CN210659959U - 一种自动石油修井机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动石油修井机器人，包括底座、大臂装置、抓管机械手、管钳三轴移动平台、油管下导正夹紧装置和液压控制系统，所述底座为长方体框架结构，大臂装置安装在底座前部；大臂装置为由两组平行四边形构成的立体框架，在靠近大臂装置的底座上设置有起升油缸；大臂装置顶部设有移动平台，抓管机械手安装在移动平台上、可实现前后左右移动；管钳三轴移动平台设在底座上，所述管钳三轴移动平台包括上支架、管钳平台和下支架，油管下导正夹紧装置安装在上支架上，管钳安装在下支架上，所述管钳三轴移动平台通过滑轨可实现X、Y、Z向移动。本实用新型具有作业效率高、场地适应性强，作业过程可控性强、举升速度稳定等优点。

Description

一种自动石油修井机器人

技术领域

本实用新型涉及一种自动石油修井机器人，属于石油修井机器人技术领域。

背景技术

在油田生产过程中，常常会发生一些油井故障，为使油井尽快恢复正常生产，必须采取措施，排除故障。现有井口作业修井效率低，容易造成污染环境；现有技术中也出现有修井作业的设备，但是，存在自动化程度低，大部分工作环节需要人工辅助，设备占地面积大，运输不方便，工作流程复杂，作业效率低等不足。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种自动石油修井机器人。

为解决这一技术问题，本实用新型提供了一种自动石油修井机器人，包括底座、大臂装置、抓管机械手、管钳三轴移动平台、油管下导正夹紧装置和液压控制系统，所述底座为长方体框架结构，大臂装置通过铰接座一安装在底座前部；所述大臂装置为由两组平行四边形构成的立体框架，在靠近大臂装置的底座上设置有起升油缸，大臂装置在起升油缸的驱动下可实现 15～90°摆动；大臂装置的顶部设有移动平台，抓管机械手通过伸缩连杆安装在移动平台上、可实现前后左右移动；所述管钳三轴移动平台设置在底座上、位于大臂装置前侧，所述管钳三轴移动平台包括上支架、管钳平台和下支架，油管下导正夹紧装置安装在上支架上，管钳安装在下支架上，所述管钳三轴移动平台通过设置在底座上的X、Y、Z向的滑轨可实现X、Y、Z向的移动。

所述底座包括底架、液压支腿、油管输送装置、行走装置和液压站，所述底架两侧分别设有两组油管输送装置；所述液压支腿通过横梁及铰接座安装于底架两侧的前后端、可绕铰轴实现90°折叠；所述行走装置安装在横梁底部，液压站安装在底架尾部。

所述油管输送装置包括支撑座、机械臂和滚轮，所述支撑座呈凹形结构，其中部为机械臂，两侧顶部设有滚轮；所述机械臂两侧呈倾斜，其前端设有挡板，液压缸驱动机械臂实现0～90°摆动、可将油管输送到顶部的滚轮上。

所述大臂装置包括大臂支架、移动平台和液压缸，所述大臂支架为立体框架结构，该立体框架结构由两个平行设置的平行四边形及连杆通过铰接连接而成；所述大臂支架底部通过铰链座安装在底座上；靠近大臂支架的底座上设有液压缸，所述液压缸一端固定在底座上，另一端与大臂支架连接，大臂支架通过液压缸的作用而实现0～90°摆动；所述移动平台安装在大臂支架顶部、并在随其摆动时保持水平。

所述移动平台包括长方形框架结构，该框架结构的底部通过铰轴与大臂支架的顶部铰接；所述移动平台上部两侧设有滑轨一，垂直于滑轨一设有伸缩滑杆，伸缩滑杆可沿滑轨一纵向移动。

所述抓管机械手包括机械手、大支架、翻转液压缸、滑轨，所述机械手设置在大支架两端；所述大支架通过铰接座三安装在滑轨二背面上，翻转液压缸一端固定在滑轨背面，另一端与大支架连接，在翻转液压缸驱动下，大支架连同机械手可实现翻转摆动。

所述管钳三轴移动平台包括管钳平台、下支架、上支架和移动导轨，所述管钳平台设置在下支架上，上支架设置在管钳平台上，管钳安装在管钳平台上，油管下导正夹紧装置安装在上支架上；所述管钳三轴移动平台通过油缸驱动可沿X、Y、Z向的滑轨实现X、Y、Z向的移动。

所述油管下导正夹紧装置包括左支架、右支架、左钳口、右钳口。左液压缸和右液压缸，所述左钳口和右钳口分别与左支架和右支架通过铰轴连接；所述左钳口和右钳口内侧相对，其外侧分别与左液压缸和右液压缸铰接，左液压缸和右液压缸另一端分别固定在左支架和右支架上；左液压缸和右液压缸分别驱动左钳口、右钳口相对摆动、实现夹紧油管的动作。

所述自动石油修井人还包括测长装置，所述测长装置设置在底座的尾部，所述测长装置包括前测长装置和后侧长装置。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，采用立体框架式大臂，作业平稳。设备可双侧起下油管，提高了设备的场地适应性。机械手和动力钳均可横向移动，使设备在井场的放置位置更加灵活。具有作业效率高、场地适应性强，作业过程可控性强、举升速度稳定等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型底座的结构示意图；

图3为本实用新型大臂的结构示意图；

图4为本实用新型抓管机械手的结构示意图；

图5为本实用新型管钳三轴移动的结构示意图；

图6为本实用新型油管下导正夹钳装置的结构示意图；

图7为本实用新型油管输送装置的结构示意图。

图中：I底座、II大臂装置、III抓管机械手、IV管钳三轴移动平台、V 油管下导正夹紧装置、VI测长装置；1铰接座一、2起升油缸、3移动平台、 4伸缩连杆；11底架、12液压支腿、13油管输送装置、14行走装置、15液压站、16横梁、17支撑座、18机械臂、19滚轮；21大臂支架、23液压缸、 24铰链座二、25滑轨、26伸缩滑杆；31机械手、32大支架、33翻转液压缸、 34滑轨、35铰接座三；41管钳平台、42下支架、43上支架、44移动导轨、 45管钳；51左支架、52右支架、53左钳口、54右钳口、55左液压缸、56右液压缸。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做具体描述。

图1所述为本实用新型的结构示意图。

本实用新型提供了一种自动石油修井机器人，包括底座I、大臂装置II、抓管机械手III、管钳三轴移动平台IV、油管下导正夹紧装置V和液压控制系统，所述底座I为长方体框架结构，大臂装置II通过铰接座一1安装在底座I 前部；所述大臂装置II为由两组平行四边形构成的立体框架，在靠近大臂装置II的底座I上设置有起升油缸2，大臂装置II在起升油缸2的驱动下可实现15～90°摆动；大臂装置II的顶部设有移动平台3，抓管机械手III通过伸缩连杆4安装在移动平台3上、可实现前后左右移动；所述管钳三轴移动平台IV设置在底座I上、位于大臂装置II前侧，所述管钳三轴移动平台IV包括上支架43、管钳平台41和下支架42，油管下导正夹紧装置V安装在上支架43上，管钳45安装在下支架42上，所述管钳三轴移动平台IV通过设置在底座I上的X、Y、Z向的滑轨可实现X、Y、Z向的移动。

图2所述为本实用新型底座的结构示意图。

所述底座I包括底架11、液压支腿12、油管输送装置13、行走装置14 和液压站15，所述底架11两侧分别设有两组油管输送装置13；所述液压支腿12通过横梁16及支撑座17安装于底架11两侧的前后端、可绕铰轴实现 90°折叠；所述行走装置14安装在横梁16底部，液压站15安装在底架11 尾部。

图3所述为本实用新型大臂的结构示意图。

所述大臂装置II包括大臂支架21、移动平台3和液压缸23，所述大臂支架21为立体框架结构，该立体框架结构由两个平行设置的平行四边形及连杆通过铰接连接而成；所述大臂支架21底部通过铰链座24安装在底座上；靠近大臂支架的底座上设有液压缸23，所述液压缸23一端固定在底座上，另一端与大臂支架21连接，大臂支架21通过液压缸23的作用而实现0～90°摆动；所述移动平台3安装在大臂支架21顶部、并在随其摆动时保持水平。

所述移动平台3包括长方形框架结构，该框架结构的底部通过铰轴与大臂支架21的顶部铰接；所述移动平台3上部两侧设有滑轨一25，垂直于滑轨一25设有伸缩滑杆26，伸缩滑杆26可沿滑轨一25纵向移动。

图4所述为本实用新型抓管机械手的结构示意图。

所述抓管机械手III包括机械手31、大支架32、翻转液压缸33、滑轨 34，所述机械手31设置在大支架32两端；所述大支架32通过铰接座三35 安装在滑轨34背面上，翻转液压缸33一端固定在滑轨二34背面，另一端与大支架32连接，在翻转液压缸33驱动下，大支架32连同机械手31可实现翻转摆动。

图5所述为本实用新型管钳三轴移动的结构示意图。

所述管钳三轴移动平台IV包括管钳平台41、下支架42、上支架43和移动导轨44，所述管钳平台41设置在下支架42上，上支架43设置在管钳平台 41上，管钳45安装在管钳平台41上，油管下导正夹紧装置V安装在上支架 43上；所述管钳三轴移动平台IV通过油缸驱动可沿X、Y、Z向的滑轨实现 X、Y、Z向的移动。

图6所述为本实用新型油管下导正夹钳装置的结构示意图。

所述油管下导正夹紧装置(V)包括左支架51、右支架52、左钳口53、右钳口54、左液压缸55和右液压缸56，所述左钳口53和右钳口54分别与左支架51和右支架52通过铰轴连接；所述左钳口53和右钳口54内侧相对，其外侧分别与左液压缸55和右液压缸56铰接，左液压缸55和右液压缸56 另一端分别固定在左支架51和右支架52上；左液压缸55和右液压缸56分别驱动左钳口53、右钳口54相对摆动、实现夹紧油管的动作。

图7所述为本实用新型油管输送装置的结构示意图。

所述油管输送装置13包括支撑座17、机械臂18和滚轮19，所述支撑座 17呈凹形结构，其中部为机械臂18，两侧顶部设有滚轮19；所述机械臂18 两侧呈倾斜，其前端设有挡板，液压缸驱动机械臂18实现0～90°摆动、可将油管输送到顶部的滚轮19上。

所述自动石油修井人还包括测长装置VI，所述测长装置VI设置在底座I 的尾部，所述测长装置VI包括前测长装置和后侧长装置。

本实用新型的工作过程：

前期准备工作

1、修井机器人运输车将其运输至井口附近作业位置，卸车，位置调整；

2、安装卡瓦和吊卡；

3、确定井口在管钳平台Y轴方向和机械手平台Y轴方向的位置；起油管

1、吊卡吊取管柱并起升；

2、管柱起升至第二根油管接箍至卡瓦位置后，卡瓦卡住管柱；

3、管钳伸出，卸扣；

4、导正夹钳夹住上方油管，举升，使上方油管脱离接箍；

5、机械手伸出并抓取油管；

6、吊卡脱离，管钳退回；

7、机械手将油管落放至举升状态的油管辊道上；

8、辊道下降；

9、油管落至托管架上；

10、重复以上步骤；

11、托管架油管放满时将油管移出。

下油管

1、将油管码放至托管架上；

2、托管架上升(此时辊道下降至最低)至高出辊道，然后托管架下降，使前端油管滚至V形槽辊道内；

3、测长装置测量油管长度；

4、测长装置定位油管后端位置；

5、辊道上升至最高点；

6、机械手抓取油管并举升油管至井口上方；

7、管钳平台伸出，下方导正夹钳夹紧油管末端，机械手上导正装置夹紧油管，机械手松开；

8、吊卡套进并卡住油管接箍；

9、上导正松开，导正夹钳将油管送至下方油管接箍位置；

10、管钳上扣；

11、吊卡下落将管柱交至卡瓦；吊卡回顶端。

12、重复以上步骤。

本实用新型与现有技术相比，采用立体框架式大臂，作业平稳。设备可双侧起下油管，提高了设备的场地适应性。机械手和动力钳均可横向移动，使设备在井场的放置位置更加灵活。具有作业效率高、场地适应性强，作业过程可控性强、举升速度稳定等优点。

本实用新型上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本实用新型范围内或等同本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包围。

Claims (9)

1.一种自动石油修井机器人，其特征在于：包括底座(I)、大臂装置(II)、抓管机械手(III)、管钳三轴移动平台(IV)、油管下导正夹紧装置(V)和液压控制系统，所述底座(I)为长方体框架结构，大臂装置(II)通过铰接座一(1)安装在底座(I)前部；所述大臂装置(II)为由两组平行四边形构成的立体框架，在靠近大臂装置(II)的底座(I)上设置有起升油缸(2)，大臂装置(II)在起升油缸(2)的驱动下可实现15～90°摆动；大臂装置(II)的顶部设有移动平台(3)，抓管机械手(III)通过伸缩连杆(4)安装在移动平台(3)上、可实现前后左右移动；所述管钳三轴移动平台(IV)设置在底座(I)上、位于大臂装置(II)前侧，所述管钳三轴移动平台(IV)包括上支架(43)、管钳平台(41)和下支架(42)，油管下导正夹紧装置(V)安装在上支架(43)上，管钳(45)安装在下支架(42)上，所述管钳三轴移动平台(IV)通过设置在底座(I)上的X、Y、Z向的滑轨可实现X、Y、Z向的移动。

2.根据权利要求1所述的自动石油修井机器人，其特征在于：所述底座(I)包括底架(11)、液压支腿(12)、油管输送装置(13)、行走装置(14)和液压站(15)，所述底架(11)两侧分别设有两组油管输送装置(13)；所述液压支腿(12)通过横梁(16)及支撑座(17)安装于底架(11)两侧的前后端、可绕铰轴实现90°折叠；所述行走装置(14)安装在横梁(16)底部，液压站(15)安装在底架(11)尾部。

3.根据权利要求2所述的自动石油修井机器人，其特征在于：所述油管输送装置(13)包括支撑座(17)、机械臂(18)和滚轮(19)，所述支撑座(17)呈凹形结构，其中部为机械臂(18)，两侧顶部设有滚轮(19)；所述机械臂(18)两侧呈倾斜，其前端设有挡板，液压缸驱动机械臂(18)实现0～90°摆动、可将油管输送到顶部的滚轮(19)上。

4.根据权利要求1所述的自动石油修井机器人，其特征在于：所述大臂装置(II)包括大臂支架(21)、移动平台(3)和液压缸(23)，所述大臂支架(21)为立体框架结构，该立体框架结构由两个平行设置的平行四边形及连杆通过铰接连接而成；所述大臂支架(21)底部通过铰链座(24)安装在底座上；靠近大臂支架的底座上设有液压缸(23)，所述液压缸(23)一端固定在底座上，另一端与大臂支架(21)连接，大臂支架(21)通过液压缸(23)的作用而实现0～90°摆动；所述移动平台(3)安装在大臂支架(21)顶部、并在随其摆动时保持水平。

5.根据权利要求4所述的自动石油修井机器人，其特征在于：所述移动平台(3)包括长方形框架结构，该框架结构的底部通过铰轴与大臂支架(21)的顶部铰接；所述移动平台(3)上部两侧设有滑轨一(25)，垂直于滑轨一(25)设有伸缩滑杆(26)，伸缩滑杆(26)可沿滑轨一(25)纵向移动。

6.根据权利要求1所述的自动石油修井机器人，其特征在于：所述抓管机械手(III)包括机械手(31)、大支架(32)、翻转液压缸(33)、滑轨二(34)，所述机械手(31)设置在大支架(32)两端；所述大支架(32)通过铰接座三(35)安装在滑轨二(34)背面上，翻转液压缸(33)一端固定在滑轨二(34)背面，另一端与大支架(32)连接，在翻转液压缸(33)驱动下，大支架(32)连同机械手(31)可实现翻转摆动。

7.根据权利要求1所述的自动石油修井机器人，其特征在于：包括管钳平台(41)、下支架(42)、上支架(43)和移动导轨(44)，所述管钳平台(41)设置在下支架(42)上，上支架(43)设置在管钳平台(41)上，管钳(45)安装在管钳平台(41)上，油管下导正夹紧装置(V)安装在上支架(43)上；所述管钳三轴移动平台(IV)通过油缸驱动可沿X、Y、Z向的滑轨实现X、Y、Z向的移动。

8.根据权利要求1所述的自动石油修井机器人，其特征在于：所述油管下导正夹紧装置(V)包括左支架(51)、右支架(52)、左钳口(53)、右钳口(54)、左液压缸(55)和右液压缸(56)，所述左钳口(53)和右钳口(54)分别与左支架(51)和右支架(52)通过铰轴连接；所述左钳口(53)和右钳口(54)内侧相对，其外侧分别与左液压缸(55)和右液压缸(56)铰接，左液压缸(55)和右液压缸(56)另一端分别固定在左支架(51)和右支架(52)上；左液压缸(55)和右液压缸(56)分别驱动左钳口(53)、右钳口(54)相对摆动、实现夹紧油管的动作。

9.根据权利要求1-8任一项所述的自动石油修井机器人，其特征在于：还包括测长装置(VI)，所述测长装置(VI)设置在底座(I)的尾部，所述测长装置(VI)包括前测长装置和后侧长装置。

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