CN113047788A - 一种管杆自动输送式油田钻井装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种管杆自动输送式油田钻井装置,用于解决油田钻井过程中对油杆输送以及安装的技术问题。一种管杆自动输送式油田钻井装置，包括：用于存储油管的管箱机构；用于将管箱机构处的油杆向上提升的提升机构；用于将提升机构上的油杆导送至推送机构上的导送机构；用于将油杆推送至摆臂机构的推送机构；用于实现油杆旋转夹持的摆臂机构；用于实现摆臂机构升降，并实现油杆对接的立柱机构；以及上下段油杆对接之前对下段油杆卡固的卡持机构。

Description

一种管杆自动输送式油田钻井装置

技术领域

本发明涉及油田钻井装备技术领域，具体地说是一种管杆自动输送式油田钻井装置。

背景技术

油田在开采过程中，油田钻井是一道重要的工序。伴随科学技术的发展，涌现出了多种石油钻井设备，为石油开采提高了效率。但是，现有的钻井设备中，大多采用多套装置组合式，才能完成油杆从上料、传输一直到安装的的所有工作。这样的装置结构，使用成本较高，智能化程度相对较低。

发明内容

本本发明的目的在于提供一种管杆自动输送式油田钻井装置,用于解决油田钻井过程中对油杆输送以及安装的技术问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种管杆自动输送式油田钻井装置，包括：

用于存储油管的管箱机构；

用于将管箱机构处的油杆向上提升的提升机构；

用于将提升机构上的油杆导送至推送机构上的导送机构；

用于将油杆推送至摆臂机构的推送机构；

用于实现油杆旋转夹持的摆臂机构；

用于实现摆臂机构升降，并实现油杆对接的立柱机构；

以及上下段油杆对接之前对下段油杆卡固的卡持机构。

进一步的，管箱机构包括油杆箱和箱体阀门，箱底采用倾斜面，箱底最低端处的侧方箱壁上设有卸管窗，箱体阀门可开合的安装在卸管窗处，箱体阀门的外侧上端设有下限位顶压座，箱体阀门纵向上间隔设有多个取管口；下限位顶压座与取管口和所述的提升机构对应设置。

进一步的，所述箱底上设有用于拨动卸管窗处油杆的拨管机构，拨管机构包括拨管油缸和拨管板，箱底上设有拨管槽，拨管板可升降的安装在拨管槽内，拨管油缸安装在箱底内，拨管油缸的动力输入端与拨管板连接。

进一步的，所述油杆箱外侧壁上设有出管检测槽，出管检测槽位于卸管窗的上方，用于检测油杆从卸管窗处滚出的出管检测机构安装在出管检测槽中；出管检测机构包括出管检测电磁铁、出管检测板、出管检测复位弹簧和出管检测开关，出管检测电磁铁安装在出管检测槽内，出管检测板通过出管检测复位弹簧与出管检测槽的内端连接；所述出管检测开关安装在出管检测板上。

进一步的，所述提升机构包括提升电杆、提升座、出管接近开关、提升架、提升爪手、提升托举检测开关和提升托举伸缩油缸，提升电杆沿油杆箱的竖向设置，提升座安装在提升电杆的升降移动动力输出端上；出管接近开关通过支架安装在提升座的下端，与所述箱体阀门上端的下限位顶压座对应设置；提升架横向安装在提升座上，提升爪手通过提升托举伸缩油缸可内外移动的安装在提升架上，提升爪手的进管口向上设置与所述箱体阀门纵向上间隔设置的取管口对应设置。

进一步的，所述导送机构设置在所述油杆箱的上端，包括导送检测接近开关、导送电杆、导送架、导送爪手和导送托举检测开关；用于检测提升机构是否已经将油杆提升至指定高度的导送检测接近开关安装在油杆箱的上端前侧，导送电杆位于油杆箱内的上方并沿油杆箱的前后纵向设置；油杆箱的上端板设有与导送电杆对应设置的导送滑槽，导送滑槽内可滑动的设有导送滑块，导送架横向安装在导送滑块上；导送爪手安装在导送架的两侧用于承接来自提升机构的油杆，用于检测油杆是否已经落入导送爪手内的导送托举检测开关安装在导送爪手底端。

进一步的，推送机构横向安装在油杆箱的上端后侧，它包括推送承接顶升油缸、推送电杆、推送卡持爪、推送电磁铁、推送第一油缸、推送第二油缸、推送导向爪、推送承接检测开关和末端推送接近开关；推送底座横向安装在油杆箱上，推送底座与油杆箱之间安装推送承接顶升油缸，推送电杆设置在推送底座上；推送卡持爪安装在推送电杆的横向移动动力输出端上，推送卡持爪的爪口朝向导送机构一侧，用于吸附固定油杆的推送电磁铁安装在推送卡持爪内；所述推送第一油缸竖向安装在推送卡持爪的上端，推送第二油缸横向安装在推送第一油缸的动力输出端上；所述推送导向爪安装在推送底座末端，与所述推送卡持爪前后平齐对应设置；推送导向爪内设置所述的推送承接检测开关，以检测导送机构输送的油杆是否进入推送导向爪内；所述的末端推送接近开关安装在推送导向爪的左侧，以检测推送卡持爪是否已接近推送导向爪。

进一步的，所述摆臂机构包括摆臂主体机构、摆臂检测机构和摆臂抱紧机构；摆臂主体机构包括摆臂电机、摆臂架、摆臂支撑辊轮、辊轮架和辊轮升降油缸，摆臂电机可转动的安装在所述立柱机构的升降移动动力输出端上，上，摆臂架横向安装在摆臂电机的旋转轴上，辊轮架通过辊轮升降油缸安装在摆臂架上，摆臂支撑辊轮分别间隔可转动的安装在辊轮架上；所述摆臂检测机构包括摆臂检测开关、摆臂检测板和检测板调向电机，摆臂检测板通过检测转轴可转动的安装在辊轮架的后端，检测板调向电机也安装在辊轮架上，检测板调向电机的旋转动力输出端与检测转轴连接，用于检测油杆是否到位的摆臂检测开关安装在摆臂检测板的内侧；摆臂抱紧机构包括抱紧臂、抱紧驱动电磁铁和抱紧架，抱紧架竖向安装在摆臂架的下端，抱紧架上设有抱紧轴，抱紧臂采用弧形弹力板结构，对称的设置在摆臂架的两侧，抱紧臂的下端分别与抱紧轴铰接，抱紧臂的上端设有用于抱紧油杆的抱紧卡口；所述抱紧驱动电磁铁安装在抱紧架上，并位于两侧的抱紧臂之间。

进一步的，所述立柱机构包括立柱架、立柱升降电杆、对接驱动油缸、对接驱动电机和对接卡头，立柱升降电杆竖向安装在立柱架上，立柱升降电杆的升降动力输出端安装所述的摆臂机构，对接驱动油缸安装在立柱架的侧方，对接驱动油缸的动力输出端与对接驱动电机连接，对接卡头设置在对接驱动电机的旋转动力输出端上。

进一步的，所述卡持机构包括卡持座、卡持滑板、卡持架和卡固驱动油缸，卡持滑板可内外滑槽的安装在卡持座上，卡持架安装在卡持滑板的前端，卡固驱动油缸安装在卡持座的后端，卡固驱动油缸的前端动力端与卡持滑板连接，卡持架上设有用于卡持油管上端管箍的开放卡口。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明技术方案，能够实现从油杆出管、油管输送以及油缸安装的一体化操作；智能化程度高、节约人力。

附图说明

图1为本发明实施例的前视示意图；

图2为图1中A处局部放大图；

图3为图1中B处局部放大图；

图4为图3中C处局部放大图；

图5为本发明实施例的俯视示意图；

图6为图5中D处局部放大图；

图7为图5中供管系统的A-A向剖视示意图；

图8为图7中E处局部放大图；

图9为图7中G处局部放大图；

图10为图7中F处局部放大图；

图11为图7中H处局部放大图；

图12为图5中供管系统的B-B向剖视示意图；

图13为图12中J处局部放大图；

图14为图12中K处局部放大图；

图15为本发明实施例中摆臂主体机构与摆臂抱紧机构配合关系横向剖视示意图；

图16为本发明实施例中卡持机构的俯视示意图；

图中：100、油杆箱；101、箱体阀门；102、扭转弹簧；103、箱底；104、卸管窗；105、下限位顶压座；106、取管口；107、拨管油缸；108、拨管板；109、出管检测槽；110、出管检测电磁铁；111、出管检测板；112、出管检测复位弹簧；113、出管检测开关；200、提升电杆；201、提升座；202、出管接近开关；203、提升架；204、提升爪手；205、提升托举检测开关；206、提升托举伸缩油缸；207、提升卡板；300、导送检测接近开关；301、导送电杆；302、导送架；303、导送爪手；304、导送托举检测开关；305、导送滑槽；306、导送滑块；400、推送承接顶升油缸；401、推送电杆；402、推送卡持爪；403、推送电磁铁；404、推送第一油缸；405、推送第二油缸；406、推送导向爪；407、推送承接检测开关；408、末端推送接近开关；409、推送底座；500、立柱架；501、立柱升降电杆；502、对接驱动油缸；503、对接驱动电机；504、对接弹力杆；505、对接卡头；600、摆臂电机；601、摆臂架；602、摆臂支撑辊轮；603、辊轮架；604、辊轮升降油缸；605、摆臂检测开关；606、摆臂检测板；607、检测板调向电机；608、抱紧臂；609、抱紧驱动电磁铁；610、抱紧架；700、卡持座；701、卡持滑板；702、卡持架；703、卡固驱动油缸。

具体实施方式

为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和技术描述以避免不必要地限制本发明。

如图1-16所示，一种管杆自动输送式油田钻井装置，包括控制系统，以及与控制系统电连接的供管系统和对接系统，供管系统用于存储钻井用油杆并将油杆逐次输送至对接系统，对接系统用于实现上段管和下段管的对接。

所述供管系统包括管箱机构、拨管机构、出管检测机构、提升机构、导送机构和推送机构。管箱机构包括油杆箱100、箱体阀门101和扭转弹簧102；油杆箱100的侧方设有放置油杆的侧门，箱底103采用倾斜面，箱底103最低端处的侧方箱壁上设有卸管窗104；所述的箱体阀门101通过扭转弹簧102可开合的安装在卸管窗104处，箱体阀门101的下端板内侧伸入卸管窗104内以便于拨动油杆。当箱体阀门101开启时，油杆即可通过卸管窗104向外滚出。箱体阀门101的外侧上端设有下限位顶压座105，箱体阀门101纵向上间隔设有多个取管口106；下限位顶压座105与取管口106和所述的提升机构对应设置。若油杆箱100内油杆发生卡壳，无法从卸管窗104处滚出情况，可通过所述的拨管机构拨动卸管窗104处的油杆。所述拨管机构包括拨管油缸107和拨管板108，卸管窗104内侧的油杆箱100下端箱底上设有拨管槽。拨管板108可升降的安装在拨管槽内，当拨管板108位于最低端时，拨管板108的上端面与箱底103的上端面平齐。所述拨管油缸107安装在箱底103内，拨管油缸107的动力输入端与拨管板108连接。所述油杆箱100外侧壁上设有出管检测槽109，出管检测槽109位于卸管窗104的上方。出管检测机构安装在出管检测槽109中，它包括出管检测电磁铁110、出管检测板111、出管检测复位弹簧112和出管检测开关113(如漫反射光电开关或超声波距离检测开关)。出管检测电磁铁110安装在出管检测槽109内，出管检测板111通过出管检测复位弹簧112与出管检测槽109的内端连接；所述出管检测开关113安装在出管检测板111上。在提升机构下降到最下端碰触到箱体阀门101上端的下限位顶压座105后，提升机构上相应感应开关发出信号，这时出管检测电磁铁110断电，出管检测板111在出管检测复位弹簧112作用下弹出，通过出管检测开关113检测下方是否有油杆滚出。若没有油杆滚出，则通过拨管机构拨动卸管窗104处的油杆。

所述提升机构包括提升电杆200，提升座201，出管接近开关202(压力传感器)，提升架203，提升爪手204，提升托举检测开关205(压力传感器)和提升托举伸缩油缸206。所述提升电杆200沿油杆箱100的竖向设置，提升座201安装在提升电杆200的升降移动动力输出端上；所述出管接近开关202通过支架安装在提升座201的下端，与所述箱体阀门101上端的下限位顶压座105对应设置。提升架203横向安装在提升座201上，提升爪手204通过提升托举伸缩油缸206可内外移动的安装在提升架203上，提升爪手204的进管口向上设置与所述箱体阀门101纵向上间隔设置的取管口106对应设置，用于获取从卸管窗104中滚出的油杆(当出管检测开关113检测到下方有油杆滚出后，提升托举伸缩油缸206再动作)。提升爪手204的内侧端通过扭簧铰接设有提升外卡板207，当提升爪手204在提升托举伸缩油缸206推动下向内移动获取油杆时，提升外卡板207在油杆挤压下翻转；当油杆完全进入提升爪手204后，提升外卡板207在扭簧复位力作用下重新竖向设置在提升爪手204的外侧。所述提升托举检测开关205安装在提升爪手204内下端侧，用于检测油杆是否进入提升爪手204内端。当油杆进入提升爪手204内后，提升爪手204在提升托举伸缩油缸206的带动下向外移动，提升电杆200通过提升座201进而带动提升爪手204向上移动与所述导送机构对接；箱体阀门101将卸管窗104关闭，出管检测电磁铁110断电，出管检测开关113在出管检测复位弹簧112作用下进入出管检测槽109内。

导送机构设置在所述油杆箱100的上端用于承接提升机构传输的油杆，包括导送检测接近开关300、导送电杆301(其动力电机采用绝对值电机)、导送架302、导送爪手303和导送托举检测开关304(压力传感器)。导送检测接近开关300安装在油杆箱100的上端前侧，用于检测提升机构是否已经将油杆提升至指定高度。导送电杆301位于油杆箱100内的上方并沿油杆箱100的前后纵向设置；油杆箱100的上端板设有与导送电杆301对应设置的导送滑槽305，导送滑槽305内可滑动的设有导送滑块306，导送架302横向安装在导送滑块306上；导送爪手303安装在导送架302的两侧用于承接来自提升爪手204的油杆，导送爪手303在承接油杆时与提升爪手204错位设置；导送托举检测开关304安装在导送爪手303底端，用于检测油杆是否已经落入导送爪手303内。导送机构在工作时，导送检测接近开关300检测到油杆通过提升机构提升至指定高度并经提升托举伸缩油缸206向内推送至指定位置后，提升机构停止上升；导送爪手303在导送架302带动下，通过导送电杆301驱动至提升爪手204上油杆的下方；提升爪手204在提升电杆200的带动下向下移动，直到导送托举检测开关304检测到油杆已落入导送爪手303内后，提升爪手204在提升电杆200作用下继续向下移动与油杆脱离，并通过提升托举伸缩油缸206向外带动；然后，导送爪手303托举油杆在导送架302带动下，通过导送电机向推送机构驱动，提升机构继续向下移动提升下一个油杆。

推送机构横向安装在油杆箱100的上端后侧，用于将导送机构传递的油杆向对接系统的接管端推送，它包括推送承接顶升油缸400、推送电杆401(绝对值电机)、推送卡持爪402、推送电磁铁403、推送第一油缸404、推送第二油缸405、推送导向爪406、推送承接检测开关407(压力开关)和末端推送接近开关408。所述推送电杆401横向安装在油杆箱100上，推送电杆401的下端设有推送底座409，推送底座409与油杆箱100之间安装推送承接顶升油缸400。所述推送卡持爪402安装在推送电杆401的横向移动动力输出端上，推送卡持爪402的爪口朝向导送机构一侧；推送电磁铁403安装在推送卡持爪402的下端内，当推送卡持爪402承接导送机构传递的油杆后，对油杆进行吸附固定。所述推送第一油缸404竖向安装在推送卡持爪402的上端，推送第二油缸405通过支架横向安装在推送第一油缸404的动力输出端上；推送第二油缸405工作时与被承接的油杆同轴设置，并位于被承接油缸推送方向的前端，推送第二油缸405的动力输出端设有推送板。所述推送导向爪406安装在推送底座409上末端，与所述推送卡持爪402前后平齐对应设置；推送导向爪406内设置所述的推送承接检测开关407，用于检测导送机构输送的油杆是否进入推送导向爪406内；当检测到油杆到位后，推送电磁铁403将油杆吸附在推送卡持爪402上，推送承接顶升油缸400带动推送底座409上升，油杆与导送机构脱离，然后导送机构远离推送机构移动。所述的末端推送接近开关408安装在推送导向爪406的左侧，当推送卡持爪402在推送电杆401带动下向对接系统推送油杆过程中；若末端推送接近开关408检测到推送卡持爪402已接近推送导向爪406，那么推送电杆401停止移动，推送电磁铁403断电，推送第一油缸404带动推送第二油缸405下降至与油杆平齐，推送第二油缸405动作将油杆推出推送机构。

对接系统包括立柱机构、摆臂机构和卡持机构；摆臂机构用于承接来自推送机构推送的油杆，并带动油杆呈高位竖直状态；立柱机构用于起到支撑摆臂机构，并带动油杆旋转对接的作用；卡持机构用于上下油杆对接过程中对下段油杆的管箍进行卡持。

所述立柱机构包括立柱架500，立柱升降电杆501，对接驱动油缸502(内外位移传感器油缸)，对接驱动电机503(绝对值电机)，对接弹力杆504和对接卡头505。所述立柱架500竖向设置，位于油井的一侧。立柱升降电杆501竖向安装在立柱架500上，立柱升降电杆501的升降动力输出端安装所述的摆臂机构。所述对接驱动油缸502安装在立柱架500的侧方，对接驱动油缸502的动力输出端通过对接弹力杆504与所述对接驱动电机503的电机座连接。对接驱动电机503的电机座通过滑槽，可上下滑动的安装在立柱架500的滑轨上。所述的对接卡头505与油杆上端的管箍对应设置，当摆臂机构对油杆摆动到位后；对接驱动电机503通过对接卡头505实现对油杆的旋转带动，以实现和下方油杆的旋转对接。

所述摆臂机构包括摆臂主体机构、摆臂检测机构和摆臂抱紧机构。摆臂主体机构可转动的安装在所述立柱升降电杆501的升降架上，用于承接来自推送机构的油杆；摆臂检测机构安装在摆臂主体机构的尾端，用于检测油杆是否在摆臂主体机构上移动到位；摆臂抱紧机构安装在摆臂主体机构上，在摆臂主体机构带动油杆摆动过程中，对油杆抱紧。摆臂主体机构包括摆臂电机600，摆臂架601，摆臂支撑辊轮602(V型辊轮)，辊轮架603和辊轮升降油缸604；摆臂电机600安装在立柱升降电杆501的升降架上，摆臂架601横向安装在摆臂电机600的旋转轴上。辊轮架603通过辊轮升降油缸604安装在摆臂架601上方(辊轮架603下方设有导向筒，摆臂架601上设有导向杆)，摆臂支撑辊轮602设有多组，分别间隔可转动的安装在辊轮架603上，推送机构推送的油杆滑入摆臂支撑辊轮602上。所述摆臂检测机构包括摆臂检测开关605(压力传感器)，摆臂检测板606和检测板调向电机607。摆臂检测板606通过检测转轴可转动的安装在辊轮架603的后端，检测板调向电机607也安装在辊轮架603上；检测板调向电机607的旋转动力输出端与检测转轴连接。所述摆臂检测开关605安装在摆臂检测板606的内侧，用于检测油杆是否到位进入摆臂支撑辊轮602上。摆臂抱紧机构包括抱紧臂608、抱紧驱动电磁铁609和抱紧架610；抱紧架610竖向安装在摆臂架601的下端，抱紧架610上设有抱紧轴；抱紧臂608采用弧形弹力板结构，对称的设置在摆臂架601的两侧，抱紧臂608的下端分别与抱紧轴铰接，抱紧臂608的上端设有用于抱紧油杆的抱紧卡口。所述抱紧驱动电磁铁609安装在抱紧架610上，并位于两侧的抱紧臂608之间；当需要抱紧油杆时；抱紧驱动电磁铁609通电向内侧吸附抱紧臂608。摆臂机构工作原理为：当摆臂检测开关605检测到油杆到位后，抱紧驱动电磁铁609通电，抱紧臂608抱紧摆臂支撑辊轮602上的油杆；立柱升降电杆501带动摆臂架601上升至指定高度后摆臂电机600旋转90°，使油杆由横向方位变为竖向方位；检测板调向电机607驱动摆臂检测板606转动调节方向，与油杆的下端避让；然后对接驱动油缸502带动对接驱动电机503下移，使对接驱动电机503旋转动力输出端上的对接卡头505卡持在油杆上端的管箍上；对接驱动油缸502带动对接驱动电机503继续下移，进而上方油杆的下端螺纹端进入下方油缸的上端螺纹管箍内；抱紧驱动电磁铁609断电，抱紧臂608失去对油杆的抱紧作用。最后，对接驱动电机503即可旋转带动油杆与下方油杆对接，并在对接驱动油缸502的作用下，不断向下钻入。为了避免摆臂支撑辊轮602可能从侧方对油杆造成旋转干涉，所述辊轮架603在辊轮升降油缸604的作用下远离油杆。

卡持机构位于立柱架500的下方一侧，包括卡持座700、卡持滑板701、卡持架702和卡固驱动油缸703。卡持滑板701可内外滑槽的安装在卡持座700上，卡持架702安装在卡持滑板701的前端，卡固驱动油缸703安装在卡持座700的后端，卡固驱动油缸703的前端动力端与卡持滑板701连接。卡持架702上设有用于卡持油管上端管箍的开放卡口。在上下油杆对接之前，卡持架702在卡固驱动油缸703作用下位于最前端，从侧方卡住油杆管箍；在上下油杆对接过程中，卡持架702在卡固驱动油缸703作用下向外端移动，失去对油杆卡箍的卡紧作用。

所述控制系统包括控制器和控制板，控制器可安装在立柱架500上，控制器分别与上述的各功能部件电连接。

一种油田钻井油杆自动传输方法：

S1提升机构移动至下端从管箱机构获取油杆后，带动油杆移动至上端；

S2导送机构承接提升机构上的油杆，纵向移动至推送机构；

S3推送机构承接导送机构上的油杆，横向推送至摆臂机构；

S4摆臂机构带动油杆旋转为竖向状态，并通过立柱机构带动至上端；

S5立柱机构对油杆上端固定，并带动油杆向下旋转移动与下方油井中的油杆对接；

S6在上方油杆和下方油杆对接之前，利用卡持机构对下方油杆卡持固定。

优选的，在步骤S1中，利用出管检测机构检测油杆是否从管箱机构内滑出；所述出管检测机构包括出管检测槽109、出管检测电磁铁110、出管检测板111、出管检测复位弹簧112、出管检测开关113；

提升机构移动至下端后，出管检测电磁铁110断电，出管检测板111在出管检测复位弹簧112复位力作用下带动出管检测开关113伸出油杆箱100，以检测下方的油杆是否滚出卸管窗104；当出管检测开关113检测到油杆后，提升机构才从管箱机构内获取油杆。

优选的，在步骤S1中，为防止油杆卡死无法滚出，利用管箱机构箱底103内的拨管机构对油杆进行拨动。

优选的，管箱机构包括油杆箱100、箱体阀门101、卸管窗104、下限位顶压座105和取管口106，提升机构包括提升电杆200、提升座201、提升架203、提升爪手204、提升托举检测开关205、提升托举伸缩油缸206；

提升电杆200动力输出端上的提升座201压在箱体阀门101上将油杆箱100上的卸管窗104打开，油杆箱100内的油杆通过卸管窗104滚动至箱体阀门101上；

与提升座201连接的提升架203上的提升托举伸缩油缸206，带动其前端的提升爪手204伸入箱体阀门101内将油杆获取；

提升电杆200通过驱动提升座201进而带动提升爪手204上的油杆向上移动至指定高度；

提升托举伸缩油缸206带动其前端的提升爪手204动作，将油杆传递至导送机构。

优选的，提升座201下端的出管接近开关202与箱体阀门101上的下限位顶压座105接触后，进而判断提升座201是否向下移动到位；

提升爪手204内的提升托举检测开关205触发信号后，判断油杆是否进入提升爪手204内。

优选的，在步骤S2中，导送机构包括导送检测接近开关300、导送电杆301、导送架302、导送爪手303和导送托举检测开关304；

导送检测接近开关300检测到提升机构将油杆提升到位后，导送电杆301通过导送架302带动导送爪手303移动至油杆下方；提升机构下移，油杆落在导送抓手303上；导送爪手303内的导送托举检测开关304检测到油杆落入导送抓手303内后，在导送电杆301驱动下向推送机构处移动。

优选的，在步骤S3中，推送机构包括推送承接顶升油缸400、推送电杆401、推送卡持爪402、推送电磁铁403、推送第一油缸404、推送第二油缸405、推送导向爪406、推送承接检测开关407、末端推送接近开关408和推送底座409；

推送导向爪406内的推送承接检测开关407，检测导送机构输送的油杆进入推送导向爪406内后，与推送导向爪406横向平齐的推送卡持爪402内的推送电磁铁403将油杆吸附在推送卡持爪402上；推送承接顶升油缸400带动推送底座409上升，油杆与导送机构脱离，然后导送机构远离推送机构移动；

推送卡持爪402在推送电杆401带动下向摆臂机构推送油杆，末端推送接近开关408检测到推送卡持爪402已接近推送导向爪406时，推送电杆401停止移动，推送电磁铁403断电；推送第一油缸404带动推送第二油缸405下降至与油杆平齐，推送第二油缸405动作将油杆推出推送机构，进入摆臂机构。

优选的，在步骤S4中，摆臂机构包括摆臂电机600、摆臂支撑辊轮602、辊轮架603、摆臂检测开关605、摆臂检测板606、检测板调向电机607、抱紧臂608和抱紧驱动电磁铁609；

在推送机构作用下，油杆进入辊轮架603上的摆臂支撑辊轮602上；当辊轮架603后端的摆臂检测开关605检测到油杆到达后端的摆臂检测板606后，抱紧驱动电磁铁609上电，两侧的抱紧臂608向内靠拢将油杆卡固；然后摆臂电机600带动辊轮架603旋转呈竖向状态，油杆被立柱机构固定后，抱紧驱动电磁铁609断电，两侧的抱紧臂608分离，失去对油杆卡紧作用；摆臂检测板606在检测板调向电机607带动下旋转，失去对油杆下端抵挡作用。

优选的，所述摆臂机构还包括摆臂架601和辊轮升降油缸604，所述辊轮架603通过辊轮升降油缸604安装在摆臂架601上，摆臂架601安装在摆臂电机600的旋转动力输出端上；

在立柱机构对油杆安装过程中，为了避免摆臂支撑辊轮602可能从侧方对油杆造成旋转干涉，所述辊轮架603在辊轮升降油缸604的作用下远离油杆。

优选的，在步骤S5中，立柱机构包括立柱架500、立柱升降电杆501、对接驱动油缸502、对接驱动电机503和对接卡头505；

油杆在立柱升降电杆501带动上升至指定高度后，对接驱动油缸502带动对接驱动电机503下移，使对接驱动电机503旋转动力输出端上的对接卡头505卡持在油杆上端的管箍上；对接驱动油缸502带动对接驱动电机503继续下移，进而上方油杆的下端螺纹端进入下方油缸的上端螺纹管箍内；最后，对接驱动电机503旋转带动油杆与下方油杆对接，并在对接驱动油缸502的作用下，继续向下钻入。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种管杆自动输送式油田钻井装置，其特征是，包括：

用于存储油管的管箱机构；

用于将管箱机构处的油杆向上提升的提升机构；

用于将提升机构上的油杆导送至推送机构上的导送机构；

用于将油杆推送至摆臂机构的推送机构；

用于实现油杆旋转夹持的摆臂机构；

用于实现摆臂机构升降，并实现油杆对接的立柱机构；

以及上下段油杆对接之前对下段油杆卡固的卡持机构。

管箱机构包括油杆箱和箱体阀门，箱底采用倾斜面，箱底最低端处的侧方箱壁上设有卸管窗，箱体阀门可开合的安装在卸管窗处，箱体阀门的外侧上端设有下限位顶压座，箱体阀门纵向上间隔设有多个取管口；下限位顶压座与取管口和所述的提升机构对应设置。

所述箱底上设有用于拨动卸管窗处油杆的拨管机构，拨管机构包括拨管油缸和拨管板，箱底上设有拨管槽，拨管板可升降的安装在拨管槽内，拨管油缸安装在箱底内，拨管油缸的动力输入端与拨管板连接；

所述油杆箱外侧壁上设有出管检测槽，出管检测槽位于卸管窗的上方，用于检测油杆从卸管窗处滚出的出管检测机构安装在出管检测槽中；出管检测机构包括出管检测电磁铁、出管检测板、出管检测复位弹簧和出管检测开关，出管检测电磁铁安装在出管检测槽内，出管检测板通过出管检测复位弹簧与出管检测槽的内端连接；所述出管检测开关安装在出管检测板上；

推送机构横向安装在油杆箱的上端后侧，它包括推送承接顶升油缸、推送电杆、推送卡持爪、推送电磁铁、推送第一油缸、推送第二油缸、推送导向爪、推送承接检测开关和末端推送接近开关；推送底座横向安装在油杆箱上，推送底座与油杆箱之间安装推送承接顶升油缸，推送电杆设置在推送底座上；推送卡持爪安装在推送电杆的横向移动动力输出端上，推送卡持爪的爪口朝向导送机构一侧，用于吸附固定油杆的推送电磁铁安装在推送卡持爪内；所述推送第一油缸竖向安装在推送卡持爪的上端，推送第二油缸横向安装在推送第一油缸的动力输出端上；所述推送导向爪安装在推送底座末端，与所述推送卡持爪前后平齐对应设置；推送导向爪内设置所述的推送承接检测开关，以检测导送机构输送的油杆是否进入推送导向爪内；所述的末端推送接近开关安装在推送导向爪的左侧，以检测推送卡持爪是否已接近推送导向爪。

2.根据权利要求1所述的一种管杆自动输送式油田钻井装置，其特征是，所述提升机构包括提升电杆、提升座、出管接近开关、提升架、提升爪手、提升托举检测开关和提升托举伸缩油缸，提升电杆沿油杆箱的竖向设置，提升座安装在提升电杆的升降移动动力输出端上；出管接近开关通过支架安装在提升座的下端，与所述箱体阀门上端的下限位顶压座对应设置；提升架横向安装在提升座上，提升爪手通过提升托举伸缩油缸可内外移动的安装在提升架上，提升爪手的进管口向上设置与所述箱体阀门纵向上间隔设置的取管口对应设置。

3.根据权利要求1所述的一种管杆自动输送式油田钻井装置，其特征是，所述导送机构设置在所述油杆箱的上端，包括导送检测接近开关、导送电杆、导送架、导送爪手和导送托举检测开关；用于检测提升机构是否已经将油杆提升至指定高度的导送检测接近开关安装在油杆箱的上端前侧，导送电杆位于油杆箱内的上方并沿油杆箱的前后纵向设置；油杆箱的上端板设有与导送电杆对应设置的导送滑槽，导送滑槽内可滑动的设有导送滑块，导送架横向安装在导送滑块上；导送爪手安装在导送架的两侧用于承接来自提升机构的油杆，用于检测油杆是否已经落入导送爪手内的导送托举检测开关安装在导送爪手底端。

4.根据权利要求1所述的一种管杆自动输送式油田钻井装置，其特征是，所述摆臂机构包括摆臂主体机构、摆臂检测机构和摆臂抱紧机构；摆臂主体机构包括摆臂电机、摆臂架、摆臂支撑辊轮、辊轮架和辊轮升降油缸，摆臂电机可转动的安装在所述立柱机构的升降移动动力输出端上，上，摆臂架横向安装在摆臂电机的旋转轴上，辊轮架通过辊轮升降油缸安装在摆臂架上，摆臂支撑辊轮分别间隔可转动的安装在辊轮架上；所述摆臂检测机构包括摆臂检测开关、摆臂检测板和检测板调向电机，摆臂检测板通过检测转轴可转动的安装在辊轮架的后端，检测板调向电机也安装在辊轮架上，检测板调向电机的旋转动力输出端与检测转轴连接，用于检测油杆是否到位的摆臂检测开关安装在摆臂检测板的内侧；摆臂抱紧机构包括抱紧臂、抱紧驱动电磁铁和抱紧架，抱紧架竖向安装在摆臂架的下端，抱紧架上设有抱紧轴，抱紧臂采用弧形弹力板结构，对称的设置在摆臂架的两侧，抱紧臂的下端分别与抱紧轴铰接，抱紧臂的上端设有用于抱紧油杆的抱紧卡口；所述抱紧驱动电磁铁安装在抱紧架上，并位于两侧的抱紧臂之间。

5.根据权利要求1所述的一种管杆自动输送式油田钻井装置，其特征是，所述立柱机构包括立柱架、立柱升降电杆、对接驱动油缸、对接驱动电机和对接卡头，立柱升降电杆竖向安装在立柱架上，立柱升降电杆的升降动力输出端安装所述的摆臂机构，对接驱动油缸安装在立柱架的侧方，对接驱动油缸的动力输出端与对接驱动电机连接，对接卡头设置在对接驱动电机的旋转动力输出端上。

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