CN116988746B - 一种无动力吊卡自动化修井作业装置及使用方法 - Google Patents
一种无动力吊卡自动化修井作业装置及使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及油田修井机械技术领域,特别涉及一种无动力吊卡自动化修井作业装置及使用方法。其技术方案是:修井作业车总成停在井口的旁边,在井口上安装井口连接盘;在井口平台的一侧安装液压机器人和吊卡周转装置;在井口平台的上方安装打捞吊具托举机构,通过调整打捞吊具托举机构,使打捞吊具托举机构与井口连接盘中心方向一致;大钩连接的吊卡打捞吊具与无动力吊卡快速连接,在井口平台的一侧安装管杆上下料猫道,在打捞吊具托举机构的上方安装配件迎送机构,有益效果是:本发明采用两组无动力吊卡抓取油管或抽油杆,替代了繁重的人工劳动;并且结合配件迎送机构等辅助设施,在一名司钻人员的监控之下,可以使井口的修井作业实现可靠运行。
Description
技术领域
本发明涉及油田修井机械技术领域,特别涉及一种无动力吊卡自动化修井作业装置及使用方法。
背景技术
在石油工业中,井口吊装作业机械是指在采油过程中使用的,用来辅助人工把油管或者抽油杆提出井口或者放入井口的吊装设备,目前,井口吊装机械仍然以手动操作或者半自动操作为主,这是采油作业中井场内最繁重和最危险的作业过程。虽然,在国内和国外有众多的科研机构和生产厂家都致力于研究自动化设备在油井修井过程中的应用,但是由于作业现场的复杂性和实际工况的多变性以及井下部件的不确定性,导致目前大部分还都停留在研制阶段中,大部分研究机构的研发方向主要集中在配件的举升和空中的抓取方面,都投入了大量的人力和物力,作了很多深入的研发工作。尤其是对吊卡的控制方面,无论是采取遥控方式还是有线控制方式,吊卡都需要具有自身的动作和进行检测反馈,由于吊卡的活动范围大且动作频繁,给研究工作增加了很大的难度,给自动化的实现带来了很多不确定性。有部分厂家虽然已经试制出了几代样机,但仍然还是停留在探索阶段,还有很多急需解决的问题存在,还需要进行大量的实践应用,已验证其工艺路线是否正确可靠。
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,提供一种无动力吊卡自动化修井作业装置及使用方法,克服了以上现有技术的不足之处,是采用可靠的机械结构,把动作集中在井口处完成,减少了出现故障的可能性,实现了自动化控制作业。
本发明提到的一种无动力吊卡自动化修井作业装置,其技术方案是:包括修井作业车总成,修井作业车总成上装载有无动力吊卡、吊卡打捞吊具、井口连接盘、打捞吊具托举机构、井口平台、配件迎送机构,修井作业车总成停在井口的旁边,安装固定井口平台,并使其位于井口上方,根据进出油管或抽油杆的方向在井口上安装井口连接盘;在井口平台的一侧安装液压机器人和吊卡周转装置,使其三者位置相互协调;在井口平台的上方安装打捞吊具托举机构,且打捞吊具托举机构的内侧通过转轴与修井作业车总成的尾端连接,通过调整打捞吊具托举机构,使打捞吊具托举机构与井口连接盘中心方向一致;在修井作业车总成上的举升机连接吊卡打捞吊具,且吊卡打捞吊具位于井口连接盘的正上方,吊卡打捞吊具的下部与无动力吊卡连接;在井口平台的一侧安装管杆上下料猫道,油管或抽油杆通过管杆上下料猫道承接安放,在打捞吊具托举机构的上方安装配件迎送机构,通过调整配件迎送机构的位置完成油管或抽油杆的迎送动作,管杆上下料猫道将油管或抽油杆送到配件迎送机构。
优选的,上述无动力吊卡包括下部定位销轴、吊卡开锁按钮、无动力吊卡本体、吊卡打捞轴、吊卡锁片、侧向定位销轴,所述无动力吊卡本体的下侧设有下部定位销轴,无动力吊卡本体的两侧分别设有吊卡打捞轴,在无动力吊卡本体的前侧设有开口,开口的中心位置用于卡住抽油杆的墩粗端或油管接箍的端面,在开口中心的外侧设有吊卡锁片,在无动力吊卡本体的外壁上设有吊卡开锁按钮;在无动力吊卡本体的开口的两侧分别设有侧向定位销轴。
优选的,上述吊卡打捞吊具包括打捞吊具壳体、打捞吊具吊耳、打捞吊具按钮、打捞吊具锁扣、打捞吊具定位销,所述打捞吊具壳体的两侧分别设有打捞吊具吊耳,打捞吊具壳体的下侧中部设有打捞吊具锁扣,在打捞吊具壳体的下侧两端分别设有打捞吊具定位销,在打捞吊具壳体的侧壁上安装有打捞吊具按钮。
优选的,上述井口连接盘包括打捞吊具开锁爪、打捞吊具开锁机构、第一吊卡定位盘、井口法兰座,通过井口法兰座与井口相连;第一吊卡定位盘安装在井口法兰座的上部,且位置可调;所述第一吊卡定位盘的上部安装打捞吊具开锁机构,在打捞吊具开锁机构的上侧安装打捞吊具开锁爪。
优选的,上述打捞吊具托举机构包括高度调节支撑装置、左右调节装置、配件探测承接架、配件定位块、第二吊卡定位盘和翻转定位装置,所述高度调节支撑装置的中部通过左右调节装置连接托举主架体,托举主架体的前端通过液压伸缩杆和转轴连接托举辅杆,在托举辅杆的前端通过翻转定位装置连接第二吊卡定位盘,所述第二吊卡定位盘的上侧设有配件定位块,配件定位块的一侧与打捞吊具开锁机构配合实现无动力吊卡的锁紧与开启。
优选的,上述第二吊卡定位盘的外侧设有配件探测承接架,通过配件探测承接架承接油管或抽油杆的上端。
优选的,上述配件迎送机构包括前后调节臂、左右调节臂、前后摆臂、夹持机械手、弹性扶正抓手,所述前后调节臂的一端连接到修井作业车总成的尾端,另一端通过左右调节臂连接前后摆臂,所述前后摆臂的外端设有夹持机械手,所述夹持机械手上设有弹性扶正抓手。
优选的,上述左右调节臂的一侧设有左右调节机构,在前后调节臂的外端安装一级推送缸,前后摆臂的上端安装二级推送缸,一级推送缸的外侧连接二级推送缸,带动前后摆臂实现摆动。
优选的,上述管杆上下料猫道包括底座、配件测长装置、猫道一级举升装置、猫道滑道、猫道二级举升装置、猫道滑道驱动机构,所述底座上安装猫道一级举升装置和猫道二级举升装置,所述猫道滑道安装在猫道一级举升装置和猫道二级举升装置的上端,在猫道滑道的下端设有猫道滑道驱动机构,油管或抽油杆通过配件抓取装置进行举升或者下降到猫道滑道上。
本发明提到的无动力吊卡自动化修井作业装置的使用方法,包括以下过程:
一、当需要向油井内放入油管或抽油杆时,其工作过程是:①在修井作业车总成的举升机上连接的大钩的带动下,吊卡打捞吊具被举升到合适的高度悬停;②管杆上下料猫道把油管或抽油杆推送到打捞吊具托举机构上的配件探测承接架;③液压机器人抓取一组无动力吊卡,旋转一定角度后,送到打捞吊具托举机构上方,此时配件探测承接架承接的油管或抽油杆克服无动力吊卡的开口处的吊卡锁片的弹力而进入到无动力吊卡的开口的中心位置,从而将油管或抽油杆锁定在无动力吊卡上;同时,无动力吊卡与打捞吊具托举机构通过下部定位销轴可靠定位;④然后,液压机器人放下无动力吊卡并旋转到初始的等待位置后,大钩带动吊卡打捞吊具下行,到达打捞吊具托举机构抓取已经锁定的油管或抽油杆的无动力吊卡,抓取完成后大钩上行,带动锁定的油管或抽油杆开始举升;⑤此时,打捞吊具托举机构动作,离开井口上方,收缩回到其初始等待位置;⑥同时,配件迎送机构伸出到管杆上下料猫道的上方,等待抓取油管或抽油杆的下部位置,当探测到油管或抽油杆后,配件迎送机构的夹持机械手接住油管或抽油杆的中下部,控制前后摆臂回到井口上方中心位置,然后,大钩下行,使油管或抽油杆下端的接头进入到井口处的接箍内,配件迎送机构松开油管或抽油杆并返回到其初始等待位置;⑦然后,上卸扣钳动作,拧紧接头与接箍后返回到其等待位置;⑧大钩上行,使井口处的接箍离开坐蹲在井口上的第二无动力吊卡后,液压机器人动作,抓取井口处的第二无动力吊卡,并把其放置到吊卡周转装置上;⑨大钩带动油管或抽油杆下放到井口上,然后井口连接盘上的打捞吊具开锁机构动作,使吊卡打捞吊具与连接的无动力吊卡脱开;然后大钩带动吊卡打捞吊具向上,悬停在合适的高度后,完成一个下放油管或抽油杆的过程,多次循环即可完成多个油管或抽油杆的下放;
二、当需要从井内吊出油管或者抽油杆时,其工作过程是:①大钩带动吊卡打捞吊具下行,在两级导向的引导下,到达井口,在自身重力的作用下,抓取井口的第二无动力吊卡,然后上提,带动井内的油管或抽油杆上行到合适的位置;②液压机器人从吊卡周转装置处抓取另一组无动力吊卡,旋转无动力吊卡使油管或抽油杆进入到无动力吊卡的中心位置,通过吊卡锁片锁住油管或抽油杆;然后下降插入到井口的第一吊卡定位盘内使其可靠定位,松开无动力吊卡并旋转回其初始等待位置;③大钩带动吊卡打捞吊具适量下行,使油管或抽油杆坐蹲在井口处的无动力吊卡上;然后上卸扣钳动作,拧开接箍;④大钩微量上提,使油管或抽油杆下部的接头与井口完全脱离开,配件迎送机构伸出,把油管或抽油杆的下端推送到管杆上下料猫道的上方;⑤大钩下行,油管或抽油杆下端落到管杆上下料猫道的滑道内,并沿着滑道向管杆上下料猫道的远端滑行;配件迎送机构复位;打捞吊具托举机构动作,到达井口上方;⑥大钩继续下行,在两级导向机构的作用下,插入到打捞吊具托举机构的定位孔内;⑦打捞吊具托举机构执行开锁动作,打开打捞吊具开锁机构;大钩带动吊卡打捞吊具上行到合适的高度后悬停;⑧液压机器人旋转到打捞吊具托举机构上方,旋转90°,抓取第二无动力吊卡,同时打开第二无动力吊卡的锁扣;然后液压机器人上行,使第二无动力吊卡脱离打捞吊具托举机构;然后把第二无动力吊卡放入到吊卡周转装置内;⑨管杆上下料猫道执行托举动作,并把油管或抽油杆推送至远端;打捞吊具托举机构复位,完成一个上提油管或抽油杆的过程。
与现有技术相比,本发明的有益效果具体如下:
本发明采用两组无动力吊卡抓取油管或抽油杆,替代了繁重的人工劳动;搭配着井口上卸扣钳;添加了配件迎送机构等辅助设施,在一名司钻人员的监控之下,可以使井口的修井作业过程实现自动控制运行;相比现有技术,本发明减化了配件举升过程、避免了配件的空中抓取过程、降低了对作业机大钩的起下速度的控制要求,把所有的控制过程都集中在了井口平台上进行,并且无需对作业车控制室进行升级改造,使作业机大钩彻底实现了无绳化作业,是立足在现有作业设备的基础上进行的合理改造,其投资最小,见效最快,具有明显的技术优势,是一种可靠的修井作业装备和可行的工艺过程方法。
附图说明
图1是本发明的运输时的结构示意图;
图2是本发明的安装后的结构示意图;
图3是本发明下管杆时的第一种状态示意图;
图4是本发明下管杆时的第二种状态示意图;
图5是本发明下管杆时的第三种状态示意图;
图6是液压机器人将无动力吊卡送到管杆上部的示意图;
图7是吊卡打捞吊具向下移动准备吊取管杆的示意图;
图8是吊卡打捞吊具吊取管杆时的配件迎送机构伸出的示意图;
图9是吊卡打捞吊具吊取管杆时的配件迎送机构回缩的示意图;
图10是无动力吊卡的正面结构示意图;
图11是无动力吊卡的俯视图;
图12是吊卡打捞吊具的正面结构示意图;
图13是吊卡打捞吊具的侧面结构示意图;
图14是吊卡打捞吊具的俯视图;
图15是井口连接盘的结构示意图;
图16是吊卡周转装置的结构示意图;
图17是打捞吊具托举机构的结构示意图;
图18是配件迎送机构的结构示意图;
图19是管杆上下料猫道的结构示意图;
上图中:无动力吊卡100、吊卡打捞吊具110、井口连接盘120、打捞吊具托举机构130、压机器人200、井口平台300、配件迎送机构400、管杆上下料猫道500、修井作业车总成600、吊卡周转装置700、第二无动力吊卡800、油管或抽油杆900;
下部定位销轴101、吊卡开锁按钮102、无动力吊卡本体103、吊卡打捞轴104、吊卡锁片105、侧向定位销轴106、打捞吊具壳体111、打捞吊具吊耳112、打捞吊具按钮113、打捞吊具锁扣114、打捞吊具定位销115、打捞吊具开锁爪121、打捞吊具开锁机构122、第一吊卡定位盘123、井口法兰座124、高度调节支撑装置131、左右调节装置132、配件探测承接架133、配件定位块134、第二吊卡定位盘135、翻转定位装置136、托举主架体137、托举辅杆138、液压伸缩杆139、转轴140、前后调节臂401、左右调节机构402、左右调节臂403、前后摆臂404、夹持机械手405、一级推送缸406、二级推送缸407、弹性扶正抓手408、底座501、配件测长装置502、猫道一级举升装置503、猫道滑道504、猫道二级举升装置505、猫道滑道驱动机构506。
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9,本发明提到的一种无动力吊卡自动化修井作业装置,包括修井作业车总成600,修井作业车总成600上装载有无动力吊卡100、吊卡打捞吊具110、井口连接盘120、打捞吊具托举机构130、井口平台300、配件迎送机构400,修井作业车总成600停在井口的旁边,安装固定井口平台300,并使其位于井口上方,根据进出的油管或抽油杆900的方向在井口上安装井口连接盘120;在井口平台300的一侧安装液压机器人200和吊卡周转装置700,使其三者位置相互协调;在井口平台300的上方安装打捞吊具托举机构130,且打捞吊具托举机构130的内侧通过转轴140与修井作业车总成600的尾端连接,通过调整打捞吊具托举机构130,使打捞吊具托举机构130与井口连接盘120中心方向一致;在修井作业车总成600上的举升机连接吊卡打捞吊具110,且吊卡打捞吊具110位于井口连接盘120的正上方,吊卡打捞吊具110的下部与无动力吊卡100连接;在井口平台300的一侧安装管杆上下料猫道500,油管或抽油杆900通过管杆上下料猫道500承接安放,在打捞吊具托举机构130的上方安装配件迎送机构400,通过调整配件迎送机构400的位置完成油管或抽油杆900的迎送动作,管杆上下料猫道500将油管或抽油杆900送到配件迎送机构400。
参照图10-图12,本发明提到的无动力吊卡100包括下部定位销轴101、吊卡开锁按钮102、无动力吊卡本体103、吊卡打捞轴104、吊卡锁片105、侧向定位销轴106,所述无动力吊卡本体103的下侧设有下部定位销轴101,无动力吊卡本体103的两侧分别设有吊卡打捞轴104,在无动力吊卡本体103的前侧设有开口,开口的中心位置用于卡住抽油杆的墩粗端或油管接箍的端面,在开口中心的外侧设有吊卡锁片105,在无动力吊卡本体103的外壁上设有吊卡开锁按钮102;在无动力吊卡本体103的开口的两侧分别设有侧向定位销轴106。
参照图13-图14,本发明提到的吊卡打捞吊具110包括打捞吊具壳体111、打捞吊具吊耳112、打捞吊具按钮113、打捞吊具锁扣114、打捞吊具定位销115,所述打捞吊具壳体111的两侧分别设有打捞吊具吊耳112,打捞吊具壳体111的下侧中部设有打捞吊具锁扣114,在打捞吊具壳体111的下侧两端分别设有打捞吊具定位销115,在打捞吊具壳体111的侧壁上安装有打捞吊具按钮113。
参照图15,本发明提到的井口连接盘120包括打捞吊具开锁爪121、打捞吊具开锁机构122、第一吊卡定位盘123、井口法兰座124,通过井口法兰座124与井口相连;第一吊卡定位盘123安装在井口法兰座124的上部,且位置可调;所述第一吊卡定位盘123的上部安装打捞吊具开锁机构122,在打捞吊具开锁机构122的上侧安装打捞吊具开锁爪121。
参照图17,本发明提到的打捞吊具托举机构130包括高度调节支撑装置131、左右调节装置132、配件探测承接架133、配件定位块134、第二吊卡定位盘135和翻转定位装置136,所述高度调节支撑装置131的中部通过左右调节装置132连接托举主架体137,托举主架体137的前端通过液压伸缩杆139和转轴140连接托举辅杆138,在托举辅杆138的前端通过翻转定位装置136连接第二吊卡定位盘135,所述第二吊卡定位盘135的上侧设有配件定位块134,配件定位块134的一侧与打捞吊具开锁机构122配合实现无动力吊卡100的锁紧与开启。
优选的,上述第二吊卡定位盘135的外侧设有配件探测承接架133,通过配件探测承接架133承接油管或抽油杆900的上端。
参照图18,本发明提到的配件迎送机构400包括前后调节臂401、左右调节臂403、前后摆臂404、夹持机械手405、弹性扶正抓手408,所述前后调节臂401的一端连接到修井作业车总成600的尾端,另一端通过左右调节臂403连接前后摆臂404,所述前后摆臂404的外端设有夹持机械手405,所述夹持机械手405上设有弹性扶正抓手408。
其中,上述左右调节臂403的一侧设有左右调节机构402,在前后调节臂401的外端安装一级推送缸406,前后摆臂404的上端安装二级推送缸407,一级推送缸406的外侧连接二级推送缸407,带动前后摆臂404实现摆动。
参照图19,本发明提到的管杆上下料猫道500包括底座501、配件测长装置502、猫道一级举升装置503、猫道滑道504、猫道二级举升装置505、猫道滑道驱动机构506,所述底座501上安装猫道一级举升装置503和猫道二级举升装置505,所述猫道滑道504安装在猫道一级举升装置503和猫道二级举升装置505的上端,在猫道滑道504的下端设有猫道滑道驱动机构506,油管或抽油杆900通过配件抓取装置进行举升或者下降到猫道滑道504上。
本发明提到的无动力吊卡自动化修井作业装置的使用方法,包括以下过程:
一、当需要向油井内放入油管或抽油杆900时,其工作过程是:①在修井作业车总成600的举升机上连接的大钩的带动下,吊卡打捞吊具110被举升到合适的高度悬停;②管杆上下料猫道500把油管或抽油杆900推送到打捞吊具托举机构130上的配件探测承接架133;③液压机器人200抓取一组无动力吊卡100,旋转一定角度后,送到打捞吊具托举机构130上方,此时配件探测承接架133承接的油管或抽油杆900克服无动力吊卡100的开口处的吊卡锁片105的弹力而进入到无动力吊卡100的开口的中心位置,从而将油管或抽油杆900锁定在无动力吊卡100上;同时,无动力吊卡100与打捞吊具托举机构130通过下部定位销轴101可靠定位;④然后,液压机器人200放下无动力吊卡100并旋转到初始的等待位置后,大钩带动吊卡打捞吊具110下行,到达打捞吊具托举机构130抓取已经锁定的油管或抽油杆900的无动力吊卡100,抓取完成后大钩上行,带动锁定的油管或抽油杆900开始举升;⑤此时,打捞吊具托举机构130动作,离开井口上方,收缩回到其初始等待位置;⑥同时,配件迎送机构400伸出到管杆上下料猫道500的上方,等待抓取油管或抽油杆900的下部位置,当探测到油管或抽油杆900后,配件迎送机构400的夹持机械手405接住油管或抽油杆900的中下部,控制前后摆臂404回到井口上方中心位置,然后,大钩下行,使油管或抽油杆900下端的接头进入到井口处的接箍内,配件迎送机构400松开油管或抽油杆900并返回到其初始等待位置;⑦然后,上卸扣钳动作,拧紧接头与接箍后返回到其等待位置;⑧大钩上行,使井口处的接箍离开坐蹲在井口上的第二无动力吊卡800后,液压机器人200动作,抓取井口处的第二无动力吊卡800,并把其放置到吊卡周转装置700上;⑨大钩带动油管或抽油杆900下放到井口上,然后井口连接盘120上的打捞吊具开锁机构122动作,使吊卡打捞吊具110与连接的无动力吊卡100脱开;然后大钩带动吊卡打捞吊具110向上,悬停在合适的高度后,完成一个下放油管或抽油杆900的过程,多次循环即可完成多个油管或抽油杆900的下放;
二、当需要从井内吊出油管或者抽油杆900时,其工作过程是:①大钩带动吊卡打捞吊具110下行,在两级导向的引导下,到达井口,在自身重力的作用下,抓取井口的第二无动力吊卡800,然后上提,带动井内的油管或抽油杆900上行到合适的位置;②液压机器人200从吊卡周转装置700处抓取另一组无动力吊卡100,旋转无动力吊卡100使油管或抽油杆900进入到无动力吊卡100的中心位置,通过吊卡锁片105锁住油管或抽油杆900;然后下降插入到井口的第一吊卡定位盘123内使其可靠定位,松开无动力吊卡100并旋转回其初始等待位置;③大钩带动吊卡打捞吊具110适量下行,使油管或抽油杆900坐蹲在井口处的无动力吊卡100上;然后上卸扣钳动作,拧开接箍;④大钩微量上提,使油管或抽油杆900下部的接头与井口完全脱离开,配件迎送机构400伸出,把油管或抽油杆900的下端推送到管杆上下料猫道500的上方;⑤大钩下行,油管或抽油杆900下端落到管杆上下料猫道500的滑道内,并沿着滑道向管杆上下料猫道500的远端滑行;配件迎送机构400复位;打捞吊具托举机构130动作,到达井口上方;⑥大钩继续下行,在两级导向机构的作用下,插入到打捞吊具托举机构130的定位孔内;⑦打捞吊具托举机构130执行开锁动作,打开打捞吊具开锁机构122;大钩带动吊卡打捞吊具110上行到合适的高度后悬停;⑧液压机器人200旋转到打捞吊具托举机构130上方,旋转90°,抓取第二无动力吊卡800,同时打开第二无动力吊卡800的锁扣;然后液压机器人200上行,使第二无动力吊卡800脱离打捞吊具托举机构130;然后把第二无动力吊卡800放入到吊卡周转装置700内;⑨管杆上下料猫道500执行托举动作,并把油管或抽油杆900推送至远端;打捞吊具托举机构130复位,完成一个上提油管或抽油杆900的过程。
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相应简单修改或等同变换,尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种无动力吊卡自动化修井作业装置,包括修井作业车总成(600),其特征是:修井作业车总成(600)上装载有无动力吊卡(100)、吊卡打捞吊具(110)、井口连接盘(120)、打捞吊具托举机构(130)、井口平台(300)、配件迎送机构(400),修井作业车总成(600)停在井口的旁边,安装固定井口平台(300),并使其位于井口上方,根据进出的油管或抽油杆(900)的方向在井口上安装井口连接盘(120);在井口平台(300)的一侧安装液压机器人(200)和吊卡周转装置(700),使其三者位置相互协调;在井口平台(300)的上方安装打捞吊具托举机构(130),且打捞吊具托举机构(130)的内侧通过转轴(140)与修井作业车总成(600)的尾端连接,通过调整打捞吊具托举机构(130),使打捞吊具托举机构(130)与井口连接盘(120)中心方向一致;在修井作业车总成(600)上的举升机连接吊卡打捞吊具(110),且吊卡打捞吊具(110)位于井口连接盘(120)的正上方,吊卡打捞吊具(110)的下部与无动力吊卡(100)连接;在井口平台(300)的一侧安装管杆上下料猫道(500),油管或抽油杆(900)通过管杆上下料猫道(500)承接安放,在打捞吊具托举机构(130)的上方安装配件迎送机构(400),通过调整配件迎送机构(400)的位置完成油管或抽油杆(900)的迎送动作,管杆上下料猫道(500)将油管或抽油杆(900)送到配件迎送机构(400)。
2.根据权利要求1所述的无动力吊卡自动化修井作业装置,其特征是:所述无动力吊卡(100)包括下部定位销轴(101)、吊卡开锁按钮(102)、无动力吊卡本体(103)、吊卡打捞轴(104)、吊卡锁片(105)、侧向定位销轴(106),所述无动力吊卡本体(103)的下侧设有下部定位销轴(101),无动力吊卡本体(103)的两侧分别设有吊卡打捞轴(104),在无动力吊卡本体(103)的前侧设有开口,开口的中心位置用于卡住抽油杆的墩粗端或油管接箍的端面,在开口中心的外侧设有吊卡锁片(105),在无动力吊卡本体(103)的外壁上设有吊卡开锁按钮(102);在无动力吊卡本体(103)的开口的两侧分别设有侧向定位销轴(106)。
3.根据权利要求2所述的无动力吊卡自动化修井作业装置,其特征是:所述吊卡打捞吊具(110)包括打捞吊具壳体(111)、打捞吊具吊耳(112)、打捞吊具按钮(113)、打捞吊具锁扣(114)、打捞吊具定位销(115),所述打捞吊具壳体(111)的两侧分别设有打捞吊具吊耳(112),打捞吊具壳体(111)的下侧中部设有打捞吊具锁扣(114),在打捞吊具壳体(111)的下侧两端分别设有打捞吊具定位销(115),在打捞吊具壳体(111)的侧壁上安装有打捞吊具按钮(113)。
4.根据权利要求3所述的无动力吊卡自动化修井作业装置,其特征是:所述井口连接盘(120)包括打捞吊具开锁爪(121)、打捞吊具开锁机构(122)、第一吊卡定位盘(123)、井口法兰座(124),通过井口法兰座(124)与井口相连;第一吊卡定位盘(123)安装在井口法兰座(124)的上部,且位置可调;所述第一吊卡定位盘(123)的上部安装打捞吊具开锁机构(122),在打捞吊具开锁机构(122)的上侧安装打捞吊具开锁爪(121)。
5.根据权利要求4所述的无动力吊卡自动化修井作业装置,其特征是:所述打捞吊具托举机构(130)包括高度调节支撑装置(131)、左右调节装置(132)、配件探测承接架(133)、配件定位块(134)、第二吊卡定位盘(135)和翻转定位装置(136),所述高度调节支撑装置(131)的中部通过左右调节装置(132)连接托举主架体(137),托举主架体(137)的前端通过液压伸缩杆(139)和转轴(140)连接托举辅杆(138),在托举辅杆(138)的前端通过翻转定位装置(136)连接第二吊卡定位盘(135),所述第二吊卡定位盘(135)的上侧设有配件定位块(134),配件定位块(134)的一侧与打捞吊具开锁机构(122)配合实现无动力吊卡(100)的锁紧与开启。
6.根据权利要求5所述的无动力吊卡自动化修井作业装置,其特征是:所述第二吊卡定位盘(135)的外侧设有配件探测承接架(133),通过配件探测承接架(133)承接油管或抽油杆(900)的上端。
7.根据权利要求6所述的无动力吊卡自动化修井作业装置,其特征是:所述配件迎送机构(400)包括前后调节臂(401)、左右调节臂(403)、前后摆臂(404)、夹持机械手(405)、弹性扶正抓手(408),所述前后调节臂(401)的一端连接到修井作业车总成(600)的尾端,另一端通过左右调节臂(403)连接前后摆臂(404),所述前后摆臂(404)的外端设有夹持机械手(405),所述夹持机械手(405)上设有弹性扶正抓手(408)。
8.根据权利要求7所述的无动力吊卡自动化修井作业装置,其特征是:所述左右调节臂(403)的一侧设有左右调节机构(402),在前后调节臂(401)的外端安装一级推送缸(406),前后摆臂(404)的上端安装二级推送缸(407),一级推送缸(406)的外侧连接二级推送缸(407),带动前后摆臂(404)实现摆动。
9.根据权利要求8所述的无动力吊卡自动化修井作业装置,其特征是:所述管杆上下料猫道(500)包括底座(501)、配件测长装置(502)、猫道一级举升装置(503)、猫道滑道(504)、猫道二级举升装置(505)、猫道滑道驱动机构(506),所述底座(501)上安装猫道一级举升装置(503)和猫道二级举升装置(505),所述猫道滑道(504)安装在猫道一级举升装置(503)和猫道二级举升装置(505)的上端,在猫道滑道(504)的下端设有猫道滑道驱动机构(506),油管或抽油杆(900)通过配件抓取装置进行举升或者下降到猫道滑道(504)上。
10.根据权利要求9所述的无动力吊卡自动化修井作业装置的使用方法,其特征是:包括以下过程:
一、当需要向油井内放入油管或抽油杆(900)时,其工作过程是:①在修井作业车总成(600)的举升机上连接的大钩的带动下,吊卡打捞吊具(110)被举升到合适的高度悬停;②管杆上下料猫道(500)把油管或抽油杆(900)推送到打捞吊具托举机构(130)上的配件探测承接架(133);③液压机器人(200)抓取一组无动力吊卡(100),旋转一定角度后,送到打捞吊具托举机构(130)上方,此时配件探测承接架(133)承接的油管或抽油杆(900)克服无动力吊卡(100)的开口处的吊卡锁片(105)的弹力而进入到无动力吊卡(100)的开口的中心位置,从而将油管或抽油杆(900)锁定在无动力吊卡(100)上;同时,无动力吊卡(100)与打捞吊具托举机构(130)通过下部定位销轴(101)可靠定位;④然后,液压机器人(200)放下无动力吊卡(100)并旋转到初始的等待位置后,大钩带动吊卡打捞吊具(110)下行,到达打捞吊具托举机构(130)抓取已经锁定的油管或抽油杆(900)的无动力吊卡(100),抓取完成后大钩上行,带动锁定的油管或抽油杆(900)开始举升;⑤此时,打捞吊具托举机构(130)动作,离开井口上方,收缩回到其初始等待位置;⑥同时,配件迎送机构(400)伸出到管杆上下料猫道(500)的上方,等待抓取油管或抽油杆(900)的下部位置,当探测到油管或抽油杆(900)后,配件迎送机构(400)的夹持机械手(405)接住油管或抽油杆(900)的中下部,控制前后摆臂(404)回到井口上方中心位置,然后,大钩下行,使油管或抽油杆(900)下端的接头进入到井口处的接箍内,配件迎送机构(400)松开油管或抽油杆(900)并返回到其初始等待位置;⑦然后,上卸扣钳动作,拧紧接头与接箍后返回到其等待位置;⑧大钩上行,使井口处的接箍离开坐蹲在井口上的第二无动力吊卡(800)后,液压机器人(200)动作,抓取井口处的第二无动力吊卡(800),并把其放置到吊卡周转装置(700)上;⑨大钩带动油管或抽油杆(900)下放到井口上,然后井口连接盘(120)上的打捞吊具开锁机构(122)动作,使吊卡打捞吊具(110)与连接的无动力吊卡(100)脱开;然后大钩带动吊卡打捞吊具(110)向上,悬停在合适的高度后,完成一个下放油管或抽油杆(900)的过程,多次循环即可完成多个油管或抽油杆(900)的下放;
二、当需要从井内吊出油管或者抽油杆(900)时,其工作过程是:①大钩带动吊卡打捞吊具(110)下行,在两级导向的引导下,到达井口,在自身重力的作用下,抓取井口的第二无动力吊卡(800),然后上提,带动井内的油管或抽油杆(900)上行到合适的位置;②液压机器人(200)从吊卡周转装置(700)处抓取另一组无动力吊卡(100),旋转无动力吊卡(100)使油管或抽油杆(900)进入到无动力吊卡(100)的中心位置,通过吊卡锁片(105)锁住油管或抽油杆(900);然后下降插入到井口的第一吊卡定位盘(123)内使其可靠定位,松开无动力吊卡(100)并旋转回其初始等待位置;③大钩带动吊卡打捞吊具(110)适量下行,使油管或抽油杆(900)坐蹲在井口处的无动力吊卡(100)上;然后上卸扣钳动作,拧开接箍;④大钩微量上提,使油管或抽油杆(900)下部的接头与井口完全脱离开,配件迎送机构(400)伸出,把油管或抽油杆(900)的下端推送到管杆上下料猫道(500)的上方;⑤大钩下行,油管或抽油杆(900)下端落到管杆上下料猫道(500)的滑道内,并沿着滑道向管杆上下料猫道(500)的远端滑行;配件迎送机构(400)复位;打捞吊具托举机构(130)动作,到达井口上方;⑥大钩继续下行,在两级导向机构的作用下,插入到打捞吊具托举机构(130)的定位孔内;⑦打捞吊具托举机构(130)执行开锁动作,打开打捞吊具开锁机构(122);大钩带动吊卡打捞吊具(110)上行到合适的高度后悬停;⑧液压机器人(200)旋转到打捞吊具托举机构(130)上方,旋转90°,抓取第二无动力吊卡(800),同时打开第二无动力吊卡(800)的锁扣;然后液压机器人(200)上行,使第二无动力吊卡(800)脱离打捞吊具托举机构(130);然后把第二无动力吊卡(800)放入到吊卡周转装置(700)内;⑨管杆上下料猫道(500)执行托举动作,并把油管或抽油杆(900)推送至远端;打捞吊具托举机构(130)复位,完成一个上提油管或抽油杆(900)的过程。
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