CN205370468U - 一种油田修井机械作业装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种油田修井机械作业装置，包括防喷器、固定卡瓦、油管/抽油杆导向机构、油管/抽油杆定位机构、油管/抽油杆吊卡组件、机械臂组件、液压钳、液压钳支架底座组件、管柱排架及控制系统，所述的机械臂组件安装在底座组件上，所述液压钳支架安装于机械臂上并能够随其同步在水平位置与竖直位置之间翻转，且当机械臂处于竖直位置时，所述液压钳支架能够受控在空间内相对机械臂移动来实现液压钳正对井口。本实用新型能够实现油管和抽油杆抓起、对接、卡紧、上卸、上提、下放和排布等动作的自动化，替代人工在井口的管柱起下作业，并尽量简化设备机构，优化操作程序。

Description

一种油田修井机械作业装置

技术领域

本发明涉及油田修井作业设备领域，具体来说是一种油田修井机械作业装置。

背景技术

多年来我国油田修井一直沿用传统的作业方式，用月牙吊卡来实现起下管柱作业。基本上是人工作业，需人工倒换油管或抽油杆吊卡、摘挂吊环、推拉液压钳、推放小滑车、辅助油管定位，工序复杂，自动化程度低，工作强度大，需要人员多，工作效率低，作业危险性大，工作环境恶劣，在油井维修作业中遇到油套管有溢流或大风雨雪天气时，不但会影响正常作业，还会造成井内液体喷洒井场、无法对接油管，形成环境和人员、设备的污染。国内各油田拥有大量修井设备，如通井机、井架、液压钳、吊卡等，修井作业方式急需改革，但又不能全部弃用现有设备。国外车载修井机性能较好，但该种作业机完全摒弃了原有的修井设备，工作条件要求高，价格昂贵，不适于我国国情。

本人在先申请了3项油田修井自动作业装置方面的专利（申请号分别为03112330.9、200410036305.4、201310053190.9），包括防喷器、固定卡瓦、油管/抽油杆导向机构、油管/抽油杆定位机构、油管/抽油杆吊卡组件、机械臂组件、液压钳、液压钳支架、底座组件、管柱排架以及控制系统。但是机械臂组件、液压钳支架组件、底座组件等部件的设计还存在不足；比如现有技术的机械臂组件、液压钳支架分别安装在底座组件上，且机械臂组件、液压钳支架通过联动组件控制在水平和竖直状态下转换；但是实际制作和使用中存在结构复杂、操作繁琐，且二者之间配合度和牢固度均不理想。

发明内容

本发明的目的就是针对现有油田修井管柱起下方式与设备的不足，提供一种油田修井机械作业装置，其一解决了现有自动起下系统在机械臂组件、液压钳支架的上述缺陷，其二进一步改进了底座组件的结构；从而更好的实现油管和抽油杆抓起、对接、卡紧、上卸、上提、下放和排布等动作的自动化，并尽量简化设备机构，优化操作程序。

本发明的技术方案是通过以下方案实现的：包括防喷器、固定卡瓦、油管/抽油杆导向机构、油管/抽油杆定位机构、油管/抽油杆吊卡组件、机械臂组件、液压钳、液压钳支架、底座组件、管柱排架以及控制系统，其中油管/抽油杆导向机构、油管/抽油杆定位机构、固定卡瓦以及防喷器自上而下同轴安装，并向上同轴对准油管/抽油杆吊卡组件，所述的液压钳安装液压钳支架上，所述的控制系统包括可编程控制器PLC以及传感器、执行器；所述的机械臂组件包括与底座组件固定的铰接座、与铰接座铰接的机械臂以及机械臂上连接的摆动手臂及机械手爪，所述的机械臂与底座组件之间安装主臂旋转驱动液压缸且机械臂受其控制能够在水平位置与竖直位置之间翻转；所述液压钳支架安装于机械臂上并能够随其同步在水平位置与竖直位置之间翻转，且当机械臂处于竖直位置时，所述液压钳支架能够受控在空间内相对机械臂移动来实现液压钳正对井口。即本发明将液压钳支架由底座组件改为直接安装在机械臂上，当机械臂翻转时液压钳支架能够随其同步翻转，这样就不需要复杂的联动组件来实现二者的同步翻转；

以下提供两种液压钳支架与机械臂的连接方式：

第一种，所述液压钳支架包括由上至下间隔固定在机械臂上的悬臂横梁、悬臂斜梁和液压钳摆动液压缸；所述悬臂斜梁为长度可调结构，且所述悬臂斜梁的下端与所述铰接座铰接、上端与液压钳滑动连接，所述滑动连接为：所述液压钳上设有液压钳耳座，所述液压钳耳座上设有竖向滑孔，所述悬臂斜梁上端设有滑动件，所述滑动件嵌在竖向滑孔内并能沿其上下滑动；所述液压钳摆动液压缸的第一端与所述机械臂铰接、第二端与所述悬臂斜梁中部铰接；所述液压钳通过吊绳与悬臂横梁连接。即通过调节悬臂斜梁长度（上下位置调节）和调节液压钳摆动液压缸的伸缩（左右位置调节）可以调节液压钳在空间中的位置，使其正对井口。

第二种，所述的液压钳支架包括立柱、悬臂横梁、悬臂斜梁以及液压钳摆动液压缸，其中所述立柱与机械臂活动连接且能够沿其上下移动，所述悬臂横梁固定在立柱上端，所述悬臂斜梁的第一端铰接在立柱下端，所述液压钳摆动液压缸的两端分别与悬臂斜梁中部、立柱中部铰接；所述液压钳的上部通过长度可调的吊绳与悬臂横梁连接、下部与悬臂斜梁的第二端滑动配合连接；所述滑动配合连接为：所述液压钳上设有液压钳耳座，所述液压钳耳座上设有竖向滑孔，所述悬臂斜梁第二端上设有滑动件，所述滑动件嵌在竖向滑孔内并能沿其上下滑动；即通过即通过调节立柱沿机械臂移动（上下位置调节）和调节液压钳摆动液压缸的伸缩（左右位置调节）可以调节液压钳在空间中的位置，使其正对井口。上述方案进一步改进为：所述机械臂上安装立柱套筒，所述立柱贯穿所述立柱套筒，所述立柱套筒和立柱之间安装第二伸长调节机构；所述第二伸长调节机构包括通过连接块活动连接在立柱套筒上的调节螺杆、固定在立柱上的调节螺套，所述调节螺杆能够相对连接块自由旋转；所述调节螺杆通过螺纹配合穿过所述的调节螺套；所述悬臂横梁上安装第一伸长调节机构；所述第一伸长调节机构包括固定在悬臂横梁上的调节螺套以及通过螺纹配合贯穿调节螺套的调节螺杆，所述调节螺杆的外端通过连接块与所述吊绳连接，所述调节螺杆能够相对连接块自由旋转；所述立柱内腔固定有内支撑杆，所述内支撑杆中部通过一个或者间隔固定在立柱内壁的多个导向定位块实现定位；所述内支撑杆的上、下两端分别径向延伸穿过立柱壁形成液压缸耳座和斜梁耳座；所述液压钳摆动液压缸通过所述液压缸耳座与所述内支撑杆铰接；所述悬臂斜梁通过所述斜梁耳座与所述内支撑杆铰接；立柱内壁相对安装两个弹簧安装座，每个弹簧安装座上均安装有弹簧板；内支撑杆上设有扶正板，两个弹簧板相对安装夹紧扶正板。

机械臂组件的优选结构为：所述的机械臂为长度可控制调节结构臂，其包括与铰接座铰接的主臂套筒、与摆动手臂连接的支撑主臂以及主臂伸缩驱动液压缸，其中所述支撑主臂插接于主臂套筒中，且所述主臂伸缩驱动液压缸一端与支撑主臂连接，另一端与主臂套筒连接；所述的主臂旋转驱动液压缸连接在机械臂的主臂套筒上；所述的摆动手臂的一端设有铰接头，并与支撑主臂上的铰接座铰接；所述摆动手臂通过手臂旋转驱动机构控制摆动；所述手臂旋转驱动机构包括液压缸支撑梁、手臂摆动液压缸、驱动杆以及液压缸套筒，其中液压缸支撑梁一端与机械臂主梁连接、另一端与液压缸铰接，所述液压缸外装设液压缸套筒，所述液压缸套筒与驱动杆一端铰接，所述驱动杆另一端通过连接轴与摆动手臂上的手臂转轴连接。

摆动手臂和机械手爪的优选结构为：所述摆动手臂及机械手爪包括支撑臂主臂以及其前端安装的通过液压控制开闭的机械手爪，其中所述支撑臂主臂的后端连接铰接座，且所述铰接座通过手臂转轴与机械臂铰接；所述机械手爪包括相对布置且通过机械手轴铰接在支撑臂主臂前端的夹紧机械手上手爪和夹紧机械手下手爪；所述支撑臂主臂的中部固定机械手驱动液压缸，所述机械手驱动液压缸的活塞杆前端安装连接头，所述连接头上下分别铰接上、下连接杆，所述上、下连接杆的另一端分别与夹紧机械手上手爪和夹紧机械手下手爪连接。进一步优选为：所述夹紧机械手上手爪和夹紧机械手下手爪外端部一对朝向相反的侧面上分别向内延伸固定辅助收拢手爪，即比如夹紧机械手上手爪的外端部的左侧面上设有第一辅助收拢手爪，则夹紧机械手下手爪外端部的与其相反的外侧面上设有第一辅助收拢手爪，两个辅助收拢手爪相对布置且均指向夹紧机械手爪闭合的方向。当机械手爪闭合时，两辅助收拢手爪相互错开呈相对空间上的交叉状或重合状。辅助收拢手爪的作用是：其一，当油管在进入机械手爪夹紧时，两只辅助收拢手爪首先向中心聚拢将管体拨入机械手爪后端，从而避免普通手爪结构容易容易夹管子的问题，即管体在手爪的前端被夹住而造成手爪不能闭合的问题；其二，在上卸扣过程中，需要机械手爪处于半开状态，此时如果机械手驱动液压缸行程控制有偏差时，若机械手爪开口过大，可能造成油管或者抽油杆由开口脱落，增加了辅助收拢手爪后，即使外侧的机械手爪开口过大，油管或者抽油杆也能够被内侧的辅助收拢手爪限位而不能脱落，因此辅助收拢手爪使操作更加简单并且安全系数更高。

为了便于整体搬家时，液压钳支架的固定，特设计如下结构：所述液压钳耳座上固定有支撑板，所述机械臂上固定有固定板，且所述支撑板和固定板均开有通孔；且当所述机械臂处于水平位置时，所述支撑板和固定板相互叠合至通孔相对应后通过连接螺栓锁紧。

底座组件的优选结构为：所述底座组件包括固定底盘、安装在固定底盘上的滑动底盘以及安装在滑动底盘的滑动底座；所述滑动底盘与固定底盘之间通过安装左右调节液压缸实现滑动底盘相对固定底盘左右移动；所述滑动底座通过滑动配合安装在滑动底盘上且二者之间通过安装前后调节液压缸实现滑动底座相对滑动底盘前后移动；所述滑动底座的前后部分别设有用于与机械臂以及主臂旋转驱动液压缸铰接的支座。进一步优选为：所述固定底盘上安装多个地锚固定装置且地锚固定装置能够实现横向伸缩；所述地锚固定装置连接用于与地面固定的地锚组件，其中：所述地锚组件包括地锚、连接轴、压紧套、连接套以及动接头，所述地锚通过连接轴与连接套连接，所述压紧套与连接套通过螺纹连接，所述动接头置于压紧套与连接套之间且可以四处摇动，所述地锚固定装置通过竖直设置的地锚调节液压缸连接动接头。进一步优选为：所述固定底盘上安装辅助支撑装置，所述辅助支撑装置包括底座、支撑管、套管、螺母a、螺杆、轴承、挡块、螺母b、连接块以及底座挡板，所述支撑管下端固定连接块、上端固定螺母a，所述连接块置于底座的凹槽内并被其上的底座挡板封挡；所述螺杆位于支撑管内且其上端贯穿螺母a并与其实现螺纹配合；所述螺杆上端设有圆台，所述套管环套在支撑管外部且通过其上端设有的挡块与所述圆台实现台阶定位配合，所述挡块与所述圆台之间设有轴承实现套管绕轴向转动；所述挡块外侧通过安装在螺杆外端的螺母b封挡；所述固定底盘上固定补强板，所述套管通过外螺纹与所述补强板配合连接。作业时将固定底盘通过地锚组件固定于地面基础上，并通过辅助支撑装置支撑，机械臂止动组件安装于固定底盘上，通过调节止动组件的高度可调节机械臂起始位置角；滑动底座与滑动底盘间安装前后调节液机构，滑动底盘与固定底盘间安装左右调节机构，调节机构均包括固定的调节座以及调节液压缸，具体安装方式可以为：左右调节机构安装于固定底盘的中后部，通过前后调节液压缸实现滑动底盘左右位置的调整，前后调节机构安装于滑动底盘右端，通过前后调节液压缸实现滑动底座前后位置的调整。

用于起下油管时的油管吊卡组件、抽油杆吊卡组件、油管/抽油杆导向机构、油管定位机构、抽油杆定位机构其结构均与本申请于2013年2月19日申请的专利号为2013100531909的专利一致，在此不再赘述。

自动控制系统由可编程控制器PLC和相应的传感器、执行器组成，信号可以有线传输，也可为无线传输。信号经过变送器接入PLC输入端子，经PLC断分析后，输出可执行指令到相应的执行器，完成预定动作，相关传感器给出信号反馈，经PLC处理，给出指令，完成进一步动作。

本发明所提供油田修井机械作业装置将液压钳支架由底座组件改为直接安装在机械臂上，当机械臂翻转时液压钳支架能够随其同步翻转，结构更加合理，操作更加方便；同时进一步优化了底座组件和机械臂组件的结构，工作效率更高、操作更加方便且安全稳定。

附图说明

图1是依据本发明提出的油田修井油管自动起下系统正视配置示意图；

图2是依据本发明提出的油田修井油管自动起下系统俯视配置示意图；

图3是依据本发明提出的油田修井抽油杆自动起下系统正视配置示意图；

图4是依据本发明提出的油田修井抽油杆自动起下系统俯视配置示意图；

图5是依据本发明所说的机械臂组件正视图；

图6是依据本发明所说的机械臂组件俯视图；

图7是依据本发明所说的机械臂组件驱动机构示意图；

图8是依据本发明所说的机械臂的手臂侧视结构示意图；

图9是依据本发明所说的机械臂的手臂俯视结构示意图；

图10是依据本发明所说的机械手爪结构示意图；

图11是依据本发明所说的机械手爪结构右视图；

图12是依据本发明所说的第一种液压钳支架结构示意图；

图13是依据本发明所说的液压钳扶正结构示意图；

图14是依据本发明所说的液压钳固定柱结构剖面图；

图15是依据本发明所说的伸长调节机构结构示意图；

图16是依据本发明所述的第二种液压钳支架结构示意图；

图17是依据本发明所述的液压钳支架固定示意图；

图18是依据本发明所说的底座组件主视图；

图19是依据本发明所说的底座组件侧视图；

图20是依据本发明所说的底座组件俯视图；

图21是依据本发明所说的底座组件的机械臂止动组件示意图；

图22是依据本发明所说的底座组件的地锚组件示意图；

图23是依据本发明所说的底座组件的地锚固定装置示意图；

图24是依据本发明所说的底座组件的辅助支撑件示意图；

图25是依据本发明所说的底座组件的固定底盘示意图；

图26是依据本发明所说的底座组件的滑动底盘主视图；

图27是依据本发明所说的底座组件的滑动底盘俯视图；

图28是依据本发明所说的底座组件的滑动底盘侧视剖分图；

图29是依据本发明所说的底座组件的滑动底座正视图；

图30是依据本发明所说的底座组件的滑动底座俯视图；

图31是依据本发明所说的油管吊卡组件正视结构示意图；

图32是依据本发明所说的油管吊卡组件侧视结构示意图；

图33是依据本发明所说的抽油杆吊卡组件正视结构示意图；

图34是依据本发明所说的抽油杆吊卡组件侧视结构示意图；

图35是依据本发明所说的油管导向机构结构示意图；

图36是依据本发明所说的抽油杆导向机构结构示意图；

图37是依据本发明所说的抽油杆强制定位机构示意图。

具体实施方式

下面参照附图，作进一步描述：

依据本发明的一实施例如图1～图36所示，其中1是油管头，2是防喷器，3是自封封井器，4是固定卡瓦，5是油管导向机构，6是井口接箍定位传感器，7是井口油管，8是悬吊油管，9是油管吊卡组件，10是吊环，11是PLC可编程控制器，12是操作面板，13是手动操作指示灯，14是故障指示灯，15是固定卡瓦卡紧指示灯，16是操作柄动作传感器，17是机械臂组件，18是底座组件，19是主臂旋转驱动液压缸，20是地面基础，21是管柱排架，22是横向油管，23是液压钳支架，24是油管液压钳，25是抽油杆强制定位机构，26是井口抽油杆，27是抽油杆导向机构，28是悬吊抽油杆，29是抽油杆吊卡组件，30是抽油杆液压钳，31是横向抽油杆，35、支撑板，36、固定板，37、连接螺栓；12.1是"起油管"键，12.2是"下油管"键，12.3是"起抽油杆"键，12.4是“下抽油杆”键，12.5是“冲砂”键，12.6是“手动优先”键，9.8是油管吊卡上部传感器，9.14是油管吊卡驱动控制器，4.1是固定卡瓦驱动控制器，17.29是主臂旋转液压控制器，17.3.12是机械手驱动液压控制器，17.28是手臂摆动驱动控制器，24.2是液压钳启动控制器，24.3是液压钳闭锁传感器，24.1液压钳转数计数器，17.30是主臂伸缩液压控制器，18.9是机械臂止动传感器，17.3.9是机械手内传感器，5.8是油管导向机构驱动控制器，25.2是驱动液压缸控制器，29.13是抽油杆吊卡驱动控制器，27.8是抽油杆导向锥驱动控制器，29.7是抽油杆吊卡上部传感器，23.30是液压钳摆动驱动控制器。

如图1～图4所示，所提供的油田修井机械作业装置由底座组件18、固定卡瓦4、油管导向机构5、井口油管接箍定位器6、油管吊卡组件9、机械臂组件17、主臂旋转驱动液压缸19、管柱排架21、液压钳支架23、油管液压钳24、抽油杆强制定位机构25、抽油杆导向机构27、抽油杆吊卡组件29、抽油杆液压钳30及控制系统组成，机械臂组件17、液压钳支架23安装于机械臂组件17正对进口侧连接，机械臂组件17安装于底座组件18上，底座组件18固定于井口外侧边缘地面基础上，机械臂组件17与井口中心线对正，液压钳支架23在机械臂组件17一侧，油管液压钳24（抽油杆液压钳30）悬挂于液压钳支架23的横梁上，管柱排架21布置于机械臂组件17侧面；起下油管作业时油管头1上部从下向上依次同轴安装防喷器2、自封封井器3、固定卡瓦4、井口油管接箍定位器6和油管导向机构5，向上同轴对准油管吊卡组件9，油管吊卡组件9通过吊环10悬挂于游动滑车的大钩下；起下抽油杆作业时油管头1上部依次为防喷器2、自封封井器3、固定卡瓦4、抽油干强制定位机构25和抽油干导向机构27，向上同轴对准抽油杆吊卡组件。

机械臂组件17总体结构如图5、图6和图7所示，其中17.1与17.11是机械臂主梁（即支撑主臂），17.2是铰支座，17.3是摆动手臂，17.4是手臂转轴，17.5是驱动柄轴，17.6是伸缩液缸，17.7是连接轴，17.8是加强板，17.9是法兰组件，17.10是连接板，17.12是主臂套筒，17.13是端部铰支，17.14是限位机构，17.15是铰支头，17.16是液缸支撑，17.17是挡板，17.18是液缸套筒，17.19是挡板，17.20与17.22是液缸连接轴，17.21是伸缩液缸，17.23是下固定块，17.24是上紧固板，17.25是连接轴支撑，17.26是液缸连接轴，17.27是驱动杆，17.28是手臂摆动驱动控制器。

机械臂结构为中空的方钢，机械臂主梁（即支撑主臂）分为17.1和17.11两段，通过法兰17.9连接，可以进行伸缩，摆动手臂17.3通过铰支座17.2与机械臂主梁17.1铰接，液压缸17.6（手臂摆动液压缸）通过液缸支撑17.16固定于连接轴17.7上，通过驱动柄轴17.5带动手臂转轴17.4实现摆动手臂17.3的摆动，主臂套筒17.12通过下固定块17.23与机械臂主梁17.11固定，铰支头17.15与底座上的液压缸连接，与端部铰支17.13和限位机构17.14控制机械臂起放动作，液压缸17.21（主臂伸缩驱动液压缸）通过液缸连接轴17.20与17.22固定在机械臂的主臂套筒17.12上，实现机械臂主梁的伸缩。

液压缸支撑梁17.16、液压缸17.6、驱动杆17.27、液压缸套筒17.18构成手臂旋转驱动机构，液压缸支撑梁17.16一端与机械臂主梁17.11连接，一端与液压缸17.6连接，液压缸17.6外装设液压缸套筒17.18，液压缸套筒17.18与驱动杆17.27连接；液压缸套筒17.18有两个与驱动杆连接的安装孔17.27，一个对应于左摆，一个对应于右摆；所述的液压缸上均设有液压控制器。

手臂17.3的总体结构如图8和图9所示，其中17.3.1是铰接座，17.3.2是支撑臂主臂，17.3.3是液压缸，17.3.4是连接头，17.3.5是连接杆，17.3.6是机械手爪，17.3.7是衬垫，17.3.9是机械手内传感器，17.3.10是定位块，17.3.11是机械手轴，17.3.12是机械手驱动液压控制器，17.3.13液压缸连接轴。

摆动手臂由铰接座17.3.1通过连接轴与机械臂横梁上安插的铰接座17.2铰接，支撑臂主臂17.3.2与铰接座17.3.1连接，起主要承重作用，液压缸17.3.3（即机械手驱动液压缸）下端通过液压缸连接轴17.3.9固定在支撑臂主臂17.3.2上，活塞杆上端通过17.3.4连接头与17.3.5连接杆连接，机械手爪17.3.6通过机械手轴17.3.11连接，衬垫17.3.7固定于手爪17.3.6内壁，机械手内传感器17.3.9安装于定位块17.3.10上，机械手内传感器17.3.9反馈信号，机械手驱动液压控制器17.3.12控制液压缸17.3.3动作实现机械手爪17.3.6的夹紧或张开，达到抓放油管的作用。

在上述摆动手臂结构不变的基础上，机械手爪17.3.6的夹紧机械手上手爪和夹紧机械手下手爪的朝向相反的一组侧面上分别向内延伸固定辅助收拢手爪17.3.8，如图10、11所示，当机械手爪17.3.6闭合时，两辅助收拢手爪17.3.8相互靠近错开，在空间上相对呈交叉状或重合状。

第一种液压钳支架23如图12所示，图13、图14为立柱定位结构剖面图，其中17.12是机械臂主臂套筒，23.2是立柱，23.3是立柱套筒，23.4是套筒耳座一，23.5是套筒耳座二，23.6是调节螺套，23.7是悬臂横梁，23.8是伸长调节机构一，23.9是端板，23.10是套管，23.11是限位块，23.12是吊绳，23.13是液压钳，23.14是油管一，23.15是油管二，23.16是连接螺栓，23.17是伸长调节机构二，23.18是液压缸耳座，23.19是液压钳耳座，23.20是液压缸，23.21是调距螺纹杆，23.22是液压缸连接头，23.23是悬臂斜梁，23.24是斜梁耳座，23.25是弹簧板，23.26是弹簧安装座，23.27是扶正板，23.28是内支撑杆，23.29是导向定位块。

伸长调节机构二23.17如图15所示，是由23.17.1调节螺杆，23.17.2调节螺套，23.17.3连接块组成。调节螺杆23.17.1与调节螺套23.17.2是螺纹连接的，其上端通过连接块23.17.3与立柱套筒23.3连接，调节螺套23.17.2与立柱23.2螺栓连接。伸长调节机构二23.17通过调节螺杆23.17.1的旋转运动与调节螺套23.17.2产生相对位移，调节螺套带动立柱23.2上下运动。伸长调节机构一23.8的结构与伸长调节机构二23.17相同。调节螺套与悬臂横梁23.7螺栓连接，连接块与吊绳23.12连接。伸长调节机构一23.8的运动过程是通过调节螺杆与调节螺套的旋转运动使调节螺杆左右运动，调节吊绳23.12的长度，从而可以使液压钳23.13运动。机械臂主臂套筒17.12下端与底座组件18连接，立柱23.2下端通过机械臂主臂套筒17.12两端的定位块可以沿着机械臂上下运动，上端嵌套在立柱套筒23.3内部，伸长调节机构二23.17的调节螺套与立柱23.2螺栓连接，它的调节螺杆与调节螺套之间是通过螺纹连接的，上端连接块与立柱套筒23.3固定连接，套筒耳座一23.4与套筒耳座二23.5焊接在机械臂主臂套筒17.12上，立柱套筒23.3通过与套筒耳座一23.4、套筒耳座二23.5螺栓连接固定在机械臂主臂套筒17.12上，横梁23.7通过焊接固定在立柱23.2上并用筋板加固，伸长调节机构一23.8与调节螺套23.6螺纹连接，调节螺套23.6与悬臂横梁23.7螺栓连接，端板23.9焊接在横梁23.7端部，限位块23.11焊接在端板23.9上，套管23.10与限位块23.11螺栓连接，吊绳23.12一端与伸长调节机构一23.8连接，另一端经过套管23.10并与液压钳23.13连接，液压钳23.13另一端与液压钳耳座23.19螺栓连接，液压缸23.20与液压缸耳座23.18铰接，液压缸耳座23.18与内支撑杆23.28上端凸台连接，并用螺母固定，调距螺纹杆23.21上端与液压缸23.20螺纹连接，下端与液压缸连接头23.22也是螺纹连接，悬臂斜梁23.23一端与斜梁耳座23.24铰接，另一端与液压钳耳座23.19滑动连接，斜梁耳座23.24和内支撑杆23.28下端凸台连接，弹簧板23.25与弹簧安装座23.26通过螺栓连接固定在立柱23.2上，扶正板23.27夹在两块弹簧板23.25之间，内支撑杆23.28下端与立柱23.2下端是法兰连接，导向定位块23.29外侧用螺栓连接固定在立柱23.2内部，内孔与内支撑杆23.28连接，起到固定内支撑杆23.28的作用。

液压钳支架23的运动过程：伸长调节机构二23.17的运动带动立柱23.2沿着机械臂主臂套筒17.12和立柱套筒23.3的上下运动，随之，悬臂斜梁23.23一端在液压钳耳座23.19内上下滑动，进而带动液压钳左右移动，通过与伸长调节机构一23.8共同作用，从而实现了液压钳抓取和放置油管的功能。弹簧板23.25和扶正板23.27的主要作用是防止立柱和液压钳的前后摆动，调距螺纹杆23.21主要是在安装时起到调节作用。

第二种液压钳支架23如图16所示，其与第一种液压前支架的结构区别在于：液压钳支架23包括由上至下间隔直接固定在机械臂上的悬臂横梁23.7、悬臂斜梁23.23和液压钳摆动液压缸（即液压缸23.20），即去掉了立柱极其附属结构；同时悬臂斜梁23.23为长度可调结构（用于液压钳的上下位置调节，长度调节方式可以采用螺杆调节），且悬臂斜梁23.23的下端和机械臂一起直接与底座组件上的铰接座铰接。

参见图17，液压钳耳座23.19上固定有支撑板35，机械臂主臂套筒17.12上固定有固定板36，且支撑板35和固定板36均开有通孔；且机械臂处于水平位置时，支撑板35和固定板36相互叠合至通孔相对应后通过连接螺栓37锁紧。

底座组件18如图18、图19和图20所示，其中18.1是地锚组件，18.2是地锚固定装置，18.3是液压缸，18.4是辅助支撑装置，18.5是机械臂止动组件，18.6是固定底盘，18.7是滑动底盘，18.8前后调节液压缸，18.9是液缸活套板，18.10是滑动底座，18.11是左右调节液压缸，18.12连接轴，18.13是是补强板，18.14是地锚调节液压缸。固定底盘18.6的前端、后端分别通过方孔承插与地锚固定装置18.2相连，地锚固定装置18.2与地锚组件18.1通过液缸活套板18.9连接，地锚组件18.1的垂直方向连接有地锚调节液压缸18.14，地锚调节液缸18.14置于地锚固定装置18.2内，地锚组件18.1的竖直方向连接有液压缸18.3。固定底盘18.6的前后段连接有辅助支撑装置18.4，中间有补强板18.13，机械臂止动组件18.5通过螺栓连接到固定底盘18.6上，对机械臂的行程起限位作用，滑动底盘18.7通过连接轴18.12连接到固定底盘18.6上，滑动底座18.10通过滑道置于滑动底盘18.7上，滑动底座18.10与滑动底盘18.7之间安装有前后调节液压缸18.8，滑动底盘18.7与固定底盘18.6之间安装有左右调节液压缸18.11。

机械臂止动组件18.5如图21所示，其中18.5.1是上支撑座，18.5.2是调节杆，18.5.3是下支撑座。调节杆18.5.2通过螺纹连接，上端与左旋的上支撑座18.5.1连接，下端与右旋的下支撑座18.5.3连接。

地锚组件18.1如图22所示，其中18.1.1是地锚，18.1.2是连接轴，18.1.3是压紧套，18.1.4是连接套，18.1.5是动接头。地锚18.1.1通过连接轴18.1.2与连接套18.1.4连接，压紧套18.1.3与连接套18.1.4通过螺纹连接，动接头18.1.5置于压紧套18.1.3与连接套18.1.4之间，可以四处摇动。

地锚固定装置18.2如图23所示，其中18.2.1是连接板，18.2.2是方钢管。较小的连接板18.2.1中部开有圆孔。

辅助支撑装置18.4如图24所示，其中18.4.1是底座，18.4.2是支撑管，18.4.3是套管，18.4.4是螺母a，18.4.5是螺杆，18.4.6是轴承，18.4.7是挡块，18.4.8是螺母b，18.4.9是连接块，18.4.10是底座挡板。螺杆18.4.5与螺母a18.4.4配合实现径向调动，螺母a18.4.4与支撑管18.4.2焊接，支撑管18.4.2与连接块18.4.9焊接，连接块18.4.9置于底座18.4.1的凹槽内，并被底座挡板18.4.10封挡。套管18.4.3连接挡块18.4.7，挡块18.4.7置于轴承18.4.6上，螺母b18.4.8封挡住挡块18.4.7，实现套管18.4.3绕轴向转动，套管18.4.3通过外螺纹与补强板18.12连接，起到辅助支撑调节的作用。

固定底盘18.6如图25所示，其中18.6.1是纵向工字钢，18.6.2是横向工字钢，18.6.3是补强板，18.6.4是吊脚，18.6.5是液缸支座，18.6.6是吊脚垫板。纵向工字钢18.6.1与横向工字钢18.6.2焊接形成整体骨架，前端的两根纵向工字钢18.6.1开有方口，实现与地锚固定装置18.2的配合，同理，横向工字钢18.6.2也开有方口，并开有圆孔实现与连接轴18.12的配合。吊脚18.6.4通过吊脚垫板18.6.6焊接在骨架四周，液缸支座18.6.5通过螺栓连接在骨架右侧，补强板18.6.3焊接在骨架上，实现与辅助支撑装置18.4的连接。

滑动底盘18.7如图26-28所示，18.7.1是滑道，18.7.2是底盘，18.7.3是轴支撑，18.7.4是轴，18.7.5是液缸支座，18.7.6是滑套。滑套18.7.6穿过连接轴18.12与底盘18.7.2通过螺栓连接，底盘18.7.2通过螺栓与滑道18.7.1连接，滑道18.7.1与轴支撑18.7.3连接，轴支撑18.7.3间有轴18.7.4。液缸支座18.7.5通过螺栓连接在滑道18.7.1上，并与固定底盘18.6上的液缸支座18.6.5间安装左右调节液压缸18.11，从而实现滑动底盘18.7的左右移动。

滑动底座18.10如图29、30所示，18.10.1是支座a，18.10.2是支座b，18.10.3是筋板，18.10.4是支座c，18.10.5是底座板。各个支座均通过螺栓固定到底板座18.10.4上，支座b18.10.2上有筋板18.10.3，底板座18.10.5装夹到滑道18.7.1之间，支座c18.10.4和轴18.7.4间安装前后调节液压缸18.8，实现滑动底座的前后移动。

管柱排架21的结构与本申请于2013年2月19日申请的专利号为2013100531909的专利一致，属于现有技术，在此不再赘述。

油管吊卡组件9如图31和图32所示，其中9.1是吊卡体，9.2是连接螺杆，9.3是调节螺母，9.4是卡紧块，9.5是旋转密封锥，9.6是弹簧，9.7是触发挡板，9.8是油管吊卡上部传感器，9.9是传感器安装板，9.10是吊卡牙块，9.11是液压缸连接头，9.12是驱动液压缸，9.13是转轴，9.14是油管吊卡驱动控制器，9.15是芯管。吊卡牙块9.10通过转轴9.13安装于吊卡体9.1上部，吊卡牙块9.10外端通过液压缸连接头9.11与驱动液压缸9.12相连，驱动液压缸9.12安装于吊卡体9.1的外侧，油管吊卡上部传感器9.8通过传感器固定板9.9、连接螺杆9.2安装在吊卡体9.1上端，连接螺杆9.2从上往下依次安装弹簧9.6、触发挡板9.7。根据反馈信号油管吊卡驱动控制器9.14控制驱动液压缸9.12伸缩可以拉动吊卡牙块9.10外翻或内翻，从而打开或关闭油管吊卡组件9。吊卡体9.1下端是圆锥形结构，起导向作用。通过调节螺母9.3和卡紧块9.4可以卡住旋转密封锥9.5，完成冲砂和防喷的功能。

抽油杆吊卡组件29如图33、图34所示，其中29.1是吊卡体，29.2是连接螺杆，29.3是定位螺母，29.4是触发挡板，29.5是弹簧，29.6是传感器固定板，29.7是传感器，29.8是抽油杆，29.9是卡瓦牙块，29.10是转轴，29.11是液压缸连接头，29.12是驱动液压缸，29.13是抽油杆吊卡驱动控制器。抽油杆吊卡牙块29.9通过转轴29.10安装于吊卡体29.1上部，抽油杆吊卡牙块29.9外侧通过液压缸连接头29.11与驱动液压缸29.12相连，驱动液压缸29.12固定于吊卡体29.1的外侧，吊卡体29.1下端是圆锥形结构，抽油杆吊卡上部传感器29.7通过传感器固定板29.6、连接螺杆29.2安装在抽油杆吊卡29上方，连接螺杆29.2从上往下依次安装弹簧29.5、触发挡板29.4、定位螺母29.3。根据反馈信号抽油杆吊卡驱动控制器29.13控制驱动液压缸29.12伸缩可以拉动抽油杆吊卡牙块29.9外翻或内翻，从而打开或关闭油管吊卡组件29。

油管导向机构5如图35所示，其中5.1是驱动器液压缸，5.2是支座，5.3是旋转轴，5.4、5.5、5.6是连接方钢，5.7是导向锥筒，5.8是油管导向机构驱动控制器。支座5.2通过螺栓与驱动液压缸5.1相连，导向锥筒5.7通过支撑方钢5.4、5.5、5.6与支座5.2通过螺栓相连。根据反馈信号油管导向机构驱动控制器5.8控制驱动液压缸5.1，通过连接方钢5.4、5.5、5.6带动导向锥筒5.7动作，从而在需要时使导向锥筒5.7到达竖直的位置，起到导向作用。

抽油杆导向机构如图36所示，其中27.1是驱动器液压缸，27.2是支座，27.3是旋转轴，27.4、27.5、27.6是连接方钢，27.7是导向锥筒，27.8是抽油杆导向锥驱动控制器。支座27.2通过螺栓与驱动液压缸27.1相连，导向锥筒27.7通过支撑方钢27.4、27.5、27.6与支座27.2通过螺栓相连。根据反馈信号抽油杆导向锥驱动控制器27.8控制驱动液压缸27.1，通过连接方钢27.4、27.5、27.6带动导向锥筒27.7动作，从而在需要时使导向锥筒27.7到达竖直的位置，起到导向作用。

抽油杆强制定位机构25如图37所示，其中25.1是驱动液压缸，25.2是驱动液压缸控制器，25.3是固定螺母，25.4是销轴，25.5是限位块，25.6是抽油杆，25.7是定位块，25.8是支撑板。支撑板25.8用固定螺母25.3与驱动液压缸25.1相连，驱动液压缸控制器25.2接受信号，通过驱动液压缸25.1推动支撑板25.8的升降，定位块25.7通过销轴25.4与支撑板25.8铰接，使定位块25.7自由翻转。起抽油杆时定位块25.7内翻，抽油杆25.6碰撞定位块25.7，定位块25.7外翻，抽油杆25.6接箍通过后，定位块25.7复位。下抽油杆时，限位块25.5拆除，定位块25.7外翻180°不起作用。

该油田修井机械作业装置通过PLC编程形成记忆控制，正常操作程序包括起油管作业、下油管作业、起抽油杆作业和下抽油杆作业。正常操作程序如下述：

起油管作业时，调节管柱排架21下的排架支腿，机械臂组件17近侧排架支腿升高，远侧排架支腿下降，管柱排架21向远离机械臂组件17方向倾斜；调整机械臂底座位置，使紧机械手爪17.3.6中心与井口轴线重合；油管导向机构5始终处于全开位置。按下操作面板12上的"起油管"键12.1，PLC可编程控制器11初始化起油管程序及相关设备，并给出指示，操作面板12上“起油管键”12.1亮，相关设备处于起油管状态。（再次按下操作面板12上的"起油管"键1.1，起油管初始化取消。）司机操作手柄，操作柄动作传感器16发出起油管命令，油管吊卡组件9下降，同时油管吊卡驱动控制器9.14动作，使吊卡牙块9.10外翻。油管吊卡组件9继续下降，接近井口的井口油管7接箍（预设标准高度，井口油管7接箍上端距离四通上法兰1580mm）时，减速下降，当井口油管7接箍卡入油管吊卡组件9，且明显高出油管吊卡9.1上表面一段距离，并触动油管吊卡上部传感器9.8，油管吊卡组件9驱动液压缸9.12向上动作，吊卡牙块9.10复位；油管吊卡组件9停止。固定卡瓦驱动控制器4.1动作，使固定卡瓦4处于打开的趋势；司机操作手柄，油管吊卡组件9上升，带动井口油管7上升，固定卡瓦打开。同时，主臂旋转液压控制器17.29控制机械臂组件17开始内摆。油管吊卡组件9持续上升，当油管吊卡组件9升起至规定高度（即下部油管接箍升至井口接箍定位传感器6位置时，游动滑车停止运动，固定卡瓦驱动控制器4.1动作，卡紧下部油管，固定卡瓦卡紧指示灯15亮。同时，主臂旋转驱动液压缸19行程完成，机械臂组件17内摆至垂直位，机械手驱动液压缸17.3.3（机械手驱动液压缸）半行程，夹紧机械手上手爪和夹紧机械手下手爪半卡紧悬吊油管8（液压缸行程记忆控制），悬吊油管8即原来被提升的井口油管7，因位置改变，其下部的油管成为新的井口油管7。油管吊卡组件9下降一定距离触发油管吊卡上部传感器9.8，PLC可编程控制器11给液压钳摆动驱动控制器23.30信号，液压钳24进给到位卡住被操作油管8。液压钳闭锁传感器24.3给PLC可编程控制器11信号，反馈信号使液压钳启动控制器24.2启动，液压钳24逆时针旋转一定圈数，卸扣悬吊油管8（已提前装设正确的牙块），液压钳转数计数器24.1大于一定值后，给PLC可编程控制器11反馈信号，表明被悬吊油管8已卸下，液压钳24停止。机械手驱动液压控制器17.3.12动作，夹紧机械手上手爪和夹紧机械手下手爪完全关闭，卡紧悬吊油管8；管吊卡驱动控制器9.14动作，吊卡牙块9.10外翻，油管吊卡组件9上升一段距离，使油管8接箍从活动吊卡中脱出。主臂伸缩液压控制器17.30动作，机械臂主梁先上升一段距离（预先设定，油管尾部离开接箍），然后主臂旋转液压控制器17.29动作，机械臂组件17外翻；机械臂组件17外翻开始后1s，机械臂主臂伸缩液压控制器17.30复位。当机械臂止动组件18.5与机械臂接触时机械臂止动传感器触发，手臂摆动驱动控制器17.28动作，摆动手臂17.3外翻；当摆动手臂17.3外翻至95°，机械手驱动液压控制器17.3.12动作，夹紧机械手上手爪和夹紧机械手下手爪打开，油管落下，油管落于管桥上，并沿管桥滚至最远处。机械手内传感器17.3.9发出信号，延迟2秒，摆动手臂17.3回摆；摆动手臂17.3回摆至竖直位置，油管吊卡组件9下降，机械臂组件17内翻，准备起下一根油管。

PLC可编程控制器11记忆上面动作，重复“司机操作手柄，操作柄动作传感器16发出起油管命令，油管吊卡组件9下降”以后步骤，完成起多根油管的过程。

下油管作业时，调节管柱排架21下的排架支腿，机械臂组件17侧支腿下降，远测排架支腿升高，管柱排架21向机械臂组件17方向倾斜，管柱排架21上横向油管22向机械臂组件17方向滚动，靠近出口挡销；调整出口挡销位置及机械臂抓卡距离，使横向油管22与摆动手臂17.3延伸相适应；调整机械臂位置，使夹紧机械手上手爪和夹紧机械手下手爪中心与井口轴线重合。按下操作面板12上的"下油管"键12.2。PLC可编程控制器11初始化下油管程序及相关设备，并给出指示，操作面板12上“下油管键”亮12.2，相关设备处于下油管状态。（再次按下操作面板12上的"下油管"键12.2，下油管初始化取消。）司机操作手柄，操作柄动作传感器16发出下油管命令，油管吊卡组件9上升，同时油管吊卡驱动控制器9.14动作，使吊卡牙块9.10外翻。同时，手臂摆动驱动控制器17.28动作，摆动手臂17.3外翻至115°，然后回摆；横向油管22落入夹紧机械手上、下手爪，机械手内传感器17.3.9给出信号，PLC可编程控制器11返回指令，夹紧机械手上手爪和夹紧机械手下手爪卡紧；摆动手臂17.3继续回摆至垂直位置。主臂旋转液压控制器17.29动作，机械臂组件17向井口翻转，至竖直位置（液压缸行程控制）。操作柄动作传感器16，油管吊卡组件9下降，逐渐接近被夹持的横向油管22（此时横向油管22已经变为竖直方向）接箍，油管吊卡组件9减速下降；当横向油管22接箍卡入油管吊卡组件9，且明显高出吊卡9.1上表面一段距离，并触动油管吊卡上部传感器9.8，油管吊卡驱动控制器9.14动作，吊卡牙块9.10复位。油管导向机构驱动控制器5.8动作，油管导向机构5复位；机械手驱动液压控制器17.3.12动作，机械臂组件17上的夹紧机械手上手爪和夹紧机械手下手爪半开，横向油管22下落，接箍落在吊卡牙块9.10上。油管吊卡组件9缓慢下降，当横向油管22接箍明显高出吊卡9.1上表面一段距离，并触动油管吊卡上部传感器9.8，信号反馈PLC可编程控制器11，横向油管22下端卡入井口油管7接箍，油管吊卡组件9停止下降；PLC可编程控制器11给液压钳24信号，液压钳摆动驱动控制器23.30动作，液压钳24进给到位卡住横向油管22。液压钳闭锁传感器24.3给PLC可编程控制器11信号，反馈信号使液压钳启动控制器24.2启动，液压钳24顺时针旋转一定圈数，上扣油管（已提前装设正确的卡牙），液压钳转数计数器24.1大于一定值后，给PLC可编程控制器11反馈信号，表明横向油管22已上紧，液压钳24停止。机械手驱动液压控制器17.3.12动作，机械手完全打开；主臂旋转液压控制器17.29动作，机械臂组件17外翻。固定卡瓦驱动控制器4.1动作，使固定卡瓦4处于打开的趋势；油管吊卡组件9上升一段距离，带动井口油管7上升，固定卡瓦4打开；然后油管吊卡组件9下降，当油管吊卡组件9下降至规定高度（井口接箍定位传感器6信号），（游动滑车）油管吊卡组件9停止运动；固定卡瓦驱动控制器4.1动作，固定卡瓦卡4锁紧横向油管22，固定卡瓦卡紧指示灯15亮。油管吊卡组件9缓慢下降，当油管22接箍明显高出吊卡9.1表面一段距离，并触动油管吊卡上部传感器9.8，信号反馈PLC可编程控制器11，油管吊卡驱动控制器9.14动作，使吊卡牙块9.10外翻；油管吊卡组件9上行，油管22接箍脱出。

PLC可编程控制器11记忆上面动作，重复步骤“司机操作手柄，操作柄动作传感器16发出下油管命令，油管吊卡组件9上升”后面步骤，完成起多根油管的过程。

起抽油杆作业时，调节管柱排架21下的排架支腿，机械臂组件17侧排架支腿升高，远侧排架支腿下降，管柱排架21向远离机械臂组件17方向倾斜；抽油杆导向机构27始终处于全开位置；抽油杆强制定位机构25处于低位。按下操作面板12上的"起抽油杆"12.3键，PLC可编程控制器11初始化起抽油杆程序及相关设备，并给出指示，操作面板12上的“起抽油杆键”12.3亮，相关设备处于起抽油杆状态。（再次按下操作面板12上的"起抽油杆键"12.3，起抽油杆初始化取消。）司机操作手柄，操作柄动作传感器16发出起抽油杆命令，抽油杆吊卡组件29下降，同时抽油杆吊卡驱动控制器29.13动作，使抽油杆吊卡牙块29.9外翻。抽油杆吊卡组件29继续下降，接近井口抽油杆26接箍前逐渐减速，当井口抽油杆26接箍卡入吊卡体29.1，且明显高出吊卡体29.1上表面一段距离，并触动抽油杆吊卡上部传感器29.7，抽油杆吊卡驱动控制器29.13动作，抽油杆吊卡牙块29.9复位；抽油杆吊卡组件29停止。固定卡瓦驱动器4.1动作，使固定卡瓦4处于打开的趋势；抽油杆吊卡组件29上升，带动井口抽油杆26上升，固定卡瓦6打开；主臂旋转液压控制器17.29动作，机械臂内翻。抽油杆吊卡组件29持续上升，当抽油杆吊卡组件29升起至规定高度且下部的抽油杆接箍升至规定位置时，抽油杆强制定位机构25升至高位，游动滑车停止上升，并下降运动；抽油杆吊卡组件29下降一定距离触抽油杆吊卡上部传感器29.7，表明井口接箍已经定位，（游动滑车）抽油杆吊卡组件29停止。固定卡瓦驱动器4.1动作，卡紧下部抽油杆，固定卡瓦卡紧指示灯15亮；抽油杆强制定位机构撤至低位。上述动作的同时，机械臂组件17内，主臂旋转液压缸19行程完成，机械臂组件17摆至垂直位，夹紧机械手上手爪和夹紧机械手下手爪半卡紧上部的井口抽油杆26（机械手内传感器17.3.9--液压缸行程记忆控制）。PLC可编程控制器11给抽油杆液压钳30信号，液压钳摆动驱动控制器23.30动作，抽油杆液压钳30进给到位卡住上部井口抽油杆26。液压钳闭锁传感器24.3给PLC可编程控制器11信号，反馈信号使液压钳启动控制器24.2启动，液压钳顺时针旋转一定圈数，卸扣上部井口抽油杆26（已提前装设正确的卡牙），液压钳转数计数器24.1大于一定值后，给PLC可编程控制器11反馈信号，表明上部的井口抽油杆26已卸下，抽油杆液压钳30停止，并撤离。夹紧机械手上手爪和夹紧机械手下手爪半全关闭，卡紧上部的井口抽油杆26；抽油杆吊卡驱动控制器29.13动作，抽油杆吊卡牙块29.9外翻，抽油杆吊卡组件29上升一段距离，使上部的井口抽油杆26接箍从抽油杆吊卡组件29中脱出。主臂伸缩液压控制器17.30动作，机械臂先上升一段距离（预先设定，上部的井口抽油杆26尾部离开下部油管的接箍），然后主臂旋转液压控制器17.29动作，机械臂组件17外翻；机械臂组件17外翻开始后1s，主臂伸缩液压控制器17.30复位。当机械臂与机械臂止动传感器（安装在止动顶部）接触时，手臂摆动驱动控制器17.28动作，摆动手臂17.3外摆；当摆动手臂17.3外摆至95°（液压缸行程控制），机械手驱动液压控制器17.3.12动作，夹紧机械手上、下手爪打开，井口抽油杆26落下到管柱排架21上，井口抽油杆26落于管桥上，并沿管桥滚至最远处。机械手内传感器17.3.9发出信号，延迟2秒，摆动手臂17.3回摆。摆动手臂17.3回摆至竖直位置，抽油杆吊卡组件29下降，机械臂组件内翻，准备起下一根抽油杆。PLC可编程控制器11记忆上面动作，重复“司机操作手柄，操作柄动作传感器16发出起抽油杆命令，抽油杆吊卡组件29下降”后面的步骤，完成起多根抽油杆的过程。

下抽油杆作业时，调节管柱排架21下的排架支腿，机械臂组件17侧排架支腿下降，远测排架支腿升高，管柱排架21向机械臂组件17方向倾斜，管柱排架21上横向抽油杆31向机械臂组件17方向滚动，靠近出口挡销；调整出口挡销位置及机械臂手臂抓卡距离，使横向抽油杆31与机械手延伸板相适应；调整机械臂底座，使摆动手臂17.3延伸与井口适应；抽油杆强制定位机构25处于低位。按下操作面板12上的"下抽油杆键"12.4，PLC可编程控制器11初始化下抽油杆程序及相关设备，并给出指示，操作面板12上的“下抽油杆键”12.4亮，相关设备处于下抽油杆状态。（再次按下操作面板12上的"下抽油杆键"12.4，下抽油杆初始化取消。）司机操作手柄，操作柄动作传感器16发出下抽油杆命令，抽油杆吊卡组件29上升，同时抽抽油杆吊卡驱动控制器29.13动作，使抽油杆吊卡牙块29.9外翻。同时，手臂摆动驱动控制器17.28动作，机械手外翻至115°，然后回摆；油杆31卡入机械手中，机械手内传感器17.3.9给出信号，PLC可编程控制器11返回指令，夹紧机械手上、下手爪卡紧；摆动手臂17.3继续回摆至垂直位置。主臂旋转液压控制器17.29动作，机械臂组件17向井口翻转，至竖直位置（液压缸行程控制）。抽油杆吊卡组件29下降，逐渐接近被夹持的横向抽油杆31（此时已经变为竖直方向）接箍，当横向抽油杆31接箍卡入吊卡体29.1，且明显高出吊卡体29.1上表面一段距离，并触动抽油杆吊卡上部传感器29.7，抽油杆吊卡驱动控制器29.13，抽油杆吊卡牙块29.9复位；抽油杆吊卡组件29停止。抽油杆导向锥驱动控制器27.8动作，抽油杆导向机构27复位；机械手驱动液压控制器17.3.12动作，夹紧机械手上、下手爪半开（行程控制），横向抽油杆31下落，接箍落在抽油杆吊卡牙块29.9上。抽油杆吊卡组件29缓慢下降，当横向抽油杆31接箍明显高出吊卡体29.1上表面一段距离，并触动抽油杆吊卡上部传感器29.7，信号反馈PLC可编程控制器11，横向抽油杆31下端卡入井口抽油杆26接箍。PLC可编程控制器11给液压钳30信号，液压钳摆动驱动控制器23.30动作，液压钳30进给到位卡住被操作的横向抽油杆31。液压钳闭锁传感器24.3给PLC可编程控制器11信号，反馈信号使液压钳启动控制器24.2启动，液压钳30顺时针旋转一定圈数，上扣横向抽油杆31（已提前装设正确的卡牙），液压钳转数计数器24.1数值大于一定值后，给PLC可编程控制器11反馈信号，表明被操作的横向抽油杆31已上紧，液压钳30停止，并撤离。夹紧机械手上、下手爪完全打开，机械臂组件17外翻。固定卡瓦驱动器4.1动作，使固定卡瓦4处于打开的趋势；抽油杆吊卡组件29上升一段距离，带动井口抽油杆26上升，固定卡瓦4打开，然后抽油杆吊卡组件29下降。当抽油杆吊卡组件29下降至规定高度（估计），抽油杆强制定位机构25升至中位，抽油杆吊卡组件29落于抽油杆强制定位机构上表面，（游动滑车）抽油杆吊卡组件29停止运动；固定卡瓦4动作，卡紧横向抽油杆31，固定卡瓦卡紧指示灯15亮。井口抽油杆强制定位机构25恢复低位，抽油杆吊卡组件29继续缓慢下降，当横向抽油杆31接箍明显高出吊卡体29.1上表面一段距离，并触动抽油杆吊卡上部传感器29.7，信号反馈PLC可编程控制器11，抽油杆吊卡驱动控制器29.13动作，使抽油杆吊卡牙块29.9外翻；抽油杆吊卡组件29上行，横向抽油杆31接箍脱出。PLC记忆上面动作，重复“司机操作手柄，操作柄动作传感器16发出下抽油杆命令，抽油杆吊卡组件29上升”以后的步骤，完成起多根抽油杆的过程。

冲砂作业时，需要将旋转密封锥9.5下放，用旋转密封锥9.5密封油管端部，并压紧，可按操作面板12上的“冲砂”键12.5或“手动优先”键12.6来进行作业，操作过程中高压水通过旋转密封锥冲入油管。

对于其它特殊工况作业，可以按操作面板12上的“手动优先”键12.6，进行手动操作。

Claims (10)

1.一种油田修井机械作业装置，包括防喷器、固定卡瓦、油管/抽油杆导向机构、油管/抽油杆定位机构、油管/抽油杆吊卡组件、机械臂组件、液压钳、液压钳支架、底座组件、管柱排架以及控制系统，其中油管/抽油杆导向机构、油管/抽油杆定位机构、固定卡瓦以及防喷器自上而下同轴安装，并向上同轴对准油管/抽油杆吊卡组件，所述的液压钳安装液压钳支架上，所述的控制系统包括可编程控制器PLC以及传感器、执行器；所述的机械臂组件包括与底座组件固定的铰接座、与铰接座铰接的机械臂以及机械臂上连接的摆动手臂及机械手爪，所述的机械臂与底座组件之间安装主臂旋转驱动液压缸且机械臂受其控制能够在水平位置与竖直位置之间翻转；其特征在于：所述液压钳支架安装于机械臂上并能够随其同步在水平位置与竖直位置之间翻转，且当机械臂处于竖直位置时，所述液压钳支架能够受控在空间内相对机械臂移动来实现液压钳正对井口。

2.根据权利要求1所述的油田修井机械作业装置，其特征在于：所述液压钳支架包括由上至下间隔固定在机械臂上的悬臂横梁、悬臂斜梁和液压钳摆动液压缸；所述悬臂斜梁为长度可调结构，且所述悬臂斜梁的下端与所述铰接座铰接、上端与液压钳滑动连接，所述滑动连接为：所述液压钳上设有液压钳耳座，所述液压钳耳座上设有竖向滑孔，所述悬臂斜梁上端设有滑动件，所述滑动件嵌在竖向滑孔内并能沿其上下滑动；所述液压钳摆动液压缸的第一端与所述机械臂铰接、第二端与所述悬臂斜梁中部铰接；所述液压钳通过吊绳与悬臂横梁连接。

3.根据权利要求1所述的油田修井机械作业装置，其特征在于：所述的液压钳支架包括立柱、悬臂横梁、悬臂斜梁以及液压钳摆动液压缸，其中所述立柱与机械臂活动连接且能够沿其上下移动，所述悬臂横梁固定在立柱上端，所述悬臂斜梁的第一端铰接在立柱下端，所述液压钳摆动液压缸的两端分别与悬臂斜梁中部、立柱中部铰接；所述液压钳的上部通过长度可调的吊绳与悬臂横梁连接、下部与悬臂斜梁的第二端滑动配合连接；所述滑动配合连接为：所述液压钳上设有液压钳耳座，所述液压钳耳座上设有竖向滑孔，所述悬臂斜梁第二端上设有滑动件，所述滑动件嵌在竖向滑孔内并能沿其上下滑动。

4.根据权利要求3所述的油田修井机械作业装置，其特征在于：所述机械臂上安装立柱套筒，所述立柱贯穿所述立柱套筒，所述立柱套筒和立柱之间安装第二伸长调节机构；所述第二伸长调节机构包括通过连接块活动连接在立柱套筒上的调节螺杆、固定在立柱上的调节螺套，所述调节螺杆能够相对连接块自由旋转；所述调节螺杆通过螺纹配合穿过所述的调节螺套；所述悬臂横梁上安装第一伸长调节机构；所述第一伸长调节机构包括固定在悬臂横梁上的调节螺套以及通过螺纹配合贯穿调节螺套的调节螺杆，所述调节螺杆的外端通过连接块与所述吊绳连接，所述调节螺杆能够相对连接块自由旋转；所述立柱内腔固定有内支撑杆，所述内支撑杆中部通过一个或者间隔固定在立柱内壁的多个导向定位块实现定位；所述内支撑杆的上、下两端分别径向延伸穿过立柱壁形成液压缸耳座和斜梁耳座；所述液压钳摆动液压缸通过所述液压缸耳座与所述内支撑杆铰接；所述悬臂斜梁通过所述斜梁耳座与所述内支撑杆铰接；所述立柱内壁相对安装两个弹簧安装座，每个弹簧安装座上均安装有弹簧板；所述内支撑杆上设有扶正板，两个弹簧板相对安装夹紧所述扶正板。

5.根据权利要求1-4任一所述的油田修井机械作业装置，其特征在于：所述的机械臂为长度可控制调节结构臂，其包括与铰接座铰接的主臂套筒、与摆动手臂连接的支撑主臂以及主臂伸缩驱动液压缸，其中所述支撑主臂插接于主臂套筒中，且所述主臂伸缩驱动液压缸一端与支撑主臂连接，另一端与主臂套筒连接；所述的主臂旋转驱动液压缸连接在机械臂的主臂套筒上；所述的摆动手臂的一端设有铰接头，并与支撑主臂上的铰接座铰接；所述摆动手臂通过手臂旋转驱动机构控制摆动；所述手臂旋转驱动机构包括液压缸支撑梁、手臂摆动液压缸、驱动杆以及液压缸套筒，其中液压缸支撑梁一端与机械臂主梁连接、另一端与液压缸铰接，所述液压缸外装设液压缸套筒，所述液压缸套筒与驱动杆一端铰接，所述驱动杆另一端通过连接轴与摆动手臂上的手臂转轴连接；所述摆动手臂及机械手爪包括支撑臂主臂以及其前端安装的通过液压控制开闭的机械手爪，其中所述支撑臂主臂的后端连接铰接座，且所述铰接座通过手臂转轴与机械臂铰接；所述机械手爪包括相对布置且通过机械手轴铰接在支撑臂主臂前端的夹紧机械手上手爪和夹紧机械手下手爪；所述支撑臂主臂的中部固定机械手驱动液压缸，所述机械手驱动液压缸的活塞杆前端安装连接头，所述连接头上下分别铰接上、下连接杆，所述上、下连接杆的另一端分别与夹紧机械手上手爪和夹紧机械手下手爪连接。

6.根据权利要求5所述的油田修井机械作业装置，其特征在于：所述夹紧机械手上手爪和夹紧机械手下手爪外端部一对朝向相反的侧面上分别向内延伸固定辅助收拢手爪。

7.根据权利要求2或3所述的油田修井机械作业装置，其特征在于：所述液压钳耳座上固定有支撑板，所述机械臂上固定有固定板，且所述支撑板和固定板均开有通孔；且当所述机械臂处于水平位置时，所述支撑板和固定板相互叠合至通孔相对应后通过连接螺栓锁紧。

8.根据权利要求1-4任一所述的油田修井机械作业装置，其特征在于：所述底座组件包括固定底盘、安装在固定底盘上的滑动底盘以及安装在滑动底盘的滑动底座；所述滑动底盘与固定底盘之间通过安装左右调节液压缸实现滑动底盘相对固定底盘左右移动；所述滑动底座通过滑动配合安装在滑动底盘上且二者之间通过安装前后调节液压缸实现滑动底座相对滑动底盘前后移动；所述滑动底座的前后部分别设有用于与机械臂以及主臂旋转驱动液压缸铰接的支座。

9.根据权利要求8所述的油田修井机械作业装置，其特征在于：所述固定底盘上安装多个地锚固定装置且地锚固定装置能够实现横向伸缩；所述地锚固定装置连接用于与地面固定的地锚组件，其中：所述地锚组件包括地锚、连接轴、压紧套、连接套以及动接头，所述地锚通过连接轴与连接套连接，所述压紧套与连接套通过螺纹连接，所述动接头置于压紧套与连接套之间且可以四处摇动，所述地锚固定装置通过竖直设置的地锚调节液压缸连接动接头。

10.根据权利要求8所述的油田修井机械作业装置，其特征在于：所述固定底盘上安装辅助支撑装置，所述辅助支撑装置包括底座、支撑管、套管、螺母a、螺杆、轴承、挡块、螺母b、连接块以及底座挡板，所述支撑管下端固定连接块、上端固定螺母a，所述连接块置于底座的凹槽内并被其上的底座挡板封挡；所述螺杆位于支撑管内且其上端贯穿螺母a并与其实现螺纹配合；所述螺杆上端设有圆台，所述套管环套在支撑管外部且通过其上端设有的挡块与所述圆台实现台阶定位配合，所述挡块与所述圆台之间设有轴承实现套管绕轴向转动；所述挡块外侧通过安装在螺杆外端的螺母b封挡；所述固定底盘上固定补强板，所述套管通过外螺纹与所述补强板配合连接。