CN116624113A - 一种小型修井作业节能式自动排管装置及其排管方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油采矿的技术领域，特别是涉及一种小型修井作业节能式自动排管装置及其排管方法，其可以自动对油管进行转移和排放，并且可以通过工人远程操控，劳动强度低，安全性高；包括回转机构；还包括取管放平组件和油管排放组件，取管放平组件安装在回转机构上部的转动端，油管排放组件位于取管放平组件的右侧，取管放平组件用于将油管取出并且放置在油管排放组件上；所述取管放平组件包括夹持传动机构、放平机构和液压工作机构，液压工作机构安装在回转机构的上部，放平机构安装在液压工作机构上，夹持传动机构安装在放平机构上，夹持传动机构用于对油管进行夹持固定。

Description

一种小型修井作业节能式自动排管装置及其排管方法

技术领域

本发明涉及石油采矿的技术领域，特别是涉及一种小型修井作业节能式自动排管装置及其排管方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，对能源的需求也越来越高，尤其是石油和天然气的消耗量增长的更快。我国的众多油田已经处于采矿开发状态，油田中的油井在长期的开采过程中不可避免的会发生故障，此时就需要进行修井作业，目前国外的修井机械化装置，虽然实现了一部分自动化功能，其在排放油管时使油管竖直排放，这种竖直排放油管的装置占用体积较大，安装繁琐，主要适用在大型的油井检修作业中，不适用于我国的小型修井作业，使用局限性较高，而我国国内的修井机械化装置正处于实验阶段，其安装繁琐，不适用于我国的小型修井作业。

在修井作业过程中需要将油管通过吊车在油井中吊出后在对油管进行摆放。目前对油管的摆放多为人工作业，其劳动强度大，并且油井附近的工作环境较为复杂，一旦出现石油或者天然气的泄漏容易对附近的检修人员造成极大的安全隐患。所以需要一种劳动强度低，可以自动进行油管排放的修井作业装置。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种可以自动对油管进行转移和排放，操作方便，并且可以通过工人远程操控，劳动强度低，安全性高的小型修井作业节能式自动排管装置及其排管方法。

本发明的一种小型修井作业节能式自动排管装置，包括回转机构；还包括取管放平组件和油管排放组件，取管放平组件安装在回转机构上部的转动端，油管排放组件位于取管放平组件的右侧，取管放平组件用于将油管取出并且放置在油管排放组件上；所述取管放平组件包括夹持传动机构、放平机构和液压工作机构，液压工作机构安装在回转机构的上部，放平机构安装在液压工作机构上，夹持传动机构安装在放平机构上，夹持传动机构用于对油管夹持固定，放平机构用于对夹持传动机构进行旋转，液压工作机构用于对放平机构进行上下移动，油管排放组件用于排放油管；在修井作业时，当油管在油井中吊出后，通过夹持传动机构将油管夹持固定，之后通过回转机构的旋转和液压工作机构的上下移动可以使放平机构带动夹持传动机构移动至靠近油管排放组件的位置，之后通过放平机构使夹持传动机构带动油管旋转，至油管旋转至水平的姿态，之后在通过夹持传动机构将油管移动至油管排放组件，然后打开夹持传动机构，使油管落到油管排放组件上进行自动排管即可；其可以实现自动对油管的夹持固定和排管，无需工作人员在现场实地操作，工作人员远程控制放平机构、液压工作机构、液压工作机构和回转机构即可实现对油管的移动和排放，降低了劳动强度，提高了工作效率，安全性高，结构简单，操作方便，占用体积小，适合小型修井作业，实用性高。

优选的，所述夹持传动机构包括传动机构、两组机械夹爪、机械臂、两组垫板和两组液压装置，机械臂安装在放平机构上，机械臂的上下两部均设置有机械夹爪，机械夹爪具有夹持功能，两组机械夹爪上均设置有液压装置，液压装置向机械夹爪提供动力，两组机械夹爪上均设置有垫板，传动机构具有传动功能；在对油管进行夹持时，当油管被吊出油井后，首先通过两组机械夹爪对油管的下部夹持固定，之后通过放平机构对机械臂进行旋转，机械臂带动两组机械夹爪旋转，至两组机械夹爪带动油管旋转至水平的姿态，之后通过液压装置打开两组机械夹爪，之后通过传动机构对油管进行传动，使油管的重心位于两组机械夹爪之间，之后再通过两组液压装置使两组机械夹爪对油管夹持固定，之后在通过回转机构和液压工作机构使放平机构带动机械臂移动，机械臂带动两组机械夹爪移动，两组机械夹爪带动油管移动，使油管移动到油管排放组件34上，之后打开两组机械夹爪，使油管落到油管排放组件上，之后油管在油管排放组件上自动排管即可；通过在机械夹爪上设置垫板，在机械夹爪在夹持油管时，通过垫板和机械夹爪共同的夹持力对油管进行夹持，降低了油管在机械夹爪上滑动的风险，同时通过传动机构将油管的重心移动至两组机械夹爪之间，使两组机械夹爪对油管夹持的更加稳定，减少了油管歪斜和滑落的风险，可靠性高。

优选的，所述传动机构包括固定板、电机、小齿轮、大齿轮和辊子，固定板固定安装在机械臂上，电机固定安装在固定板上，小齿轮和大齿轮均转动安装在固定板上，小齿轮的输入端与电机的输出端连接，小齿轮与大齿轮啮合，辊子固定安装在大齿轮上，辊子位于两组机械夹爪之间；当机械臂和两组机械夹爪带动油管旋转至水平的姿态后，打开两组机械夹爪，此时油管与辊子的端面接触，然后打开电机,电机带动小齿轮旋转，小齿轮带动大齿轮旋转，大齿轮带动辊子旋转，旋转的辊子通过摩擦力带动油管运动，使油管的重心移动至两组机械夹爪之间，之后再次通过两组机械夹爪对油管夹持固定即可；通过对油管的传动使油管的重心位于两组机械夹爪之间，避免了两组机械夹爪对油管移动的过程中油管出现歪斜和滑落的风险，可靠性高，同时通过小齿轮和大齿轮的啮合传动，实现了减速的效果，使电机输出的转速经由小齿轮和大齿轮减小到适宜油管传动的转速，使用方便，可靠性高。

优选的，所述放平机构包括三相异步电机和减速器，三相异步电机上设置有螺栓和减速器，三相异步电机通过螺栓固定安装在液压工作机构上，三相异步电机的输出端设置减速器，减速器的输出端与机械臂连接；当对机械臂旋转时，打开三相异步电机，三相异步电机输出的转速经过减速器传递到机械臂上，使机械臂旋转，机械臂通过两组机械夹爪带动油管旋转至适合排管的姿态即可；方便了对油管的旋转，提高了便利性。

优选的，所述液压工作机构包括液压小臂、液压大臂、上液压柱和下液压柱，液压小臂的下部铰接在回转机构上部的转动端，液压小臂的上部与液压大臂的左部铰接，液压大臂与三相异步电机固定连接，下液压柱的上部和上液压柱的下部均与液压小臂的中部铰接，下液压柱的下部与回转机构上部的转动端铰接，上液压柱的上部与液压大臂的左部铰接；当对机械臂进行上下移动时，通过上液压柱和下液压柱的伸缩即可实现液压大臂带动放平机构上下运动，进而通过放平机构使机械臂上下运动，同时回转机构旋转时可以使液压小臂围绕回转机构旋转，进而液压小臂通过液压大臂使放平机构带动机械臂前后移动或者左右运动，实现了机械臂可以上下、左右和前后运动，机械臂通过两组机械夹爪使油管可以上下、左右和前后运动，方便了对油管的移动，提高了便利性。

优选的，所述油管排放组件包括底板、基座、两组支撑板、多组紧缩弹簧、多组连接轴、多组油管滑道、多组转轴扭簧和多组弹簧套筒，基座固定安装在底板上，两组支撑板分别固定安装在基座的前后两部，多组连接轴的前后两部均设置有弹簧套筒，连接轴与弹簧套筒之间为转动连接，多组弹簧套筒上均设置有滑块，多组弹簧套筒分别与多组滑块固定连接，多组滑块分别上下滑动安装在两组支撑板上，在上下方向上相邻的两组滑块之间均安装在有紧缩弹簧，多组连接轴的前后两部均安装有转轴扭簧，多组转轴扭簧的另一端分别安装在多组弹簧套筒上，转轴扭簧用于提供连接轴的扭矩力，多组油管滑道分别固定安装在多组连接轴上，多组油管滑道的状态为向上倾斜，多组油管滑道向上倾斜的角度为2°-5°，油管排放组件的整体结构为前后对称结构，最下侧两组油管滑道的下端与基座接触；在排放油管时，首先使夹持传动机构将油管旋转至水平的姿态，之后夹持传动机构将油管移动至最下侧的两组油管滑道的上方，之后打开夹持传动机构，使油管落到最下侧的两组油管滑道上，由于油管滑道的状态为向下倾斜，所以油管在最下侧两组油管滑道上会在重力的作用下自动向左滑动至两组油管滑道的最左侧，之后将下一个油管在按上述方式放置到最下侧的两组油管滑道上，至最下侧的两组油管滑道上排满油管后，在将油管放置到倒数第二层的两组油管滑道上，当倒数第二层的两组油管滑道上的油管排满后，由于油管的压力，其所连接的转轴扭簧和其两端连接滑块上的紧缩弹簧会暂时失效，使上侧的两组油管滑道的下端压实到最下侧两组油管滑道上部的油管上，按上述方式，由下向上依次在多组不同高度的油管滑道上排放油管，并且上侧的油管滑道压实到其下方的油管上即可；当在多组油管滑道上取下油管时，由上向下，依次在不同高度的多组油管滑道上取下油管即可；由于在上下方向上相邻的两组滑块之间均安装在有紧缩弹簧，所以在上下方向上相邻的两组弹簧套筒之间的间距可以调节，所以在上下方向上两组连接轴之间的间距可以调节，进而在上下方向上相邻的两组油管滑道之间的间距可以调节，所以其可以根据摆放油管的直径自行调节在上下方向上相邻的两组油管滑道之间的间距，适用于不同规格直径的油管，局限性低，并且由于油管在摆放到油管滑道的左部后，由于油管滑道为向上倾斜的状态，所以油管在放置到油管滑道左部后会在重力的作用下自动向右滑动至油管滑道的右部，减少了夹持传动机构对油管的转运，节省了夹持传动机构在转运油管过程中对能源的消耗，节约了能源。

优选的，还包括多组连接块和多组限位块，多组连接轴的前后两部均固定安装有连接块，两组支撑板上均固定安装有多组限位块，多组限位块分别位于多组连接块的上方；连接轴在转轴扭簧的作用下会旋转一定的角度，连接轴带动油管滑道向上倾斜，连接轴在向上旋转的同时会带动连接块向上运动，至连接块与限位块接触，通过限位块对连接块的限位，使连接块在向上旋转至一定的角度无法继续旋转，进而通过连接轴控制油管滑道的上扬角度，避免油管滑道的上扬角度过大导致油管在油管滑道上滑动的速度过大造成安全隐患，安全性和可靠性高。

优选的，还包括多组挡板，多组挡板分别安装在多组油管滑道上，多组挡板分别位于在多组油管滑道的左端；通过多组挡板，防止了排放在多组油管滑道上的油管在其左端滑落，提高了使用过程中的可靠性。

优选的，还包括光电传感器、高度传感器、角度传感器、遥控器和电器控制柜，液压工作机构上设置有光电传感器和高度传感器，光电传感器用于感应油管，高度传感器用于感应油管的高度，油管排放组件上设置有角度传感器，角度传感器用于感应油管滑道的上扬角度，光电传感器、高度传感器、角度传感器、遥控器、回转机构、液压工作机构、放平机构和夹持传动机构均与电器控制柜连接，电器控制柜具有控制功能，遥控器与回转机构、液压工作机构、放平机构和夹持传动机构连接，遥控器具有控制功能，电器控制柜上设置有plc控制系统，遥控器上设置有自动控制按钮和手动控制按钮；当通过遥控器选择自动模式时，当油管升出油井后，夹持传动机构对油管的下部进行夹持，之后液压工作机构上的上的光电传感器感应到夹持传动机构上夹持有油管，之后将油管的位置信息传递到电器控制柜中，之后放平机构通过夹持传动机构使油管放平，同时电器控制柜上的plc控制系统计算出放平机构和夹持传动机构将油管放平并且将重心移动到夹持传动机构上所需的时间，至油管放平并且将油管的重心移动到夹持传动机构上后，电器控制柜控制回转机构和液压工作机构使放平机构带动夹持传动机构移动，使夹持传动机构带动油管移动到油管排放组件上进行排放，并且通过液压工作机构上的高度传感器感应油管的高度，使油管移动到油管排放组件上指定的高度，之后油管放置到油管排放组件上的油管滑道上后，由于油管滑道为倾斜状态，所以油管由于自身的重力作用会在油管滑道上自动由左向右滑动到指定位置进行排放即可，按上述方式依次将多个油管排放到油管排放组件上即可；当通过遥控器上的手段控制按钮选择手动模式时，工作人员通过遥控器手动控制回转机构、液压工作机构、放平机构和夹持传动机构的运动轨迹，使油管经由夹持传动机构排放到油管排放组件上即可；电器控制柜上的plc控制系统可以根据实际情况自动计算回转机构、液压工作机构、放平机构、夹持传动机构在排放油管时的最优运动轨迹，对其运动轨迹进行规划，减少不必要的重复运动，减少了能源消耗，并且工作人员可以远程控制油管的运动，使用方便。

本发明的小型修井作业节能式自动排管方法包括以下步骤，首先通过遥控器上的按钮选择手动模式或者自动模式；

当选择自动模式时包括以下步骤：

步骤一：油管经由吊卡移出油井后，通过夹持传动机构夹持油管的下部；

步骤二:液压工作机构上的光电传感器感应到夹持传动机构上的油管，并且将油管的位置信息传递到电器控制柜中，电器控制柜根据油管的位置信息使夹持传动机构上的传动机构对油管进行移动，使油管的重心移动到两组机械夹爪之间，同时通过放平机构使夹持传动机构旋转，夹持传动机构带动油管旋转至水平的姿态；

步骤三：电气控制柜使回转机构旋转，同时使液压工作机构运动，使放平机构带动夹持传动机构运动，夹持传动机构带动油管移动到油管排放组件最下层的油管滑道上，之后打开夹持传动机构，使油管在最下层的油管滑道上自动向右滑动至指定位置进行排放；

步骤四：按上述方式将油管排放组件最下层的油管滑道排满后，由下向上，依次完成第二层、第三层的排管即可；

当选择手动模式时：工作人员通过遥控器手动控制回转机构、液压工作机构、放平机构和夹持传动机构的运动轨迹，使夹持传动机构带动油管移动至油管排放组件上进行排放即可。

与现有技术相比本发明的有益效果为：可以自动对油管进行转移和排放，并且可以通过工人远程操控，劳动强度低，安全性高。

附图说明

图1是夹持传动机构和放平机构连接的结构示意图；

图2是图1中E处局部放大结构示意图；

图3是液压小臂、液压大臂和上液压柱等的结构示意图；

图4是图3中B处局部放大的结构示意图；

图5是油管排放组件的结构示意图；

图6是支撑板、弹簧套筒和连接轴等的结构示意图；

图7是紧缩弹簧、连接轴和弹簧套筒连接的结构示意图；

图8是油管排放在油管滑道上的结构示意图；

图9是连接轴、油管滑道和挡板等的结构示意图；

图10是本发明的主视结构示意图；

附图中标记：1、回转机构；2、机械夹爪；3、机械臂；4、固定板；5、电机；6、小齿轮；7、大齿轮；8、辊子；9、液压小臂；10、液压大臂；11、上液压柱；12、下液压柱；13、底板；14、基座；15、支撑板；16、紧缩弹簧；17、连接轴；18、油管滑道；20、弹簧套筒；21、连接块；22、限位块；23、挡板；24、油管；31、夹持传动机构；32、放平机构；33、液压工作机构；34、油管排放组件。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

如图1至图10，本发明的一种小型修井作业节能式自动排管装置包括回转机构1、取管放平组件和油管排放组件34，取管放平组件安装在回转机构1上部的转动端，油管排放组件34位于取管放平组件的右侧，取管放平组件用于将油管24取出并且放置在油管排放组件34上；所述取管放平组件包括夹持传动机构31、放平机构32和液压工作机构33，液压工作机构33安装在回转机构1的上部，放平机构32安装在液压工作机构33上，夹持传动机构31安装在放平机构32上，夹持传动机构31用于对油管24进行夹持固定，放平机构32用于对夹持传动机构31进行旋转，液压工作机构33用于对放平机构32进行上下移动，油管排放组件34用于排放油管24；在修井作业时，当油管24在油井中吊出后，通过夹持传动机构31将油管24夹持固定，之后通过回转机构1的旋转和液压工作机构33的上下移动可以使放平机构32带动夹持传动机构31移动至靠近油管排放组件34的位置，之后通过放平机构32使夹持传动机构31带动油管24旋转，至油管24旋转至水平的姿态，之后在通过夹持传动机构31将油管24移动至油管排放组件34，然后打开夹持传动机构31，使油管24落到油管排放组件34上进行自动排管即可；其可以实现自动对油管24的夹持固定和排管，无需工作人员在现场实地操作，工作人员远程控制放平机构32、液压工作机构33、液压工作机构33和回转机构1即可实现对油管24的移动和排放，降低了劳动强度，提高了工作效率，并且安全性高，结构简单，操作方便，占用体积小，适合小型修井作业，使用方便，实用性高。

如图1和图2，所述夹持传动机构31包括传动机构、两组机械夹爪2、机械臂3、两组垫板和两组液压装置，机械臂3安装在放平机构32上，机械臂3的上下两部均设置有机械夹爪2，机械夹爪2具有夹持功能，两组机械夹爪2上均设置有液压装置，液压装置向机械夹爪2提供动力，两组机械夹爪2上均设置有垫板，传动机构具有传动功能；在对油管24进行夹持时，当油管24被吊出油井后，首先通过两组机械夹爪2对油管24的下部夹持固定，之后通过放平机构32对机械臂3进行旋转，机械臂3带动两组机械夹爪2旋转，至两组机械夹爪2带动油管24旋转至水平的姿态，之后通过液压装置打开两组机械夹爪2，之后通过传动机构对油管24进行传动，使油管24的重心位于两组机械夹爪2之间，之后再通过两组液压装置使两组机械夹爪2对油管24夹持固定，然后在通过回转机构1和液压工作机构33使放平机构32带动机械臂3移动，机械臂3带动两组机械夹爪2移动，两组机械夹爪2带动油管24移动，使油管24移动到油管排放组件34上，之后打开两组机械夹爪2，使油管24落到油管排放组件34上，之后油管24在油管排放组件34上自动排管即可；通过在机械夹爪2上设置垫板，机械夹爪2在夹持油管24时，通过垫板和机械夹爪2共同的夹持力对油管24进行夹持，降低了油管24在机械夹爪2上滑动的风险，同时通过传动机构将油管24的重心移动至两组机械夹爪2之间，使两组机械夹爪2对油管24夹持的更加稳定，减少了油管24歪斜和滑落的风险，可靠性高。

传动机构包括固定板4、电机5、小齿轮6、大齿轮7和辊子8，固定板4固定安装在机械臂3上，电机5固定安装在固定板4上，小齿轮6和大齿轮7均转动安装在固定板4上，小齿轮6的输入端与电机5的输出端连接，小齿轮6与大齿轮7啮合，辊子8固定安装在大齿轮7上，辊子8位于两组机械夹爪2之间；当机械臂3和两组机械夹爪2带动油管24旋转至水平的姿态后，打开两组机械夹爪2，此时油管24与辊子8的端面接触，然后打开电机5,电机5带动小齿轮6旋转，小齿轮6带动大齿轮7旋转，大齿轮7带动辊子8旋转，旋转的辊子8通过摩擦力带动油管24运动，使油管24的重心移动至两组机械夹爪2之间，之后再次通过两组机械夹爪2对油管24夹持固定即可；通过对油管24的传动使油管的重心位于两组机械夹爪2之间，避免了两组机械夹爪2对油管24移动的过程中油管24出现歪斜和滑落的风险，可靠性高，同时通过小齿轮6和大齿轮7的啮合传动，实现了减速的效果，使电机5输出的转速经由小齿轮6和大齿轮7减小到适宜油管24传动的转速，使用方便，可靠性高。

如图4，放平机构32包括三相异步电机和减速器，三相异步电机上设置有螺栓和减速器，三相异步电机通过螺栓固定安装在液压工作机构33上，三相异步电机的输出端设置减速器，减速器的输出端与机械臂3连接；当对机械臂3旋转时，打开三相异步电机，三相异步电机输出的转速经过减速器传递到机械臂3上，使机械臂3旋转，机械臂3通过两组机械夹爪2带动油管24旋转至适合排管的姿态即可；方便了对油管24的旋转，提高了便利性。

如图3，液压工作机构33包括液压小臂9、液压大臂10、上液压柱11和下液压柱12，液压小臂9的下部铰接在回转机构1上部的转动端，液压小臂9的上部与液压大臂10的左部铰接，液压大臂10与三相异步电机固定连接，下液压柱12的上部和上液压柱11的下部均与液压小臂9的中部铰接，下液压柱12的下部与回转机构1上部的转动端铰接，上液压柱11的上部与液压大臂10的左部铰接；当对机械臂3进行上下移动时，通过上液压柱11和下液压柱12的伸缩即可实现液压大臂10带动放平机构32上下运动，进而通过放平机构32使机械臂3上下运动，同时回转机构1旋转时可以使液压小臂9围绕回转机构1旋转，进而液压小臂9通过液压大臂10使放平机构32带动机械臂3前后移动或者左右运动，实现了机械臂3可以上下、左右和前后运动，机械臂3通过两组机械夹爪2使油管24可以上下、左右和前后运动，方便了对油管24的移动，提高了便利性。

如图4、图5、图6和图7，油管排放组件34包括底板13、基座14、两组支撑板15、多组紧缩弹簧16、多组连接轴17、多组油管滑道18、多组转轴扭簧和多组弹簧套筒20，基座14固定安装在底板13上，两组支撑板15分别固定安装在基座14的前后两部，多组连接轴17的前后两部均设置有弹簧套筒20，连接轴17与弹簧套筒20之间为转动连接，多组弹簧套筒20上均设置有滑块，多组弹簧套筒20分别与多组滑块固定连接，多组滑块分别上下滑动安装在两组支撑板15上，在上下方向上相邻的两组滑块之间均安装在有紧缩弹簧16，多组连接轴17的前后两部均安装有转轴扭簧，多组转轴扭簧的另一端分别安装在多组弹簧套筒20上，转轴扭簧用于提供连接轴17的扭矩力，多组油管滑道18分别固定安装在多组连接轴17上，多组油管滑道18的状态为向上倾斜，多组油管滑道18向上倾斜的角度为2°-5°，油管排放组件34的整体结构为前后对称结构，最下侧两组油管滑道18的下端与基座14接触；如图8，在排放油管24时，首先使夹持传动机构31将油管24旋转至水平的姿态，之后夹持传动机构31将油管24移动至最下侧的两组油管滑道18的上方，之后打开夹持传动机构31，使油管24落到最下侧的两组油管滑道18上，由于油管滑道18的状态为向下倾斜，所以油管24在最下侧两组油管滑道18上会在重力的作用下自动向左滑动至两组油管滑道18的最左侧，之后将下一个油管24在按上述方式放置到最下侧的两组油管滑道18上，至最下侧的两组油管滑道18上排满油管24后，在将油管24放置到倒数第二层的两组油管滑道18上，当倒数第二层的两组油管滑道18上的油管24排满后，由于油管24的压力，其所连接的转轴扭簧和其两端连接滑块上的紧缩弹簧16会暂时失效，使上侧的两组油管滑道18的下端压实到最下侧两组油管滑道18上部的油管24上，按上述方式，由下向上依次在多组不同高度的油管滑道18上排放油管24，并且上侧的油管滑道18压实到其下方的油管上即可；当在多组油管滑道18上取下油管24时，由上向下，依次在不同高度的多组油管滑道18上取下油管24即可；由于在上下方向上相邻的两组滑块之间均安装在有紧缩弹簧16，所以在上下方向上相邻的两组弹簧套筒20之间的间距可以调节，所以在上下方向上两组连接轴17之间的间距可以调节，进而在上下方向上相邻的两组油管滑道18之间的间距可以调节，所以其可以根据摆放油管24的直径自行调节在上下方向上相邻的两组油管滑道18之间的间距，适用于不同规格直径的油管24，局限性低，并且由于油管24在摆放到油管滑道18的左部后，由于油管滑道18为向上倾斜的状态，所以油管24在放置到油管滑道18左部后会在重力的作用下自动向右滑动至油管滑道18的右部，减少了夹持传动机构31对油管24的转运，节省了夹持传动机构31在转运过程中对能源的消耗，节约了能源。

如图6，多组连接轴17的前后两部均固定安装有连接块21，两组支撑板15上均固定安装有多组限位块22，多组限位块22分别位于多组连接块21的上方；连接轴17在转轴扭簧的作用下会旋转一定的角度，连接轴17带动油管滑道18向上倾斜，连接轴17在向上旋转的同时会带动连接块21向上运动，至连接块21与限位块22接触，通过限位块22对连接块21的限位，使连接块21在向上旋转至一定的角度无法继续旋转，进而通过连接轴17控制油管滑道18的上扬角度，避免油管滑道18的上扬角度过大导致油管24在油管滑道18上滑动的速度过大造成安全隐患，安全性和可靠性高。

如图9和图10，多组挡板23分别安装在多组油管滑道18上，多组挡板23分别位于在多组油管滑道18的左端；通过多组挡板23，防止了排放在多组油管滑道18上的油管24在其左端滑落，提高了使用过程中的可靠性。

并且液压工作机构33上设置有光电传感器和高度传感器，光电传感器用于感应油管24，高度传感器用于感应油管24的高度，油管排放组件34上设置有角度传感器，角度传感器用于感应油管滑道18的上扬角度，光电传感器、高度传感器、角度传感器、遥控器、回转机构1、液压工作机构33、放平机构32和夹持传动机构31均与电器控制柜连接，电器控制柜具有控制功能，遥控器与回转机构1、液压工作机构33、放平机构32和夹持传动机构31连接，遥控器具有控制功能，电器控制柜上设置有plc控制系统，遥控器上设置有自动控制按钮和手动控制按钮；当通过遥控器选择自动模式时，当油管24升出油井后，夹持传动机构31对油管24的下部进行夹持，之后液压工作机构33上的上的光电传感器感应到夹持传动机构31上夹持有油管24，之后将油管24的位置信息传递到电器控制柜中，之后放平机构32通过夹持传动机构31使油管24放平，同时电器控制柜上的plc控制系统计算出放平机构32和夹持传动机构31将油管24放平并且将重心移动到夹持传动机构31上所需的时间，至油管24放平并且将油管24的重心移动到夹持传动机构31上后，电器控制柜控制回转机构1和液压工作机构33使放平机构32带动夹持传动机构31移动，使夹持传动机构31带动油管24移动到油管排放组件34上进行排放，并且通过液压工作机构33上的高度传感器感应油管24的高度，使油管移动到油管排放组件34上指定的高度，之后油管放置到油管排放组件34上的油管滑道18上后，由于油管滑道18为倾斜状态，所以油管24由于自身的重力作用会在油管滑道18上自动由左向右滑动到指定位置进行排放即可，按上述方式依次将多个油管24排放到油管排放组件34上即可；当通过遥控器上的手段控制按钮选择手动模式时，工作人员通过遥控器手动控制回转机构1、液压工作机构33、放平机构32和夹持传动机构31的运动轨迹，使油管24经由夹持传动机构31排放到油管排放组件34上即可；电器控制柜上的plc控制系统可以根据实际情况自动计算回转机构1、液压工作机构33、放平机构32、夹持传动机构31在排放油管24时的最优运动轨迹，对其运动轨迹进行规划，减少不必要的重复运动，减少了能源消耗，并且工作人员可以远程控制油管的运动，使用方便。

本发明的小型修井作业节能式自动排管方法包括以下步骤：首先通过遥控器上的按钮选择手动模式或者自动模式；

当选择自动模式时包括以下步骤：

步骤一：油管经由吊卡移出油井后，通过夹持传动机构31夹持油管的下部；

步骤二:液压工作机构33上的光电传感器感应到夹持传动机构31上的油管，并且将油管的位置信息传递到电器控制柜中，电器控制柜根据油管的位置信息使夹持传动机构31上的传动机构对油管进行移动，使油管的重心移动到两组机械夹爪2之间，同时通过放平机构32使夹持传动机构31旋转，夹持传动机构31带动油管旋转至水平的姿态；

步骤三：电气控制柜使回转机构1旋转，同时使液压工作机构33运动，使放平机构32带动夹持传动机构31运动，夹持传动机构31带动油管移动到油管排放组件34最下层的油管滑道18上，之后打开夹持传动机构31，使油管在最下层的油管滑道18上自动向右滑动至指定位置进行排放；

步骤四：按上述方式将油管排放组件34最下层的油管滑道18排满后，由下向上，依次完成第二层、第三层的排管即可；

当选择手动模式时：工作人员通过遥控器手动控制回转机构1、液压工作机构33、放平机构32和夹持传动机构31的运动轨迹，使夹持传动机构31带动油管移动至油管排放组件34上进行排放即可。

当在油管排放组件34上取下油管时，由上向下，首先在最上层的油管滑道18上取下油管，之后取第二层、第三层、第四层等的油管。

综上，本发明的主要有益效果为；

1.可以自动对油管进行转移和排放，可以通过工人远程操控，劳动强度低，安全性高。

2.可以排放不同直径的油管，局限性低。

3.通过将油管滑道18设计为倾斜的姿态，使油管可以在油管滑道18上自动滑动进行排放，减少了搬运油管所需的能源消耗。

4.夹持传动机构31在夹持油管时，首先夹持油管的下部，降低了夹持传动机构31的作业高度。

5.油管排放组件34采用前后对称式的结构设计，保证了油管排放的效率与稳定性，同时降低了装备的重量，降低了移运难度。

6.通过在机械夹爪2上设计垫板，使机械夹爪2在夹持油管时，机械夹爪2和垫板同时对油管施加挤压力，提高了油管在夹持过程中的稳定性。

7.在夹持传动机构31夹持油管时，可以将油管的重心自动移动到夹持传动机构31上，提高了夹持传动机构31对油管夹持的稳定性。

应用前景分析：从国外和国内整个石油行业来说，自动化是大势所趋，是石油工业发展的趋势所在，本发明采用自动化的设计减轻了工作人员在修井过程中的劳动强度，实现了自动对油管的排放，提高了施工的效率，促进了整个石油行业的可持续发展，应用前景广泛。

本发明的小型修井作业节能式自动排管装置的回转机构1、机械夹爪2、机械臂3、辊子8、液压小臂9、液压大臂10、上液压柱11、下液压柱12、紧缩弹簧16、转轴扭簧、遥控器、电器控制柜、角度传感器、高度传感器、液压装置和光电传感器、放平机构32和液压工作机构33均为市面上采购，本行业内技术人员只需按照其附带的使用说明书进行安装和操作即可，而无需本领域的技术人员付出创造性劳动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种小型修井作业节能式自动排管装置，包括回转机构（1）；其特征在于，还包括取管放平组件和油管排放组件（34），取管放平组件安装在回转机构（1）上部的转动端，油管排放组件（34）位于取管放平组件的右侧，取管放平组件用于将油管取出并且放置在油管排放组件（34）上；所述取管放平组件包括夹持传动机构（31）、放平机构（32）和液压工作机构（33），液压工作机构（33）安装在回转机构（1）的上部，放平机构（32）安装在液压工作机构（33）上，夹持传动机构（31）安装在放平机构（32）上，夹持传动机构（31）用于对油管进行夹持固定，放平机构（32）用于对夹持传动机构（31）进行旋转，液压工作机构（33）用于对放平机构（32）进行上下移动，油管排放组件（34）用于排放油管；所述夹持传动机构（31）包括传动机构、两组机械夹爪（2）、机械臂（3）、两组垫板和两组液压装置，机械臂（3）安装在放平机构（32）上，机械臂（3）的上下两部均设置有机械夹爪（2），机械夹爪（2）具有夹持功能，两组机械夹爪（2）上均设置有液压装置，液压装置向机械夹爪（2）提供动力，两组机械夹爪（2）上均设置有垫板，传动机构具有传动功能。

2.如权利要求1所述的一种小型修井作业节能式自动排管装置，其特征在于，所述传动机构包括固定板（4）、电机（5）、小齿轮（6）、大齿轮（7）和辊子（8），固定板（4）固定安装在机械臂（3）上，电机（5）固定安装在固定板（4）上，小齿轮（6）和大齿轮（7）均转动安装在固定板（4）上，小齿轮（6）的输入端与电机（5）的输出端连接，小齿轮（6）与大齿轮（7）啮合，辊子（8）固定安装在大齿轮（7）上，辊子（8）位于两组机械夹爪（2）之间。

3.如权利要求1所述的一种小型修井作业节能式自动排管装置，其特征在于，所述放平机构（32）包括三相异步电机和减速器，三相异步电机上设置有螺栓和减速器，三相异步电机通过螺栓固定安装在液压工作机构（33）上，三相异步电机的输出端设置减速器，减速器的输出端与机械臂（3）连接。

4.如权利要求1所述的一种小型修井作业节能式自动排管装置，其特征在于，所述液压工作机构（33）包括液压小臂（9）、液压大臂（10）、上液压柱（11）和下液压柱（12），液压小臂（9）的下部铰接在回转机构（1）上部的转动端，液压小臂（9）的上部与液压大臂（10）的左部铰接，液压大臂（10）与三相异步电机固定连接，下液压柱（12）的上部和上液压柱（11）的下部均与液压小臂（9）的中部铰接，下液压柱（12）的下部与回转机构（1）上部的转动端铰接，上液压柱（11）的上部与液压大臂（10）的左部铰接。

5.如权利要求1所述的一种小型修井作业节能式自动排管装置，其特征在于，所述油管排放组件（34）包括底板（13）、基座（14）、两组支撑板（15）、多组紧缩弹簧（16）、多组连接轴（17）、多组油管滑道（18）、多组转轴扭簧和多组弹簧套筒（20），基座（14）固定安装在底板（13）上，两组支撑板（15）分别固定安装在基座（14）的前后两部，多组连接轴（17）的前后两部均设置有弹簧套筒（20），连接轴（17）与弹簧套筒（20）之间为转动连接，多组弹簧套筒（20）上均设置有滑块，多组弹簧套筒（20）分别与多组滑块固定连接，多组滑块分别上下滑动安装在两组支撑板（15）上，在上下方向上相邻的两组滑块之间均安装在有紧缩弹簧（16），多组连接轴（17）的前后两部均安装有转轴扭簧，多组转轴扭簧的另一端分别安装在多组弹簧套筒（20）上，转轴扭簧用于提供连接轴（17）的扭矩力，多组油管滑道（18）分别固定安装在多组连接轴（17）上，多组油管滑道（18）的状态为向上倾斜，多组油管滑道（18）向上倾斜的角度为2°至5°，油管排放组件（34）的整体结构为前后对称结构，最下侧两组油管滑道（18）的下端与基座（14）接触。

6.如权利要求5所述的一种小型修井作业节能式自动排管装置，其特征在于，还包括多组连接块（21）和多组限位块（22），多组连接轴（17）的前后两部均固定安装有连接块（21），两组支撑板（15）上均固定安装有多组限位块（22），多组限位块（22）分别位于多组连接块（21）的上方。

7.如权利要求5所述的一种小型修井作业节能式自动排管装置，其特征在于，还包括多组挡板（23），多组挡板（23）分别安装在多组油管滑道（18）上，多组挡板（23）分别位于多组油管滑道（18）的左端。

8.如权利要求7所述的一种小型修井作业节能式自动排管装置，其特征在于，还包括光电传感器、高度传感器、角度传感器、遥控器和电器控制柜，液压工作机构（33）上设置有光电传感器和高度传感器，光电传感器用于感应油管，高度传感器用于感应油管的高度，油管排放组件（34）上设置有角度传感器，角度传感器用于感应油管滑道（18）的上扬角度，光电传感器、高度传感器、角度传感器、遥控器、回转机构（1）、液压工作机构（33）、放平机构（32）和夹持传动机构（31）均与电器控制柜连接，电器控制柜具有控制功能，遥控器与回转机构（1）、液压工作机构（33）、放平机构（32）和夹持传动机构（31）连接，遥控器具有控制功能，电器控制柜上设置有plc控制系统，遥控器上设置有自动控制按钮和手动控制按钮。

9.如权利要求1至权利要求8中任一项所述的一种小型修井作业节能式自动排管装置，其特征在于其排管方法包括以下步骤：

首先通过遥控器上的按钮选择手动模式或者自动模式；

当选择自动模式时包括以下步骤：

步骤一：油管经由吊卡移出油井后，通过夹持传动机构（31）夹持油管的下部；

步骤二:液压工作机构（33）上的光电传感器感应到夹持传动机构（31）上的油管，并且将油管的位置信息传递到电器控制柜中，电器控制柜根据油管的位置信息使夹持传动机构（31）上的传动机构对油管进行移动，使油管的重心移动到两组机械夹爪（2）之间，同时通过放平机构（32）使夹持传动机构（31）旋转，夹持传动机构（31）带动油管旋转至水平的姿态；

步骤三：电气控制柜使回转机构（1）旋转，同时使液压工作机构（33）运动，使放平机构（32）带动夹持传动机构（31）运动，夹持传动机构（31）带动油管移动到油管排放组件（34）最下层的油管滑道（18）上，之后打开夹持传动机构（31），使油管在最下层的油管滑道（18）上自动向右滑动至指定位置进行排放；

步骤四：按上述方式将油管排放组件（34）最下层的油管滑道（18）排满后，由下向上，依次完成第二层、第三层的排管即可；

当选择遥控器上的手动模式时：工作人员通过遥控器手动控制回转机构（1）、液压工作机构（33）、放平机构（32）和夹持传动机构（31）的运动轨迹，使夹持传动机构（31）带动油管移动至油管排放组件（34）上进行排放即可。