CN204738765U - 管杆自动举升机 - Google Patents

Abstract

一种管杆自动举升机，包括底座总成、立柱总成、横梁总成、油管托槽总成、上下料总成以及横梁牵引绳、油管托槽牵引绳、上下料牵引绳，与现有技术相比，本实用新型操作简便，节能，效率高，结构简单，检修方便，使用成本低；能够减少职工劳动强度及人力资源，最重要的是有效减少了高危环境下操作人员数量，提高了自动化程度，有效降低人身伤亡事故的发生，具有良好的使用效果和经济效益。

Description

管杆自动举升机

技术领域

本实用新型涉及石油、天然气、煤层气及地热等地下资源勘探开发行业领域，具体为一种钻井及井下修井作业实现管柱从井口到管架、从管架到井口工序自动化的装置。

背景技术

管柱从井口到管架以及从管架到井口工序是地下资源勘探开发等行业特别是石油钻井及井下修井作业中必不可少、耗时较多、职工劳动强度较大的工序。现有管柱从井口到管架以及从管架到井口工序主要延用数十年来老石油工人以人力为主的做法，即利用吊钩悬吊管柱（单根）上提或下放，通过将管柱丝扣连接或卸开，达到将管柱连续从管架到井口以及从井口到管架工序的目的。期间，管柱的两端都必须有人配合开合吊钩及吊卡控制管柱。从管架到井口的具体起管柱程序：首先场地工将管柱连接接头连接到管柱上，用吊钩悬吊管柱连接接头，将管柱沿平台斜坡吊至露出平台，内、外钳工将吊卡卡在管柱上，内、外钳工分别将游动滑车的吊环固定在悬挂管柱的吊卡双耳上，上提吊环吊起一根管柱，人力将悬空的管柱推向井口，如此反复直到将全部管柱起完。从井口到管架程序为从管架到井口工序程序的逆操作。现行操作方式的不足：一是现行吊卡、管柱都十分沉重，人力操作十分费力；二是需要司钻、 场地工、内外钳工多人配合，占用较多人力资源；三是石油资源勘探开发作为高危险行业，笨重的体力劳动、恶劣的作业环境极易造成人员伤亡，且生产效率低下。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种操作方便、省时省力、作业效率高且安全稳定的管柱从井口到管架以及从管架到井口工序自动化装置-，来解决人力拖动管柱劳动强度大、安全风险高以及效率低等问题，实现高温严寒恶劣条件下的连续生产，提高生产效率和效益。

本实用新型具体技术方案是：管杆自动举升机，包括底座总成、立柱总成、横梁总成、油管托槽总成、上下料总成以及横梁牵引绳、油管托槽牵引绳、上下料牵引绳，所述底座总成包括底座以及布置在其上的第一卷扬机、第二卷扬机，所述立柱总成包括固定在底座前端的立柱、分别安装在立柱下端和上端的立柱底部导向轮和立柱顶端导向托轮、位于立柱底部导向轮和立柱顶端导向托轮之间且能够沿立柱上下移动的立柱小车，所述立柱小车上下部分别设有立柱小车上导向托轮、立柱小车下导向轮，所述立柱小车上还设有油管托槽牵引绳固定点；所述横梁总成包括横梁以及位于横梁前端的油管托槽导向轮、位于横梁上部用于油管托槽滑动小车移动的滑动轨道、位于横梁中部的横梁牵引绳固定点，所述横梁前端的下部坐落在所述的立柱小车上导向托轮上、后端通过斜支臂上端铰链支座与斜支臂上端铰接，所述斜支臂下端通过斜支臂下端铰链支座与所述底座的中部铰接；所述油管托槽总成包括后端封闭的油管托槽以及安装在油管托槽底部的油管托槽滑动小车，所述油管托槽滑动小车被限位在所述滑动轨道内且能够沿其移动；所述横梁牵引绳的第一端缠绕在所述第一卷扬机上，第二端依次绕过立柱底部导向轮、立柱顶端导向托轮、立柱小车下导向轮、立柱小车上导向托轮与所述横梁牵引绳固定点连接；所述油管托槽牵引绳的第一端与所述油管托槽滑动小车连接，第二端绕过所述的油管托槽导向轮与所述的油管托槽牵引绳固定点连接；所述上下料总成为间隔布置在底座上的两组，每组上下料总成包括分别固定在所述横梁横向两侧底座上相对的两个上下料小车轨道、限位安装在每个上下料小车轨道上且能够沿其上下移动的上下料小车以及安装在每个上下料小车上且向外侧斜上方延伸的上下料托板，所述上下料小车轨道的顶端安装小车导向轮，所述上下料牵引绳的第一端缠绕在第二卷扬机上，第二端依次绕过至少一个中间导向轮、小车导向轮与上下料小车连接。

进一步优选为，所述立柱为可折叠结构，比如可设计为工作时展开为竖直状态，保证立柱小车在其上一定高度上的垂直运动，运输时折叠为水平状态，避免运输时超高。

进一步优选为，所述底座上设有四个螺纹千斤平衡臂，即底座采用四支点可调支腿设计，在确保现场安装方便可靠的同时，大大提高了支撑面积，使管杆自动举升机运行更加安全平稳。

进一步优选为，所述上下料小车轨道上部设有用于定位上下料小车移动距离而控制第二卷扬机运行的限位开关，即当上下料小车上升到预先设定的高度时，触发限位开关，自动停止第二卷扬机的运行。

进一步优选为，所述横梁上设有用于定位横梁移动距离而控制第一卷扬机运行的限位开关，即当油管托槽14与横梁12通过立柱顶端导向托轮行进到预先设定的位置，触发限位开关，自动停止第一卷扬机的运行。

与现有技术相比，本实用新型操作简便，节能（仅需7KW电机拖动即可实现功能），效率高，完成一次举升时间：小于 55 秒。结构简单，检修方便，使用成本低；仅需操作工1人即可完成管柱从井口到管架以及从管架到井口工序自动化操作，可减少所有配合操作人员3人以上，减少职工劳动强度及人力资源，最重要的是有效减少了高危环境下操作人员数量，提高了自动化程度，有效降低人身伤亡事故的发生，具有良好的使用效果和经济效益。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的俯视图（拆除油管托槽总成）；

图3是本实用新型的上下料总成结构示意图；

图4是本实用新型的工作状态结构示意图；

图5是本实用新型的运输状态结构示意图；

图中：底座1、立柱底部导向轮2、立柱小车3、立柱4、横梁牵引绳5、立柱顶端导向托轮6、立柱小车下导向轮7、立柱小车上导向托轮8、立柱折叠旋转点9、油管托槽导向轮10、油管托槽牵引绳固定点11、横梁12、油管托槽牵引绳13、油管托槽14、油管托槽滑动小车15、斜支臂上端铰链支座16、配电箱17、1#卷扬机18、上下料牵引绳19、斜支臂下端铰链支座20、斜支臂21、上下料总成22、上下料小车22-1、上下料托板22-2、上下料小车轨道22-3、小车导向轮22-4、2#卷扬机23、中间中间导向轮24、横梁牵引绳固定点25、螺纹千斤平衡臂26。

具体实施方式

参见图1-5，一种管杆自动举升机是由底座1、立柱底部导向轮2、立柱小车3、立柱4、横梁牵引绳5、立柱顶端导向托轮6、立柱小车下导向轮7、立柱小车上导向托轮8、立柱折叠旋转点9、油管托槽导向轮10、油管托槽牵引绳固定点11、横梁12、油管托槽牵引绳13、油管托槽14、油管托槽滑动小车15、斜支臂上端铰链支座16、配电箱17、1#卷扬机18、上下料牵引绳19、斜支臂下端铰链支座20、斜支臂21、上下料总成22、2#卷扬机23、中间导向轮24、横梁牵引绳固定点25、螺纹千斤平衡臂26组成。

上述部件可大体归纳为以下几个主要部分，先分别对其结构进行详细说明：

一、底座总成

底座1由工字钢、宽翼缘H钢、槽钢、方管、圆管、中厚钢板组焊成长方体形状的钢结构。底座1用以承载底部导向轮2、立柱4、配电箱17、1#卷扬机18、斜支臂下端铰链支座20、上下料总成22、2#卷扬机23、中间导向轮24。底座1底面与地面大面积接触，其两边共安装四个螺纹千斤平衡臂26，螺纹千斤平衡臂26由方管、钢板、螺杆、螺帽、轴组成，螺纹千斤平衡臂26能在0~100°范围内水平摆动，使管杆自动举升机运行更加安全平稳。

二、立柱总成 

立柱4由宽翼缘H钢、中厚钢板组焊成长方体形状的钢结构。立柱4底部与底座1焊接为一个整体。立柱4采取分段组合而成，中间安装立柱折叠旋转点9（立柱折叠旋转点9由旋转耳座、轴等加工件组成，与立柱4焊接为一个整体），可以实现立柱4上半部分在0~90°范围内旋转。立柱4上半部分在90°位置时与立柱4下半部分接触面贴合并用螺栓固定，从而与立柱4下半部分形成一个整体，保证立柱小车3在内部一定高度内垂直运动。立柱4上半部分在0°位置时，用于运输时避免超高。

立柱小车3由方钢、钢板、单边轮、扶正轮组合成独立的运行机构。立柱小车3上面安装立柱小车上导向托轮8（此处导向托轮其一用于横梁牵引绳的导向，其二用于托住横梁），立柱小车上导向托轮8由定滑轮、横梁托轮、轴座、轴等加工件组成，用螺栓固定在立柱小车3上面。立柱小车3下框内安装立柱小车下导向轮7，立柱小车下导向轮7由定滑轮、轴座、轴等加工件组成，用螺栓固定在立柱小车3下端。

立柱底部导向轮2由定滑轮、轴座、轴等加工件组成，用于横梁牵引绳5至1#卷扬机18的导向。立柱4顶部安装立柱顶端导向托轮6（此处导向托轮其一用于横梁牵引绳的导向，其二用于托住横梁移动），立柱顶端导向托轮6由定滑轮、横梁托轮、轴座、轴等加工件组成，用螺栓固定在立柱4顶端。

横梁牵引绳5用于连接横梁牵引绳固定点25，分别绕过立柱小车上导向托轮8、立柱小车下导向轮7、立柱顶端导向托轮6、底部导向轮2至1#卷扬机18。

三、横梁总成 

横梁12由方管、槽钢、钢板组焊成长方体形状的钢结构，横梁12上部由槽钢开口相对，形成轨道组合体，以利于油管托槽滑动小车15在其内部沿沟槽自由滑动。横梁12前端内部安装油管托槽导向轮10，油管托槽导向轮10为一定滑轮。横梁12下部中间位置安装有横梁牵引绳固定点25，横梁牵引绳固定点25由数块三角形钢板组合而成，能在一定范围内摆动，保证两根牵引绳的受力均衡。横梁12前端下部与立柱小车上导向托轮8相接触。横梁12后端与斜支臂上端铰链支座16相连接。

斜支臂21方管组焊成梯形的钢结构。斜支臂21下端与斜支臂下端铰链支座20相连接。斜支臂21上端与斜支臂上端铰链支座16相连接。斜支臂21在横梁运动时，跟随横梁同步运动，给横梁提供一个定长的刚性支撑。斜支臂21可以在18~80°范围内旋转。

四、油管托槽总成

油管托槽14由大规格尺寸的等边角铁为主材料，内部平行铺设两根高强度圆钢，油管托槽14尾部为闭口结构，对油管形成推挡作用，防止油管在输送过程中滑脱。油管托槽滑动小车15由长方形钢板、油管托槽托块、单边轮、轴组成。

油管托槽牵引绳13用于连接油管托槽滑动小车15、，绕过油管托槽导向轮10至油管托槽牵引绳固定点11。

五、上下料总成

如图3所示，上下料总成是由上下料小车22-1、上下料托板22-2、上下料小车轨道22-3、小车导向轮22-4组成。上下料小车22-1由轴承、滚轮、钢板支架组成，在上下料小车轨道22-3内在牵引绳19的牵引下做垂直运动。上下料托板22-2由中厚钢板割制而成，用螺栓固定在上下料小车22-1上，用于油管的托举。上下料小车轨道22-3由H钢、钢板组对焊制而成，用于上下料小车22-1在其内垂直运动。

小车导向轮22-4由绳槽轮、轴座、轴等加工件组成。用于上下料小车22-1的垂直运动。

上下料牵引绳19用于连接上下料小车22-1、绕过中间导向轮24与小车导向轮22-4至2#卷扬机23。

中间导向轮24（根据上下料牵引绳导向需要，可以设计为一个或者多个）由定滑轮、限位钢板、螺栓组成。

六、控制系统 

1、防暴控制柜

为确保电气设备的可靠性，本防爆控制柜采用了全遥控模块化设计及控制箱手动辅助操作的模式。

（1）指示区：仅有一块工作指示灯板，分总电源的通断及控制电源的通断等信号类和平台升降机上下料等运行类两种，分别指示电器运行状态。

（2）操作区：设电源开关、遥控及手动操作转换开关、手孔起升开关、手控上下料开关等，预防遥控器发生故障影响设备的使用。

2、遥控器

遥控器按键设置使用分为启动键、平台升键及平台降键、上料键及下料键和紧停键。

主要性能特点 

1、位置开关：置于送料机构最前端，避免设备操作中顶撞，推压造成损坏。并均设置双限位及位置报警装置，从而提高操作的安全性。

2、一键到位：通过电机、滚筒、小车、滑轮组及位置开关，实现多个工作动作的联动，从而减少了操作的复杂程度及误操作的概率。

3.备用操作开关：当遥控装置产生故障时，可通过控制柜上的手动开关操作，从而赢得维修时间，并不耽误设备的使用。

以下给出上述管杆自动举升机的工作过程，具体步骤如下：

（一）、施工准备

1、管杆自动举升机运至井场找平稳固。

2、打开螺纹千斤平衡臂26，调整紧固，增大管杆自动举升机的横向受力距离，保证管杆自动举升机的平稳、安全运行。

3、用吊车起吊立柱4的上半部分，并用螺栓固定，使之形成一个牢固的整体。

（二）、上料过程

1、油管从油管排架上由人工滚落到管杆自动举升机的上下料托板22-2上（即油管架设在纵向布置的两组上下料托板22-2上），并且由于此时上下料小车22-1位于上下料小车轨道22-3的底部，上下料托板22-2的高度低于上下料小车轨道22-3的高度，因此上下料小车轨道22-3此时能够对油管进行限位。

2、启动2#卷扬机23，拉动上下料牵引绳19，上下料牵引绳19分别绕过中间导向轮24、小车导向轮22-4，对上下料小车22-1施加一个垂直向上的拉力，带动上下料托板28同步运动，从而实现油管垂直提升的目的。

上下料小车22-1上升到预先设定的高度时，触发限位开关，自动停止2#卷扬机23的运行。此时上下料托板22-2的高度略高于上下料小车轨道22-3，因此上下料小车轨道22-3此时对油管的限位作用消失，油管即沿上下料托板22-2的斜面自动滚落到油管托槽14中。

3、启动1#卷扬机18，拉动横梁牵引绳5，分别绕过立柱底部导向轮2、立柱顶端导向托轮6、立柱小车下导向轮7、立柱小车上导向托轮8至横梁牵引绳固定点25。在横梁牵引绳5拉紧过程中，立柱小车3、立柱小车下导向轮7、立柱小车上导向托轮8形成一个动滑轮组，在立柱4内沿立柱4翼缘做垂直向上的运动，进而牵引横梁12逐步做斜上方的运动，同时带动斜支臂上端铰链支座16、斜支臂下端铰链支座20、斜支臂21同步运动，斜支臂21始终在横梁12尾部形成一个刚性支撑。

4、当立柱小车3、立柱小车下导向轮7、立柱小车上导向托轮8形成的动滑轮组到达立柱顶端导向托轮6时，立柱顶端导向托轮6会限制立柱小车3、立柱小车下导向轮7、立柱小车上导向托轮8形成的动滑轮组继续行进，这时横梁牵引绳5会带动横梁12继续运动，横梁12继续运行的同时油管托槽牵引绳13会带动油管托槽滑动小车15及油管托槽14与横梁12实现联动运行，通过立柱顶端导向托轮6的托轮行进到预先设定的位置，触发限位开关，自动停止1#卷扬机18的运行。

5、油管端头到达指定位置，施工平台工作人员用井场专用设备扣紧油管端头，继续施工作业。

（三）、下料过程

1、施工平台工作人员用井场专用设备提出油管后，尾端放进油管托槽14内，油管与油管托槽14形成一个大于100°的倾角，在油管的自重作用下，逐渐滑落，直至整体稳定的放在油管托槽14内。

2、启动1#卷扬机18反转按钮，放松横梁牵引绳5，横梁12在自重的作用下逐步回落至起始位置。在辅助设施的帮助下，实现油管托槽14的自动翻转，倒出油管。

3、油管滚落到上下料托板28上后，启动2#卷扬机23反转按钮，在油管与上下料小车的自重作用下，通过辅助设施的应用，落到原始高度，从而实现油管的下料。

与现有技术相比，本实用新型操作简便，节能（仅需7KW电机拖动即可实现功能），效率高，完成一次举升时间：小于 55 秒。结构简单，检修方便，使用成本低；仅需操作工1人即可完成管柱从井口到管架以及从管架到井口工序自动化操作，可减少所有配合操作人员3人以上，减少职工劳动强度及人力资源，最重要的是有效减少了高危环境下操作人员数量，提高了自动化程度，有效降低人身伤亡事故的发生，具有良好的使用效果和经济效益。

对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，有可能对局部结构做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种管杆自动举升机，其特征在于：包括底座总成、立柱总成、横梁总成、油管托槽总成、上下料总成以及横梁牵引绳、油管托槽牵引绳、上下料牵引绳，所述底座总成包括底座以及布置在其上的第一卷扬机、第二卷扬机，所述立柱总成包括固定在底座前端的立柱、分别安装在立柱下端和上端的立柱底部导向轮和立柱顶端导向托轮、位于立柱底部导向轮和立柱顶端导向托轮之间且能够沿立柱上下移动的立柱小车，所述立柱小车上下部分别设有立柱小车上导向托轮、立柱小车下导向轮，所述立柱小车上还设有油管托槽牵引绳固定点；所述横梁总成包括横梁以及位于横梁前端的油管托槽导向轮、位于横梁上部用于油管托槽滑动小车移动的滑动轨道、位于横梁中部的横梁牵引绳固定点，所述横梁前端的下部坐落在所述的立柱小车上导向托轮上、后端通过斜支臂上端铰链支座与斜支臂上端铰接，所述斜支臂下端通过斜支臂下端铰链支座与所述底座的中部铰接；所述油管托槽总成包括后端封闭的油管托槽以及安装在油管托槽底部的油管托槽滑动小车，所述油管托槽滑动小车被限位在所述滑动轨道内且能够沿其移动；所述横梁牵引绳的第一端缠绕在所述第一卷扬机上，第二端依次绕过立柱底部导向轮、立柱顶端导向托轮、立柱小车下导向轮、立柱小车上导向托轮与所述横梁牵引绳固定点连接；所述油管托槽牵引绳的第一端与所述油管托槽滑动小车连接，第二端绕过所述的油管托槽导向轮与所述的油管托槽牵引绳固定点连接；所述上下料总成为间隔布置在底座上的两组，每组上下料总成包括分别固定在所述横梁横向两侧底座上相对的两个上下料小车轨道、限位安装在每个上下料小车轨道上且能够沿其上下移动的上下料小车以及安装在每个上下料小车上且向外侧斜上方延伸的上下料托板，所述上下料小车轨道的顶端安装小车导向轮，所述上下料牵引绳的第一端缠绕在第二卷扬机上，第二端依次绕过至少一个中间导向轮、小车导向轮与上下料小车连接。

2.根据权利要求1所述的管杆自动举升机，其特征在于：所述立柱为可折叠结构。

3.根据权利要求1所述的管杆自动举升机，其特征在于：所述底座上设有四个螺纹千斤平衡臂。

4.根据权利要求1所述的管杆自动举升机，其特征在于：所述上下料小车轨道上部设有用于定位上下料小车移动距离而控制第二卷扬机运行的限位开关。

5.根据权利要求1所述的管杆自动举升机，其特征在于：所述横梁上设有用于定位横梁移动距离而控制第一卷扬机运行的限位开关。