CN111911099B - 一种实现抽油杆自动化的油田修井作业工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田修井作业工艺技术领域，特别涉及一种实现抽油杆自动化的油田修井作业工艺，其技术方案是：整个作业系统由大钩和吊环、动力吊卡、动力卡瓦、吊卡导向机构、抽油杆上卸扣动力钳、翻转立式猫道和控制系统组成，大钩和吊环、动力吊卡、动力卡瓦、吊卡导向机构组成悬吊系统完成抽油杆起和下运动，抽油杆上卸扣动力钳实现抽油杆上扣和卸扣，翻转立式猫道完成抽油杆90°翻转输送，控制系统实现整机控制。本发明的有益效果是：可以实现协调配合作业，并控制各部件并行作业；本修井作业工艺可以实现井口作业自动化，整机操作减少1‑2人，现场需要大班司机一人，井口工一人和管排工一人辅助即可完成作业工作，并逐步实现井口无人作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种油田修井作业工艺技术领域，特别涉及一种实现抽油杆自动化的油田修井作业工艺。
背景技术
修井作业是油田最多的作业形式，有小修作业、大修作业之分，其中小修作业主要通过起、下完成作业任务，有检泵、换工艺、冲砂等主要作业。目前，主流抽油杆作业工艺过程特点：人工作业，人工上卸扣，少量采用专用抽油杆上卸扣吊钳；至少2个吊卡在大钩和井口中心循环，完全人工搬运和挂钩；多采用人工搬运抽油杆在简易导轨，吊卡卡住抽油杆的凸缘起升过程，抽油杆在导轨上滑动至井口中心位置，提升，部分起升，部分采用吊卡配合顶升式猫道起下抽油杆，整个作业过程人工为主，作业强度高，作业环境恶劣。
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，提供一种实现抽油杆自动化的油田修井作业工艺，悬吊系统完成抽油杆起、下运动，抽油杆上卸扣动力钳实现抽油杆上扣和卸扣，翻转立式猫道完成抽油杆90°翻转输送，控制系统实现整机控制。
本发明提到的一种实现抽油杆自动化的油田修井作业工艺，其技术方案是包括下放抽油杆工艺过程：
第一步，翻转立式猫道安装定位：翻转立式猫道安设猫道与井口连接定位机构，距离可调，高度可调，精准定位，确保翻转立式猫道可以90度翻转抽油杆至井口中心所在竖直线；
第二步，翻转立式猫道测量抽油杆长度：拨管机构将上抽油杆翻转至翻转立式猫道卡爪内，抽油杆测长液压缸推动上抽油杆贴紧起始位置定位块，根据起始尺寸减去位移传感器移动距离，得出上抽油杆实际尺寸；
第三步，翻转立式猫道进行90°翻转上料：翻转立式猫道卡爪夹紧，同时，翻转立式猫道防弯曲液压缸动作，通过两个翻转立式猫道卡爪拉紧上抽油杆，防止上抽油杆弯曲；翻转立式猫道完成90度翻转；
第四步，显示动力吊卡、动力卡瓦和抽油杆位置，准确控制立式接替过程：上抽油杆竖直状态，下部位置确定，长度确定，以翻转立式猫道上部初始位置为原点，构建可视化坐标，准确显示动力吊卡、上抽油杆和动力卡瓦位置，从而准确控制确定动力吊卡与上抽油杆上部实时距离、上抽油杆下部与下抽油杆的接箍及动力吊卡实时距离，准确控制作业过程；
第五步，立式接替，浮动夹持：动力吊卡在吊卡导向机构作用下下移，动力吊卡打开，自上而下套入上抽油杆，动力吊卡闭合，逐步浮动夹紧上抽油杆的推承面台肩，上抽油杆处于可旋转和上下移动状态；翻转立式猫道卡爪微打开，上抽油杆处于能够旋转和上下移动且不能脱离翻转立式猫道卡爪的状态；
第六步，悬吊系统下放抽油杆并对正下抽油杆的接箍：动力吊卡下行，上抽油杆的接箍逐步靠近下抽油杆螺纹，减速，上抽油杆的接箍接触下抽油杆螺纹，动力吊卡继续下行，下行距离不超过扳手方长度，防止动力吊卡及其相连接机构重量承载在上抽油杆上，产生弯曲；上抽油杆位于翻转立式猫道卡爪内，下放，翻转立式猫道卡爪起到导向抽油杆作用；
第七步，抽油杆上卸扣动力钳接杆：悬吊系统下放抽油杆同时，抽油杆上卸扣动力钳在动力驱动下，沿导轨移动至井口中心，抽油杆上卸扣动力钳夹持下抽油杆的扳手方，抽油杆上卸扣动力钳的上部卸扣钳夹持上抽油杆的接箍，进行上扣处理，直至旋紧；
第八步，旋扣行程补偿：上抽油杆的接箍与下抽油杆旋扣过程中，上抽油杆下行，由于扳手方长度行程小于螺纹行程，动力吊卡下行进行行程补偿；
第九步，抽油杆上卸扣动力钳回退，猫道回位进行下一根抽油杆作业，同时，翻转立式猫道卡爪松开，翻转立式猫道回位，重复第二步作业过程，进行下一根抽油杆输送；
第十步，起吊：抽油杆上卸扣动力钳回退同时，悬吊系统上提，上提一段距离，在上提的同时，动力卡瓦打开；
第十一步，下放，动力卡瓦卡住下抽油杆的凸缘：悬吊系统减速直至停止，转向下放，下抽油杆的凸缘接近井口，减速，动力卡瓦闭合，卡住下抽油杆的凸缘；
第十二步，动力吊卡上升，下放下一根抽油杆：动力卡瓦打开，上升回位，同时，翻转立式猫道将下一根抽油杆输送至井口中心竖直位置，重复第三步作业过程，进行下一根抽油杆立式接替；这样，整个工艺过程形成完整循环作业。
优选的，本发明还包括起升抽油杆工艺过程：
第一步，动力吊卡下行，卡住抽油杆的推承面台肩：动力吊卡在吊卡导向机构作用下下行，动力吊卡打开，接近上抽油杆的推承面台肩减速；同时，翻转立式猫道启动，上升；
第二步，翻转立式猫道浮动夹持上抽油杆：动力吊卡继续下行，从上面套入上抽油杆，闭合，浮动夹持上抽油杆的推承面台肩；这一过程依靠显示动力吊卡、动力卡瓦和上抽油杆位置，准确控制动力吊卡与下抽油杆的上部扳手方实时位置；
第三步，悬吊系统起升后下放，动力卡瓦卡住下抽油杆的凸缘：悬吊系统起升，同时动力卡瓦打开，起升直至下抽油杆的接箍高出动力卡瓦台面一段距离，悬吊系统减速直至停止，转向下放，接近动力卡瓦台面减速，动力卡瓦闭合，动力卡瓦卡住下抽油杆的凸缘；
第四步，翻转立式猫道浮动夹持上抽油杆，抽油杆上卸扣动力钳启动：翻转立式猫道转动到位，浮动夹持上抽油杆；同时，抽油杆上卸扣动力钳启动，沿导轨移至井口中心；
第五步，行程补偿：抽油杆上卸扣动力钳在进行上卸扣处理过程中，依靠动力吊卡下行或大钩弹簧进行行程补偿；完成卸扣后，抽油杆接箍留在上抽油杆；翻转立式猫道浮动夹持上抽油杆，抽油杆上卸扣动力钳开始回位；
第六步，卸扣处理：悬吊系统下放同时，抽油杆上卸扣动力钳在动力驱动下，移动至井口中心，抽油杆上卸扣动力钳夹持下抽油杆的扳手方，抽油杆上卸扣动力钳的上部卸扣钳夹持上抽油杆的接箍，进行卸扣处理，直至完全完成卸扣；
第七步，翻转立式猫道夹持抽油杆：翻转立式猫道卡爪加力，夹持住上抽油杆，同时翻转立式猫道防弯曲液压缸动作加力，防止上抽油杆弯曲；
第八步，动力吊卡松开并上升：动力吊卡松开推承面台肩，上升一段距离，动力吊卡脱离上抽油杆；
第九步，翻转立式猫道翻转上抽油杆：动力吊卡下降，翻转立式猫道翻转上抽油杆，直至水平位置；
第十步，拨管机构翻转上抽油杆至抽油杆排管架：翻转立式猫道卡爪松开，拨管机构将上抽油杆拨至抽油杆排管架，同时，动力吊卡下降；
第十一步，动力吊卡下降至下抽油杆，重复第一步，对下一根抽油杆作业。
优选的，上述的翻转立式猫道包括猫道与井口连接定位机构、翻转立式猫道支座、翻转立式猫道起升液压缸、翻转立式猫道起升臂、翻转立式猫道防弯曲液压缸、翻转立式猫道卡爪、翻转立式猫道支撑转臂、翻转立式猫道支撑座、起始位置定位块、抽油杆测长液压缸、拉杆式传感器，所述翻转立式猫道支撑转臂的下侧设有翻转立式猫道起升臂，翻转立式猫道起升臂连接翻转立式猫道起升液压缸，在翻转立式猫道起升臂的上侧设有翻转立式猫道防弯曲液压缸和翻转立式猫道卡爪，在翻转立式猫道起升臂的左侧设有起始位置定位块和猫道与井口连接定位机构，在右侧设有翻转立式猫道支座和翻转立式猫道支撑座，在翻转立式猫道支座的外侧设有抽油杆测长液压缸和拉杆式传感器。
优选的，上述的吊卡导向机构包括导向支柱、导向起升液压缸、拉杆、导向机构滑轨、导向机构导向滑车，导向支柱的下侧设有导向起升液压缸和拉杆，上端设有导向机构滑轨和导向机构导向滑车。
本发明的有益效果是：本发明区别于主流修井作业工艺，是传统小修修井工艺的调整和改进，实现自动化/机械化作业工艺过程，且实现并行作业，其中，动力吊卡夹持抽油杆的推承面台肩，动力卡瓦夹持抽油杆的凸缘，确保抽油杆作业过程中吊卡不流转；整个抽油杆作业过程吊卡和抽油杆采用立式接替作业，动力吊卡在吊卡导向机构作用下对正抽油杆；采用立式翻转立式猫道将抽油杆翻转起至竖直作业中心和下至水平位置，同时对抽油杆起扶正导向作用，建立竖直方向可视化动力吊卡、卡瓦和抽油杆坐标，实现实时显示动力吊卡、卡瓦和抽油杆位置确保上抽油杆的接箍对正下抽油杆螺纹；抽油杆上卸动力扣钳实现卸扣处理，背钳夹持接箍下抽油杆的扳手方，卸扣钳夹持接箍上抽油杆的接箍；
本发明的并行作业主要体现在：起下抽油杆，悬吊系统下放同时翻转立式猫道进行上、卸抽油杆作业，将抽油杆翻转至竖直井口中心；抽油杆上卸扣动力钳进退和悬吊系统也是并行作业；因此，在悬吊系统工作速度与传统修井作业速度一致情况下，本工艺整体作业速度远高于传统修井作业速度。
附图说明
图1是本发明的作业装备竖直状态的空间布置示意图；
图2是作业装备水平状态的空间布置示意图；
图3是作业装备竖直状态的空间布置示意图；
图4是抽油杆的单侧的结构示意图；
上图中：大钩和吊环1、动力吊卡2、吊卡导向机构3、上抽油杆4、抽油杆上卸扣动力钳5、动力卡瓦6、下抽油杆7、翻转立式猫道8、控制系统9；
猫道与井口连接定位机构8.1、翻转立式猫道支座8.2、翻转立式猫道起升液压缸8.3、翻转立式猫道起升臂8.4、翻转立式猫道防弯曲液压缸8.5、翻转立式猫道卡爪8.6，翻转立式猫道支撑转臂8.7、翻转立式猫道支撑座8.8、起始位置定位块8.9、抽油杆测长液压缸8.10、拉杆式传感器8.11；
导向支柱3.1、导向起升液压缸3.2、拉杆3.3、导向机构滑轨3.4、导向机构导向滑车3.5、外螺纹4.1、卸荷槽4.2、推承面台肩4.3、扳手方4.4、凸缘4.5、圆弧过渡区4.6。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，本发明为导向杆式，结合附图1-4对本发明作进一步详细的说明：
本发明提到的实现抽油杆自动化的油田修井作业工艺，修井作业装置主要由大钩和吊环1、动力吊卡2、吊卡导向机构3、上抽油杆4、抽油杆上卸扣动力钳5、动力卡瓦6、下抽油杆7、翻转立式猫道8和控制系统9组成，其中大钩和吊环1、动力吊卡2、吊卡导向机构3和动力卡瓦6组成悬吊系统，完成抽油杆起、下运动，抽油杆上卸扣动力钳5实现抽油杆上扣和卸扣，翻转立式猫道8完成抽油杆输送，控制系统9实现整机自动控制；翻转立式猫道8包括猫道与井口连接定位机构8.1、翻转立式猫道支座8.2、翻转立式猫道起升液压缸8.3、翻转立式猫道起升臂8.4、翻转立式猫道防弯曲液压缸8.5、翻转立式猫道卡爪8.6、翻转立式猫道支撑转臂8.7，所述翻转立式猫道支撑转臂8.7的下侧设有翻转立式猫道起升臂8.4，翻转立式猫道起升臂8.4连接翻转立式猫道起升液压缸8.3，在翻转立式猫道起升臂8.4的上侧设有翻转立式猫道防弯曲液压缸8.5和翻转立式猫道卡爪8.6，在翻转立式猫道起升臂8.4的左侧设有猫道与井口连接定位机构8.1，在右侧设有翻转立式猫道支座8.2。
吊卡导向机构3的导向杆上部连接于井架，下部连接于动力卡瓦6所在工作台，连接完成后紧固且拉紧；另外，抽油杆设有外螺纹4.1、卸荷槽4.2、推承面台肩4.3、扳手方4.4、凸缘4.5、圆弧过渡区4.6，结构如图所示。
抽油杆作业主要由起升抽油杆和下放抽油杆两个主要过程，具体工艺过程：
下放抽油杆工艺过程如下：
第一步，翻转立式猫道安装定位：翻转立式猫道8安设猫道与井口连接定位机构8.1，距离可调，高度可调，精准定位，确保翻转立式猫道8可以90度翻转抽油杆至井口中心所在竖直线；
第二步，翻转立式猫道测量抽油杆长度：拨管机构将上抽油杆4翻转至翻转立式猫道卡爪8.6内，抽油杆测长液压缸8.10推动上抽油杆4贴紧起始位置定位块8.9，根据起始尺寸减去位移传感器移动距离，得出上抽油杆实际尺寸；
第三步，翻转立式猫道进行90°翻转上料：翻转立式猫道卡爪8.6夹紧，同时，翻转立式猫道防弯曲液压缸8.5动作，通过两个翻转立式猫道卡爪8.6拉紧上抽油杆4，防止上抽油杆4弯曲；翻转立式猫道8完成90度翻转；
第四步，显示动力吊卡、动力卡瓦和抽油杆位置，准确控制立式接替过程：上抽油杆4竖直状态，下部位置确定，长度确定，以翻转立式猫道8上部初始位置为原点，构建可视化坐标，准确显示动力吊卡2、上抽油杆4和动力卡瓦6位置，从而准确控制确定动力吊卡2与上抽油杆4上部实时距离、上抽油杆4下部与下抽油杆7的接箍及动力吊卡2实时距离，准确控制作业过程；
第五步，立式接替，浮动夹持：动力吊卡2在吊卡导向机构3作用下下移，动力吊卡2打开，自上而下套入上抽油杆4，动力吊卡2闭合，逐步浮动夹紧上抽油杆4的推承面台肩4.3，上抽油杆4处于可旋转和上下移动状态；翻转立式猫道卡爪8.6微打开，上抽油杆4处于能够旋转和上下移动且不能脱离翻转立式猫道卡爪8.6的状态；
第六步，悬吊系统下放抽油杆并对正下抽油杆的接箍：动力吊卡2下行，上抽油杆4的接箍逐步靠近下抽油杆7螺纹，减速，上抽油杆4的接箍接触下抽油杆7螺纹，动力吊卡2继续下行，下行距离不超过扳手方4.4长度，防止动力吊卡2及其相连接机构重量承载在上抽油杆4上，产生弯曲；上抽油杆4位于翻转立式猫道卡爪8.6内，下放，翻转立式猫道卡爪8.6起到导向抽油杆作用；
第七步，抽油杆上卸扣动力钳接杆：悬吊系统下放抽油杆同时，抽油杆上卸扣动力钳5在动力驱动下，沿导轨移动至井口中心，抽油杆上卸扣动力钳5夹持下抽油杆7的扳手方4.4，抽油杆上卸扣动力钳5的上部卸扣钳夹持上抽油杆4的接箍，进行上扣处理，直至旋紧；
第八步，旋扣行程补偿：上抽油杆4的接箍与下抽油杆7旋扣过程中，上抽油杆4下行，由于扳手方4.4长度行程小于螺纹行程，动力吊卡2下行进行行程补偿；
第九步，抽油杆上卸扣动力钳5回退，猫道回位进行下一根抽油杆作业，同时，翻转立式猫道卡爪8.6松开，翻转立式猫道8回位，重复第二步作业过程，进行下一根抽油杆输送；
第十步，起吊：抽油杆上卸扣动力钳5回退同时，悬吊系统上提，上提一段距离，在上提的同时，动力卡瓦6打开；
第十一步，下放，动力卡瓦卡住下抽油杆的凸缘：悬吊系统减速直至停止，转向下放，下抽油杆7的凸缘4.5接近井口，减速，动力卡瓦6闭合，卡住下抽油杆7的凸缘4.5；
第十二步，动力吊卡上升，下放下一根抽油杆：动力卡瓦6打开，上升回位，同时，翻转立式猫道8将下一根抽油杆输送至井口中心竖直位置，重复第三步作业过程，进行下一根抽油杆立式接替；这样，整个工艺过程形成完整循环作业。
本发明的起升抽油杆工艺过程，包括如下：
第一步，动力吊卡下行，卡住抽油杆的推承面台肩：动力吊卡2在吊卡导向机构3作用下下行，动力吊卡2打开，接近上抽油杆4的推承面台肩4.3减速；同时，翻转立式猫道8启动，上升；
第二步，翻转立式猫道浮动夹持上抽油杆：动力吊卡2继续下行，从上面套入上抽油杆4，闭合，浮动夹持上抽油杆4的推承面台肩4.3；这一过程依靠显示动力吊卡2、动力卡瓦6和上抽油杆4位置，准确控制动力吊卡2与下抽油杆7的上部扳手方4.4实时位置；
第三步，悬吊系统起升后下放，动力卡瓦卡住下抽油杆的凸缘：悬吊系统起升，同时动力卡瓦6打开，起升直至下抽油杆7的接箍高出动力卡瓦6台面一段距离，悬吊系统减速直至停止，转向下放，接近动力卡瓦6台面减速，动力卡瓦6闭合，动力卡瓦6卡住下抽油杆7的凸缘4.5；
第四步，翻转立式猫道浮动夹持上抽油杆，抽油杆上卸扣动力钳启动：翻转立式猫道8转动到位，浮动夹持上抽油杆4；同时，抽油杆上卸扣动力钳5启动，沿导轨移至井口中心；
第五步，行程补偿：抽油杆上卸扣动力钳5在进行上卸扣处理过程中，依靠动力吊卡2下行或大钩弹簧进行行程补偿；完成卸扣后，抽油杆接箍留在上抽油杆4；翻转立式猫道8浮动夹持上抽油杆4，抽油杆上卸扣动力钳5开始回位；
第六步，卸扣处理：悬吊系统下放同时，抽油杆上卸扣动力钳5在动力驱动下，移动至井口中心，抽油杆上卸扣动力钳5夹持下抽油杆7的扳手方4.4，抽油杆上卸扣动力钳5的上部卸扣钳夹持上抽油杆4的接箍，进行卸扣处理，直至完全完成卸扣；
第七步，翻转立式猫道夹持抽油杆：翻转立式猫道卡爪8.6加力，夹持住上抽油杆4，同时翻转立式猫道防弯曲液压缸8.5动作加力，防止上抽油杆4弯曲；
第八步，动力吊卡松开并上升：动力吊卡2松开推承面台肩4.3，上升一段距离，动力吊卡2脱离上抽油杆4；
第九步，翻转立式猫道翻转上抽油杆：动力吊卡2下降，翻转立式猫道8翻转上抽油杆4，直至水平位置；
第十步，拨管机构翻转上抽油杆至抽油杆排管架：翻转立式猫道卡爪8.6松开，拨管机构将上抽油杆4拨至抽油杆排管架，同时，动力吊卡2下降，拨管机构是现有常规技术；
第十一步，动力吊卡2下降至下抽油杆7，重复第一步，对下一根抽油杆作业；
通过以上作业工艺过程，实现起升抽油杆作业。
以上作业过程是在控制系统9和液压动力驱动下完成，其中，动力吊卡2、动力卡瓦6、抽油杆上卸扣动力钳5均配置传感器，PLC/单片机在感知控制信号情况下，控制/驱动执行部件动作，实现协调配合作业，并控制各部件并行作业，本发明工艺，可以实现井口作业自动化，整机操作减少1-2人井口工，需要大班司机1人，井口工1人辅助和管排工1人即可完成作业工作，并逐步实现井口无人作业。
实施例2，本发明为猫道集成导向机构式，结合附图1-4对本发明作进一步详细的说明：
本发明提供一种实现抽油杆自动化作业的油田修井工艺，主要由大钩和吊环1、动力吊卡2、吊卡导向机构3、上抽油杆4、抽油杆上卸扣动力钳5、动力卡瓦6、下抽油杆7、翻转立式猫道8和控制系统9组成，其中大钩和吊环1、动力吊卡2、吊卡导向机构3和动力卡瓦6组成悬吊系统，完成抽油杆起、下运动，抽油杆上卸扣动力钳5实现抽油杆上扣和卸扣，翻转立式猫道8完成抽油杆输送，控制系统9实现整机自动控制。翻转立式猫道8集成吊卡导向机构3，包括猫道与井口连接定位机构8.1、翻转立式猫道支座8.2、翻转立式猫道起升液压缸8.3、翻转立式猫道起升臂8.4、翻转立式猫道防弯曲液压缸8.5、翻转立式猫道卡爪8.6、翻转立式猫道支撑转臂8.7、翻转立式猫道支撑座8.8、起始位置定位块8.9、抽油杆测长液压缸8.10、拉杆式传感器8.11，所述翻转立式猫道支撑转臂8.7的下侧设有翻转立式猫道起升臂8.4，翻转立式猫道起升臂8.4连接翻转立式猫道起升液压缸8.3，在翻转立式猫道起升臂8.4的上侧设有翻转立式猫道防弯曲液压缸8.5和翻转立式猫道卡爪8.6，在翻转立式猫道起升臂8.4的左侧设有起始位置定位块8.9和猫道与井口连接定位机构8.1，在右侧设有翻转立式猫道支座8.2和翻转立式猫道支撑座8.8，在翻转立式猫道支座8.2的外侧设有抽油杆测长液压缸8.10和拉杆式传感器8.11。
其中，吊卡导向机构3包括导向支柱3.1、导向起升液压缸3.2、拉杆3.3、导向机构滑轨3.4、导向机构导向滑车3.5，导向支柱3.1的下侧设有导向起升液压缸3.2和拉杆3.3，上端设有导向机构滑轨3.4和导向机构导向滑车3.5。
具体工艺过程同实施例1。
本发明的技术特点包括如下：
一、整个作业系统由大钩和吊环1、动力吊卡2、动力卡瓦6、吊卡导向机构3、抽油杆上卸扣动力钳5、翻转立式猫道8和控制系统9组成，大钩和吊环1、动力吊卡2、动力卡瓦6、吊卡导向机构3组成悬吊系统完成抽油杆起和下运动，抽油杆上卸扣动力钳5实现抽油杆上扣和卸扣，翻转立式猫道8完成抽油杆90°翻转输送，控制系统9实现整机自动控制。
二、整个抽油杆作业过程吊卡和抽油杆采用立式接替作业，即：下抽油杆过程动力吊卡2在吊卡导向机构3作用下移，动力吊卡2打开，自上而下套入抽油杆，动力吊卡2闭合，逐步浮动夹紧抽油杆的推承面台肩4.3，抽油杆处于可旋转和上下移动状态；动力吊卡2下移，上抽油杆4沿导向下移，下端螺纹对正上抽油杆4的接箍螺纹；起抽油杆过程，动力吊卡2下行，从上面套入抽油杆，闭合，浮动夹持抽油杆的推承面台肩4.3。
三、可以通过PLC/单片机控制，建立竖直方向可视化动力吊卡2、动力卡瓦6和抽油杆坐标，实现实时显示动力吊卡2、动力卡瓦6和抽油杆位置，准确控制立式接替过程。具体：翻转立式猫道8实现抽油杆测长，下端定位，抽油杆翻转后，抽油杆下部位置确定，长度确定，则上部位置确定，坐标零点确定，则依靠安装于动力吊卡2位置传感器，确定动力吊卡2与抽油杆上部实时距离。
四、动力吊卡2在吊卡导向机构3上进行上下移动，确保准确对正抽油杆，套入夹持抽油杆的推承面台肩4.3。
整个抽油杆作业过程中吊卡不流转。传统作业方式至少需要两个吊卡，需要人工将吊卡挂入大钩，大钩下降后，人工将另一个吊卡搬运至井口，吊卡从大钩到井口中心循环流转。本工艺过程的动力吊卡2始终处于大钩下面，不进行循环流转。
五、翻转立式猫道8依据井口中心准确定位，确保将抽油杆翻转送至井口中心，以及将抽油杆翻转运回水平位置。
六、翻转立式猫道8除具有翻转起下抽油杆作用外，还具有对抽油杆扶正导向作用，确保上抽油杆4的接箍对正下抽油杆7螺纹，同时，接近减速，保护螺纹。动力吊卡2夹持抽油杆的推承面台肩4.3，动力卡瓦6夹持抽油杆的凸缘4.5。
七、抽油杆上卸扣动力钳5可以实现卸扣处理，背钳夹持下抽油杆7扳手方4.4，卸扣钳可以夹持上抽油杆4的接箍。
八、本发明的并行作业主要体现在：起下抽油杆，悬吊系统下放同时，翻转立式猫道8进行上、卸抽油杆作业，将抽油杆翻转至竖直井口中心；抽油杆上卸扣动力钳5进退和悬吊系统也是并行作业。因此，在悬吊系统工作速度与传统修井作业速度一致情况下，本工艺整体作业速度远高于传统修井作业速度。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种实现抽油杆自动化的油田修井作业工艺，其特征是包括下放抽油杆工艺过程：
第一步，翻转立式猫道安装定位：翻转立式猫道安设猫道与井口连接定位机构，距离可调，高度可调，精准定位，确保翻转立式猫道可以90度翻转抽油杆至井口中心所在竖直线；
第二步，翻转立式猫道测量抽油杆长度：拨管机构将上抽油杆翻转至翻转立式猫道卡爪内，抽油杆测长液压缸推动上抽油杆贴紧起始位置定位块，根据起始尺寸减去位移传感器移动距离，得出上抽油杆实际尺寸；
第三步，翻转立式猫道进行90°翻转上料：翻转立式猫道卡爪夹紧，同时，翻转立式猫道防弯曲液压缸动作，通过两个翻转立式猫道卡爪拉紧上抽油杆，防止上抽油杆弯曲；翻转立式猫道完成90度翻转；
第四步，显示动力吊卡、动力卡瓦和抽油杆位置，准确控制立式接替过程：上抽油杆竖直状态，下部位置确定，长度确定，以翻转立式猫道上部初始位置为原点，构建可视化坐标，准确显示动力吊卡、上抽油杆和动力卡瓦位置，从而准确控制确定动力吊卡与上抽油杆上部实时距离、上抽油杆下部与下抽油杆的接箍及动力吊卡实时距离，准确控制作业过程；
第五步，立式接替，浮动夹持：动力吊卡在吊卡导向机构作用下下移，动力吊卡打开，自上而下套入上抽油杆，动力吊卡闭合，逐步浮动夹紧上抽油杆的推承面台肩，上抽油杆处于可旋转和上下移动状态；翻转立式猫道卡爪微打开，上抽油杆处于能够旋转和上下移动且不能脱离翻转立式猫道卡爪的状态；
第六步，悬吊系统下放抽油杆并对正下抽油杆的接箍：动力吊卡下行，上抽油杆的接箍逐步靠近下抽油杆螺纹，减速，上抽油杆的接箍接触下抽油杆螺纹，动力吊卡继续下行，下行距离不超过扳手方长度，防止动力吊卡及其相连接机构重量承载在上抽油杆上，产生弯曲；上抽油杆位于翻转立式猫道卡爪内，下放，翻转立式猫道卡爪起到导向抽油杆作用；
第七步，抽油杆上卸扣动力钳接杆：悬吊系统下放抽油杆同时，抽油杆上卸扣动力钳在动力驱动下，沿导轨移动至井口中心，抽油杆上卸扣动力钳夹持下抽油杆的扳手方，抽油杆上卸扣动力钳的上部卸扣钳夹持上抽油杆的接箍，进行上扣处理，直至旋紧；
第八步，旋扣行程补偿：上抽油杆的接箍与下抽油杆旋扣过程中，上抽油杆下行，由于扳手方长度行程小于螺纹行程，动力吊卡下行进行行程补偿；
第九步，抽油杆上卸扣动力钳回退，猫道回位进行下一根抽油杆作业，同时，翻转立式猫道卡爪松开，翻转立式猫道回位，重复第二步作业过程，进行下一根抽油杆输送；
第十步，起吊：抽油杆上卸扣动力钳回退同时，悬吊系统上提，上提一段距离，在上提的同时，动力卡瓦打开；
第十一步，下放，动力卡瓦卡住下抽油杆的凸缘：悬吊系统减速直至停止，转向下放，下抽油杆的凸缘接近井口，减速，动力卡瓦闭合，卡住下抽油杆的凸缘；
第十二步，动力吊卡上升，下放下一根抽油杆：动力卡瓦打开，上升回位，同时，翻转立式猫道将下一根抽油杆输送至井口中心竖直位置，重复第三步作业过程，进行下一根抽油杆立式接替；这样，整个工艺过程形成完整循环作业。
2.根据权利要求1所述的实现抽油杆自动化的油田修井作业工艺，其特征是：还包括起升抽油杆工艺过程：
第一步，动力吊卡下行，卡住抽油杆的推承面台肩：动力吊卡在吊卡导向机构作用下下行，动力吊卡打开，接近上抽油杆的推承面台肩减速；同时，翻转立式猫道启动，上升；
第二步，翻转立式猫道浮动夹持上抽油杆：动力吊卡继续下行，从上面套入上抽油杆，闭合，浮动夹持上抽油杆的推承面台肩；这一过程依靠显示动力吊卡、动力卡瓦和上抽油杆位置，准确控制动力吊卡与下抽油杆的上部扳手方实时位置；
第三步，悬吊系统起升后下放，动力卡瓦卡住下抽油杆的凸缘：悬吊系统起升，同时动力卡瓦打开，起升直至下抽油杆的接箍高出动力卡瓦台面一段距离，悬吊系统减速直至停止，转向下放，接近动力卡瓦台面减速，动力卡瓦闭合，动力卡瓦卡住下抽油杆的凸缘；
第四步，翻转立式猫道浮动夹持上抽油杆，抽油杆上卸扣动力钳启动：翻转立式猫道转动到位，浮动夹持上抽油杆；同时，抽油杆上卸扣动力钳启动，沿导轨移至井口中心；
第五步，行程补偿：抽油杆上卸扣动力钳在进行上卸扣处理过程中，依靠动力吊卡下行或大钩弹簧进行行程补偿；完成卸扣后，抽油杆接箍留在上抽油杆；翻转立式猫道浮动夹持上抽油杆，抽油杆上卸扣动力钳开始回位；
第六步，卸扣处理：悬吊系统下放同时，抽油杆上卸扣动力钳在动力驱动下，移动至井口中心，抽油杆上卸扣动力钳夹持下抽油杆的扳手方，抽油杆上卸扣动力钳的上部卸扣钳夹持上抽油杆的接箍，进行卸扣处理，直至完全完成卸扣；
第七步，翻转立式猫道夹持抽油杆：翻转立式猫道卡爪加力，夹持住上抽油杆，同时翻转立式猫道防弯曲液压缸动作加力，防止上抽油杆弯曲；
第八步，动力吊卡松开并上升：动力吊卡松开推承面台肩，上升一段距离，动力吊卡脱离上抽油杆；
第九步，翻转立式猫道翻转上抽油杆：动力吊卡下降，翻转立式猫道翻转上抽油杆，直至水平位置；
第十步，拨管机构翻转上抽油杆至抽油杆排管架：翻转立式猫道卡爪松开，拨管机构将上抽油杆拨至抽油杆排管架，同时，动力吊卡下降；
第十一步，动力吊卡下降至下抽油杆，重复第一步，对下一根抽油杆作业。
3.根据权利要求1所述的实现抽油杆自动化的油田修井作业工艺，其特征是：所述的翻转立式猫道包括猫道与井口连接定位机构、翻转立式猫道支座、翻转立式猫道起升液压缸、翻转立式猫道起升臂、翻转立式猫道防弯曲液压缸、翻转立式猫道卡爪、翻转立式猫道支撑转臂、翻转立式猫道支撑座、起始位置定位块、抽油杆测长液压缸、拉杆式传感器，所述翻转立式猫道支撑转臂的下侧设有翻转立式猫道起升臂，翻转立式猫道起升臂连接翻转立式猫道起升液压缸，在翻转立式猫道起升臂的上侧设有翻转立式猫道防弯曲液压缸和翻转立式猫道卡爪，在翻转立式猫道起升臂的左侧设有起始位置定位块和猫道与井口连接定位机构，在右侧设有翻转立式猫道支座和翻转立式猫道支撑座，在翻转立式猫道支座的外侧设有抽油杆测长液压缸和拉杆式传感器。
4.根据权利要求1所述的实现抽油杆自动化的油田修井作业工艺，其特征是：所述的吊卡导向机构包括导向支柱、导向起升液压缸、拉杆、导向机构滑轨、导向机构导向滑车，导向支柱的下侧设有导向起升液压缸和拉杆，上端设有导向机构滑轨和导向机构导向滑车。
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