的油管控制爪102以及两个用于夹持吊环本体的吊环控制爪103；油管控制爪102及吊环控制爪103从支撑部101向后延伸。

下面对本发明实施例提供的井口拉送油管的机械装置的使用原理进行描述：

在使用时，首先将该井口拉送油管的机械装置的机械臂外套3固定在油管拉送机前端的专用支撑架上，使油管控制爪102及吊环控制爪103的延伸方向朝向油管拉送机。在从油井内起出油管或者向油井内下油管时，吊卡的两端分别通过吊环挂在修井机游车大钩上。

在将油管从油井内起出时，先采用吊卡夹持住待起出的油管，提升到合理高度后，油管卡盘卡住井内管柱，然后将要起出的油管与井内的油管卸扣，操车手控制机械臂2的后端在机械臂外套3内向后运动，使机械手1向后移动，油管控制爪102夹持油管的管体下部，使油管离开接箍后，拉到油管拉送机上的小滑车内；然后操车手控制机械臂2的后端在机械臂外套3内向前运动，机械手1立即离开油管，回到原来位置。当油管快要放平到油管拉送机的油管枕上时，远程液控打开吊卡，油管沿着滑道后退并下放，直至滚落到管排架上；与此同时操车手控制机械臂2的后端在机械臂外套3内向前运动，使机械手1拉着吊环带动吊卡移到油井内油管接箍台阶的下面，继续起出下一根油管。

在向油井内下入油管时，操车手控制机械臂2的后端在机械臂外套3内向后运动，使机械手1的两个吊环控制爪103夹持两个吊环的本体，拉着吊环带着吊卡到达油管拉送机滑道上油管的接箍端，当吊卡夹住油管后，游车大钩吊起油管。之后，操车手控制机械臂2的后端在机械臂外套3内向前运动，使机械手1向前移动，回到原来位置。然后，当被吊起的油管接近竖直状态时，操车手控制机械臂2的后端在机械臂外套3内向后运动，机械手1的油管控制爪102抓住油管的管体下部；之后操车手控制机械臂2的后端在机械臂外套3内前运动，机械手1向前移动，将油管外螺纹端移到井口中心位置，与井内油管接箍端完成对中。然后，机械手1继续向前移动，回到原来位置，让出空间，便于液压油管钳进行油管的上扣。

在本实施例中，为了便于油管控制爪102夹持的油管与井内油管接箍端完成对中，机械臂2上可设置有定位仪，定位仪可准确定位机械臂2的移动位置，从而判断油管控制爪102夹持的油管与井内油管接箍端是否对中。

本发明实施例提供的井口拉送油管的机械装置，通过设置机械手1包括支撑部101及连接在支撑部101上的油管控制爪102和吊环控制爪103，便于通过支撑部101将机械手1与机械臂2连接，以及采用油管控制爪102夹持油管的管体，采用吊环控制爪103夹持吊环的本体；通过机械臂2的前端与机械手1连接，后端插入机械臂外套3内，且机械臂2的后端被配置为适于在机械臂外套3内前后运动，从而使机械臂2进入机械臂外套3的长度增加或减小；在使用时，将机械臂外套3的后端固定在油管拉送机前端的专用支撑架上。在起出油管时，控制机械臂2的后端在机械臂外套3内向后运动，使机械手1向后移动，进而使油管控制爪102夹持油管，机械臂2继续向后移动，将油管外螺纹端拉到油管拉送机上的小滑车内；然后，控制机械臂2的后端在机械臂外套3内向前运动，使机械臂2伸出，机械手1立即离开油管，回到原来位置；待油管快要放平时，控制机械臂2的后端在机械臂外套3内向后运动，使机械手1再一次向后移动，两个吊环控制爪103夹持吊环的本体，机械手1拉动吊环带动吊卡靠近油管拉送机的前端，当油管接箍端放置于油管枕上后，远程控制打开吊卡，放下油管。在向油井内下入油管时，控制机械臂2的后端在机械臂外套3内向后运动，使机械手1向后移动，机械手1夹持吊环带动吊卡靠近油管拉送机滑道上油管的接箍端，当吊卡抓住油管后，游车大钩吊起油管；与此同时，控制机械臂2的后端在机械臂外套3内向前运动，使机械手1向前移动，回到原来位置；当油管快要到达竖直状态时，控制机械臂2的后端在机械臂外套3内向后运动，使机械手1再一次向后移动，油管控制爪102抓住油管的管体下部；然后，控制机械臂2的后端在机械臂外套3内向前运动，使机械手1向前移动，机械手1夹持油管外螺纹端移到井口中心位置，与井内油管接箍端完成对中。由于本发明实施例提供的井口拉送油管的机械装置在安装到油管拉送机前端的专用支撑架上时，油管控制爪102及吊环控制爪103从支撑部101向后延伸，在从油井内起出油管或者向油井内下放油管时，无需油管拉送机、井口及修井机在一条直线上，可根据井场的空间摆放，向修井机井架前任意所需方向拉送油管，故适用范围较广；并且该机械装置的机械手1在2.5米左右的高度移动，不对操作人员进行井口作业造成干扰。

为了便于控制机械臂2在机械臂外套3内运动，如图1所示，机械臂外套3内设置有液压缸4，液压缸4的前端与机械臂2的前端连接，后端与机械臂外套3的后端连接。

如此设置，利用液压缸4的液压能推动或拉动机械臂2运动，从而使机械臂2的后端在机械臂外套3内向前或向后运动，进而带动机械手1作前后移动。

其中，液压缸4的两端分别与机械臂2前端及机械臂外套3的后端进行铰接，便于液压缸4分别相对于机械臂2及机械臂外套3做小幅度的运动。

为了便于油管控制爪102夹持油管的管体部分，如图2所示，油管控制爪102包括座板1021和两个限位板1022，座板1021上设置有U型开口槽10211，U型开口槽10211的壁面上设置有尼龙减震护板，座板1021的两侧分别向上延伸出耳板10212；限位板1022的前端与座板1021的后端为转动连接，后端与耳板10212通过第一弹簧1023连接；两个限位板1022被配置为当第一弹簧1023处于自然状态时，两个限位板1022的后端之间的距离小于被夹持油管直径。

如此设置，在油管控制爪102夹持油管时，油管通过U型开口槽10211的开口进入到座板1021内。当油管进入到U型开口槽10211内时，尼龙减震板缓冲油管对座板1021的撞击力，第一弹簧1023通过限位板1022给油管施加作用力，使两个限位板1022夹持油管更牢固，防止油管反弹脱离座板1021的U型开口槽10211。

为了便于吊环控制爪103夹持吊环的本体，如图2所示，吊环控制爪103上设置有适于卡设吊环本体的凹槽1031，凹槽1031的壁面上设置有尼龙减震板，两个吊环控制爪103上的凹槽1031相对。

如此设置，在吊环控制爪103夹持吊环的本体时，两个吊环的本体部分别位于凹槽1031内。由于两个吊环控制爪103上的凹槽1031相对，则在机械手1靠近或远离油管拉送机时，吊环的本体部不易脱离吊环控制爪103的凹槽1031。尼龙减震板可以缓冲吊环本体对吊环控制爪103的撞击力。

在实际施工中，可根据施工需要将机械手1安装在机械臂2的其中一侧。图1中仅示出了将机械手1安装在机械臂2的一侧，根据施工的需要，在其他实施例中，也可将机械手1安装在机械臂2的另一侧。

在本发明实施例中，如图2所示，支撑部101包括托架1011和方形轨道管1012，托架1011的后端和方形轨道管1012的前端为可拆卸连接，托架1011的一侧端与机械臂2连接；托架1011和方形轨道管1012的延伸方向相同且垂直于机械臂2。

如此设置，可根据需要将托架1011安装在机械臂2的其中一侧，从而将机械手1与机械臂2连接。托架1011和方形轨道管1012的延伸方向垂直于机械臂2，可保证当该机械装置安装在油管拉送机前端的专用支撑架上后，油管控制爪102与两个吊环控制爪103均向后延伸。

其中，设置托架1011和方形轨道管1012为可拆卸连接，便于机械手1左右换向时的拆卸与安装。

为了便于托架1011与机械臂2的连接与拆卸，如图2所示，托架1011的一侧端设置有连接套104，机械臂2前端连接有方轴(图中未示出，被机械臂2挡住)，连接套104套在方轴上，从而使托架1011与机械臂2连接。

如此设置，在需要将机械手1从机械臂2的一侧移到另一侧时，松开方轴前端的大螺母，取下连接套104及机械手1，换向后重新套在方轴上并用大螺母锁紧即可。该结构比较方便操作，并且由于连接套104与方轴设计为长方体形，从而连接套104套在方轴上之后二者不会发生相对转动。

为了增加连接套104与托架1011连接更牢固，如图2所示，连接套104与托架1011之间设置有加强筋板105。

其中，托架1011与方形轨道管1012可拆卸连接的方式有多种，在便于安装及保证连接牢固的前提下，如图2所示，托架1011与方形轨道管1012通过螺栓连接，油管控制爪102与方形轨道管1012通过螺栓连接。

为了便于油管控制爪102与方形轨道管1012通过螺栓连接，如图2所示，方形轨道管1012的背离托架1011的端面上设置有三个开口槽，将油管控制爪102的与方形轨道管1012连接的端部放入中间的开口槽内，然后采用螺栓将油管控制爪102与方形轨道管1012连接。

吊环控制爪103与方形轨道管1012连接的端部设置有三个通孔，在通孔内分别设置有一个轴，轴的两端分别固定有轴承，轴承分别与方形轨道管1012的开口槽的上下端面连接。

为了便于托架1011与方形轨道管1012通过螺栓连接，如图2所示，托架1011的上端面及下端面分别对称设置有多个第一连接板10111；方形轨道管1012的上端面和/或下端面上设置有与第一连接板10111对应的一个或一个以上的第二连接板10121。第一连接板10111上设置有通孔，第二连接板10121上也设置有通孔。采用螺栓分别通过第一连接板10111的通孔及对应的第二连接板10121上的通孔连接，即可将托架1011和方形轨道管1012可拆卸连接。

当根据施工情况需要将机械手1从机械臂2的一侧移到另一侧时，为了保证油管控制爪102牢固夹持油管，需使机械手1移动到机械臂2的另一侧时，两个限位板1022仍然位于座板1021上方。当托架1011从机械臂2的一侧移动到另一侧后，托架1011的上端面变为下端面，下端面变为上端面。为了便于两种情况下托架1011与方形轨道管1012的连接，如图2所示，托架1011的上端面及下端面分别对称设置有三个间隔均匀的第一连接板10111，方形轨道管1012上端面设置有两个第二连接板10121，下端面设置一个第二连接板10121，其中，方形轨道管1012的上端面的两个第二连接板10121分别与托架1011的两端的两个第一连接板10111对应，方形轨道管1012的下端面的一个第二连接板10121与托架1011的位于中间的第一连接板10111位置对应。如此设置，在机械手1从机械臂2的一侧移到另一侧时，仍然便于托架1011与方形轨道管1012通过螺栓连接。

在本发明实施例中，吊环控制爪103与方形轨道管1012可相对左右移动连接，以使吊环控制爪103的自由端靠近或背离油管控制爪102；吊环控制爪103的下端面设置有第二弹簧106。

具体地，如图3所示，在方形轨道管1012的底部设置有两个螺钉，一个螺钉和连接吊环控制爪103与方形轨道管1012的一个螺钉之间设置有第二弹簧106。

在本发明实施例中，第二弹簧106为压簧。如此设置，当两个吊环控制爪103夹持的吊环左右晃动时，带动两个吊环控制爪103左右晃动。当两个吊环控制爪103向左晃动时，左边的压簧压缩，当吊环控制爪103向右晃动时，右边的压簧压缩，在两个吊环控制爪103晃动的过程中实现调整。

在本实施例中，如图1所示，机械臂2的后端部外壁上设置有两个或两个以上的第一滚轮5，机械臂外套3的前端部的内壁上设置有两个或两个以上的第二滚轮6。第一滚轮5和第二滚轮6既可起到扶正机械臂2的作用，又可减小机械臂2在机械臂外套3内运动时与机械臂外套3的摩擦。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种井口拉送油管的机械装置，其特征在于，包括机械手(1)、机械臂(2)和机械臂外套(3)，其中，

所述机械臂(2)的前端与所述机械手(1)连接，后端插入所述机械臂外套(3)内，且所述机械臂(2)的后端被配置为适于在所述机械臂外套(3)内作前后运动，从而使所述机械臂(2)进入所述机械臂外套(3)的长度增加或减小；

所述机械手(1)包括支撑部(101)和连接在所述支撑部(101)上的用于夹持油管管体的油管控制爪(102)以及两个用于夹持吊环本体的吊环控制爪(103)；

所述油管控制爪(102)及所述吊环控制爪(103)从所述支撑部(101)向后延伸；

所述油管控制爪(102)包括座板(1021)和两个限位板(1022)，所述座板(1021)上设置有U型开口槽(10211)，所述U型开口槽(10211)的槽壁上设置有尼龙减震护板，所述座板(1021)的两侧分别向上延伸出耳板(10212)；

所述限位板(1022)的前端与所述座板(1021)的后端为转动连接，后端与所述耳板(10212)通过第一弹簧(1023)连接；

两个所述限位板(1022)被配置为当所述第一弹簧(1023)处于自然状态时，两个所述限位板(1022)的后端之间的距离小于被夹持油管的直径；

所述支撑部(101)包括托架(1011)和方形轨道管(1012)，所述托架(1011)的后端和方形轨道管(1012)的前端为可拆卸连接，所述托架(1011)的一侧连接有连接套(104)；

所述托架(1011)和所述方形轨道管(1012)的延伸方向相同且垂直于所述机械臂(2)；

所述机械臂(2)的前端连接有方轴，所述连接套(104)套设在所述方轴上；

所述托架(1011)的上端面及下端面分别对称设置有多个间隔均匀的第一连接板(10111)；

所述方形轨道管(1012)的上端面和/或下端面上设置有与所述第一连接板(10111)位置对应的一个或一个以上的第二连接板(10121)；

所述机械臂(2)的后端部的外壁上设置有两个或两个以上的第一滚轮(5)，所述机械臂外套(3)的前端部的内壁上设置有两个或两个以上的第二滚轮(6)，所述第一滚轮(5)和第二滚轮(6)用于扶正所述机械臂(2)。

2.根据权利要求1所述的井口拉送油管的机械装置，其特征在于，所述机械臂外套(3)内设置有液压缸(4)，所述液压缸(4)的前端与所述机械臂(2)的前端连接。

3.根据权利要求1所述的井口拉送油管的机械装置，其特征在于，所述吊环控制爪(103)上设置有适于夹持吊环本体的凹槽(1031)，所述凹槽(1031)的槽壁上设置有尼龙减震护板，两个所述吊环控制爪(103)上的凹槽(1031)相对。

4.根据权利要求1所述的井口拉送油管的机械装置，其特征在于，所述连接套(104)与所述托架(1011)之间设置有加强筋板(105)。

5.根据权利要求1所述的井口拉送油管的机械装置，其特征在于，所述吊环控制爪(103)与所述方形轨道管(1012)可相对左右移动地连接，以使所述吊环控制爪(103)的自由端靠近或背离所述油管控制爪(102)；

两个所述吊环控制爪(103)的下端面之间设置有第二弹簧(106)。