修井作业一体化设备的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种修井作业一体化设备，包括工作平台，所述工作平台上设有管柱操作口，所述管柱操作口上方设有可在竖直方向上移动的管柱提放装置，所述工作平台上靠近所述管柱操作口设有管柱拆接装置和管柱扶持装置，所述管柱扶持装置、管柱提放装置和管柱拆接装置配合用于在管柱操作口处扶持、提放和拆接管柱。本发明通过管柱提放装置、管柱拆接装置和管柱扶持装置的配合工作，可实现修井作业的完全自动化操作，整个过程无需人工参与，实现了真正意义上的自动化作业，大大减少了人工劳动强度，提高了工作效率，降低了安全风险。
【专利说明】
修井作业一体化设备
技术领域
[0001]本发明涉及石油钻修设备技术领域，具体是涉及一种修井作业一体化设备。
【背景技术】
[0002]油井在开采一段时间后，可能会出现堵塞、套管破裂、抽油栗损坏等问题，此时需要进行修井作业，修井作业需要对油管等管柱进行搬运、提拉下放、拆接上下管柱等一系列操作。
[0003]传统的修井作业基本依靠人工全手动进行操作，需要4-5人配合操作，工作强度大，效率低，且作业环境恶劣，安全风险多。随着技术的进步，逐渐出现机械化设备代替部分人工，如动力猫道替代人工在管柱盒和工作平台之间搬送管柱，手动吊卡替代人工提拉下放管柱等等，实现了部分自动化操作，但在整个操作过程中，部分操作仍需人工参与，自动化程度仍待提高。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种实现修井作业自动化操作的一体化设备。
[0005]本发明提供的一种修井作业一体化设备，包括工作平台，所述工作平台上设有管柱操作口，所述管柱操作口上方设有可在竖直方向上移动的管柱提放装置，所述工作平台上靠近所述管柱操作口设有管柱拆接装置和管柱扶持装置，所述管柱扶持装置、管柱提放装置和管柱拆接装置配合用于在管柱操作口处扶持、提放和拆接管柱。
[0006]进一步地，所述管柱提放装置包括吊卡，所述吊卡两侧连接有吊环，所述吊环上连接有用于调节所述吊卡相对竖直方向的倾斜角度的偏摆机构;所述偏摆机构包括第一偏摆支架和第二偏摆支架，所述第一偏摆支架一端与所述吊卡一侧的吊环连接，另一端连接有第一伸缩驱动件，所述第二偏摆支架一端与所述吊卡另一侧的吊环连接，另一端连接有第二伸缩驱动件。
[0007]进一步地，所述管柱拆接装置包括安装架及通过提升机构安装于所述安装架上的钳体，所述钳体包括上下布置设置的旋扣钳和夹紧钳，所述提升机构包括滑杆和第三伸缩驱动件，所述安装架两侧分别设有第一滑轨和第二滑轨，所述滑杆两端分别设于所述第一滑轨和第二滑轨内，所述钳体装设于所述滑杆上，所述第三伸缩驱动件装设于所述滑杆和所述安装架之间。
[0008]进一步地，所述安装架底部设有导轨组件，所述导轨组件包括第一导轨和第二导轨，所述安装架装设于所述第一导轨和第二导轨之间，并通过驱动机构沿所述第一导轨和第二导轨滑动。
[0009]进一步地，所述滑杆上还装设有导向机构，所述导向机构包括第一导向槽和第二导向槽，所述第一导向槽和第二导向槽相对设置，且所述第一导向槽和第二导向槽的第一端相互铰接，所述第一导向槽的第二端通过第一导向连杆和第四伸缩驱动件与所述滑杆铰接，所述第二导向槽的第二端通过第二导向连杆和第五伸缩驱动件与所述滑杆铰接;所述第一导向槽和第二导向槽的上端槽径大于下端槽径。
[0010]进一步地，所述安装架上还装设有排污机构，所述排污机构包括第一排污槽和第二排污槽，所述第一排污槽和第二排污槽相对设置，且所述第一排污槽通过第六伸缩驱动件连接于所述安装架的第一侧，所述第二排污槽通过第七伸缩驱动件连接于所述安装架的第二侧，所述第一排污槽和第二排污槽底部连接有排污管。
[0011]进一步地，所述管柱扶持装置包括底座、装设于底座上的伸缩臂，所述伸缩臂端部设有抓手，抓手包括固定座，以及设于固定座上并依次连接的第八伸缩驱动件、连杆组件和抓杆组件，所述第八伸缩驱动件上还连接设有长度调节机构，所述长度调节机构具有至少两个长度位置，使得所述抓杆组件对应具有至少两个工作开合度。
[0012]进一步地，所述连杆组件包括连接座、第一连杆和第二连杆，所述抓杆组件包括交叉铰接布置的第一抓杆和第二抓杆，所述长度调节机构的第一端连接于固定座上，第二端与所述第八伸缩驱动件的第一端连接，所述第八伸缩驱动件的第二端与所述连接座连接，所述第一连杆和第二连杆的第一端均铰接于所述连接座上，所述第一连杆的第二端与所述第二抓杆的端部铰接，所述第二连杆与所述第一抓杆的端部铰接。
[0013]进一步地，所述长度调节机构包括过渡套和螺杆，所述螺杆的第一端连接于所述固定座上，所述过渡套的第一端与所述螺杆的第二端通过第一方向的螺纹连接，所述过渡套的第二端与所述第八伸缩驱动件的第一端通过第二方向的螺纹连接，所述过渡套与所述螺杆之间设有防松螺母。
[0014]进一步地，所述固定座的两侧分别设有第一导向板和第二导向板，所述固定座上位于第一导向板和第二导向板之间设有导向滚轮。
[0015]本发明的修井作业一体化设备，通过管柱提放装置、管柱拆接装置和管柱扶持装置的配合工作，可实现修井作业的完全自动化操作，整个过程无需人工参与，实现了真正意义上的自动化作业，大大减少了人工劳动强度，提高了工作效率，降低了安全风险。
【附图说明】
[0016]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0017]图1是本发明实施例修井作业一体化设备的结构示意图；
[0018]图2是本发明实施例管柱提放装置的结构示意图；
[0019]图3是本发明实施例管柱提放装置在偏摆状态下的结构示意图；
[0020]图4是本发明实施例中管柱拆接装置第一方向的结构示意图；
[0021 ]图5是本发明实施例中管柱拆接装置第二方向的结构示意图；
[0022]图6是本发明实施例中管柱扶持装置的结构示意图；
[0023]图7是图6中抓手的结构示意图；
[0024]图8是图6抓手的内部结构示意图。
[0025]附图标记说明:1、工作平台；11、管柱操作口；2、管柱提放装置;21、吊卡;22、吊环；23、偏摆机构;231、第一偏摆支架;232、第二偏摆支架;233、第一伸缩驱动件;234、第二伸缩驱动件;3、管柱拆接装置;31、安装架;311、第一滑轨;312、第二滑轨;321、滑杆;322、第三伸缩驱动件;331、旋扣钳;332、夹紧钳；341、第一导轨;342、第二导轨；343、驱动机构；351、第一导向槽;352、第二导向槽;353、第一导向连杆;354、第二导向连杆;355、第四伸缩驱动件；356、第五伸缩驱动件；361、第一排污槽;362、第二排污槽;363、第六伸缩驱动件;364、第七伸缩驱动件；365、排污管；4、管柱扶持装置;41、底座;42、伸缩臂；43、抓手;431、固定座；432、第八伸缩驱动件;433、连接座;434、第一连杆;435、第二连杆;436、第一抓杆;437、第二抓杆;438、过渡套;439、螺杆;440、防松螺母;441、第一导向板;442、第二导向板;443、导向滚轮。
【具体实施方式】
[0026]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0027]本发明中，术语“第一”、“第二”主要用于区分不同的部件，但不对部件进行具体限制。
[0028]如图1所示，本实施例的修井作业一体化设备，包括工作平台I，工作平台I上设有管柱操作口 U，管柱操作口 U通过管道与油气井井口连通，通过管柱操作口 U向井内起放管柱，进行修井作业，管柱操作口 11上方设有可在竖直方向上移动的管柱提放装置2，工作平台I上靠近管柱操作口 11设有管柱拆接装置3和管柱扶持装置4，管柱扶持装置4、管柱提放装置2和管柱拆接装置3配合用于在管柱操作口 11处扶持、提放和拆接管柱。
[0029]具体地，如图2、3所示，管柱提放装置2包括吊卡21，吊卡21两侧连接有吊环22，吊环22上端连接在井场现有钻修井设备的游车大钩上，通过游车大钩的上下移动，实现吊卡21的上下移动。
[0030]为便于吊卡21灵活的接放管柱，吊环22上连接有用于调节吊卡21相对竖直方向的倾斜角度的偏摆机构23;偏摆机构23包括第一偏摆支架231和第二偏摆支架232，第一偏摆支架231—端与吊卡21—侧的吊环22连接，另一端连接有第一伸缩驱动件233，第二偏摆支架232—端与吊卡21另一侧的吊环22连接，另一端连接有第二伸缩驱动件234，第一伸缩驱动件233和第二伸缩驱动件234均连接固定在游车大钩上。
[0031]如图4、5所示，管柱拆接装置3包括安装架31及通过提升机构安装于安装架31上的钳体，钳体包括上下布置设置的旋扣钳331和夹紧钳332，提升机构包括滑杆321和第三伸缩驱动件322，安装架31两侧分别设有第一滑轨311和第二滑轨312，滑杆321两端分别设于第一滑轨311和第二滑轨312内，钳体装设于滑杆321上，第三伸缩驱动件322装设于滑杆321和安装架31之间。
[0032]为灵活方便调节管柱拆接装置3的工作位置，安装架31底部设有导轨组件，导轨组件包括第一导轨341和第二导轨342，安装架31装设于第一导轨341和第二导轨342之间，并通过驱动机构343沿第一导轨341和第二导轨342滑动。本实施例中，驱动机构343具体可采用齿轮齿条驱动机构，当然，还可以是油缸、气缸、涡轮蜗杆等其他驱动机构，本实施例并不受限于此。
[0033]为提高管柱连接时对中准确性，进一步提高工作效率，滑杆321上还装设有导向机构，导向机构包括第一导向槽351和第二导向槽352，第一导向槽351和第二导向槽352相对设置，且第一导向槽351和第二导向槽352的第一端相互铰接，第一导向槽351的第二端通过第一导向连杆353和第四伸缩驱动件355与滑杆321铰接，第二导向槽352的第二端通过第二导向连杆354和第五伸缩驱动件356与滑杆321铰接;第一导向槽351和第二导向槽352的上端槽径大于下端槽径。
[0034]在管柱被起出时，井内的污水会随之流出，为防止环境污染，安装架31上还装设有排污机构，排污机构包括第一排污槽361和第二排污槽362，第一排污槽361和第二排污槽362相对设置，且第一排污槽361通过第六伸缩驱动件363连接于安装架31的第一侧，第二排污槽362通过第七伸缩驱动件364连接于安装架31的第二侧，第一排污槽361和第二排污槽362底部连接有排污管365。
[0035]如图6、7所示，管柱扶持装置4包括底座41、装设于底座41上的伸缩臂42，伸缩臂42端部设有抓手43，抓手43包括固定座431，以及设于固定座431上并依次连接的第八伸缩驱动件432、连杆组件和抓杆组件。
[0036]具体的，如图8所示，连杆组件包括连接座433、第一连杆434和第二连杆435，抓杆组件包括交叉铰接布置的第一抓杆436和第二抓杆437，长度调节机构的第一端连接于固定座431上，第二端与第八伸缩驱动件432的第一端连接，第八伸缩驱动件432的第二端与连接座433连接，第一连杆434和第二连杆435的第一端均铰接于连接座433上，第一连杆434的第二端与第二抓杆437的端部铰接，第二连杆435与第一抓杆436的端部铰接。
[0037]为使抓杆组件能适用扶持不同管径的管柱，第八伸缩驱动件432上还连接设有用于调节抓杆组件工作开合度的长度调节机构，长度调节机构具有至少两个长度位置，使得抓杆组件对应具有至少两个工作开合度。长度调节机构包括过渡套438和螺杆439，螺杆439的第一端连接于固定座431上，过渡套438的第一端与螺杆439的第二端通过第一方向的螺纹连接，过渡套438的第二端与第八伸缩驱动件432的第一端通过第二方向的螺纹连接，过渡套438与螺杆439之间设有防松螺母440。
[0038]为使管柱能顺利进入第一抓杆436和第二抓杆437之间，进一步提升工作效率，固定座431的两侧分别设有第一导向板441和第二导向板442，固定座431上位于第一导向板441和第二导向板442之间设有导向滚轮443。
[0039]本实施例修井作业一体化设备通过管柱提放装置2、管柱拆接装置3和管柱扶持装置4的配合，能自动化完成管柱提放、拆接以及管柱在吊运过程中的扶持，具体操作如下:
[0040]当需要修井时，需将管柱连接下放至油井内，首先由管柱提放装置的吊卡21将送至工作平台I上的管柱接住，并吊运至空中，此过程中吊卡21需由偏摆机构调节工作角度，具体由第一伸缩驱动件233和第二伸缩驱动件234伸缩，驱动第一偏摆支架231和第二偏摆支架232来调节两侧吊环相对竖直方向上的倾斜角度，从而调节吊卡21的工作角度。
[0041]在吊卡21吊运管柱的同时，为防止管柱下端随意晃动，确保能将管柱相对准确的送至井口位置，管柱扶持装置4配合扶持管柱进行移动。伸缩臂42驱动抓手43靠近管柱，同时第八伸缩驱动件432伸长，推动连杆组件向前移动，带动第一抓杆436和第二抓杆437张开，通过第一导向板441和第二导向板442的引导，管柱可顺利滑入至抓手43中间的导向滚轮443上，然后驱动第八伸缩驱动件432缩回，使第一抓杆436和第二抓杆437合拢直至达到预定的工作开合度，再驱动抓手43移动，扶持管柱进行移动。
[0042]然后由管柱拆接装置3进行管柱连接的操作，此工作过程中，排污机构无需参与工作，可一直保持打开状态，无需进行操作。首先，驱动机构343推动安装架31向靠近管柱操作口 11的方向移动，当钳体中心与管柱操作口 11的中心对中时，停止移动。同时导向机构的第四伸缩驱动件355和第五伸缩驱动件356分别推动第一导向槽351和第二导向槽352向中间合拢闭合，由于第一导向槽351和第二导向槽352闭合后成漏斗形状，因而可对上下管柱的对接起到良好的导向作用，此时管柱提放装置2下放管柱，通过导向机构的引导，与下方管柱对中；接下来，驱动夹紧钳332夹紧下方管柱，旋扣钳331夹紧上方管柱并对其施加旋扣扭矩，使上方管柱相对下方管柱拧紧，实现上下管柱的连接。
[0043]完成上下管柱的连接后，第四伸缩驱动件355和第五伸缩驱动件356分别推动第一导向槽351和第二导向槽352打开，驱动机构343推动安装架31向远离管柱操作口 11的方向移动，直至回到初始位置。
[0044]依照上述步骤将修井所需管柱依次连接并送入井内，以进行修井作业。
[0045]反之，当修井完毕后，需要将管柱从油井内起出并卸扣回收时，首先管柱提放装置2的吊卡21下降至管柱操作口 11上方，接住管柱并向上提升，当提升至上下管柱的连接处出现在管柱操作口 11之上时，停止提升。
[0046]然后由管柱拆接装置3进行管柱的拆卸操作，此工作过程导向机构无需参与工作，因此第四伸缩驱动件355和第五伸缩驱动件356分别驱动第一导向槽351和第二导向槽352打开，使导向机构处于打开状态，不干涉其他部件正常工作。首先，通过驱动机构343驱动安装架31沿第一导轨341和第二导轨342向靠近管柱操作口 11的方向移动，直至钳体中心与管柱操作口 11中心对中；并使上下两节管柱的连接位置处于旋扣钳331和夹紧钳332之间，此时驱动夹紧钳332夹紧下方管柱，旋扣钳331夹紧上方管柱并对其施加卸扣扭矩，使上方管柱从下方管柱中旋松出来，实现上下管柱卸扣。卸扣完成后，安装架31在驱动机构343的驱动下向远离管柱操作口 11的方向移动一定距离，使排污机构的中心与管柱操作口 11的中心重合，此时，第六伸缩驱动件363和第七伸缩驱动件364分别驱动第一排污槽361和第二排污槽362向中间合拢，将上下管柱抱住，接收管柱内的油污，并通过其底部的排污管365排入到指定储存装置，从而实现排污防喷功能。排污完成后，排污机构复位打开，驱动机构343推动安装架31进一步向远离管柱操作口 11的方向移动，直至回到初始位置。
[0047]接下来，管柱提放装置2进一步向上提拉上方管柱，并由管柱扶持装置4配合将上方管柱送至其他输送机构如动力猫道，以将管柱送至管柱盒内。至此完成一次完整的起出管柱的卸扣作业。依照上述步骤将修井所需管柱依次拆卸并送回管柱盒，以完成修井作业后的管柱回收操作。
[0048]需要说明的是，本实施例中，采用的八个伸缩驱动件，具体采用油缸，但本领域技术人员应当知晓，还可以采用气缸等直线驱动机构，本实施例并不受限于此。
[0049]本发明实施例提供的修井作业一体化设备，通过管柱提放装置2、管柱拆接装置3和管柱扶持装置4的配合工作，可实现修井作业的完全自动化操作，整个过程无需人工参与，实现了真正意义上的自动化作业，大大减少了人工劳动强度，提高了工作效率，降低了安全风险。
[0050]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种修井作业一体化设备，包括工作平台(I)，所述工作平台(I)上设有管柱操作口(11)，其特征在于:所述管柱操作口(11)上方设有可在竖直方向上移动的管柱提放装置(2)，所述工作平台(I)上靠近所述管柱操作口(11)设有管柱拆接装置(3)和管柱扶持装置(4)，所述管柱扶持装置(4)、管柱提放装置(2)和管柱拆接装置(3)配合用于在管柱操作口(11)处扶持、提放和拆接管柱。2.根据权利要求1所述的修井作业一体化设备，其特征在于:所述管柱提放装置(2)包括吊卡(21)，所述吊卡(21)两侧连接有吊环(22)，所述吊环(22)上连接有用于调节所述吊卡(21)相对竖直方向的倾斜角度的偏摆机构(23);所述偏摆机构(23)包括第一偏摆支架(231)和第二偏摆支架(232)，所述第一偏摆支架(231) —端与所述吊卡(21)—侧的吊环(22)连接，另一端连接有第一伸缩驱动件(233)，所述第二偏摆支架(232) —端与所述吊卡(21)另一侧的吊环(22)连接，另一端连接有第二伸缩驱动件(234)。3.根据权利要求1所述的修井作业一体化设备，其特征在于:所述管柱拆接装置(3)包括安装架(31)及通过提升机构安装于所述安装架(31)上的钳体，所述钳体包括上下布置设置的旋扣钳(331)和夹紧钳(332)，所述提升机构包括滑杆(321)和第三伸缩驱动件(322)，所述安装架(31)两侧分别设有第一滑轨(311)和第二滑轨(312)，所述滑杆(321)两端分别设于所述第一滑轨(311)和第二滑轨(312)内，所述钳体装设于所述滑杆(321)上，所述第三伸缩驱动件(322)装设于所述滑杆(321)和所述安装架(31)之间。4.根据权利要求3所述的修井作业一体化设备，其特征在于:所述安装架(31)底部设有导轨组件，所述导轨组件包括第一导轨(341)和第二导轨(342)，所述安装架(31)装设于所述第一导轨(341)和第二导轨(342)之间，并通过驱动机构(343)沿所述第一导轨(341)和第二导轨(342)滑动。5.根据权利要求3所述的修井作业一体化设备，其特征在于:所述滑杆(321)上还装设有导向机构，所述导向机构包括第一导向槽(351)和第二导向槽(352)，所述第一导向槽(351)和第二导向槽(352)相对设置，且所述第一导向槽(351)和第二导向槽(352)的第一端相互铰接，所述第一导向槽(351)的第二端通过第一导向连杆(353)和第四伸缩驱动件(355)与所述滑杆(321)铰接，所述第二导向槽(352)的第二端通过第二导向连杆(354)和第五伸缩驱动件(356)与所述滑杆(321)铰接;所述第一导向槽(351)和第二导向槽(352)的上端槽径大于下端槽径。6.根据权利要求3所述的修井作业一体化设备，其特征在于:所述安装架(31)上还装设有排污机构，所述排污机构包括第一排污槽(361)和第二排污槽(362)，所述第一排污槽(361)和第二排污槽(362)相对设置，且所述第一排污槽(361)通过第六伸缩驱动件(363)连接于所述安装架(31)的第一侧，所述第二排污槽(362)通过第七伸缩驱动件(364)连接于所述安装架(31)的第二侧，所述第一排污槽(361)和第二排污槽(362)底部连接有排污管(365)07.根据权利要求1所述的修井作业一体化设备，其特征在于:所述管柱扶持装置(4)包括底座(41)、装设于底座(41)上的伸缩臂(42)，所述伸缩臂(42)端部设有抓手(43)，所述抓手(43)包括固定座(431)，以及设于固定座(431)上并依次连接的第八伸缩驱动件(432)、连杆组件和抓杆组件，所述第八伸缩驱动件(432)上还连接设有长度调节机构，所述长度调节机构具有至少两个长度位置，使得所述抓杆组件对应具有至少两个工作开合度。8.根据权利要求7所述的修井作业一体化设备，其特征在于:所述连杆组件包括连接座(433)、第一连杆(434)和第二连杆(435)，所述抓杆组件包括交叉铰接布置的第一抓杆(436)和第二抓杆(437)，所述长度调节机构的第一端连接于固定座(431)上，第二端与所述第八伸缩驱动件(432)的第一端连接，所述第八伸缩驱动件(432)的第二端与所述连接座(433)连接，所述第一连杆(434)和第二连杆(435)的第一端均铰接于所述连接座(433)上，所述第一连杆(434)的第二端与所述第二抓杆(437)的端部铰接，所述第二连杆(435)与所述第一抓杆(436)的端部铰接。9.根据权利要求7或8所述的修井作业一体化设备，其特征在于:所述长度调节机构包括过渡套(438)和螺杆(439)，所述螺杆(439)的第一端连接于所述固定座(431)上，所述过渡套(438)的第一端与所述螺杆(439)的第二端通过第一方向的螺纹连接，所述过渡套(438)的第二端与所述第八伸缩驱动件(432)的第一端通过第二方向的螺纹连接，所述过渡套(438)与所述螺杆(439)之间设有防松螺母(440)。10.根据权利要求9所述的修井作业一体化设备，其特征在于:所述固定座(431)的两侧分别设有第一导向板(441)和第二导向板(442)，所述固定座(431)上位于第一导向板(441)和第二导向板(442)之间设有导向滚轮(443)。
【文档编号】E21B19/16GK105971530SQ201610396782
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】焦伟刚, 胡颖, 刘仁树, 潘晓春
【申请人】湖南三石油科技有限公司, 湖南三一石油科技有限公司