CN112983313A - 油田修井作业设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油田修井作业设备，涉及石油机械技术领域，该油田修井作业设备包括主钻台、升降装置和上卸扣装置；主钻台包括钻台面板，钻台面板上设有避让孔；升降装置安装于钻台面板的下方，升降装置包括平台底座、导向立柱组、升降平台和升降驱动机构，导向立柱组固定连接在平台底座与钻台面板之间；升降平台滑动连接于导向立柱组；升降驱动机构与升降平台传动连接，用于带动升降平台沿导向立柱组升降；上卸扣装置安装于升降平台，升降平台能够带动上卸扣装置伸出或退回避让孔。解决了现有技术中存在的钻台与上卸扣装置现场安装时间长的技术问题。

Description

油田修井作业设备

技术领域

本发明涉及石油机械技术领域，尤其是涉及一种油田修井作业设备。

背景技术

大修作业自动化系统上卸扣装置主要有铁钻工和自动液压钳两种形式。现有的两种形式在一定程度上都存在结构复杂、体积大等问题。通常的，与钻台的安装连接主要采用法兰螺栓连接、插筒等方式，运输安装过程需要卡车、吊车、专用底座且需要多人进行配合，导致搬运成本高、运输安装繁琐且用时长。在完成设备主体安装后，需要现场插接液压管线和通讯线缆，整个安装过程用时长。另外，在修井间歇停机不工作时，设备主体仍然占用钻台面空间，给钻台上的其他工作带来不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油田修井作业设备，以缓解现有技术中存在的钻台与上卸扣装置现场安装时间长的技术问题。

第一方面，本发明提供一种油田修井作业设备，包括：主钻台、升降装置和上卸扣装置；

所述主钻台包括钻台面板，所述钻台面板上设有避让孔；

所述升降装置安装于所述钻台面板的下方，所述升降装置包括平台底座、导向立柱组、升降平台和升降驱动机构，所述导向立柱组固定连接在所述平台底座与所述钻台面板之间；所述升降平台滑动连接于所述导向立柱组；所述升降驱动机构与所述升降平台传动连接，用于带动所述升降平台沿所述导向立柱组升降；

所述上卸扣装置安装于所述升降平台，所述升降平台能够带动所述上卸扣装置伸出或退回所述避让孔。

进一步的，所述升降驱动机构设置为两组，且相对设置；

所述升降驱动机构包括升降电机、传动组件和丝杠；所述丝杠设置为两组并与所述导向立柱组相平行设置，所述升降电机通过所述传动组件分别与两组所述丝杠连接；

所述升降平台与所述丝杠传动连接，所述升降电机通过所述传动组件能够带动所述丝杠转动，以使所述升降平台沿所述丝杠的轴线移动。

进一步的，所述传动组件包括角传动箱、联轴器和蜗轮蜗杆机构；

所述角传动箱与所述升降电机传动连接，且所述角传动箱连接在两组所述联轴器之间，所述联轴器与所述丝杠相垂直设置；

所述蜗轮蜗杆机构设置为两组，各所述蜗轮蜗杆机构传动连接在所述联轴器与所述丝杠之间。

进一步的，所述导向立柱组包括四根导向立柱，四根所述导向立柱呈矩形布置；

所述升降平台包括两组导向筒和固定连接在两组所述导向筒之间的轨道组；

所述导向筒滑动套设于位于同侧的两根所述导向立柱上。

进一步的，所述升降平台与所述上卸扣装置之间设有平移装置；

所述平移装置包括传动连接的平移驱动缸和移动小车，所述平移驱动缸安装于所述导向筒，所述移动小车可移动地设于所述轨道组，所述平移驱动缸用于带动所述移动小车在两组所述导向筒之间移动；

所述避让孔采用长孔，所述长孔的延伸方向于所述移动小车的移动方向相同。

进一步的，所述上卸扣装置包括回转机构、升降微调机构、伸缩机构和上卸扣机构；

所述回转机构安装于所述移动小车；所述升降微调机构安装于所述回转机构的输出端；

所述伸缩机构安装于所述升降微调机构的输出端；

所述上卸扣机构安装于所述伸缩机构的输出端。

进一步的，所述升降微调机构包括升降导轨、升降滑车、齿条、齿轮和升降马达；

所述升降导轨固定连接于所述回转机构的输出端；所述升降滑车滑动连接于所述升降导轨；所述齿条固定连接于所述升降导轨并与所述齿轮啮合连接；所述齿轮枢接于所述升降滑车并与所述升降马达传动连接，所述升降马达能够带动所述升降滑车沿所述升降导轨移动；

所述伸缩机构安装于所述升降滑车。

进一步的，所述上卸扣装置在伸出所述避让孔的过程中，其在水平面的投影面积不大于所述避让孔的投影面积，且所述升降导轨贯穿所述避让孔；

所述避让孔处设有第一盖板和第二盖板，所述第一盖板能够盖合所述升降导轨两侧的部分避让孔；

所述第一盖板和所述第二盖板的板面面积与所述避让孔的孔口面积相适配。

进一步的，所述伸缩机构包括剪刀叉组件和伸缩液压缸；

所述剪刀叉组件铰接于所述升降滑车与所述上卸扣机构之间，所述伸缩液压缸与所述剪刀叉组件传动连接，用于带动所述剪刀叉组件伸缩。

进一步的，所述上卸扣机构包括机架、悬臂、换挡机构和液压钳；

所述机架连接于所述剪刀叉组件远离所述升降滑车的一端；

所述悬臂固定连接于所述机架的顶端；

所述换挡机构安装于所述液压钳；

所述液压钳铰接于所述悬臂。

有益效果：

本发明提供的油田修井作业设备，主钻台包括钻台面板，钻台面板上设有避让孔；升降装置安装于钻台面板的下方，升降装置包括平台底座、导向立柱组、升降平台和升降驱动机构，导向立柱组固定连接在平台底座与钻台面板之间；升降平台滑动连接于导向立柱组；升降驱动机构与升降平台传动连接，升降驱动机构可带动升降平台沿导向立柱组升降，由于上卸扣装置安装于所述升降平台，因而，升降平台能够带动上卸扣装置升降，以伸出或退回避让孔，具体的，在使用时可使上卸扣装置伸出避让孔，以便于使用，在不使用时，可使上卸扣装置退回避让孔，便于收纳和运输；可见，该油田修井作业设备将上卸扣装置集成在主钻台，在使用时无需现场安装，节省了安装时间；同时，实现了整体运输，使得运输也比较方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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油田修井作业设备的结构示意图，其中，油田修井作业设备处于运输状态；

图2为图1所示油田修井作业设备的右视图；

图3为本发明实施例提供的油田修井作业设备的结构示意图，其中，上卸扣装置处于被顶起状态；

图4为升降装置和上卸扣装置连接结构示意图之一；

图5为升降装置和上卸扣装置连接结构示意图之二；

图6为升降装置和上卸扣装置连接结构示意图之三；

图7为本发明实施例提供的油田修井作业设备的结构示意图，其中，上卸扣装置处于工作位；

图8为上卸扣装置的结构示意图，其中，伸缩机构处于伸长状态；

图9为升降微调机构和回转机构的连接结构示意图；

图10为本发明实施例提供的油田修井作业设备的结构示意图，其中，上卸扣装置回转至工作角度；

图11为图8所示上卸扣装置的主视图；

图12为上卸扣装置的结构示意图，其中，伸缩机构处于缩回状态。

图标：

100-主钻台；110-钻台面板；120-钻台底板；130-支撑柱；140-第一盖板；150-第二盖板；111-避让孔；

200-升降装置；210-平台底座；220-导向立柱；230-升降平台；240-升降电机；250-丝杠；260-角传动箱；270-联轴器；280-蜗轮蜗杆机构；231-导向筒；232-轨道；

310-平移驱动缸；320-移动小车；

400-上卸扣装置；410-回转机构；420-升降微调机构；430-伸缩机构；440-上卸扣机构；421-升降导轨；422-升降滑车；423-齿条；424-齿轮；425-升降马达；431-剪刀叉组件；432-伸缩液压缸；441-机架；442-悬臂；443-换挡机构；444-液压钳。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参照图1至图3，本实施例提供一种油田修井作业设备，该油田修井作业设备包括主钻台100、升降装置200和上卸扣装置400；主钻台100包括钻台面板110，钻台面板110上设有避让孔111；升降装置200安装于钻台面板110的下方，升降装置200包括平台底座210、导向立柱组、升降平台230和升降驱动机构，导向立柱组固定连接在平台底座210与钻台面板110之间；升降平台230滑动连接于导向立柱组；升降驱动机构与升降平台230传动连接，用于带动升降平台230沿导向立柱组升降；上卸扣装置400安装于升降平台230，升降平台230能够带动上卸扣装置400伸出或退回避让孔111。

本实施例提供的油田修井作业设备,由于上卸扣装置400安装于升降平台230，因而，升降平台230能够带动上卸扣装置400升降，以伸出或退回避让孔111，具体的，在使用时可使上卸扣装置400伸出避让孔111（具体见图3），以便于使用，在不使用时，可使上卸扣装置400退回避让孔111（具体见图1），便于收纳和运输；可见，该油田修井作业设备将上卸扣装置400集成在主钻台100，在使用时无需现场安装，节省了安装时间；同时，实现了整体运输，使得运输也比较方便。

具体的，参照图1，该主钻台100还包括钻台底板120和支撑柱130，其中，支撑柱130固定连接在钻台面板110与钻台底板120之间，以使两者之间形成用于安装升降装置200空间。

本实施例中，参照图4，升降驱动机构设置为两组，且相对设置；升降驱动机构包括升降电机240、传动组件和丝杠250；丝杠250设置为两组并与导向立柱组相平行设置，升降电机240通过传动组件分别与两组丝杠250连接；升降平台230与丝杠250传动连接，升降电机240通过传动组件能够带动丝杠250转动，以使升降平台230沿丝杠250的轴线移动，如此设置，能够使升降平台230垂直升降，确保升降平台230沿丝杠250平稳地移动。

具体的，参照图4和图5，传动组件包括角传动箱260、联轴器270和蜗轮蜗杆机构280；角传动箱260与升降电机240传动连接，且角传动箱260连接在两组联轴器270之间，联轴器270与丝杠250相垂直设置；蜗轮蜗杆机构280设置为两组，各蜗轮蜗杆机构280传动连接在联轴器270与丝杠250之间，如此设置，可通过一组角传动箱260和升降电机240，即可实现两组丝杠250的同步转动，简化了整体结构，同时将水平方向的回转运动通过蜗轮蜗杆机构280转化为竖直方向的回转运动，可有效降低升降装置200的整体高度（一般的，在丝杠250的底端直接连接电机，可使高度相对较高）。

进一步的，参照图6，导向立柱组包括四根导向立柱220，四根导向立柱220呈矩形布置；升降平台230包括两组导向筒231和固定连接在两组导向筒231之间的轨道组；导向筒231滑动套设于位于同侧的两根导向立柱220上。其中，轨道组包括两根轨道232，如此设置，可使两组导向筒231和两根轨道232之间留有一定的空间，以便于后面平移装置的布置。

参照图3、图6和图7，升降平台230与上卸扣装置400之间设有平移装置；平移装置包括传动连接的平移驱动缸310和移动小车320，平移驱动缸310安装于导向筒231，移动小车320可移动地设于轨道组，平移驱动缸310用于带动移动小车320在两组导向筒231之间移动；避让孔111采用长孔，长孔的延伸方向于移动小车320的移动方向相同。其中，图3所示为上卸扣装置400被升降装置200垂直顶起，图7所示为上卸扣装置400在移动小车320的带动下向右移动至工作位。

具体的，移动小车320通过滚轮设于两根轨道232之间。

参照图8，上卸扣装置400包括回转机构410、升降微调机构420、伸缩机构430和上卸扣机构440；回转机构410安装于移动小车320；升降微调机构420安装于回转机构410的输出端；伸缩机构430安装于升降微调机构420的输出端；上卸扣机构440安装于伸缩机构430的输出端，通过前述可知，可使上卸扣机构440能够实现升降、水平伸缩以及回转运动，以使上卸扣机构440更精准地工作。

可选的，回转机构410可采用回转减速器。

参照图9，升降微调机构420包括升降导轨421、升降滑车422、齿条423、齿轮424和升降马达425；升降导轨421固定连接于回转机构410的输出端；升降滑车422滑动连接于升降导轨421；齿条423固定连接于升降导轨421并与齿轮424啮合连接；齿轮424枢接于升降滑车422并与升降马达425传动连接，升降马达425能够带动升降滑车422沿升降导轨421移动；伸缩机构430安装于升降滑车422。

具体工作时，升降马达425带动齿轮424转动，由于齿轮424与齿条423啮合，此时，齿轮424可沿齿条423转动，并在转动的过程中带动升降滑车422沿升降导轨421做升降运动。

其中，升降装置200能够带动上卸扣装置400伸出避让孔111，在需要工作时，升降马达425通过升降滑车422带动伸缩机构430和上卸扣机构440在竖直方向上微调。

参照图10，上卸扣装置400在伸出避让孔111的过程中，其在水平面的投影面积不大于避让孔111的投影面积，且升降导轨421贯穿避让孔111；避让孔111处设有第一盖板140和第二盖板150，第一盖板140能够盖合升降导轨421两侧的部分避让孔111；第一盖板140和第二盖板150的板面面积与避让孔111的孔口面积相适配，如此设置，可使第一盖板140和第二盖板150完全盖合避让孔111；同时，在工作状态下，可使第一盖板140盖合升降导轨421两侧的部分避让孔111，第二盖板150处于打开状态。

其中，第一盖板140和第二盖板150可铰接于钻台面板110，以确保上卸扣装置400在上升过程中能够直接顶起第一盖板140和第二盖板150，使第一盖板140和第二盖板150打开。

参照图11和图12，伸缩机构430包括剪刀叉组件431和伸缩液压缸432；剪刀叉组件431铰接于升降滑车422与上卸扣机构440之间，伸缩液压缸432与剪刀叉组件431传动连接，用于带动剪刀叉组件431伸缩。

需要说明的是，剪刀叉组件431可采用现有技术，在此不再详细赘述。

进一步的，上卸扣机构440包括机架441、悬臂442、换挡机构443和液压钳444；机架441连接于剪刀叉组件431远离升降滑车422的一端；悬臂442固定连接于机架441的顶端；换挡机构443安装于液压钳444；液压钳444铰接于悬臂442。

其中，机架441还可设有用于检测液压钳444回转角度的扭矩检测传感器，以控制回转机构410的回转角度。

综合以上，该油田修井作业设备运动至工作角度的过程为：

启动升降电机240，使升降平台230带动上卸扣装置400伸出避让孔111；

启动平移驱动缸310，使其通过移动小车320带动上卸扣装置400沿避让孔111的延伸方向向右移动至中间位置；

启动回转机构410，使其带动升降微调机构420、伸缩机构430和上卸扣机构440转动90°至工作角度，此时，可盖上第一盖板140。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种油田修井作业设备，其特征在于，包括：主钻台（100）、升降装置（200）和上卸扣装置（400）；

所述主钻台（100）包括钻台面板（110），所述钻台面板（110）上设有避让孔（111）；

所述升降装置（200）安装于所述钻台面板（110）的下方，所述升降装置（200）包括平台底座（210）、导向立柱组、升降平台（230）和升降驱动机构，所述导向立柱组固定连接在所述平台底座（210）与所述钻台面板（110）之间；所述升降平台（230）滑动连接于所述导向立柱组；所述升降驱动机构与所述升降平台（230）传动连接，用于带动所述升降平台（230）沿所述导向立柱组升降；

所述上卸扣装置（400）安装于所述升降平台（230），所述升降平台（230）能够带动所述上卸扣装置（400）伸出或退回所述避让孔（111）。

2.根据权利要求1所述的油田修井作业设备，其特征在于，所述升降驱动机构设置为两组，且相对设置；

所述升降驱动机构包括升降电机（240）、传动组件和丝杠（250）；所述丝杠（250）设置为两组并与所述导向立柱组相平行设置，所述升降电机（240）通过所述传动组件分别与两组所述丝杠（250）连接；

所述升降平台（230）与所述丝杠（250）传动连接，所述升降电机（240）通过所述传动组件能够带动所述丝杠（250）转动，以使所述升降平台（230）沿所述丝杠（250）的轴线移动。

3.根据权利要求2所述的油田修井作业设备，其特征在于，所述传动组件包括角传动箱（260）、联轴器（270）和蜗轮蜗杆机构（280）；

所述角传动箱（260）与所述升降电机（240）传动连接，且所述角传动箱（260）连接在两组所述联轴器（270）之间，所述联轴器（270）与所述丝杠（250）相垂直设置；

所述蜗轮蜗杆机构（280）设置为两组，各所述蜗轮蜗杆机构（280）传动连接在所述联轴器（270）与所述丝杠（250）之间。

4.根据权利要求1-3任一项所述的油田修井作业设备，其特征在于，所述导向立柱组包括四根导向立柱（220），四根所述导向立柱（220）呈矩形布置；

所述升降平台（230）包括两组导向筒（231）和固定连接在两组所述导向筒（231）之间的轨道组；

所述导向筒（231）滑动套设于位于同侧的两根所述导向立柱（220）上。

5.根据权利要求4所述的油田修井作业设备，其特征在于，所述升降平台（230）与所述上卸扣装置（400）之间设有平移装置；

所述平移装置包括传动连接的平移驱动缸（310）和移动小车（320），所述平移驱动缸（310）安装于所述导向筒（231），所述移动小车（320）可移动地设于所述轨道组，所述平移驱动缸（310）用于带动所述移动小车（320）在两组所述导向筒（231）之间移动；

所述避让孔（111）采用长孔，所述长孔的延伸方向于所述移动小车（320）的移动方向相同。

6.根据权利要求5所述的油田修井作业设备，其特征在于，所述上卸扣装置（400）包括回转机构（410）、升降微调机构（420）、伸缩机构（430）和上卸扣机构（440）；

所述回转机构（410）安装于所述移动小车（320）；所述升降微调机构（420）安装于所述回转机构（410）的输出端；

所述伸缩机构（430）安装于所述升降微调机构（420）的输出端；

所述上卸扣机构（440）安装于所述伸缩机构（430）的输出端。

7.根据权利要求6所述的油田修井作业设备，其特征在于，所述升降微调机构（420）包括升降导轨（421）、升降滑车（422）、齿条（423）、齿轮（424）和升降马达（425）；

所述升降导轨（421）固定连接于所述回转机构（410）的输出端；所述升降滑车（422）滑动连接于所述升降导轨（421）；所述齿条（423）固定连接于所述升降导轨（421）并与所述齿轮（424）啮合连接；所述齿轮（424）枢接于所述升降滑车（422）并与所述升降马达（425）传动连接，所述升降马达（425）能够带动所述升降滑车（422）沿所述升降导轨（421）移动；

所述伸缩机构（430）安装于所述升降滑车（422）。

8.根据权利要求7所述的油田修井作业设备，其特征在于，所述上卸扣装置（400）在伸出所述避让孔（111）的过程中，其在水平面的投影面积不大于所述避让孔（111）的投影面积，且所述升降导轨（421）贯穿所述避让孔（111）；

所述避让孔（111）处设有第一盖板（140）和第二盖板（150），所述第一盖板（140）能够盖合所述升降导轨（421）两侧的部分避让孔（111）；

所述第一盖板（140）和所述第二盖板（150）的板面面积与所述避让孔（111）的孔口面积相适配。

9.根据权利要求7所述的油田修井作业设备，其特征在于，所述伸缩机构（430）包括剪刀叉组件（431）和伸缩液压缸（432）；

所述剪刀叉组件（431）铰接于所述升降滑车（422）与所述上卸扣机构（440）之间，所述伸缩液压缸（432）与所述剪刀叉组件（431）传动连接，用于带动所述剪刀叉组件（431）伸缩。

10.根据权利要求9所述的油田修井作业设备，其特征在于，所述上卸扣机构（440）包括机架（441）、悬臂（442）、换挡机构（443）和液压钳（444）；

所述机架（441）连接于所述剪刀叉组件（431）远离所述升降滑车（422）的一端；

所述悬臂（442）固定连接于所述机架（441）的顶端；

所述换挡机构（443）安装于所述液压钳（444）；

所述液压钳（444）铰接于所述悬臂（442）。

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