专利名称：一种修井作业远程控制井口作业装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于石油修井井口作业时的机械化作业装置，具体的说是涉及一种用于石油修井井口作业时上卸管柱螺纹的可以实现修井作业远程控制的井口作业装置。
背景技术：
在石油与天然气开发生产的各项施工中，修井作业是一个重要的环节。但在该领域中，目前存在如下技术问题急需解决修井作业的关键部分是其井口装置的操作过程，在井口装置操作过程中，现有的装置为独立结构的液压大钳、卡瓦和吊卡。石油修井中上卸扣操作主要由人工操作开口型液压钳和倒换吊卡来完成，而修井作业液压钳重达二、三百公斤，悬挂于井架上，工作时要求人工推进或移出井口，吊卡频繁倒换，劳动强度极大。此外， 起下作业操作过程简单、单调、频繁，易发生油管崩扣、高空落物等事故，直接危害井口操作人员的安全。另外，采用这些现有装置在野外进行修井作业时，环境恶劣，冬天井场容易结冰，经常会出现打滑、操作不灵活等诸多问题。虽然目前管柱上卸扣操作已经从简单的手动上卸扣装置发展到动力钳，井口操作自动化水平有所提高，但仍然没有实现井口的无人化操作，劳动强度大、安全性差、修井效率低等问题已经成为制约修井效率提高的主要障碍。
发明内容
为了解决背景技术中所提出的现有技术问题，本发明提供一种修井作业远程控制井口作业装置，该种远程控制井口作业装置通过作业工将扶正机械手、开口型液压钳及其移动、缓冲定位机构、动力卡瓦一体化，通过连接至操作间的控制电缆给现场的控制柜发出控制信号实现井口作业的远程控制，从而使修井井口作业达到较高的机械化与自动化水平，使工人远离井口，通过液控方式实现管柱的扶正、夹紧和上卸扣等操作，大大降低了工人的劳动强度、提高了修井效率。本发明的技术方案是该种修井作业远程控制井口作业装置，分为上、中、下三部分，分别称为扶正机械手、移动作业工和底座；
其中，所述扶正机械手由扶正机械手爪、扶正机械手爪衬套、扶正机械手后座、扶正机械手后座衬套、扶正机械手转动轴、开口销、扶正机械手液压缸、扶正机械手销轴、扶正机械手底板、扶正机械手后座筋板、扶正机械手转轴垫片以及扶正机械手液压缸支撑轴连接后构成；其中，扶正机械手爪和扶正机械手爪衬套之间以及扶正机械手后座和扶正机械手后座衬套之间均通过螺栓连接，扶正机械手后座通过扶正机械手转动轴分别与位于扶正机械手后座左、右两侧的扶正机械手爪连接，位于扶正机械手后座左、右两侧的扶正机械手液压缸的缸筒分别与对应的扶正机械手液压缸支撑轴铰接；扶正机械手液压缸的活塞杆通过扶正机械手销轴与扶正机械手爪铰接；扶正机械手后座筋板焊接于扶正机械手后座和扶正机械手底板上，扶正机械手后座与扶正机械手底板通过焊接相连；
所述移动作业工由作业工框架、作业工上盖、作业工移动机构、缓冲定位机构以及一对液压主钳和液压背钳构成，作业工上盖通过螺栓与作业工框架相连接，方钢封口焊接在作业工框架上；
其中，所述液压主钳和液压背钳均为开口钳，分别对应连接液压主钳支撑座和液压背钳支撑座，所述液压主钳支撑座和液压背钳支撑座通过连接导杆以及弹簧垂直连接于作业工框架上；
所述作业工移动机构由角钢、槽钢、轨道液压缸、轨道液压缸活塞杆连接座、轮轴、滚轮、轮轴套筒、轴承、轮轴端盖以及角钢筋板组成；其中，轮轴、滚轮、轴承、滚轮端盖及端部螺钉组成滚轮部件，轮轴通过螺栓与角钢连接，滚轮内部安装有轴承，所述滚轮与轴承的外圈紧配合，轮轴套筒安装在滚轮与角钢之间，轮轴端盖通过螺栓连接在轮轴端部；角钢筋板均勻分布在角钢上，若干个滚轮部件安装在角钢上，轨道液压缸活塞杆与轨道液压缸活塞杆连接座通过销轴连接，所述滚轮部件位于槽钢中；
所述缓冲定位机构由定位挡块、缓冲弹簧、缓冲杆、缓冲盖以及缓冲导向端盖构成；其中，缓冲杆穿过缓冲弹簧安装在定位挡块中，缓冲导向端盖位于定位挡块的前端，通过螺钉与定位挡块连接，缓冲盖位于缓冲导向杆的端部，通过螺钉与缓冲导向杆连接； 所述底座由作业工底座、动力卡瓦以及控制柜组成；
其中，所述动力卡瓦，包括卡瓦座、卡瓦体以及卡瓦驱动机构；所述卡瓦座的底端由内至外分布有两圈螺栓孔，其内侧螺栓孔用于与井口防喷器法兰相连，其外侧螺栓孔用于连接作业工底座；所述卡瓦体由各自镶嵌有卡瓦牙的主卡瓦体、左卡瓦体和右卡瓦体三部分组成，所述三部分之间通过卡瓦体销轴连接；所述卡瓦驱动机构，包括卡瓦液压缸、卡瓦液压缸缸筒螺栓、液压缸接头、主卡瓦体连杆、主卡瓦体连杆销轴、主卡瓦体连杆中部螺栓以及主卡瓦体连杆尾部螺栓，其中，卡瓦液压缸缸筒通过卡瓦液压缸缸筒螺栓与卡瓦座相连， 卡瓦液压缸活塞杆与液压缸接头通过螺纹连接，卡瓦液压缸接头与主卡瓦体连杆通过主卡瓦体连杆中部螺栓连接，主卡瓦体与主卡瓦体连杆通过主卡瓦体连杆销轴连接，主卡瓦体连杆与卡瓦座通过主卡瓦体连杆尾部螺栓连接；
所述作业工底座，包括底座支撑机构和底座框架；所述底座支撑机构，由带螺纹的支承座、丝杠、托盘、托盘盖以及扳手构成，支承座与底座框架通过焊接相连，丝杠与支承座通过螺纹连接，丝杠下部为正方形，安装有扳手，丝杠底端为半球形，位于托盘上，托盘与托盘盖通过螺栓连接；所述底座框架由方钢和底板焊接而成；
所述控制柜，包括控制柜壳体、控制手柄以及内置于所述壳体内的用于控制前述各液压执行机构对应的液压系统的液压元器件；所述控制柜用来对作业工进行控制，所述控制柜内引出信号电缆连接至中央控制室以实现对所述作业装置的远程控制；
所述扶正机械手液压缸支撑轴焊接在作业工框架的方钢封口上，扶正机械手底板与作业工上盖通过螺栓固定，角钢分别左右对称的焊接于作业工框架的底端，槽钢则焊接在底座框架的上端，左右呈对称分布；轨道液压缸分布于作业工框架两侧，轨道液压缸的缸筒通过螺栓与作业工底座连接，轨道液压缸活塞杆与轨道液压缸活塞杆连接座通过销轴连接， 轨道液压缸活塞杆连接座焊接在作业工框架上，定位挡块焊接在作业工底座前端，底板与卡瓦座的底端之间通过螺栓连接。 本发明具有如下有益效果本种修井作业远程控制井口作业装置通过作业工将扶正机械手、开口型液压钳及其移动、缓冲定位机构、动力卡瓦一体化后实现远程控制，概括的说，本装置具有如下功能首先，通过液压缸驱动移动作业工可以实现液压钳的往复运动，代替操作工人将液压钳退出或移到井口 ；而且，液压钳实现自动换挡和自动对缺口功能，通过远程控制液压回路实现液压钳的高、低速换挡，在上卸口完毕时控制对缺口液压回路，实现自动对齐主钳缺口，以便管柱顺利从钳口中移出和下一次上卸管柱顺利进行；此外，在上卸扣操作中，利用扶正机械手将管柱扶正，保证扶正的管柱中心与井口中管柱中心对中，采用动力卡瓦，通过控制液压系统来实现加紧和松开管柱的功能。本装置实施后，可以改变现有修井作业工艺，从而使修井井口作业达到较高的机械化与自动化水平，使工人远离井口，通过液控方式实现管柱的扶正、夹紧、上卸扣等操作。实施上述方案时，将动力卡瓦安装在井口防喷器上，作业工底座通过法兰与动力卡瓦连接，安装好移动作业工及扶正机械手，连接好各个液压油缸控制回路，该系统即可正常工作。本装置将工人从井口操作中释放出来，提高了修井作业井口操作的机械化和自动化，保证了修井操作的安全性。
图1是本发明的整体结构示意图。图2是本发明中所涉及的扶正机械手的结构示意图一。图3是本发明中所涉及的扶正机械手的结构示意图二。图4是本发明中所涉及的扶正机械手爪的结构示意图。图5是本发明中所涉及的移动作业工的结构示意图。图6是本发明中所涉及的液压主钳中显示自动对缺口机构的结构示意图一。图7是本发明中所涉及的液压主钳中显示自动对缺口机构的结构示意图二。图8是本发明中所涉及的液压主钳中显示自动对缺口机构的结构示意图三。图9是本发明中所涉及的液压主钳中显示自动对缺口机构的液压主钳壳体结构示意图。图10是本发明中所涉及的液压主钳中显示自动对缺口机构的开口大齿轮连接板结构示意图。图11是本发明中所涉及的液压主钳中显示自动对缺口机构的开口大齿轮结构示意图。图12是本发明中所涉及的液压主钳中显示自动换挡机构的结构示意图-
图13是本发明中所涉及的液压主钳中显示自动换挡机构的结构示意图二
图14是本发明中所涉及的液压主钳中显示自动换挡机构的结构示意图三
图15是本发明所涉及的液压背钳的结构示意图。
图16是本发明中所涉及的作业工移动机构的结构示意图一。
图17是本发明中所涉及的作业工移动机构的结构示意图二。
图18是本发明中所涉及的作业工移动机构的轮轴结构示意图。
图19是本发明中所涉及的作业工移动机构及作业工底座的结构示意图。
图20是本发明中所涉及的移动作业工的缓冲定位机构的结构示意图。
图21是本发明中所涉及的动力卡瓦的结构示意图一。
图22是本发明所涉及的动力卡瓦的结构示意图二。
图23是本发明所涉及的动力卡瓦的主卡瓦体结构示意图。
图24是本发明所涉及的动力卡瓦的左卡瓦体结构示意图。
图25是本发明所涉及的动力卡瓦的右卡瓦体结构示意图。图沈是本发明所涉及的动力卡瓦的主卡瓦体连杆结构示意图。图27是本发明中所涉及的作业工底座支撑机构的结构示意图。图观是本发明中所涉及的作业工底座框架的结构示意图。图四是本发明中所涉及的作业工控制柜的结构示意图一。图30是本发明中所涉及的作业工控制柜的结构示意图二。图中1-扶正机械手，2-液压主钳，3-液压背钳，4-移动作业工，5-作业工底座， 6-动力卡瓦，7-控制柜，8-扶正机械手爪，9-扶正机械手爪衬套，10-扶正机械手后座， 11-扶正机械手后座衬套，12-扶正机械手转动轴，13-开口销，14-扶正机械手液压缸， 15-扶正机械手销轴，16-扶正机械手底板，17-扶正机械手后座筋板，18-扶正机械手转轴垫片，19-作业工框架，20-导杆，21-液压主钳支撑座，22-弹簧，23-液压背钳支撑座， 24-主钳壳体，25-带两个豁口开口大齿轮连接板，26-对缺口装置导轨，27-对缺口装置移动挡块，28-对缺口装置液压缸，29-液压缸支撑，30-挡块小滚子，31-开口大齿轮，32-换挡机构内齿轮，33-换挡机构拨叉滚子，34-换挡机构套筒，35-换挡机构拨叉，36-换挡机构有键槽套筒，37-换挡机构限位滚子，38-换挡机构限位挡块，39-换挡机构限位架，40-换挡机构拨叉杆，41-换挡机构液压缸，42-换挡机构液压缸底座，43-作业工上盖，44-扶正机械手液压缸支撑轴，45-方钢封口，46-轮轴，47-滚轮，48-端部螺钉，49-轴承，50-轮轴端盖，51-轮轴套筒，52-角钢，53-角钢筋板，54-轨道液压缸活塞杆连接座，55-轨道液压缸， 56-缓冲盖，57-缓冲导向盖，58-缓冲弹簧，59-定位挡块，60-缓冲杆，61-卡瓦座，62-主卡瓦体，63-左卡瓦体，64-右卡瓦体，65-卡瓦体销轴，66-主卡瓦体连杆尾部螺栓，67-卡瓦液压缸，68-主卡瓦体连杆中部螺栓，69-液压缸接头，70-主卡瓦体连杆，71-主卡瓦体连杆销轴，72-卡瓦牙，73-卡瓦液压缸缸筒螺栓，74-托盘，75-托盘盖，76-扳手，77-丝杠，78-底座框架，79-槽钢，80-底板，81-支承座，82-管线接头，83-压力表。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明
本种修井作业远程控制井口作业装置，其整体结构图如图1所示，分为上、中、下三部分，分别称为扶正机械手1、移动作业工4和底座。其中，所述扶正机械手1的结构如图2结合图3所示，由扶正机械手爪8、扶正机械手爪衬套9、扶正机械手后座10、扶正机械手后座衬套11、扶正机械手转动轴12、开口销13、 扶正机械手液压缸14、扶正机械手销轴15、扶正机械手底板16、扶正机械手后座筋板17、扶正机械手转轴垫片18以及扶正机械手液压缸支撑轴44连接后构成，其结构如图4所示。其中，扶正机械手爪8和扶正机械手爪衬套9之间以及扶正机械手后座10和扶正机械手后座衬套11之间均通过螺栓连接，扶正机械手后座10通过扶正机械手转动轴12分别与位于扶正机械手后座10左、右两侧的扶正机械手爪8连接，位于扶正机械手后座10左、右两侧的扶正机械手液压缸14的缸筒分别与对应的扶正机械手液压缸支撑轴44铰接；扶正机械手液压缸14的活塞杆通过扶正机械手销轴15与扶正机械手爪8铰接；扶正机械手后座筋板 17焊接于扶正机械手后座10和扶正机械手底板16上，扶正机械手后座10与扶正机械手底板16通过焊接相连。所述移动作业工4的结构如图5所示，由作业工框架19、作业工上盖43、作业工移动机构、缓冲定位机构以及一对液压主钳2和液压背钳3构成，作业工上盖43通过螺栓与作业工框架19相连接，方钢封口 45焊接在作业工框架19上。其中，所述液压主钳2和液压背钳3均为开口钳，分别对应连接液压主钳支撑座21和液压背钳支撑座23，所述液压主钳支撑座21和液压背钳支撑座23通过连接导杆20以及弹簧22垂直连接于作业工框架19 上。下面对各个组成部分分别做出详细说明
首先，对液压主钳中特殊的部分做出说明。所述液压主钳2外部为壳体结构，具有管柱的夹紧和旋扣功能，内部包括驱动机构、制动机构、卡紧机构、对缺口机构、换向机构和换挡机构。其中，驱动机构、制动机构、卡紧机构以及换向机构与常规的主钳内结构无差别，因此，在此不再赘述。有不同的地方在于对缺口机构和换挡机构。如图6至图11所示，所述对缺口机构，包括对缺口装置导轨沈，对缺口装置移动挡块27、挡块小滚子30、带两个豁口开口大齿轮连接板25、主钳壳体对、对缺口装置液压缸观、液压缸支撑四，其中，对缺口装置导轨沈的上部开有一通槽，对缺口装置移动挡块27安装在对缺口装置导轨沈的通槽内，带两个豁口开口大齿轮连接板25与开口大齿轮31通过螺栓连接，对缺口装置液压缸28活塞杆前端与对缺口装置移动挡块27通过销轴连接，对缺口装置移动挡块27两侧端部对称安装两个挡块小滚子30，对缺口装置液压缸28缸筒后端与液压缸支撑四铰接，液压缸支撑四与主钳壳体M通过螺栓连接。所述换挡机构的结构图如图12至图14所示，包括换挡机构内齿轮32、换挡机构拨叉35、换挡机构拨叉滚子33、换挡机构拨叉杆40、换挡机构液压缸41、换挡机构液压缸底座42、换挡机构限位架39、换挡机构限位滚子37、换挡机构限位挡块38、换挡机构有键槽套筒36以及换挡机构套筒34，其中，换挡机构拨叉35与换挡机构拨叉杆40通过键连接，换挡机构拨叉滚子33通过螺栓连接在换挡机构拨叉35的前端，左右各一个，换挡机构限位滚子 37与换挡机构限位架39通过销轴连接，组成换挡机构限位块，换档机构限位块安装在换挡机构拨叉35与换挡机构拨叉杆40的圆柱槽中，换挡机构内齿轮32外侧有凹槽，换挡机构拨叉35前端的换挡机构拨叉滚子33与换挡机构内齿轮32的外侧面凹槽相配合，换挡机构限位挡块38中间有一圆孔，换挡机构限位挡块38通过螺栓连接在主钳壳体M上，换挡机构限位块处于换挡机构限位挡块38中间的圆孔中，换挡机构有键槽套筒36与换挡机构拨叉杆40通过键连接，位于换挡机构拨叉35的一侧，与主钳壳体M上的孔为间隙配合，换挡机构套筒34位于换挡机构拨叉35的另一侧，与换挡机构拨叉杆40为间隙配合，与主钳壳体M上的孔为紧配合，换挡机构液压缸41活塞杆与换挡机构拨叉杆40相连，换挡机构液压缸41缸筒尾部与换挡机构液压缸底座42通过销轴连接，换挡机构液压缸底座42与主钳壳体M通过螺栓连接。所述液压背钳3的结构图如图15所示，位于在作业工框架19上，用于夹紧管柱， 通过导杆20、弹簧22支撑液压主钳2，导杆20上端通过螺钉与作业工上盖43相连，导杆20 与液压主钳支承座21、液压背钳支承座23之间存在一定间隙。所述作业工移动机构的结构如图16、图17所示，由角钢52、槽钢79、轨道液压缸 55、轨道液压缸活塞杆连接座M、轮轴46、滚轮47、轮轴套筒51、轴承49、轮轴端盖50以及角钢筋板53组成；其中，轮轴46、滚轮47、轴承49、滚轮端盖50及端部螺钉48组成滚轮部件，轮轴46通过螺栓与角钢52连接，图18所示为轮轴的结构示意图。滚轮47内部安装有轴承49，所述滚轮47与轴承49的外圈紧配合，轮轴套筒51安装在滚轮47与角钢52之间，轮轴端盖50通过螺栓连接在轮轴46端部；角钢筋板53均勻分布在角钢52上，若干个滚轮部件安装在角钢52上，轨道液压缸55活塞杆与轨道液压缸活塞杆连接座M通过销轴连接，所述滚轮部件位于槽钢79中。如图20所示，所述缓冲定位机构由定位挡块59、缓冲弹簧58、缓冲杆60、缓冲盖 56以及缓冲导向端盖57构成；其中，缓冲杆60穿过缓冲弹簧58安装在定位挡块59中，缓冲导向端盖57位于定位挡块59的前端，通过螺钉与定位挡块59连接，缓冲盖56位于缓冲导向杆57的端部，通过螺钉与缓冲导向杆57连接。所述底座由作业工底座5、动力卡瓦6以及控制柜7组成。其中，所述动力卡瓦6，包括卡瓦座61、卡瓦体以及卡瓦驱动机构；如图21至图沈所示，所述卡瓦座61的底端由内至外分布有两圈螺栓孔，其内侧螺栓孔用于与井口防喷器法兰相连，其外侧螺栓孔用于连接作业工底座；所述卡瓦体由各自镶嵌有卡瓦牙72的主卡瓦体62、左卡瓦体63和右卡瓦体64三部分组成，所述三部分之间通过卡瓦体销轴65连接； 所述卡瓦驱动机构，包括卡瓦液压缸67、卡瓦液压缸缸筒螺栓73、液压缸接头69、主卡瓦体连杆70、主卡瓦体连杆销轴71、主卡瓦体连杆中部螺栓68以及主卡瓦体连杆尾部螺栓66， 其中，卡瓦液压缸67缸筒通过卡瓦液压缸缸筒螺栓73与卡瓦座61相连，卡瓦液压缸67活塞杆与液压缸接头69通过螺纹连接，卡瓦液压缸接头69与主卡瓦体连杆70通过主卡瓦体连杆中部螺栓68连接，主卡瓦体62与主卡瓦体连杆70通过主卡瓦体连杆销轴71连接，主卡瓦体连杆70与卡瓦座61通过主卡瓦体连杆尾部螺栓66连接。所述作业工底座5，包括底座支撑机构和底座框架78 ；所述底座支撑机构，其结构如图27所示，由带螺纹的支承座81、丝杠77、托盘74、托盘盖75以及扳手76构成，支承座 81与底座框架78通过焊接相连，丝杠77与支承座81通过螺纹连接，丝杠77下部为正方形，安装有扳手76，丝杠77底端为半球形，位于托盘74上，托盘74与托盘盖75通过螺栓连接；所述底座框架78由方钢和底板80焊接而成。所述控制柜7，其外部结构如图四、30所示，包括控制柜壳体、控制手柄以及内置于所述壳体内的用于控制前述各液压执行机构对应的液压系统的液压元器件；所述控制柜用来对作业工进行控制，所述控制柜7内引出信号电缆连接至中央控制室以实现对所述作业装置的远程控制。上述控制手柄包括动力卡瓦控制手柄、液压钳旋转控制手柄、液压钳对缺口装置控制手柄、液压钳换挡机构控制手柄、作业工移动驱动手柄、扶正机械手控制手柄；所述动力卡瓦控制手柄用于控制卡瓦液压缸，实现动力卡瓦的闭合与打开，液压钳旋转控制手柄用于控制液压主钳的马达和液压背钳的齿条活塞液压缸，液压钳对缺口装置控制手柄用于控制对缺口装置液压缸，实现液压主钳对齐缺口的目的，液压钳换挡机构控制手柄控制换挡机构液压缸，用于实现液压钳的高低档切换，作业工移动驱动手柄用于控制轨道液压缸，实现作业工的往复运动，扶正机械手控制手柄用于控制扶正机械手液压缸，实现扶正机械手爪的开合
上述各个部分之间的连接关系为所述扶正机械手液压缸支撑轴44焊接在作业工框架19的方钢封口 45上，扶正机械手底板16与作业工上盖43通过螺栓固定，角钢52分别左右对称的焊接于作业工框架19的底端，槽钢79则焊接在底座框架78的上端，左右呈对称分布；轨道液压缸55分布于作业工框架19两侧，轨道液压缸55的缸筒通过螺栓与作业工底座19连接，轨道液压缸55活塞杆与轨道液压缸活塞杆连接座M通过销轴连接，轨道液压缸活塞杆连接座M焊接在作业工框架19上，定位挡块59焊接在作业工底座5前端， 底板80与卡瓦座61的底端之间通过螺栓连接。下面给出利用本发明中所述装置进行工作的完整过程，分为上提管柱和下放管柱两个阶段来描述。一、完成上提管柱的工作过程
卡瓦卡紧管柱，并保证管柱伸出足够吊卡夹持的长度，移动作业工向后运动到一定位置，让开井口，给吊卡留出足够的空间，保证吊卡对管柱的顺利夹持。游车带动吊卡下行，准备抓取，接近管柱接箍时，游车停止运动，吊卡卡紧液压缸活塞伸出，推动连杆机构带动吊卡门完全打开，天车带动吊卡继续下行，吊卡经过接箍后， 游车停止运动。吊卡卡紧液压缸活塞收回，带动连杆机构并推动吊卡门，使吊卡门关闭，卡住接箍下端管柱，锁紧机构液压缸活塞伸出，带动连杆机构运动，并推动门插关闭，对卡紧机构进行锁紧。之后，卡瓦液压缸活塞伸出，带动连杆机构向上运动，推动卡瓦体向上运动， 卡瓦打开，游车上行，带动吊卡卡紧管柱。当下一油管接箍达到指定位置时，游车停止，卡瓦液压缸活塞收回，带动连杆机构运动，收回卡瓦体，卡瓦闭合，夹持管柱，使管柱悬持在井作业工上主钳缺口处于对齐状态，对缺口装置移动挡块处于收回状态。移动作业工轨道液压缸活塞伸出，推动移动作业工向前运动，作业工与作业工底座前端的定位缓冲挡块接触，并压缩缓冲弹簧，使动力背钳到达油管接箍位置。背钳卡紧管柱，同时远程控制主钳驱动回路和主钳换挡回路，将其调到低速档，逆时针旋转主钳液压马达，主钳卡紧管柱并进行绷扣操作，松开螺纹扣后将主钳调到高速档，快速卸扣。卸扣完毕，对缺口装置液压缸驱动对缺口装置移动挡块，使之向前运动，顶住开口大齿轮连接板，反转液压马达，当对缺口装置移动挡块中的两个圆柱销与大齿轮连接板中的缺口正对时，两个圆柱销插到开口大齿轮连接板中，关闭液压马达驱动回路，此时夹紧机构的缺口与主钳壳体的缺口对齐，实现对缺口操作。背钳松开管柱，扶正机械手爪液压缸活塞收回，推动扶正机械手爪打开，井架上大扶正机械手将管柱推离井口。游车带动吊卡下行，油管底端与滑道接触，排管工人拖拽管柱沿滑道滑下。对缺口装置液压缸活塞收回，带动对缺口装置移动挡块向后运动，到达预定的闲置位置。移动作业工轨道液压缸活塞收回，带动移动作业工向后运动，让开井口位置。游车带动吊卡继续下行，吊卡随着管柱的下行而翻转，直到井口附近，管柱完全落在滑道上，此时吊卡以翻转至接近水平位置。排管工人将管柱拖出井口位置，游车带动吊卡向上运动一段距离，在重力的作用下，吊卡有水平位置翻转至竖直位置。游车带动吊卡下行，抓取管柱，重复卸扣操作。二、完成下放管柱的工作过程
卡瓦卡紧管柱，并保证管柱伸出的长度可使液压背钳卡住管柱的接箍，移动作业工向后运动到一定位置，让开井口，给吊卡留出足够的空间，保证吊卡对待接打的管柱的顺利夹持。排管工人将管柱沿滑道推至井口。游车带动吊卡下行至管柱上部，游车停止运动。吊卡翻转，使之接近水平位置，卡住管柱接箍下端。游车上行，带动吊卡提升管柱。作业工上主钳缺口处于对齐状态，对缺口装置移动挡块处于收回状态。移动作业工轨道液压缸活塞伸出，推动移动作业工向前运动，作业工与作业工底座前端的定位缓冲挡块接触，并压缩缓冲弹簧直到背钳到达油管接箍位置。游车带动吊卡继续上行，直到管柱离开滑道，管柱摆动一定角度后，与扶正机械手接触，游车停止运动。控制扶正机械液压回路，使扶正机械手抓取并夹持管柱，使管柱中心与卡瓦夹持的管柱中心对中，实现管柱的扶正操作。游车带动吊卡下行，使管柱下端进入到接箍中。控制背钳液压回路，使背钳夹紧卡瓦夹持的管柱接箍。顺时针旋转主钳液压马达，调整换挡液压回路，使之处于低速档，使主钳夹紧管柱并进行上扣操作，此时将主钳调到高速档，快速上扣，上扣即将结束时将主钳调到低速档， 进行紧扣操作。上扣完毕，对缺口装置液压缸驱动对缺口装置移动挡块，使之向前运动，顶住开口大齿轮连接板，反转液压马达，当对缺口装置移动挡块中的两个圆柱销与大齿轮连接板中的缺口正对时，两个圆柱销插到开口大齿轮连接板中，关闭液压马达驱动回路，此时夹紧机构的缺口与主钳壳体的缺口对齐，实现对缺口操作。对缺口装置液压缸活塞收回，带动对缺口装置移动挡块向后运动，到达预定的闲置位置。移动作业工轨道液压缸活塞收回，带动移动作业工向后运动，让开井口位置。卡瓦液压缸活塞杆伸出，带动连杆机构向上运动，推动卡瓦体向上运动，卡瓦打开。游车带动吊卡向下运动，将管柱下放入井中。油管接箍到达指定位置后，游车停止。卡瓦液压缸活塞收回，带动连杆机运动，收回卡瓦体，卡瓦闭合，夹紧管柱，使管柱悬持在井口。
权利要求
1. 一种修井作业远程控制井口作业装置，分为上、中、下三部分，分别称为扶正机械手 (1)、移动作业工(4)和底座；其中，所述扶正机械手(1)由扶正机械手爪(8)、扶正机械手爪衬套(9)、扶正机械手后座(10)、扶正机械手后座衬套(11)、扶正机械手转动轴(12)、开口销(13)、扶正机械手液压缸(14)、扶正机械手销轴(15)、扶正机械手底板(16)、扶正机械手后座筋板(17)、扶正机械手转轴垫片(18)以及扶正机械手液压缸支撑轴(44)连接后构成；其中，扶正机械手爪(8) 和扶正机械手爪衬套(9)之间以及扶正机械手后座(10)和扶正机械手后座衬套(11)之间均通过螺栓连接，扶正机械手后座(10)通过扶正机械手转动轴(12)分别与位于扶正机械手后座(10)左、右两侧的扶正机械手爪(8)连接，位于扶正机械手后座(10)左、右两侧的扶正机械手液压缸(14)的缸筒分别与对应的扶正机械手液压缸支撑轴(44)铰接；扶正机械手液压缸(14)的活塞杆通过扶正机械手销轴(15)与扶正机械手爪(8)铰接；扶正机械手后座筋板(17)焊接于扶正机械手后座(10)和扶正机械手底板(16)上，扶正机械手后座(10) 与扶正机械手底板(16)通过焊接相连；所述移动作业工(4)由作业工框架(19)、作业工上盖(43)、作业工移动机构、缓冲定位机构以及一对液压主钳(2)和液压背钳(3)构成，作业工上盖(43)通过螺栓与作业工框架 (19)相连接，方钢封口(45)焊接在作业工框架(19)上；其中，所述液压主钳(2)和液压背钳(3)均为开口钳，分别对应连接液压主钳支撑座 (21)和液压背钳支撑座(23)，所述液压主钳支撑座(21)和液压背钳支撑座(23)通过连接导杆(20)以及弹簧(22)垂直连接于作业工框架(19)上；所述作业工移动机构由角钢(52)、槽钢(79)、轨道液压缸(55)、轨道液压缸活塞杆连接座(54)、轮轴(46)、滚轮(47)、轮轴套筒(51)、轴承(49)、轮轴端盖(50)以及角钢筋板 (53)组成；其中，轮轴(46)、滚轮(47)、轴承(49)、滚轮端盖(50)及端部螺钉(48)组成滚轮部件，轮轴(46)通过螺栓与角钢(52)连接，滚轮(47)内部安装有轴承(49)，所述滚轮(47) 与轴承(49)的外圈紧配合，轮轴套筒(51)安装在滚轮(47)与角钢(52)之间，轮轴端盖(50) 通过螺栓连接在轮轴(46)端部；角钢筋板(53)均勻分布在角钢(52)上，若干个滚轮部件安装在角钢(52)上，轨道液压缸(55)活塞杆与轨道液压缸活塞杆连接座(54)通过销轴连接，所述滚轮部件位于槽钢(79)中；所述缓冲定位机构由定位挡块(59)、缓冲弹簧(58)、缓冲杆(60)、缓冲盖(56)以及缓冲导向端盖(57)构成；其中，缓冲杆(60)穿过缓冲弹簧(58)安装在定位挡块(59)中，缓冲导向端盖(57)位于定位挡块(59)的前端，通过螺钉与定位挡块(59)连接，缓冲盖(56)位于缓冲导向杆(57)的端部，通过螺钉与缓冲导向杆(57)连接；所述底座由作业工底座(5)、动力卡瓦(6)以及控制柜(7)组成； 其中，所述动力卡瓦(6)，包括卡瓦座(61)、卡瓦体以及卡瓦驱动机构；所述卡瓦座 (61)的底端由内至外分布有两圈螺栓孔，其内侧螺栓孔用于与井口防喷器法兰相连，其外侧螺栓孔用于连接作业工底座；所述卡瓦体由各自镶嵌有卡瓦牙(72)的主卡瓦体(62)、左卡瓦体(63)和右卡瓦体(64)三部分组成，所述三部分之间通过卡瓦体销轴(65)连接；所述卡瓦驱动机构，包括卡瓦液压缸(67)、卡瓦液压缸缸筒螺栓(73)、液压缸接头(69)、主卡瓦体连杆(70)、主卡瓦体连杆销轴(71)、主卡瓦体连杆中部螺栓(68)以及主卡瓦体连杆尾部螺栓(66)，其中，卡瓦液压缸(67)缸筒通过卡瓦液压缸缸筒螺栓(73)与卡瓦座(61)相连，卡瓦液压缸(67)活塞杆与液压缸接头(69)通过螺纹连接，卡瓦液压缸接头(69)与主卡瓦体连杆(70 )通过主卡瓦体连杆中部螺栓(68 )连接，主卡瓦体(62 )与主卡瓦体连杆(70 )通过主卡瓦体连杆销轴(71)连接，主卡瓦体连杆(70)与卡瓦座(61)通过主卡瓦体连杆尾部螺栓(66)连接；所述作业工底座(5)，包括底座支撑机构和底座框架(78)；所述底座支撑机构，由带螺纹的支承座(81)、丝杠(77)、托盘(74)、托盘盖(75)以及扳手(76)构成，支承座(81)与底座框架(78)通过焊接相连，丝杠(77)与支承座(81)通过螺纹连接，丝杠(77)下部为正方形，安装有扳手(76)，丝杠(77)底端为半球形，位于托盘(74)上，托盘(74)与托盘盖(75) 通过螺栓连接；所述底座框架(78)由方钢和底板(80)焊接而成；所述控制柜(7)，包括控制柜壳体、控制手柄以及内置于所述壳体内的用于控制前述各液压执行机构对应的液压系统的液压元器件；所述控制柜用来对作业工进行控制，所述控制柜(7)内引出信号电缆连接至中央控制室以实现对所述作业装置的远程控制；所述扶正机械手液压缸支撑轴(44)焊接在作业工框架(19)的方钢封口(45)上，扶正机械手底板(16)与作业工上盖(43)通过螺栓固定，角钢(52)分别左右对称的焊接于作业工框架(19)的底端，槽钢(79)则焊接在底座框架(78)的上端，左右呈对称分布；轨道液压缸(55 )分布于作业工框架(19 )两侧，轨道液压缸(55 )的缸筒通过螺栓与作业工底座(19 ) 连接，轨道液压缸(55)活塞杆与轨道液压缸活塞杆连接座(54)通过销轴连接，轨道液压缸活塞杆连接座(54 )焊接在作业工框架(19 )上，定位挡块(59 )焊接在作业工底座(5 )前端， 底板(80)与卡瓦座(61)的底端之间通过螺栓连接。
全文摘要
一种修井作业远程控制井口作业装置。主要解决现有修井作业时井口操作不能实现机械化与自动化使得工人劳动强度高、安全性差以及作业效率低的问题。其特征在于作业工上端安装有扶正机械手，作业工框架内部安装有液压钳，作业工的前端安装有缓冲定位挡块，作业工下端安装有移动机构，作业工位于作业工底座上，作业工底座在竖直方向可调，用以在竖直方向上定位作业工，作业工底座内部安装有动力卡瓦，卡瓦与井口法兰相连，通过动力卡瓦确定作业工底座的安装位置，作业工底座框架侧边焊接有控制柜，控制整个装置的液压系统。本发明提高了上卸管柱的机械化、自动化程度，减少了修井工人的劳动强度，实现井口的无人化操作，具有实际应用价值。
文档编号E21B44/00GK102191923SQ20111009186
公开日2011年9月21日 申请日期2011年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者任福深, 常玉连, 庞伶伶, 王妍, 王晶, 聂文平, 高胜 申请人:东北石油大学