专利名称:撬装式修井的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种撬装式修井机，包括设置在一撬装底盘上的井架、吊钩、吊卡、上下导正装置、机械手、料库、卡瓦、管钳收放装置、卷扬机、电器柜、液压系统。导轮式吊卡起吊油管，上下导正装置对油管导正，机械手抓取油管，油管料库用来储存和输出油管，卡瓦夹紧和松开井口油管，管钳上卸油管。本实用新型实现了修井自动化、低污染、效率高、降低了员工劳动强度、提高了安全性。
【专利说明】撬装式修井机
【技术领域】
[0001]本实用新型公开了一种撬装式修井机，主要适用于石油油井的修井。
【背景技术】
[0002]随着石油工业的快速发展，对采油机械化自动化、低污染、降低员工劳动强度、提高安全性、人性化舒适性及“采油工厂化”提出了更高的要求(井口自动化，节能环保)，需要自动化程度较高的设备。
[0003]在油井生产过程中，常会发生一些油井或设备故障，造成减产甚至停产。为了使油井恢复正常生产，必须采取相应的措施，排除故障。另外，油井的条件发生变化，需要根据新情况采取适当的生产措施，例如，自喷井转抽油井，改变抽油泵下入深度、型号等，此时都需要进行修井作业。
[0004]常规修井作业机通常由人工操作，存在着占用操作人员多，工作量大，劳动强度高，效率低、安全性差等诸多问题，修井自动化已是油田现在急需解决问题。
【发明内容】
[0005]本实用新型在立足于现有技术的基础上，提供了一种撬装式修井机，实现了修井机械化自动化、减少了污染、降低了员工劳动强度、提高了生产效率和安全性。
[0006]为了达成上述目的，本实用新型采用了如下技术方案，一种撬装式修井机，包括井架、料库、机械手、吊卡，所述井架铰接在撬装底盘上，并且同时在撬装底盘上设置一个用于收放井架的井架液压缸，所述料库也为撬装式设计，井架顶端设置滑轮，滑轮绕有钢丝绳，钢丝绳一端连接撬装底盘上的卷扬机，另一端则通过吊钩连接吊卡，所述机械手铰接在底座上，底座安装在撬装底盘靠近井口一侧，机械手旋转运行于料库与吊卡之间。
[0007]还包括上导正装置和下导正装置，所述上导正装置安装在井架上且靠近导轮式吊卡底部位置，所述下导正装置安装在井架上且靠近井口的卡瓦上方位置，所述上导正装置和下导正装置内部均开设用于刚性导正油管的槽口，所述上导正装置底部铰接一个油管扶正扶手，然后在上导正装置和油管扶正扶手之间铰接一个拉动油缸。
[0008]所述导轮式吊卡包括导轮、导向板、吊卡油缸、推杆、吊卡主体、卡套、销轴、吊环和摆块，导轮固定在导向板上；所述导向板固定在吊卡主体上，吊卡主体中心开设纵向的卡套，在吊卡内部且卡套的两侧铰接有摆块，通过摆块的转动卡紧或者松开从套管经过的油管，所述导向板上设置吊卡油缸，吊卡油缸连接推杆，推杆下端铰接摆块，通过吊卡油缸的驱动摆块从而带动卡套将油管管箍卡紧和松开，从而保证了卡套卡紧和松开管箍的同步性，卡套可根据不同油管型号进行更换；吊卡主体设置用来和吊环连接的吊耳，吊耳上设置销轴，吊环与吊钩直接连接，导轮的一侧有快速拆卸结构，运输时可拆下单独放置。
[0009]所述撬装底盘上且位于井口上方卡瓦位置附近还安装有管钳收放装置，管钳收放装置上铰接有液压管钳，所述管钳收放装置包括收放主体、翻转油缸、摆体、升降手轮、水平缸，所述收放主体的后端连接水平缸，收放主体的右侧设置摆体，摆体的右侧安装翻转油缸，收放主体底部安装升降手轮，收放主体在液压管钳正前方安装一个导正装置。
[0010]所述料库作为一个独立的装置，料库整体采用撬装式，包括主体、码垛机械手、传送装置、转送装置，主体由四个液压支腿支撑，液压支腿与滑枕连接，滑枕由四只安装在主体上水平缸推出，整体可由拖车托运，料库主体内有码垛机械手，码垛机械手随设置在主体上的横梁和纵梁左右和上下移动抓取油管，主要对料库内的油管进行码垛和将油管放到传送装置或转送装置上，料库两侧分别是传送装置和转送装置，传送装置在靠近井口一侧，转送装置在料库另一侧，负责油管的导入与导出。
[0011]所述机械手包括手爪锁紧缸、手爪、机械手臂、柔性机械手、摆动油缸、摆体、拉起油缸，所述底座上铰接摆体，机械手臂通过摆轴与摆体连接，摆轴上有主链轮，在机械手臂内部安装一只拉动油缸、一级内侧链轮，通过拉动油缸驱动主链轮以及一级内侧链轮上的链条来使机械手臂绕摆体旋转；所述柔性机械手铰接在机械手臂顶端所在的轴上并且该轴的轴端设置一级外侧链轮，在柔性机械手顶端有二级链轮，一级外侧链轮、二级链轮通过二级链条连接，由二级链轮上的二级链条带动柔性机械手绕轴随机械手臂一起转动，由链轮齿数实现两个机械手的转角差90° ;手爪臂上安装四个手爪，手爪臂上还安装与手爪连接并驱动手爪抓紧和松开的手爪锁紧缸，手爪锁紧缸通过齿条带动四个手爪同步抓取油管。
[0012]所述手爪臂连接有固定杆，所述四个手爪铰接固定杆上，所述手爪臂装有一只升降油缸，升降油缸通过升降轴套组合与所述固定杆连接，当手爪抓住油管时，升降油缸顶着升降轴套组合可对手爪和油管升降。
[0013]相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果:
[0014]井架安装在撬装底盘上，吊钩通过钢丝绳挂在井架上，与导轮式吊卡相连，吊钩通过井架由液压卷扬机带动导轮式吊卡上下油管，上下油管时由上下导正装置对油管进行导正，吊卡则含住油管，机械手主要是抓取油管，实现油管在水平状态和垂直井口状态之间的转换，管钳由管钳收放装置旋转至工作状态，对油管上卸扣，油管料库用来储藏和输出油管，在上管时，油管从料库内取出，在卸管时，油管卸下后储存在料库内，通过以上各动作的配合，由自动控制完成上卸油管的工作。
[0015]上下导正装置分别安装在井架和管钳上，当吊卡含住油管，将油管导入和提出井口时，主要用来使油管和井口中心对正，便于机械手抓取油管和管钳对油管的上卸扣。
[0016]机械手安装在井架所在的撬装底盘上，可折放，便于运输，由机械手抓取油管，实现油管在水平状态和垂直井口状态之间的转换。
[0017]油管料库作为一个独立的装置，内部有二维空间机械手，主体用来储存和输出油管，整体采用撬装式，由四个液压支腿支撑，可由拖车托运。
[0018]管钳收放装置安装在井架的撬装底盘上，可折放，便于运输，钳头可上下升降和水平移动，上卸油管，管钳上端安装导正装置，对油管导正。
[0019]本实用新型将整个修井的上卸油管过程实现了自动化，减少了污染、降低了员工劳动强度、提高了生产效率和安全性。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的主视图；
[0021]图2为图1的俯视图；
[0022]图3为图1的左视图；
[0023]图4为本实用新型的导轮式吊卡的主视图；
[0024]图5为图4的左视图；
[0025]图6为图4的俯视图；
[0026]图7为图5的剖视图；
[0027]图8为本实用新型的上导正装置的左视图；
[0028]图9为图8的俯视图；
[0029]图10为本实用新型的下导正装置的左视图；
[0030]图11为图10的俯视图；
[0031]图12为本实用新型的机械手的主视图；
[0032]图13为图12的左视图；
[0033]图14为图12的俯视图；
[0034]图14-1为手爪结构示意图；
[0035]图15为本实用新型的料库的主视图；
[0036]图16为图15的俯视图；
[0037]图17为图15的左视图；
[0038]图18为本实用新型的管钳收放装置的主视图；
[0039]图19为图18的俯视图；
[0040]图20为图18的左视图；
[0041]图中:1、井架；2、吊钩；3、导轮式吊卡；4.1、上导正装置；4.2、下导正装置；5、机械手；6、料库；7、卡瓦；8、管钳收放装置；9、撬装底盘；10、卷扬机；11、液压系统；12、电器系统；13、变压器。
[0042]导轮3.1、吊卡油缸3.3、推杆3.4、吊卡主体3.5、卡套3.6、销轴3.7、吊环3.8、摆块 3.9 ;
[0043]柔性机械手5.1、外手爪5.2、齿条5.2_2、齿条油缸5.2_3、第一连杆5.2_4、第二连杆5.2-5、第四连杆5.2-6、内手爪5.2_7、升降油缸5.3、机械手臂5.4、摆动油缸5.5、摆体
5.6、拉起油缸5.7、底座5.8 ;
[0044]主体6.1、码垛机械手6.2、传送装置6.3、转送装置6.4 ;
[0045]翻转油缸8.1、摆体8.2、升降手轮8.3、水平缸8.4、液压管钳8.5、导正装置8.6。
【具体实施方式】
[0046]有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合【附图说明】
如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。
[0047]根据图1-图20所示，一种撬装式修井机，包括井架1、料库6、机械手5、导轮式吊卡3，所述井架I铰接在撬装底盘9上，并且同时在撬装底盘9上设置一个用于收放井架的井架液压缸，所述料库也为撬装式设计，井架顶端设置滑轮，滑轮绕有钢丝绳，钢丝绳一端连接撬装底盘上的卷扬机10，另一端则通过吊钩2连接导轮式吊卡3，所述机械手铰接在底座5.8上，底座安装在撬装底盘9靠近井口一侧，机械手旋转运行于料库与导轮式吊卡之间。
[0048]还包括上导正装置4.1和下导正装置4.2，所述上导正装置安装在井架4上且靠近导轮式吊卡3底部位置，所述下导正装置安装在井架上且靠近井口的卡瓦上方位置，所述上导正装置和下导正装置内部均开设用于刚性导正吊卡、油管的U型槽口，所述上导正装置底部铰接一个油管扶正扶手，然后在上导正装置和油管扶正扶手之间铰接一个拉动油缸。
[0049]所述导轮式吊卡3包括导向板、吊卡油缸3.3、推杆3.4、吊卡主体3.5、卡套3.6、销轴3.7、吊环3.8和摆块3.9，导轮固定在导向板上；所述导向板固定在吊卡主体上，吊卡主体中心开设纵向的卡套，在吊卡内部且卡套的两侧铰接有摆块，通过摆块的转动卡紧或者松开从套管经过的油管，所述导向板上设置吊卡油缸，吊卡油缸连接推杆，推杆下端铰接摆块，通过吊卡油缸的驱动摆块从而带动卡套将油管管箍卡紧和松开，从而保证了卡套卡紧和松开管箍的同步性，卡套可根据不同油管型号进行更换；吊卡主体设置用来和吊环连接的吊耳，吊耳上设置销轴，吊环与吊钩直接连接，导轮的一侧有快速拆卸结构，运输时可拆下单独放置。
[0050]所述撬装底盘上且位于井口上方卡瓦位置附近还安装有管钳收放装置8，管钳收放装置上铰接有液压管钳8.5，所述管钳收放装置包括收放主体、翻转油缸8.1、摆体8.2、升降手轮8.3、水平缸8.4，所述收放主体的后端连接水平缸，收放主体的右侧设置摆体，摆体的右侧安装翻转油缸，收放主体底部安装升降手轮，收放主体在液压管钳正前方安装一个导正装置8.6。
[0051]所述料库作为一个独立的装置，料库整体采用撬装式，包括主体6.1、码垛机械手
6.2、传送装置6.3、转送装置6.4，主体由四个液压支腿支撑，液压支腿与滑枕连接，滑枕由四只安装在主体上水平缸推出，整体可由拖车托运，料库主体内有码垛机械手，码垛机械手随设置在主体上的横梁和纵梁左右和上下移动抓取油管，主要对料库内的油管进行码垛和将油管放到传送装置或转送装置上，料库两侧分别是传送装置和转送装置，传送装置在靠近井口一侧，转送装置在料库另一侧，负责油管的导入与导出。
[0052]所述机械手包括摆体5.6、机械手臂5.4、柔性机械手5.1，底座5.8、摆动油缸5.5，所述底座5.8固定在底盘总成上，摆体铰接在底座上，摆体由拉起油缸5.7带动通过轴绕底座旋转，实现整体的折放，方便运输；机械手臂通过摆轴与摆体连接，摆轴上有主链轮，在机械手臂内部安装一只摆动油缸5.5、一级内侧链轮，通过拉动油缸驱动主链轮以及一级内侧链轮上的链条来使机械手臂绕摆体旋转；机械手臂上安装有链条张紧装置，可对链条张紧；所述柔性机械手5.1铰接在机械手臂5.4顶端所在的轴上并且该轴的轴端设置一级外侧链轮，在柔性机械手顶端有二级链轮，一级外侧链轮、二级链轮通过二级链条连接，由二级链轮上的二级链条带动柔性机械手绕轴随机械手臂一起转动，由链轮齿数实现两个机械手的转角差90° ;所述柔性机械手上连接有固定杆，固定杆上铰接有四个手爪，柔性机械手上还设置相连接的一个手爪油缸和一个齿条，所述齿条同时与四个手爪连接。手爪分为外手爪5.2 (第三连杆)和内手爪5.2-7 (第五连杆)，由第一至第五连杆构成连杆机构，齿条5.2-2为斜齿条，在外手爪和齿条之间设置有2个依次铰接的连杆分别是第一连杆5.2-4和第二连杆5.2-5，外手爪内侧设置内手爪5.2-7并且两者之间铰接第四连杆5.2_6。齿条与外手爪后侧第一连杆齿面啮合，第一连杆通过销轴和第二连杆连接，第二连杆通过销轴与外手爪即第三连杆连接，第三连杆固定在固定杆上，第三连杆后端通过销轴与第四连杆连接，第四连杆通过销轴与固定在齿条另一侧固定杆上的内手爪即第五连杆连接，油缸推动齿条(齿条为斜齿面)沿轴向运动过程中由于齿条具有角度，所以在齿条轴向运动的过程中在水平方向会产生位移，从而使第一连杆通过第二连杆推动第三连杆，第三连杆的后侧通过第四连杆连接的第五连杆与第三连杆方向相反的运动方向。从而使内手爪、外手爪向手爪内侧中心夹紧和松开，实现一组两侧内外手爪的四个点对油管抓紧。
[0053]所述手爪臂连接有固定杆，所述四个手爪铰接固定杆上，所述手爪臂装有一只升降油缸5.3，升降油缸通过升降轴套组合与所述固定杆连接，当手爪抓住油管时，升降油缸顶着升降轴套组合可对手爪和油管升降。
[0054]该实施例包括井架1，吊钩2，导轮式吊卡3，上导正装置4.1，下导正装置4.2，机械手5，管钳收放装置8，卷扬机10，液压系统11，电器系统12，变压器13均放置在撬装底盘9上，其中吊钩2在井架I上，且吊钩2 —端连接卷扬机10，一端连接导轮式吊卡3，吊钩2通过卷扬机10带动导轮式吊卡3上下运动，导轮式吊卡3主要用于卡紧油管管箍，包括导轮3.1固定在导向板3.2上，导轮3.1通过上导正装置4.1、下导正装置4.2的U型导正口导正，导正吊卡工作位置，实现了导轮式吊卡对井口的硬性导正，吊卡油缸3.3连接推杆3.4推动摆块3.9从而带动卡套3.6将油管管箍卡紧和松开，从而保证了卡套3.6卡紧和松开管箍的同步性，卡套3.6可根据不同油管型号进行更换，吊卡主体3.5、销轴3.7通过吊环3.8与吊钩直接连接，使安装更加简便，上导正装置4.1和下导正装置4.2分别安装在井架I的上下端，上导正装置4.1下端装有油管扶正扶手，由一只油缸拉动扶手对油管扶正。
[0055]机械手5安装在撬装底盘9靠近井口侧，通过齿条带动四个手爪同步抓取油管，当手爪抓住油管后，由升降油缸带动手爪和油管垂直升降，实现油管丝扣和管箍的柔性对接，机械手臂内装有摆动油缸，摆动油缸拉动链条链轮从而拉动机械手臂绕摆体转动，摆体由拉起油缸拉动绕底座翻转，可将机械手5折放在撬装底盘9上，从而便于运输。
[0056]料库6与撬装式底盘9并排放置，料库6作为一个独立的装置，料库整体采用撬装式，包括主体6.1、码垛机械手6.2、转送装置6.3、转送装置6.4，主体6.1由四个液压支腿支撑，液压支腿与滑枕连接，滑枕由四只水平缸推出，整体可由拖车托运，料库主体6.1内有码垛机械手6.2，码垛机械手6.2随横梁和纵梁左右和上下移动抓取油管，主要对料库内的油管进行码垛和将油管放到转送装置6.3或转送装置6.4上，料库6两侧分别是转送装置6.3和转送装置6.4，转送装置6.3在靠近井口一侧，转送装置6.4在料库另一侧，负责油管的导入与导出。
[0057]卡瓦7与井口相连，卡瓦通过油缸的锁紧和打开，实现油管的夹紧和松开。
[0058]管钳收放装置8安装在撬装底盘9靠近井口侧，工作时，由翻转油缸8.1推动摆体8.2将整个装置进行翻转至工作状态，液压管钳8.5由水平缸8.4推动水平运动，转动升降手轮8.3通过螺杆推动液压管钳8.5上下运动，液压管钳8.5上端安装有导正装置8.6，对油管导正，收起时，由翻转油缸8.1将整个装置折放到撬装底盘9上，方便运输。
[0059]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，非用以限定本实用新型的专利范围，其他运用本实用新型的专利精神的等效变化，均应俱属本实用新型的专利范围。
【权利要求】
1.一种撬装式修井机，其特征在于，包括井架、料库、机械手、导轮式吊卡，所述井架铰接在撬装底盘上，并且同时在撬装底盘上设置一个用于收放井架的井架液压缸，所述料库也为撬装式设计，井架顶端设置滑轮，滑轮绕有钢丝绳，钢丝绳一端连接撬装底盘上的卷扬机，另一端则通过吊钩连接导轮式吊卡，所述机械手铰接在底座上，底座安装在撬装底盘靠近井口 一侧，机械手旋转运行于料库与吊卡之间。2.根据权利要求1所述的撬装式修井机，其特征在于，还包括上导正装置和下导正装置，所述上导正装置安装在井架上且靠近导轮式吊卡底部位置，所述下导正装置安装在井架上且靠近井口的卡瓦上方位置，所述上导正装置和下导正装置内部均开设用于刚性导正油管的槽口，所述上导正装置底部铰接一个油管扶正扶手，然后在上导正装置和油管扶正扶手之间铰接一个拉动油缸。3.根据权利要求2所述的撬装式修井机，其特征在于，所述导轮式吊卡包括导轮、导向板、吊卡油缸、推杆、吊卡主体、卡套、销轴、吊环和摆块，导轮固定在导向板上；所述导向板固定在吊卡主体上，吊卡主体中心开设纵向的卡套，在吊卡内部且卡套的两侧铰接有摆块，通过摆块的转动卡紧或者松开从套管经过的油管，所述导向板上设置吊卡油缸，吊卡油缸连接推杆，推杆下端铰接摆块，通过吊卡油缸的驱动摆块从而带动卡套将油管管箍卡紧和松开，从而保证了卡套卡紧和松开管箍的同步性，卡套可根据不同油管型号进行更换；吊卡主体设置用来和吊环连接的吊耳，吊耳上设置销轴，吊环与吊钩直接连接，导轮的一侧有快速拆卸结构，运输时可拆下单独放置。4.根据权利要求1所述的撬装式修井机，其特征在于，所述撬装底盘上且位于井口上方卡瓦位置附近还安装有管钳收放装置，管钳收放装置上铰接有液压管钳，所述管钳收放装置包括收放主体、翻转油缸、摆体、升降手轮、水平缸，所述收放主体的后端连接水平缸，收放主体的右侧设置摆体，摆体的右侧安装翻转油缸，收放主体底部安装升降手轮，收放主体在液压管钳正前方安装一个导正装置。5.根据权利要求1所述的撬装式修井机，其特征在于，所述料库作为一个独立的装置，料库整体采用撬装式，包括主体、码垛机械手、传送装置、转送装置，主体由四个液压支腿支撑，液压支腿与滑枕连接，滑枕由四只安装在主体上水平缸推出，整体可由拖车托运，料库主体内有码垛机械手，码垛机械手随设置在主体上的横梁和纵梁左右和上下移动抓取油管，主要对料库内的油管进行码垛和将油管放到传送装置或转送装置上，料库两侧分别是传送装置和转送装置，传送装置在靠近井口一侧，转送装置在料库另一侧，负责油管的导入与导出。6.根据权利要求1所述的撬装式修井机，其特征在于，所述机械手包括手爪锁紧缸、手爪、机械手臂、柔性机械手、摆动油缸、摆体、拉起油缸，机械手臂通过摆轴与摆体连接，摆轴上有主链轮，在机械手臂内部安装一只拉动油缸、一级内侧链轮，通过拉动油缸驱动主链轮以及一级内侧链轮上的链条来使机械手臂绕摆体旋转；所述柔性机械手铰接在机械手臂顶端所在的轴上并且该轴的轴端设置一级外侧链轮，在柔性机械手顶端有二级链轮，一级外侧链轮、二级链轮通过二级链条连接，由二级链轮上的二级链条带动柔性机械手绕轴随机械手臂一起转动，由链轮齿数实现两个机械手的转角差90° ;手爪臂上安装四个手爪，手爪臂上还安装与手爪连接并驱动手爪抓紧和松开的手爪锁紧缸，手爪锁紧缸通过齿条带动四个手爪同步抓取油管。7.根据权利要求6所述的撬装式修井机，其特征在于，所述手爪臂连接有固定杆，所述四个手爪铰接固定杆上，所述手爪臂装有一只升降油缸，升降油缸通过升降轴套组合与所述固定杆连接，当手爪抓住油管时，升降油缸顶着升降轴套组合可对手爪和油管升降。
【文档编号】E21B19-00GK204283249SQ201420627410
【发明者】田书印, 赵宏杰, 赵宗镇, 巴仁华, 杨同海, 蔡童新, 远玉全, 李祥福, 李翔鹏 [申请人]济南同日数控设备有限公司