CN1920239A - 一种井口无人操作的钻台式修井机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于油田井下作业的井口无人操作的钻台式修井机，由驾驶控制室1、粗支承柱2、排管装置3、提升装置4、变幅液压缸5、支承柱支座6、井口液压防喷器7、钻台液压支座8、固定式液压卡盘9、后轮胎及后驱动桥10、带伸缩滑道的液压钳11、液压变速箱12、高压齿轮泵13、液力变矩器14、前轮胎及前驱动桥15、发动机16、车架及钻台17组成。车架17上方前部依次设置有驾驶控制室1、发动机16、液力变矩器14、液压变速箱12和高压齿轮泵13，后部设有固定式液压卡盘19、支承柱支座6和液压钳11；支承柱支座6上安装有粗支承柱2，其上安装有排管装置3和提升装置4。本发明机动灵活，全液压传动，自动竖立排管，可实现起下立柱，提高修井作业效率。

Description

一种井口无人操作的钻台式修井机

技术领域：

本发明涉及一种用于油田油水井井下修井作业的机械设备。

背景技术：

修井作业机(简称修井机)是油田井下作业队进行油水井井下修井作业的主要设备。目前，现场采用的各种修井机或通井机在整体结构上大同小异，都是采用发动机通过变速箱、角传动箱带动滚筒旋转；立于井口的井架上设有天车，天车与游动滑车通过钢丝绳系与滚筒连接；滚筒旋转，通过钢丝绳使游动滑车上、下往复运动，通过安装在游动滑车上的吊卡卡住油管提升或下放，实现提出或下放油管的目的。现有的修井机在修井作业过程中井口必须有人操作，井口一般需要五个人：二人拉、排油管，二人操作吊卡和液压钳为油管上、卸扣，一人操作修井机(通井机)。长期以来，此种钢丝绳系的游动系统及井架无法实现井口无人操作。由于井口有人操作，不仅劳动强度大，效率低，而且容易发生人身事故，不利于安全生产。

发明内容：

本发明目的在于提供一种井口无人操作可自动完成油管起下等作业任务的井口无人操作的钻台式修井机。

本发明的技术方案如下：此种修井机由驾驶控制室、粗支承柱、带机械手的排管装置、提升装置、变幅液压缸、支承柱支座、井口液压防喷器、钻台液压支座、固定式液压卡盘、后轮胎及后驱动桥、带伸缩滑道的液压钳、带5个输出的液压变速箱及传动轴、大流量高压齿轮泵、液力变矩器及传动轴、前轮胎及前驱动桥、发动机、车架及钻台组成。车架及钻台上方前部依次设置有驾驶控制室、发动机、液力变矩器、液压变速箱和高压齿轮泵，后部设有固定式液压卡盘、支承柱支座和带伸缩滑道的液压钳；支承柱支座上安装有粗支承柱，粗支承柱上安装有带机构手自动排管装置和提升装置，下部设有变幅液压缸，液压缸下端固定在钻台上，粗支承柱上端和排管装置分别采用校正绳与车架前部绷紧固定；车架及钻台下方前后部分别设有前轮胎及前驱动桥和后轮胎及后驱动桥，二者分别与液压变速箱下部传动轴相连接，尾部设有钻台液压支座和井口液压防喷器。此种修井机可自行行驶，整机驾驶到井口后，骑在井口上就变成了一个钻台。在电脑的控制下，自动操作五输出液压离合器，断开前、后桥的功率输出，接合四个大流量高压齿轮泵，整个系统产生高压液压动力；自动操作钻台液压支座支起整机，使轮胎离地，并校正到钻台水平；自动操作变幅液压缸，立起支承柱座在支座上，并绷紧绷绳。支承柱内的提升液压、提升装置上的液压吊卡、带机械手的自动排管装置、固定式液压卡盘、带伸缩滑道的液压钳、井口液压防喷器均由安装于驾驶控制室内的电脑控制。不起下油管时，固定式液压卡盘卡住油管本体，且与油管接箍间留有提升装置上的液压吊卡进入的空间。提升油管时，提升装置自动下落到最低位置，液压吊卡进入油管接箍下方，锁紧后，固定式液压卡盘松开，井内管柱在液压吊卡的夹持下，随着沿支承柱上升的提升装置提升；提出一根油管的长度后，固定式液压卡盘卡住第二根油管的本体，并在第二根油管接箍下，留有液压吊卡的夹持位置。此时，液压吊卡松开，提升装置向下移动，液压吊卡移动到第二根油管的接箍下方时，卡住第二根油管的接箍，然后，固定式液压卡盘松开，提升装置上行，提出第二根油管；当第三根油管的接箍高出固定式液压卡盘并在接箍下留有液压吊卡的夹持位置后，固定式液压卡盘卡住第三根油管的本体，液压钳工作，卸扣，然后带机械手的自动排管装置上的机械手抓住油管，排放到排管装置上。这时，排放在排管装置上的是两根油管连在一起的管柱，这样可以提高工作效率。下油管时，提升装置上行到最高位置，机械手从排管装置上取出油管管柱，这段油管一般为两根油管连在一起的管柱，也可是单根油管。管柱与接箍对正后，机械手松开，油管管柱扶正装置扶持管柱，然后液压钳工作，为油管上扣。上紧后，提升装置上的液压吊卡卡住油管接箍，然后固定式液压卡盘松开，油管管柱在液压吊卡的夹持下，随提升装置下行，下行到最低位置后，固定式液压卡盘卡住油管本体，液压吊卡松开，提升装置再次上行到最高位置，然后液压吊卡卡住油管接箍，固定式液压卡盘松开，油管在液压吊卡的夹持下，随提升装置下行，下行到最低位置后，固定式液压卡盘卡住油管本体，液压吊卡松开，提升装置上行到最高位置。此时机械手工作，再次取出下一个管柱，进行上述的连续下油管作业。上述工作过程在电脑的自动控制下，可以起、下两根连在一起的管柱，也可起、下单根油管。

整车的动力是从发动机传递到五输出液压变速箱。上部四个输出带动四个大液压齿轮泵，下面一个输出传动到底盘(钻台)上的车桥上，实现行驶的功能。也可采用四轮液压马达驱动，实现灵活转向。液压传动机构由大排量高压齿轮油泵、液压油箱、管路系统、液压缸、大扭矩马达、控制阀等组成，液压传动机构将发动机的功率传递到变幅液压缸、排管装置、机械手、提升液压缸或马达等，在电脑的控制下，实现修井作业井口无人操作等自动化作业。

本发明应用现代机器人等高科技和液压传动技术，机动灵活，全液压传动，自动竖立排管，可实现起下立柱，提高修井作业效率，利用本发明可以实现井口无人操作，大大减轻作业工劳动强度并可避免人身事故，保证安全生产，获得良好效益。

附图说明：图1、图2分别为本发明行驶状态和修井作业状态的总体结构示意图。图3、图4分别为该修井机起下作业部分正视和侧视结构示意图。图中，标号“18”、“27”分别为自动排管装置3上排放着的油管柱和该装置上的机械手。标号“28”为油水井井口套管法兰。

具体实施方式：以下结合附图加以说明。

如图所示：本发明由驾驶控制室1、粗支承柱2、带机械手的排管装置3、提升装置4、变幅液压缸5、支承柱支座6、井口液压防喷器7、钻台液压支座8、固定式液压卡盘9、后轮胎及后驱动桥10、带伸缩滑道的液压钳11、带5个输出的液压变速箱及传动轴12、大流量高压齿轮泵13、液力变矩器及传动轴14、前轮胎及前驱动桥15、发动机16、车架及钻台17组成。其结构、组装关系如下：车架及钻台17上方前部依次设置有驾驶控制室1、发动机16、液力变矩器14、液压变速箱12和高压齿轮泵13，后部设有固定式液压卡盘9、支承柱支座6和带伸缩滑道的液压钳11；支承柱支座6上安装有粗支承柱2，粗支承柱2上安装有带机构手自动排管装置3和提升装置4，下部设有变幅液压缸5，液压缸5下端固定在钻台上17，粗支承柱2上端和排管装置3分别采用校正绷绳19、20与车架前部绷紧固定；车架及钻台17下方前后部分别设有前轮胎及前驱动桥15和后轮胎及后驱动桥10，二者分别与液压变速箱12下部传动轴相连接，尾部设有钻台液压支座8和井口液压防喷器7。其中，驾驶控制室1内设有控制电脑。粗支承柱2由左右两根缸套式粗支承柱构成龙门结构，支承杆内侧外表面设有供提升装置4上下往复运动的滑道25，两缸套内各装有一个可产生60吨力的液压缸，支承柱的立起与平放靠变幅液压缸5的伸缩。带有机械手的自动排管装置3行走时收于支承柱上，修井过程中支承柱立起时该装置可伸出，由液压系统驱动实现收、排、送油管的功能。提升装置4由五轮动滑轮组21、提升液压缸活塞杆22、提升钢丝绳23、液压吊卡24、液压油管扶持装置26组成，其上、下往复运动靠安装在粗支承柱2内的提升液压缸活塞杆22的伸缩来完成，每个活塞杆22顶部设有一个含有5个动滑轮的滑轮组21，共10根钢丝绳23承重，钢丝绳23一端固定在粗支承柱2上，另一端固定在提升装置4上，提升装置4沿粗支承柱2内侧的滑道25上下往复运动，从而保证油管对正和提升、下放时管柱的垂直度，提升时，支承柱内的提升液压缸活塞杆22可伸出5.5m，即可使提升装置上升11m，完全可以满足起下油管的需要。

Claims (3)

1、一种井口无人操作的钻台式修井机，由驾驶控制室(1)、粗支承柱(2)、带机械手的排管装置(3)、提升装置(4)、变幅液压缸(5)、支承柱支座(6)、井口液压防喷器(7)、钻台液压支座(8)、固定式液压卡盘(9)、后轮胎及后驱动桥(10)、带伸缩滑道的液压钳(11)、带5个输出的液压变速箱及传动轴(12)、大流量高压齿轮泵(13)、液力变矩器及传动轴(14)、前轮胎及前驱动桥(15)、发动机(16)、车架及钻台(17)组成，其特征在于：车架及钻台(17)上方前部依次设置有驾驶控制室(1)、发动机(16)、液力变矩器(14)、液压变速箱(12)和高压齿轮泵(13)，后部设有固定式液压卡盘(9)、支承柱支座(6)和带伸缩滑道的液压钳(11)；支承柱支座(6)上安装有粗支承柱(2)，粗支承柱(2)上安装有带机构手自动排管装置(3)和提升装置(4)，下部设有变幅液压缸(5)，液压缸(5)下端固定在钻台(17)上，粗支承柱(2)上端和排管装置(3)分别采用校正绷绳与车架(17)前部绷紧固定；车架及钻台(17)下方前后部分别设有前轮胎及前驱动桥(15)和后轮胎及后驱动桥(10)，二者分别与液压变速箱(12)下部传动轴相连接，尾部设有钻台液压支座(8)和井口液压防喷器(7)。

2、根据权利要求1所述的井口无人操作的钻台式修井机，其特征在于：粗支承柱(2)由左右两根缸套式粗支承柱构成龙门结构，支承杆内侧外表面设有供提升装置(4)上下往复运动的滑道(25)，两缸套内各装有一个可产生60吨力的液压缸。

3、根据权利要求1所述的井口无人操作的钻台式修井机，其特征在于：提升装置(4)由五轮动滑轮组(21)、提升液压缸活塞杆(22)、提升钢丝绳(23)、液压吊卡(24)、液压油管扶持装置(26)组成，其上、下往复运动靠安装在粗支承柱(2)内的提升液压缸活塞杆(22)的伸缩来完成，每个活塞杆(22)顶部设有一个含有5个动滑轮的滑轮组(21)，共10根钢丝绳(23)承重，钢丝绳(23)一端固定在粗支承柱(2)上，另一端固定在提升装置(4)上，提升装置(4)沿粗支承柱(2)内侧的滑道(25)上下往复运动，从而保证油管对正和提升、下放时管柱的垂直度，提升时，支承柱内的提升液压缸活塞杆(22)可伸出5.5m，即可使提升装置上升11m。

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