CN113863874B - 一种用于小修作业的智能油管举升推送装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于小修作业的智能油管举升推送装置，涉及油管摆排装置技术领域，解决现有技术中的油管摆排装置进入小修作业现场时不容易安装到位的技术问题，包括基座、轨道、举升推送机构、抓取机构、PLC控制器、扶正辊子机构和折叠支架。所述智能油管举升推送装置被分为较长的所述基座和较短的所述折叠支架两部分，能够很好的适应井场地理环境地貌特征，在较小的场地也能方便摆放，容易安装到位，折叠后又能方便运输；且自动化程度高，能有效降低劳动强度，提高劳动效率，降低安全风险。

Description

一种用于小修作业的智能油管举升推送装置

技术领域

本发明涉及油管摆排装置技术领域，更具体的是涉及油管举升推送装置技术领域。

背景技术

在石油行业的修井作业施工中，其修井作业施工中油管、抽油杆在起下钻过程中，需要把油管送到井筒内或从井筒内起出拉倒摆排到井场油管杆支架上，整个过程劳动强度大，安全风险高，且油管起升过程中，容易造成挂井口等问题。

一般的修井机作业现场，目前还处于比较原始的作业状态，其受设备和环境因素制约很大，起下油管完全靠人力来完成，地面配套设备油管地滑车，只是一简单的滚动助力车，但油管的拉和送完全由操作人员完成，劳动强度大，工作效率低，且易造成人身伤害，安全风险高。

专利申请文件201510227310.1公开了一种用于油田修井作业的油管自动化排放装置及方法，主要包括排管组件，所述排管组件包括排管组件支撑框架、直线运行机构、抓取手，所述排管组件支撑框架上设置X、Y、Z三个方向的直线运行机构，Z轴的末端设置有旋转机构；所述抓取手与Z轴末端的旋转机构连接，抓取手可沿X、Y、Z三个方向进行直线运动，同时，抓取手在旋转机构作用下可旋转一定角度；所述排管组件还设置有用于堆放横担的横担箱。

但以上油管自动化排放装置占地面积大，而小修作业现场又比较小，该装置进入作业现场时自身摆放将会很困难，不易安装到位，因此不适合小修作业，所以，需要进一步研究，设计出一种用于小修作业的智能油管举升推送装置。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于小修作业的智能油管举升推送装置。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种用于小修作业的智能油管举升推送装置，包括基座，其中，所述基座上设置有轨道，所述轨道上设置有可沿所述轨道滑动的举升推送机构，所述基座同一侧边设置有至少两个抓取机构，所述基座后端设置有PLC控制器，所述基座前端设置有垂直于所述基座的扶正辊子机构，所述扶正辊子机构上转动连接有折叠支架，所述折叠支架在展开的情况下沿着所述基座向前延伸，且所述折叠支架从后往前倾斜向上设置，所述折叠支架在折叠的情况下能放置在所述基座的顶面上，所述PLC控制器和所述举升推送机构、所述抓取机构、所述扶正辊子机构电连接。

进一步，所述扶正辊子机构包括垂直于所述基座的连接支架，所述连接支架上设置有Y型辊子支架，所述Y型辊子支架上设置有两个扶正辊子，两个所述扶正辊子之间形成V形槽口，所述扶正辊子底部设置有用于调节所述扶正辊子高度的丝杠组件，所述丝杠组件贯穿所述Y型辊子支架和所述连接支架与所述基座连接，所述连接支架上转动连接有所述折叠支架。

进一步，所述折叠支架包括承托板，所述承托板后端通过连接销与所述连接支架转动连接，所述承托板前端底部设置有折叠支腿，所述折叠支腿上设置有锁紧机构，所述折叠支腿展开的情况下竖直向下支撑在地面上，所述折叠支腿折叠的情况下贴在所述承托板的底面，所述承托板顶部设置有滑行板，所述滑行板具有V形槽口。

进一步，所述折叠支架与所述基座的夹角为5-10°。

进一步，所述折叠支腿为U型。

进一步，所述举升推送机构包括驱动器和设置在所述驱动器顶部的举升器，所述驱动器包括驱动步进电机、齿轮箱、齿轮、齿轮轴、移动平台、轨道轮、轨道轮轴承、驱动步进电机控制器；所述举升器包括举升步进电机、举升步进电机控制器、举升丝杠、丝杠护罩、油管坐合接纳头、举升主体结构以及设置在所述举升主体结构内部的污油收集箱。

进一步，所述举升器顶部设置有向下凹陷的支托槽，所述支托槽的槽口设置有与所述污油收集箱连通的进液口。

进一步，所述支托槽为半圆环形。

进一步，所述抓取机构包括Z轴支座，所述Z轴支座顶部通过水平旋转结构和可伸缩的X轴支臂连接，所述X轴支臂前端设置有可升降的Y轴支臂，所述Y轴支臂上设置有至少两对抓取爪手，所述水平旋转结构由旋转步进电机驱动，所述抓取爪手由抓取步进电机驱动。

进一步，所述抓取爪手与油管接触的部位设置有锯齿状凸起结构。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明所提供的智能油管举升推送装置将整个装置分为较长的基座和较短的折叠支架两部分，能够很好的适应井场地理环境地貌特征，在较小的场地也能方便摆放，容易安装到位，折叠后又能方便运输；

(2)本发明所提供的智能油管举升推送装置具有所述举升推送机构，所述扶正辊子机构和所述折叠支架，三者相互配合完成油管的举升推送；

(3)本发明所提供的智能油管举升推送装置具有所述抓取机构，用来完成油管的摆排；

(4)本发明所提供的智能油管举升推送装置具有所述PLC控制器，能实现自动化控制，通过油管推拉、举升、摆排，自动化与修井作业现场的简单劳动相结合，实现智能、自动化、降低劳动强度、提高劳动效率、降低安全风险的效果，同时可以在石油行业全面推广，实现石油修井作业设备的自动化、智慧化，其前景较为广阔。

附图说明

图1是本发明的一种用于小修作业的智能油管举升推送装置的立体图；

图2是本发明的一种用于小修作业的智能油管举升推送装置的侧视图；

图3是本发明的一种用于小修作业的智能油管举升推送装置的俯视图；

图4是本发明的一种用于小修作业的智能油管举升推送装置的后视图；

图5是本发明的举升推送装置的立体图；

图6是本发明的抓取机构的的立体图；

图7是图6中部位A的局部放大图；

图8是本发明的扶正辊子机构和折叠支架的立体图；

附图标记：1-基座；2-轨道；3-举升推送机构；31-驱动器；32-举升器；321-支托槽；322-进液口；4-抓取机构；41-Z轴支座；42-水平旋转结构；43-X轴支臂；44-Y轴支臂；45-抓取爪手；451-锯齿状凸起结构；46-旋转步进电机；47-抓取步进电机；5-PLC控制器；6-扶正辊子机构；61-连接支架；62-Y型辊子支架；63-扶正辊子；64-丝杠组件；7-折叠支架；71-承托板；72-折叠支腿；73-滑行板。

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。

实施例1

如图1至图8所示，本实施例提供一种用于小修作业的智能油管举升推送装置。该智能油管举升推送装置包括基座1，其中，基座1上设置有轨道2，轨道2上设置有可沿轨道2滑动的举升推送机构3，基座1同一侧边设置有至少两个抓取机构4，基座1后端设置有PLC控制器5，基座1前端设置有垂直于基座1的扶正辊子机构6，扶正辊子机构6上转动连接有折叠支架7，折叠支架7在展开的情况下沿着基座1向前延伸，且折叠支架7从后往前倾斜向上设置，折叠支架7在折叠的情况下能放置在基座1的顶面上，PLC控制器5和举升推送机构3、抓取机构4、扶正辊子机构6电连接。

考虑到进行小修修井作业的当地地理环境为戈壁山地地貌，采油井场场地由于条件限定，不是很规整，且场地很小，为适应井场地理环境地貌特征，在以上技术方案中，本发明将整个装置长度一分为二，形成较长的基座1部分和较短的折叠支架7部分，前端折叠支架7部分属于基座1部分的延长部分。基座1部分安装配置有扶正辊子机构6、举升推送机构3和PLC控制器5等，折叠支架7部分又以基座1部分为基础，两者转动连接起来。当搬迁移动时，可将折叠支架7饶轴旋转折叠放置在基座1部分上平面，这样便于车辆拉运和降低运输成本。而当到达作业现场时，先将基座1部分摆好，再将折叠支架7饶轴旋转放开，能够很好的适应井场地理环境地貌特征，在较小的场地也能方便摆放，容易安装到位。其中，基座1和折叠支架7安装好之后，需要再调节扶正辊子机构6的高度低于折叠支架7或与折叠支架7齐平，之后同一场地下一般不再调节折叠支架7的倾斜角度和扶正辊子机构6的高度，当更换小修作业场地后，才需要根据新的地形情况重新调整。

以上所述智能油管举升推送装置工作过程如下：

油管起出工作过程：举升推送机构3预先沿着轨道2移动到靠近折叠支架7的位置，即折叠支架7的尾部；修井机把油管从井内起出后，先放到该智能举升推送装置前部的折叠支架7上；折叠支架7与基座1部分形成一个由前向后倾斜的平面，可以让下行的油管顺利滑行，油管在修井机滑车下放和油管本身重量双重作用下，会沿着折叠支架7向后滑动，滑行到折叠支架7后端，油管和扶正辊子机构6接触，由于扶正辊子机构6预先已经被调节到低于折叠支架7的位置，油管可以顺利滑到扶正辊子机构6上，油管后端再滑到举升推送机构3顶部；举升推送机构3向后移动，会自动把油管拉倒，举升推送机构3移动到前后两个抓取机构4之间的某一位置后停止；之后前后两个抓取机构4抓取油管，油管和修井机滑车油管吊卡再分开；最后抓取机构4再将油管放置到与抓取机构4相对的基座1另一侧的油管支架上。

油管下井工作过程：油管被排列放置在与抓取机构4相对的基座1另一侧的油管支架上；举升推送机构3预先移动到前后两个抓取机构4之间的某一位置；抓取机构4将油管抓取放置到举升推送机构3和扶正辊子机构6上；将油管前端和修井机滑车油管吊卡连接起来，抓取机构4再松开油管；然后举升推送机构3向前移动，把油管推送到折叠支架7上；最后利用修井机将油管提起送入井内。需要说明的是，油管下井时，油管提升下放用修井机来完成，该智能油管举升推送装置只起到中间支撑摆放作用，其中扶正辊子机构6也只是起到辅助扶正作用，不需要再调整高度。

关于举升推送机构3在轨道2上的滑行动作，抓取机构4取放油管的动作，以及扶正辊子机构6高低调节动作，均由PLC控制器5自动控制完成。PLC控制器5通过程序控制整个单个操作过程，同时实现操作过程的自动循环往复，在设置了不同工况的情况下，可以自动完成设置工况下的操作动作执行指令和突发情况的应急处置保护。

具体的，本发明利用电传动原理与PLC工业自动化设计而成，程序设计以自动模式为主，手动模式为辅，并配备有手动遥控操作模块和操作手柄，以信号传输模块和信号接收模块，以及电切换模块三部分组成。工作原理是利用各个步进电机在自动控制系统中，用作执行元件，把收到的电信号转换成电机轴上的角位移或角速度输出，工业自动化PLC控制器5控制程序来完成整个操作过程的所有指令和动作，最终实现油管的举升推拉和传送过程，达到安全高效省力和降低劳动强度与全员劳动效率的目的。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例对扶正辊子机构6、折叠支架7、举升推送机构3作进一步说明。

扶正辊子机构6包括垂直于基座1的连接支架61，连接支架61上设置有Y型辊子支架62，Y型辊子支架62上设置有两个扶正辊子63，两个扶正辊子63之间形成V形槽口，能在油管滑行时更好的固定，避免方向歪斜甚至掉落，扶正辊子63底部设置有用于调节扶正辊子63高度的丝杠组件64，丝杠组件64贯穿Y型辊子支架62和连接支架61与基座1连接，连接支架61上转动连接有折叠支架7。需要说明的是，Y型辊子支架62和连接支架61之间是不固定的，这样Y型辊子支架62才能和扶正辊子63一起上升或下降。

折叠支架7包括承托板71，承托板71后端通过连接销与连接支架61转动连接。承托板71前端底部设置有折叠支腿72，折叠支腿72上设置有锁紧机构(未示出)，折叠支腿72展开的情况下竖直向下支撑在地面上，起到稳定支撑承托板71的作用，折叠支腿72折叠的情况下贴在所述承托板71的底面，方便收纳。进一步，为了使油管在折叠支架7上滑行更顺利，且避免方向歪斜甚至从折叠支架7上掉落，在承托板71顶部设置有滑行板73，滑行板73具有V形槽口。更进一步，为了油管下行更顺利，折叠支架7与基座1的夹角为5-10°。更进一步，折叠支腿72为U型。折叠支腿72上的锁紧机构的具体结构并没有特殊的限定，只要能在折叠支腿72支撑地面后锁紧折叠支腿72使之保持不动即可。

举升推送机构3包括驱动器31和设置在驱动器31顶部的举升器32，驱动器31包括驱动步进电机、齿轮箱、齿轮、齿轮轴、移动平台、轨道轮、轨道轮轴承、驱动步进电机控制器；举升器32包括举升步进电机、举升步进电机控制器、举升丝杠、丝杠护罩、油管坐合接纳头、举升主体结构以及设置在举升主体结构内部的污油收集箱。进一步，考虑到油管在举升器32上的固定作用，举升器32顶部设置有向下凹陷的支托槽321。更进一步，支托槽321为半圆环形，与油管外径形状匹配，固定作用更稳固。进一步，为了避免油管上残留的污油污染环境，在支托槽321的槽口设置有与污油收集箱连通的进液口322，方便收集污油。

采用实施例2的智能油管举升推送装置，具体工作过程如下：

油管起出工作过程：举升推送机构3预先沿着轨道2移动到靠近折叠支架7的位置，即折叠支架7的尾部；修井机把油管从井内起出后，先放到该智能油管举升推送装置前部的具有V型槽口的滑行板73上；油管在修井机滑车下放和油管本身重量双作用下，会沿着滑行板73的V型槽口向后滑动，滑行到滑行板73后端，油管和扶正辊子63接触，油管后端再滑到举升器32顶部的支托槽321内；举升推送机构3向后移动，会自动把油管拉倒，举升推送机构3移动到前后两个抓取机构4之间的某一位置后停止；之后前后两个抓取机构4抓取油管，油管和修井机滑车油管吊卡再分开；最后抓取机构4再将油管放置到与抓取机构4相对的基座1另一侧的油管支架上。

油管下井工作过程：举升推送机构3预先移动到前后两个抓取机构4之间的某一位置；抓取机构4将一旁的油管支架上排列的油管抓取放置到举升器32和扶正辊子63上；将油管前端和修井机滑车油管吊卡连接起来，抓取机构4再松开油管；然后举升推送机构3向前移动，配合修井机把油管推送到滑行板73上；最后利用修井机将油管提起送入井内。

实施例3

在实施例1的基础上，本实施例对抓取机构4作进一步说明。以基座1长度方向为X轴方向，以基座1宽度方向为Y轴方向，以垂直于基座1的方向为Z轴方向。抓取机构4包括Z轴支座41，Z轴支座41顶部通过水平旋转结构42和可伸缩的X轴支臂43连接，X轴支臂43前端设置有可升降的Y轴支臂44，Y轴支臂44上设置有至少两对抓取爪手45，水平旋转结构42由旋转步进电机46驱动，抓取爪手45由抓取步进电机47驱动。

当需要抓取机构4抓取油管放到一旁的油管支架上时，旋转步进电机46驱动X轴支臂43朝向基座1的方向转动90°，带动抓取爪手45到达油管正上方；随后Y轴支臂44下降直至油管进入抓取爪手45内；抓取步进电机47驱动抓取爪手45收缩抓紧油管；然后Y轴支臂44升高恢复原高度将油管抓起；随后X轴支臂43伸展超出基座1位置到达油管支架顶部；Y轴支臂44下降将油管放到油管支架上，再恢复原有高度；之后X轴支臂43收缩到原有状态；最后旋转步进电机46驱动X轴支臂43向左旋转90°恢复起始状态。后续抓取和摆放油管的动作依照前述顺序依次重复。需要说明的是，本发明对可伸缩的X轴支臂43和可升降的Y轴支臂44的具体构造没有特殊的限定，只要能对应实现伸缩和升降功能即可，在此不再赘述。

更进一步，为了提高抓取爪手45与油管接触面的摩擦力，从而使得抓取动作更稳固，在抓取爪手45与油管接触的部位设置有锯齿状凸起结构451。抓取机构4被固定在地面上，可以与基座1可拆卸连接，也可以不连接。

实施例4

在实施例1的基础上，本实施例对基座1作进一步说明。基座1是整个装备的基础，由上下两部分组成，下部通过封装的地面安装驱动齿条，上部工字形构建两侧安装轨道2。具体的，基座1下部低封装面为钢材料板，在其上平面上安装有驱动器齿轮齿合齿条，齿条为多段拼接而成的一个长条整体，拼接部位两断面齿形完全形成一个齿形，与齿轮齿合完全匹配，中间工字钢型槽内用螺栓通过螺孔固定安装有多端V型槽口的轨道2，其V型槽口与轨道轮V型面完全吻合；轨道轮可以顺利在V型槽口内平行滚动。

Claims (9)

1.一种用于小修作业的智能油管举升推送装置，包括基座，其特征在于，所述基座上设置有轨道，所述轨道上设置有可沿所述轨道滑动的举升推送机构，所述基座同一侧边设置有至少两个抓取机构，所述基座后端设置有PLC控制器，所述基座前端设置有垂直于所述基座的扶正辊子机构，所述扶正辊子机构上转动连接有折叠支架，所述折叠支架在展开的情况下沿着所述基座向前延伸，且所述折叠支架从后往前倾斜向上设置，所述折叠支架在折叠的情况下能放置在所述基座的顶面上，所述PLC控制器和所述举升推送机构、所述抓取机构、所述扶正辊子机构电连接；

所述扶正辊子机构包括垂直于所述基座的连接支架，所述连接支架上设置有Y型辊子支架，所述Y型辊子支架上设置有两个扶正辊子，两个所述扶正辊子之间形成V形槽口，所述扶正辊子底部设置有用于调节所述扶正辊子高度的丝杠组件，所述丝杠组件贯穿所述Y型辊子支架和所述连接支架与所述基座连接，所述连接支架上转动连接有所述折叠支架；

智能油管举升推送装置工作过程如下：

油管起出工作过程：举升推送机构预先沿着轨道移动到靠近折叠支架的位置，即折叠支架的尾部；修井机把油管从井内起出后，先放到该智能举升推送装置前部的折叠支架上；折叠支架与基座部分形成一个由前向后倾斜的平面，可以让下行的油管顺利滑行，油管在修井机滑车下放和油管本身重量双重作用下，会沿着折叠支架向后滑动，滑行到折叠支架后端，油管和扶正辊子机构接触，由于扶正辊子机构预先已经被调节到低于折叠支架的位置，油管可以顺利滑到扶正辊子机构上，油管后端再滑到举升推送机构顶部；举升推送机构向后移动，会自动把油管拉倒，举升推送机构移动到前后两个抓取机构之间的某一位置后停止；之后前后两个抓取机构抓取油管，油管和修井机滑车油管吊卡再分开；最后抓取机构再将油管放置到与抓取机构相对的基座另一侧的油管支架上；

油管下井工作过程：油管被排列放置在与抓取机构相对的基座另一侧的油管支架上；举升推送机构预先移动到前后两个抓取机构之间的某一位置；抓取机构将油管抓取放置到举升推送机构和扶正辊子机构上；将油管前端和修井机滑车油管吊卡连接起来，抓取机构再松开油管；然后举升推送机构向前移动，把油管推送到折叠支架上；最后利用修井机将油管提起送入井内；油管下井时，油管提升下放用修井机来完成，该智能油管举升推送装置只起到中间支撑摆放作用，其中扶正辊子机构也只是起到辅助扶正作用，不需要再调整高度。

2.根据权利要求1所述的一种用于小修作业的智能油管举升推送装置，其特征在于，所述折叠支架包括承托板，所述承托板后端通过连接销与所述连接支架转动连接，所述承托板前端底部设置有折叠支腿，所述折叠支腿上设置有锁紧机构，所述折叠支腿展开的情况下竖直向下支撑在地面上，所述折叠支腿折叠的情况下贴在所述承托板的底面，所述承托板顶部设置有滑行板，所述滑行板具有V形槽口。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于小修作业的智能油管举升推送装置，其特征在于，所述折叠支架与所述基座的夹角为5-10°。

4.根据权利要求2所述的一种用于小修作业的智能油管举升推送装置，其特征在于，所述折叠支腿为U型。

5.根据权利要求1所述的一种用于小修作业的智能油管举升推送装置，其特征在于，所述举升推送机构包括驱动器和设置在所述驱动器顶部的举升器，所述驱动器包括驱动步进电机、齿轮箱、齿轮、齿轮轴、移动平台、轨道轮、轨道轮轴承、驱动步进电机控制器；所述举升器包括举升步进电机、举升步进电机控制器、举升丝杠、丝杠护罩、油管坐合接纳头、举升主体结构以及设置在所述举升主体结构内部的污油收集箱。

6.根据权利要求5所述的一种用于小修作业的智能油管举升推送装置，其特征在于，所述举升器顶部设置有向下凹陷的支托槽，所述支托槽的槽口设置有与所述污油收集箱连通的进液口。

7.根据权利要求6所述的一种用于小修作业的智能油管举升推送装置，其特征在于，所述支托槽为半圆环形。

8.根据权利要求1所述的一种用于小修作业的智能油管举升推送装置，其特征在于，所述抓取机构包括Z轴支座，所述Z轴支座顶部通过水平旋转结构和可伸缩的X轴支臂连接，所述X轴支臂前端设置有可升降的Y轴支臂，所述Y轴支臂上设置有至少两对抓取爪手，所述水平旋转结构由旋转步进电机驱动，所述抓取爪手由抓取步进电机驱动。

9.根据权利要求8所述的一种用于小修作业的智能油管举升推送装置，其特征在于，所述抓取爪手与油管接触的部位设置有锯齿状凸起结构。