CN115822478A - 一种液压修井洗井作业一体机及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田修井与洗井领域，特别涉及一种液压修井洗井作业一体机及使用方法。其技术方案是：在机动车上的行走底盘模块上安装导向井架模块、油管杆翻转模块和洗井模块，导向井架的正面设有导向槽，在导向槽内设有齿条，用于驱动爬升模块；油管杆翻转模块安装在导向井架模块的一侧。有益效果是：本发明整体采用液压传动形式，各个模块布置紧凑，增加了洗井模块，减少了一辆洗井泵车，占用空间小，位置灵活；油管杆翻转模块完成油管杆的抓取翻转并准备就位工作，减少了人工操作，爬升模块的齿轮轴与导向井架内侧的齿条啮合，实现油管杆的起下作业，取消了传统修井机机械传动的滚筒、钢丝绳、大钩等部件，传动形式更加简单直接高效。

Description

一种液压修井洗井作业一体机及使用方法

技术领域

本发明涉及油田修井与洗井领域，特别涉及一种液压修井洗井作业一体机及使用方法。

背景技术

目前，在石油工业中，特别是在石油修井过程中的起下油管杆过程占比很大，传统修井机大多采用机械传动模式，动力传动线路长，传动效率低，且机械传动部分和滚筒占用空间大、布置方式不灵活，一台修井机只能实现起下油管杆作业，洗井作业时则需要另外调用一台洗井泵车。另外，传统修井机的修井作业过程中需要人工手动作业，作业效率低，工作劳动强度大，目前有一些单独的井口辅助作业机械在试验应用，但也都需要单独移运设备，增加了井口就位难度与工作量，也增加了搬家成本。

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，提供一种液压修井洗井作业一体机及使用方法，本发明利用爬升模块带动吊卡完成油管杆的起下作业；利用翻转模块实现油管杆的翻转送料取料；利用液压马达带动三缸泵完成洗井作业；吊卡在滑轨上横向滑移，完成油管杆在井口位置和准备位置之间的移动。

本发明提到的一种液压修井洗井作业一体机，其技术方案是：包括动力源模块、行走底盘模块和机动车，在机动车上安装行走底盘模块，行走底盘模块上安装动力源模块，其中，在行走底盘模块上还安装导向井架模块、爬升模块、油管杆翻转模块和洗井模块，所述导向井架模块包括井架底座、导向井架、导向井架油缸、齿条和导向槽，所述导向井架的底部通过井架底座与行走底盘模块活动连接，所述导向井架的正面设有导向槽，在导向槽的至少一侧设有齿条，所述的导向井架的背侧底部设有导向井架油缸；

所述爬升模块包括爬升基座、爬升液压马达、齿轮轴、吊卡、吊卡滑轨主体，所述爬升基座的背侧与导向井架通过爬升液压马达和齿轮轴配合移动，所述爬升基座的正面下侧设有吊卡滑轨主体，所述吊卡滑轨主体的下侧设有吊卡；

所述油管杆翻转模块包括翻转臂、翻转臂底座、翻转臂油缸、抓取机械手、翻转臂底座油缸，所述翻转臂的底部活动连接到翻转臂底座，所述翻转臂底座与行走底盘模块固定连接，所述翻转臂的正面设有一个以上的抓取机械手，所述翻转臂的下侧设有翻转臂油缸，通过翻转臂油缸连接在翻转臂底座，所述翻转臂底座的背侧通过翻转臂底座油缸连接到行走底盘模块；

所述洗井模块包括三缸柱塞泵和洗井液压马达，所述三缸柱塞泵与行走底盘模块固定连接，洗井液压马达与三缸柱塞泵固定连接。

优选的，上述爬升基座的背侧设有爬升槽，且爬升液压马达安装在爬升槽的内端，所述爬升液压马达的输出端连接齿轮轴，所述齿轮轴与导向井架的齿条啮合连接，带动爬升基座沿着导向井架上下移动。

优选的，上述的吊卡滑轨主体安装固定在爬升基座的下侧前端，在吊卡滑轨主体的底部设有吊卡滑轨，用于与吊卡配合连接。

优选的，上述的翻转臂包括翻转上臂和翻转下臂组成钝角的连接结构，所述翻转上臂的正面安装一个以上的抓取机械手，在翻转上臂的下侧设有翻转臂铰接座，所述翻转臂油缸的一端与翻转臂底座铰接，另一端与翻转臂铰接座铰接，通过翻转臂油缸带动翻转臂向机动车尾部地面的油管杆一侧倾倒，并通过抓取机械手抓取油管杆。

优选的，上述的翻转臂底座包括固定底座、活动连杆、活动底座、第一连接轴、第二连接轴，所述固定底座的底部与行走底盘模块固定连接，固定底座的上端通过第二连接轴连接活动连杆，所述活动连杆的另一端连接到活动底座，所述活动底座的两侧设有支撑架，所述支撑架的顶部通过第一连接轴连接翻转下臂的下端，所述翻转臂底座油缸带动翻转臂和活动底座翻转到行走底盘模块上。

优选的，上述的活动底座为正方形结构，支撑架的底部固定连接在活动底座的上表面，翻转臂油缸的下端连接在支撑架的底部中间。

优选的，上述的吊卡包括上悬挂滑槽、下吊卡伸缩杆滑槽、伸缩杆、吊卡主体、中心固定孔，所述吊卡主体的顶部两侧分别设有一条上悬挂滑槽，用于与吊卡滑轨配合移动；所述吊卡主体的下端设有四条T形结构的下吊卡伸缩杆滑槽，在截面为T形结构的下吊卡伸缩杆滑槽的内端形成中心固定孔，且截面为T形结构的伸缩杆与下吊卡伸缩杆滑槽滑动配合，用于与油管杆端部活动连接。

优选的，上述的行走底盘模块包括行走底盘和支腿油缸，所述支腿油缸安装于行走底盘上，修井作业时，所述支腿油缸伸出，行走时支腿油缸收起；

所述动力源模块包括柴油机和液压泵，所述柴油机与行走底盘固定连接，液压泵与柴油机的输出轴连接。

本发明提到的液压修井洗井作业一体机的使用方法，包括以下过程：

一、修井作业的下油管杆过程：首先，通过控制翻转臂油缸收缩使翻转臂向下翻转至水平位置，抓取机械手抓取一根油管杆，然后翻转臂油缸伸出推动翻转臂翻转至竖直位置；然后，吊卡沿吊卡滑轨主体下的吊卡滑轨横向移动至油管杆的端部位置，爬升模块小距离下移，使油管杆端部进入吊卡，吊卡动作卡住油管杆，抓取机械手松开油管杆，吊卡带着油管杆沿吊卡滑轨横向滑移至井口位置，井口上的动力钳完成紧扣之后，爬升模块下移，完成下油管杆作业；

二、修井作业的起油管杆过程：将爬升模块下移至井口位置，吊卡动作卡住油管杆，爬升模块带动吊卡及油管杆向上移动，油管杆下端的接箍露出井口后爬升模块停止移动，井口处的动力钳卸扣，吊卡带动油管杆沿吊卡滑轨横向移动至翻转臂位置，抓取机械手抓住油管杆，吊卡松开油管杆然后横向滑移至井口位置，翻转臂油缸伸出推动翻转臂及抓取机械手和油管杆一起翻转至机动车尾端的水平位置，然后，抓取机械手张开，放下油管杆；

三、洗井作业过程：需要洗井作业时，三缸柱塞泵的进液口通过管线连接到洗井水池中，出液口通过高压管线连接到井口，通过机动车上的动力源提供压力给洗井液压马达，洗井液压马达带动三缸柱塞泵工作，进行洗井作业。

本发明的有益效果是：本发明整体采用液压传动形式，各个模块布置紧凑，占用空间小，位置灵活；油管杆翻转模块完成油管杆的抓取翻转并准备就位工作，减少了人工操作，起下油管杆可以实现后续的控制作业；爬升模块的齿轮轴与导向井架内侧的齿条啮合，实现油管杆的起下作业，取消了传统修井机机械传动的滚筒、钢丝绳、大钩等部件，传动形式更加简单直接高效；本发明的洗井模块可以完成洗井作业，不需要另外调用一台洗井泵车，缩短作业周期，降低作业成本。

附图说明

图1是本发明的移运状态时的结构示意图；

图2是本发明的作业状态时的结构示意图；

图3是本发明的爬升模块的结构示意图；

图4是本发明的爬升模块的另一角度的结构示意图；

图5是本发明的爬升模块的另一角度的结构示意图；

图6是本发明的油管杆翻转模块的结构示意图；

图7是本发明的导向井架模块的结构示意图；

图8是本发明的作业状态时的另一角度的结构示意图；

图9是本发明的油管杆翻转模块倾倒抓取油管杆的状态示意图；

图10是本发明的移运状态时的另一角度的结构示意图；

图11是本发明的吊卡的夹持状态示意图；

图12是本发明的吊卡的松开状态示意图；

图13是本发明的抓取机械手的夹持状态示意图；

图14是本发明的抓取机械手的松开状态示意图；

上图中：动力源模块1、导向井架模块2、爬升模块3、油管杆翻转模块4、洗井模块5、行走底盘模块6、油管杆7、柴油机101、液压泵102、井架底座201、导向井架202、导向井架油缸203、齿条204、导向槽205、爬升基座301、爬升液压马达302、齿轮轴303、吊卡304、吊卡滑轨主体305、爬升槽306、翻转臂401、翻转臂底座402、翻转臂油缸403、抓取机械手404、翻转臂底座油缸405、三缸柱塞泵501、洗井液压马达502、行走底盘601、支腿油缸602、上悬挂滑槽304.1、下吊卡伸缩杆滑槽304.2、伸缩杆304.3、吊卡主体304.4、中心固定孔304.5、吊卡滑轨305.1、翻转上臂401.1、翻转下臂401.2、翻转臂铰接座401.3、固定底座402.1、活动连杆402.2、活动底座402.3、第一连接轴402.4、第二连接轴402.5、支撑架402.6。

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1，参照图1-图2，本发明提到的一种液压修井洗井作业一体机，包括动力源模块1、行走底盘模块6和机动车，在机动车上安装行走底盘模块6，行走底盘模块6上安装动力源模块1，其中，在行走底盘模块6上还安装导向井架模块2、爬升模块3、油管杆翻转模块4和洗井模块5，所述导向井架模块2包括井架底座201、导向井架202、导向井架油缸203、齿条204和导向槽205，所述导向井架202的底部通过井架底座201与行走底盘模块6活动连接，所述导向井架202的正面设有导向槽205，在导向槽205的至少一侧设有齿条204，所述的导向井架202的背侧底部设有导向井架油缸203；

参照图3-图5，所述爬升模块3包括爬升基座301、爬升液压马达302、齿轮轴303、吊卡304、吊卡滑轨主体305，所述爬升基座301的背侧与导向井架202通过爬升液压马达302和齿轮轴303配合移动，所述爬升基座301的正面下侧设有吊卡滑轨主体305，所述吊卡滑轨主体305的下侧设有吊卡304；

参照图6，所述油管杆翻转模块4包括翻转臂401、翻转臂底座402、翻转臂油缸403、抓取机械手404、翻转臂底座油缸405，所述翻转臂401的底部活动连接到翻转臂底座402，所述翻转臂底座402与行走底盘模块6固定连接，所述翻转臂401的正面设有一个以上的抓取机械手404，所述翻转臂401的下侧设有翻转臂油缸403，通过翻转臂油缸403连接在翻转臂底座402，所述翻转臂底座402的背侧通过翻转臂底座油缸405连接到行走底盘模块6；

所述洗井模块5包括三缸柱塞泵501和洗井液压马达502，所述三缸柱塞泵501与行走底盘模块6固定连接，洗井液压马达502与三缸柱塞泵501固定连接。

参照图3-图5，上述爬升基座301的背侧设有爬升槽306，且爬升液压马达302安装在爬升槽306的内端，所述爬升液压马达302的输出端连接齿轮轴303，所述齿轮轴303与导向井架202的齿条204啮合连接，带动爬升基座301沿着导向井架202上下移动。

其中，上述的吊卡滑轨主体305安装固定在爬升基座301的下侧前端，在吊卡滑轨主体305的底部设有吊卡滑轨305.1，用于与吊卡304配合连接。

参照图6、图13、图14，上述的翻转臂401包括翻转上臂401.1和翻转下臂401.2组成钝角的连接结构，所述翻转上臂401.1的正面安装一个以上的抓取机械手404，在翻转上臂401.1的下侧设有翻转臂铰接座401.3，所述翻转臂油缸403的一端与翻转臂底座402铰接，另一端与翻转臂铰接座401.3铰接，通过翻转臂油缸403带动翻转臂401向机动车尾部地面的油管杆7一侧倾倒，并通过抓取机械手404抓取油管杆7。

另外，上述的翻转臂底座402包括固定底座402.1、活动连杆402.2、活动底座402.3、第一连接轴402.4、第二连接轴402.5，所述固定底座402.1的底部与行走底盘模块6固定连接，固定底座402.1的上端通过第二连接轴402.5连接活动连杆402.2，所述活动连杆402.2的另一端连接到活动底座402.3，所述活动底座402.3的两侧设有支撑架402.6，所述支撑架402.6的顶部通过第一连接轴402.4连接翻转下臂401.2的下端，所述翻转臂底座油缸405带动翻转臂401和活动底座402.3翻转到行走底盘模块6上。

上述的活动底座402.3为正方形结构，支撑架402.6的底部固定连接在活动底座402.3的上表面，翻转臂油缸403的下端连接在支撑架402.6的底部中间。

参照图11-图12，吊卡304包括上悬挂滑槽304.1、下吊卡伸缩杆滑槽304.2、伸缩杆304.3、吊卡主体304.4、中心固定孔304.5，所述吊卡主体304.4的顶部两侧分别设有一条上悬挂滑槽304.1，用于与吊卡滑轨305.1配合移动；所述吊卡主体304.4的下端设有四条T形结构的下吊卡伸缩杆滑槽304.2，在截面为T形结构的下吊卡伸缩杆滑槽304.2的内端形成中心固定孔304.5，且截面为T形结构的伸缩杆304.3与下吊卡伸缩杆滑槽304.2滑动配合，用于与油管杆7端部活动连接。

其中，上述的行走底盘模块６包括行走底盘601和支腿油缸602，所述支腿油缸602安装于行走底盘601上，修井作业时，所述支腿油缸602伸出，行走时支腿油缸602收起；

所述动力源模块１包括柴油机101和液压泵102，所述柴油机101与行走底盘601固定连接，液压泵102与柴油机101的输出轴连接。

本发明提到的液压修井洗井作业一体机的使用方法，包括以下过程：

一、修井作业的下油管杆过程：首先，通过控制翻转臂油缸403收缩使翻转臂401向下翻转至水平位置，抓取机械手404抓取一根油管杆7，然后翻转臂油缸403伸出推动翻转臂401翻转至竖直位置；然后，吊卡304沿吊卡滑轨主体305下的吊卡滑轨305.1横向移动至油管杆7的端部位置，爬升模块3小距离下移，使油管杆7端部进入吊卡304，吊卡304动作卡住油管杆7，抓取机械手404松开油管杆7，吊卡304带着油管杆7沿吊卡滑轨305.1横向滑移至井口位置，井口上的动力钳完成紧扣之后，爬升模块3下移，完成下油管杆7作业；

二、修井作业的起油管杆过程：将爬升模块3下移至井口位置，吊卡304动作卡住油管杆7，爬升模块3带动吊卡304及油管杆7向上移动，油管杆7下端的接箍露出井口后爬升模块3停止移动，井口处的动力钳卸扣，吊卡304带动油管杆7沿吊卡滑轨305.1横向移动至翻转臂401位置，抓取机械手404抓住油管杆7，吊卡304松开油管杆7然后横向滑移至井口位置，翻转臂油缸403伸出推动翻转臂401及抓取机械手404和油管杆7一起翻转至机动车尾端的水平位置，然后，抓取机械手404张开，放下油管杆7；

三、洗井作业过程：需要洗井作业时，三缸柱塞泵501的进液口通过管线连接到洗井水池中，出液口通过高压管线连接到井口，通过机动车上的动力源提供压力给洗井液压马达502，洗井液压马达502带动三缸柱塞泵501工作，进行洗井作业。

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 (9)

1.一种液压修井洗井作业一体机，包括动力源模块（1）、行走底盘模块（6）和机动车，在机动车上安装行走底盘模块（6），行走底盘模块（6）上安装动力源模块（1），其特征是：在行走底盘模块（6）上还安装导向井架模块（2）、爬升模块（3）、油管杆翻转模块（4）和洗井模块（5），所述导向井架模块（2）包括井架底座（201）、导向井架（202）、导向井架油缸（203）、齿条（204）和导向槽（205），所述导向井架（202）的底部通过井架底座（201）与行走底盘模块（6）活动连接，所述导向井架（202）的正面设有导向槽（205），在导向槽（205）的至少一侧设有齿条（204），所述的导向井架（202）的背侧底部设有导向井架油缸（203）；

所述爬升模块（3）包括爬升基座（301）、爬升液压马达（302）、齿轮轴（303）、吊卡（304）、吊卡滑轨主体（305），所述爬升基座（301）的背侧与导向井架（202）通过爬升液压马达（302）和齿轮轴（303）配合移动，所述爬升基座（301）的正面下侧设有吊卡滑轨主体（305），所述吊卡滑轨主体（305）的下侧设有吊卡（304）；

所述油管杆翻转模块（4）包括翻转臂（401）、翻转臂底座（402）、翻转臂油缸（403）、抓取机械手（404）、翻转臂底座油缸（405），所述翻转臂（401）的底部活动连接到翻转臂底座（402），所述翻转臂底座（402）与行走底盘模块（6）固定连接，所述翻转臂（401）的正面设有一个以上的抓取机械手（404），所述翻转臂（401）的下侧设有翻转臂油缸（403），通过翻转臂油缸（403）连接在翻转臂底座（402），所述翻转臂底座（402）的背侧通过翻转臂底座油缸（405）连接到行走底盘模块（6）；

所述洗井模块（5）包括三缸柱塞泵（501）和洗井液压马达（502），所述三缸柱塞泵（501）与行走底盘模块（6）固定连接，洗井液压马达（502）与三缸柱塞泵（501）固定连接。

2.根据权利要求1所述的液压修井洗井作业一体机，其特征是：所述爬升基座（301）的背侧设有爬升槽（306），且爬升液压马达（302）安装在爬升槽（306）的内端，所述爬升液压马达（302）的输出端连接齿轮轴（303），所述齿轮轴（303）与导向井架（202）的齿条（204）啮合连接，带动爬升基座（301）沿着导向井架（202）上下移动。

3.根据权利要求2所述的液压修井洗井作业一体机，其特征是：所述的吊卡滑轨主体（305）安装固定在爬升基座（301）的下侧前端，在吊卡滑轨主体（305）的底部设有T形结构的吊卡滑轨（305.1），用于与吊卡（304）配合连接。

4.根据权利要求3所述的液压修井洗井作业一体机，其特征是：所述的翻转臂（401）包括翻转上臂（401.1）和翻转下臂（401.2）组成钝角的连接结构，所述翻转上臂（401.1）的正面安装一个以上的抓取机械手（404），在翻转上臂（401.1）的下侧设有翻转臂铰接座（401.3），所述翻转臂油缸（403）的一端与翻转臂底座（402）铰接，另一端与翻转臂铰接座（401.3）铰接，通过翻转臂油缸（403）带动翻转臂（401）向机动车尾部地面的油管杆（7）一侧倾倒，并通过抓取机械手（404）抓取油管杆（7）。

5.根据权利要求4所述的液压修井洗井作业一体机，其特征是：所述的翻转臂底座（402）包括固定底座（402.1）、活动连杆（402.2）、活动底座（402.3）、第一连接轴（402.4）、第二连接轴（402.5），所述固定底座（402.1）的底部与行走底盘模块（6）固定连接，固定底座（402.1）的上端通过第二连接轴（402.5）连接活动连杆（402.2），所述活动连杆（402.2）的另一端连接到活动底座（402.3），所述活动底座（402.3）的两侧设有支撑架（402.6），所述支撑架（402.6）的顶部通过第一连接轴（402.4）连接翻转下臂（401.2）的下端，所述翻转臂底座油缸（405）带动翻转臂（401）和活动底座（402.3）翻转到行走底盘模块（6）上。

6.根据权利要求5所述的液压修井洗井作业一体机，其特征是：所述的活动底座（402.3）为正方形结构，支撑架（402.6）的底部固定连接在活动底座（402.3）的上表面，翻转臂油缸（403）的下端连接在支撑架（402.6）的底部中间。

7.根据权利要求6所述的液压修井洗井作业一体机，其特征是：所述的吊卡（304）包括上悬挂滑槽（304.1）、下吊卡伸缩杆滑槽（304.2）、伸缩杆（304.3）、吊卡主体（304.4）、中心固定孔（304.5），所述吊卡主体（304.4）的顶部两侧分别设有一条上悬挂滑槽（304.1），用于与吊卡滑轨（305.1）配合移动；所述吊卡主体（304.4）的下端设有四条T形结构的下吊卡伸缩杆滑槽（304.2），在截面为T形结构的下吊卡伸缩杆滑槽（304.2）的内端形成中心固定孔（304.5），且截面为T形结构的伸缩杆（304.3）与下吊卡伸缩杆滑槽（304.2）滑动配合，用于与油管杆（7）端部活动连接。

8.根据权利要求7所述的液压修井洗井作业一体机，其特征是：所述的行走底盘模块（６）包括行走底盘（601）和支腿油缸（602），所述支腿油缸（602）安装于行走底盘（601）上，修井作业时，所述支腿油缸（602）伸出，行走时支腿油缸（602）收起；

所述动力源模块（1）包括柴油机（101）和液压泵（102），所述柴油机（101）与行走底盘（601）固定连接，液压泵（102）与柴油机（101）的输出轴连接。

9.一种如权利要求8所述的液压修井洗井作业一体机的使用方法，其特征是包括以下过程：

一、修井作业的下油管杆过程：首先，通过控制翻转臂油缸（403）收缩使翻转臂（401）向下翻转至水平位置，抓取机械手（404）抓取一根油管杆（7），然后翻转臂油缸（403）伸出推动翻转臂（401）翻转至竖直位置；然后，吊卡（304）沿吊卡滑轨主体（305）下的吊卡滑轨（305.1）横向移动至油管杆（7）的端部位置，爬升模块（3）小距离下移，使油管杆（7）端部进入吊卡（304），吊卡（304）动作卡住油管杆（7），抓取机械手（404）松开油管杆（7），吊卡（304）带着油管杆（7）沿吊卡滑轨（305.1）横向滑移至井口位置，井口上的动力钳完成紧扣之后，爬升模块（3）下移，完成下油管杆（7）作业；

二、修井作业的起油管杆过程：将爬升模块（3）下移至井口位置，吊卡（304）动作卡住油管杆（7），爬升模块（3）带动吊卡（304）及油管杆（7）向上移动，油管杆（7）下端的接箍露出井口后爬升模块（3）停止移动，井口处的动力钳卸扣，吊卡（304）带动油管杆（7）沿吊卡滑轨（305.1）横向移动至翻转臂（401）位置，抓取机械手（404）抓住油管杆（7），吊卡（304）松开油管杆（7）然后横向滑移至井口位置，翻转臂油缸（403）伸出推动翻转臂（401）及抓取机械手（404）和油管杆（7）一起翻转至机动车尾端的水平位置，然后，抓取机械手（404）张开，放下油管杆（7）；

三、洗井作业过程：需要洗井作业时，三缸柱塞泵（501）的进液口通过管线连接到洗井水池中，出液口通过高压管线连接到井口，通过机动车上的动力源提供压力给洗井液压马达（502），洗井液压马达（502）带动三缸柱塞泵（501）工作，进行洗井作业。

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