一种自带滑车的猫道及修井作业装置的制作方法

1.本发明涉及石油钻修井作业设备技术领域，具体地来说，涉及一种自带滑车的猫道及修井作业装置。


背景技术：

2.近年来，自动猫道作为一种能够完成油管等管杆在井口与排放架之间的往复传送的全自动或半自动化装备，在起下管杆作业中得到广泛应用。然而，传统的自动猫道在起下管杆过程中，管杆丝扣直接在猫道中滑动，极易在滑动中发生损坏；同时，为了将管杆放入猫道中进行输送，猫道需要进行左右工况的切换，导致起下管杆的作业效率较低，且管杆在落入猫道过程中难以避免发生磕碰，极易因此而发生磨损，噪音也较大。此外，在下管杆过程中，一般都需要对每根管杆的长度进行测量，而传统的自动猫道并无法兼顾实现对于管杆长度的测量，多通过人工卷尺测量长度，测量效率低且精准性一般，导致起下管杆的作业效率和作业安全性进一步受到影响。
3.而中国专利，公开号cn111894493a，公开一种设置有滑车的猫道，其说明书中公开了设置机架、旋升驱动、连杆、旋升滑道、滑车、上管驱动和滑块驱动的上管机构，将管杆放置于滑车内跟随滑车一并在旋升滑道内滑动，避免管杆丝扣直接于旋升滑道内滑动造成磨损，从而有效保护管杆丝扣，以及利用上管机构将管杆夹持输送到滑车中进行输送，从而既使得滑车不需要进行左右工况的切换，又减少管杆在落入旋升滑道过程中难以避免的磕碰问题，降低噪音的技术方案。
4.该现有技术中虽然通过机架、旋升驱动、连杆、旋升滑道、滑车、上管驱动和上管机构的配合设置，在一定程度上保护了管杆丝扣，并在一定程度上减少了滑车需要进行左右工况切换和管杆在落入旋升滑道过程中难以避免发生磕碰的问题，但是，该现有技术中仍然存在着无法兼顾实现自动精准地测量管杆的长度的问题，整体的作业效率和作业安全性仍然一般，且该现有技术中的滑车直接与动力连接，导致滑车并不能确保很好地与管杆随动，存在管杆与滑车脱开的风险，进一步影响作业安全性和稳定性。
5.为此，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种自带滑车的猫道及修井作业装置，以解决上述背景技术中提出的现阶段的自带滑车的猫道，其在对管杆丝扣进行保护，减少滑车需要进行左右工况切换和管杆在落入猫道中难以避免发生磕碰的问题的同时，无法兼顾实现自动精准地测量管杆的长度，以致整体的作业效率和作业安全性仍然一般，且其滑车并不能确保很好地与管杆随动，存在管杆与滑车脱开的风险，进一步影响作业安全性和稳定性的技术问题。
7.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种自带滑车的猫道，包括机架、后端铰接于机架后端的举升座，还包括铰接于机架和举升座之间的气缸ⅰ、可旋转地安装于机架上的齿轮啮合式的双爪联动抓管机构、可前
后滑动地安装于举升座上的滑座、以及可前后滑动地安装于滑座上的后限位式滑车，所述滑座为链条驱动式滑座且其链条上固定有与后限位式滑车相配合的前挡块和后挡块，所述机架的前端可前后滑动地安装有与后限位式滑车相配合的测长限位机构；进一步的，所述猫道还包括气缸ⅱ和平衡杆组件，所述举升座的底部具有d型扣，所述气缸ⅰ的缸体铰接于机架上，所述气缸ⅰ的活塞杆端部连接于d型扣的扣身上，所述平衡杆组件包括平衡杆和滚轮座，所述滚轮座位于举升座的内部且其顶部和底部分别具有移动滚轮ⅲ和耳板ⅱ，所述平衡杆的一端铰接于机架上，所述平衡杆的另一端铰接于耳板ⅱ上，所述移动滚轮ⅲ滚动设置于举升座的内部，所述滑座包括其主体基座和链条驱动机构，所述主体基座的底部具有耳板ⅰ和移动滚轮ⅱ，所述气缸ⅱ的缸体铰接于举升座的内部后端，所述气缸ⅱ的活塞杆端部铰接于耳板ⅰ上，所述移动滚轮ⅱ滚动设置于举升座的内部；进一步的，所述链条驱动机构包括前后对称安装于主体基座上的链轮、同时套装于两个链轮上的链条、以及用于带动链轮转动的驱动马达，所述后限位式滑车包括顶部和两端开口且呈半圆形沟渠状的支撑部、以及与支撑部一体式连接且用于封住支撑部后端的半圆形挡板，所述支撑部的外侧四角处均固定有支撑腿组件，所述支撑腿组件包括呈倒l型结构的支撑腿、以及安装于支撑腿下端且与链条相配合的移动滚轮ⅰ和限位滚轮，所述双爪联动抓管机构包括抓管组件、以及用于带动抓管组件进行翻转的翻转驱动组件，所述翻转驱动组件包括气缸ⅲ、齿条、以及与齿条啮合连接的从动齿轮，所述气缸ⅲ的缸体铰接于机架的侧面底部，所述齿条同轴固定于气缸ⅲ的活塞杆端部，所述机架的顶部可沿轴心转动地架设有与机架平行的从动管，所述从动管同轴固定于从动齿轮的齿轮轴上，所述抓管组件包括气缸ⅳ、抓管座、以及同时铰接于抓管座上的主动爪和从动爪，所述抓管座固定于从动管上，所述气缸ⅳ的缸体铰接于抓管座上，所述气缸ⅳ的活塞杆端部铰接于主动爪上，所述主动爪和从动爪的轴的外侧均固定有传动齿轮且两个传动齿轮啮合配合，所述测长限位机构包括可前后滑动地设于机架的前端且与机架的长度方向平行设置的限位座，所述限位座远离机架的一端端部向上铰接有挡板座，所述挡板座上垂直穿插有横轴，所述机架与挡板座之间设有挡板且挡板平行于挡板座设置，所述横轴固定于挡板正对挡板座的一侧且其外侧套装有与挡板相配合的弹簧，所述挡板座上还铰接有上连杆，所述上连杆位于挡板的下方且其另一端与限位座相铰接，所述限位座远离机架的一端底部与机架的前端底部之间可拆卸式铰接有下连杆。
8.除以上技术方案外，还有具有该自带滑车的猫道的修井作业装置。
9.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.本发明中在将举升座后端铰接于机架后端，并在机架和举升座之间直接铰接气缸ⅰ，使得举升座可以相对于机架稳定地进行举升的基础上，通过在举升座上可前后滑动地安装链条驱动式的滑座，在滑座上可前后滑动地安装后限位式滑车，以及在滑座的链条上固定有与后限位式滑车相配合的前挡块和后挡块的配合设置，在滑座可在举升座上前进或后退的基础上，利用滑座通过链条、前挡块和后挡块的协同作用，间接驱动后限位式滑车，配合后限位式滑车的后限位的结构特点，使后限位式滑车能够很好地与管杆随动，大幅度地提升了后限位式滑车和管杆的随动性，与此同时，通过后限位式滑车和测长限位机构的配合设置，实现了下管杆过程中对管杆的前后限位，此时，可在后限位式滑车上安装常规的位移传感器等位移检测设备，通过位移检测设备，对后限位式滑车的位移量进行自动检测，
从而精准地计算得出管杆的长度，充分提高整体的作业效率和作业安全性，且每次管杆前端被测长限位机构限位后，再向井口输送设定的相同的距离，即可保证管杆前端到井口的距离每次都是相同，从而方便后续吊卡对管杆的扣合，进一步提高作业效率和作业安全性；此外，本发明中将双爪联动抓管机构设置为齿轮啮合式，有效地提升了管杆的抓取安全性和稳定性，从而进一步保证了整体的作业安全性和稳定性；2.本发明中的测长限位机构包括限位座、挡板座、挡板、横轴、弹簧、上连杆和下连杆，其挡板和挡板座之间可安装常规的接触传感器等传感设备，当挡板受到管杆向前的推力时，可向挡板座的方向移动，从而压缩弹簧至预设状态时触发传感设备，传感设备发出感应信号，管柱被测长限位机构限位，猫道的控制系统接收信号，通过位移检测设备得出管柱的长度，该测长限位机构的测长过程精准快速，有效地保证了整体的作业效率和作业安全性； 3.本发明中的双爪联动抓管机构的抓管组件包括气缸ⅳ、抓管座、主动爪和从动爪，本发明中通过主动爪和从动爪的轴的外侧均固定有传动齿轮的配合设置，利用气缸ⅳ作用下的主动爪和从动爪上的传动齿轮的相互啮合，实现主动爪和从动爪的打开和关闭，从而有效地提升了抓管组件乃至于整个双爪联动抓管机构抓管时的牢靠性和平稳性，进而保证了整体的作业安全性和稳定性；4.本发明中的平衡杆组件包括平衡杆和滚轮座，滚轮座的顶部和底部分别具有移动滚轮ⅲ和耳板ⅱ，本发明中通过平衡杆的一端铰接于机架上，平衡杆的另一端铰接于耳板ⅱ上，移动滚轮ⅲ滚动设置于举升座的内部的配合设置，实现了平衡杆在举升座上的滑动安装，从而与机架和举升座之间铰接的气缸ⅰ相配合，极大地提高了举升座举升时的平稳性和安全性，从而保证了整体的作业安全性和稳定性；5.本发明中的后限位式滑车由顶部和两端开口且呈半圆形沟渠状的支撑部、与支撑部一体式连接且用于封住支撑部后端的半圆形挡板、以及分别固定于支撑部外侧四角处的四组支撑腿组件组成，支撑腿组件包括呈倒l型结构的支撑腿、以及安装于支撑腿下端且与链条相配合的移动滚轮ⅰ和限位滚轮，其在通过半圆形挡板实现与管杆的限位随动的同时，通过将移动滚轮ⅰ和限位滚轮的配合设置，实现了在链条传送方向上的平稳移动，有限地保证了整体的作业安全性和稳定性。
附图说明
10.图1为本发明的工作原理示意图一；图2为本发明的工作原理示意图二；图3为本发明链条驱动机构的工作原理示意图；图4为本发明测长限位机构的工作原理示意图；图5为本发明后限位式滑车的结构示意图；图6为本发明抓管组件的结构示意图；图7为本发明翻转驱动组件的结构示意图；图8为本发明平衡杆组件的工作原理示意图；图9为本发明举升座和滑座的连接结构示意图；图中：1、机架，2、气缸ⅰ，3、举升座，4、滑座，41、主体基座，411、耳板ⅰ，412、移动滚
轮ⅱ，42、链轮，43、链条，44、前挡块，45、后挡块，46、驱动马达，5、后限位式滑车，51、支撑部，52、半圆形挡板，53、支撑腿，54、移动滚轮ⅰ，55、限位滚轮，6、气缸ⅱ，7、气缸ⅲ，8、齿条，9、从动齿轮，10、从动管，11、气缸ⅳ，12、抓管座，13、主动爪，14、从动爪，15、传动齿轮，16、限位座，17、挡板座，18、挡板，19、横轴，20、弹簧，21、上连杆，22、下连杆，23、平衡杆，24、滚轮座，25、移动滚轮ⅲ，26、耳板ⅱ，27、d型扣。
具体实施方式
11.下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
12.实施例1：请参阅图1-图9，其示出一种自带滑车的猫道，包括机架1、气缸ⅰ2、举升座3、滑座4、后限位式滑车5、气缸ⅱ6、平衡杆组件和双爪联动抓管机构（现有猫道上具备的控制系统等基础结构在此未作具体描述，但不应因此限制其功能实现），机架1为立体框架式结构且机架1的前端可前后滑动地设有限位座16，限位座16与机架1的长度方向平行设置且其远离机架1的一端端部向上铰接有挡板座17，机架1与挡板座17之间设有与挡板座17平行的挡板18，挡板座17上垂直穿插有上下对称的两个横轴19，两个横轴19均固定于挡板18正对挡板座17的一侧且外侧均套装有与挡板18相配合的弹簧20，挡板18的下方设有上连杆21，上连杆21铰接于限位座16和挡板座17之间，限位座16远离机架1的一端底部与机架1的前端底部之间可拆卸式铰接有下连杆22，举升座3的后端铰接于机架1的后端且举升座3的底部具有d型扣27，气缸ⅰ2的缸体铰接于机架1上，气缸ⅰ2的活塞杆端部连接于d型扣27的扣身上，滑座4包括主体基座41、链轮42、链条43、前挡块44、后挡块45和驱动马达46，主体基座41的底部具有耳板ⅰ411和移动滚轮ⅱ412，气缸ⅱ6的缸体铰接于举升座3的内部后端，气缸ⅱ6的活塞杆端部铰接于耳板ⅰ411上，移动滚轮ⅱ412滚动设置于举升座3的内部，链轮42设有两个且前后对称安装于主体基座41的内部，链条43的前后两端分别套装于两个链轮42上，位于后端的链轮42与驱动马达46同轴传动连接，前挡块44和后挡块45同时固定于链条43上，平衡杆组件包括平衡杆23和滚轮座24，滚轮座24的顶部和底部分别具有移动滚轮ⅲ25和耳板ⅱ26，平衡杆23的一端铰接于机架1上，平衡杆23的另一端铰接于耳板ⅱ26上，移动滚轮ⅲ25同样滚动设置于举升座3的内部；进一步的，后限位式滑车5由支撑部51、半圆形挡板52和四个支撑腿组件组成，支撑部51呈半圆形沟渠状且其顶部和前后两端开口设置，半圆形挡板52一体式连接于支撑部51的后端且相对于支撑部51的长度方向垂直设置，四个支撑腿组件分别固定于支撑部51的外侧四角处且均包括支撑腿53、以及与链条43相配合的移动滚轮ⅰ54和限位滚轮55，支撑腿53呈倒l型结构，移动滚轮ⅰ54和限位滚轮55安装于支撑腿53的下端；进一步的，双爪联动抓管机构由翻转驱动组件和多个抓管组件组成，翻转驱动组件包括气缸ⅲ7、齿条8、从动齿轮9和从动管10，抓管组件包括气缸ⅳ11、抓管座12、主动爪13和从动爪14，气缸ⅲ7的缸体铰接于机架1的侧面底部，齿条8同轴固定于气缸ⅲ7的活塞杆端部且与从动齿轮9啮合连接，从动齿轮9的齿轮轴和从动管10同轴固定，从动管10可沿轴心转动地平行架设于机架1的顶部（可可采用在机架1和从动管10之间设置支撑座的方式实现），抓管座12悬挂固定于从动管10上，气缸ⅳ11的缸体、以及主动爪13和从动爪14同时铰接于抓管座12上，气缸ⅳ11的活塞杆端部铰接于主动爪13上，主动爪13和从动爪14的轴
的外侧均固定有传动齿轮15且两个传动齿轮15啮合配合。
13.本发明的工作流程及工作原理如下：起管杆作业：首先，通过气缸ⅰ2将举升座3举升至要求位置，并通过气缸ⅱ6将滑座4的主体基座41连带整个滑座4向前推送至要求位置；然后，通过驱动马达46驱动链条43向前循环，带动后挡块45前移，后挡块45推动后限位式滑车5的半圆形挡板52，连带使整个后限位式滑车5运动至滑座4的前端（整个作业过程中，链条43上的后挡块45和前挡块44同样具备限位保护的作用），当管柱（未画出）压至后限位式滑车5上时，链条43向后循环带动后挡块45迅速后移，使后限位式滑车5和管柱可以随动（管柱从井口往猫道后端推送时，管柱推动后限位式滑车5的半圆形挡板52使得后限位式滑车5同步后退）；继而，当管柱移动至与滑座4同轴时，气缸ⅱ6带动滑座4后退至最后，气缸ⅰ2将举升座3降至最低位置，气缸ⅲ7推动齿条8，使从动齿轮9转动，从而带动从动管10转动，连带带动抓管座12乃至整个抓管组件翻转至抓管位置，此时，气缸ⅳ11带动主动爪13旋转，在两个传动齿轮15的啮合作用下，连带带动从动爪14旋转，从而抓住管杆；最后，气缸ⅲ7推动齿条8，使从动齿轮9转动，从而带动从动管10转动，连带带动抓管座12乃至整个抓管组件翻转至复位位置，此时，气缸ⅳ11带动主动爪13旋转，在两个传动齿轮15的啮合作用下，连带带动从动爪14旋转，从而松开管杆；下管杆作业：首先，气缸ⅲ7推动齿条8，使从动齿轮9转动，从而带动从动管10转动，连带带动抓管座12乃至整个抓管组件翻转至碰到管杆后，气缸ⅳ11带动主动爪13旋转，在两个传动齿轮15的啮合作用下，连带带动从动爪14旋转，从而抓住管杆；然后，气缸ⅲ7推动齿条8，使从动齿轮9转动，从而带动从动管10转动，连带带动抓管座12乃至整个抓管组件翻转至滑座4上，此时，气缸ⅳ11再次带动主动爪13旋转，在两个传动齿轮15的啮合作用下，连带带动从动爪14旋转，从而松开管杆；继而，气缸ⅲ7再次推动齿条8，使从动齿轮9转动，从而带动从动管10转动，连带带动抓管座12乃至整个抓管组件至复位位置；最后，后限位式滑车5利用自身的半圆形挡板52向前推送管杆，当管杆的接箍碰到挡板18时，后限位式滑车5停止推管（此过程中，驱动马达46驱动链条43向前循环，带动后挡块45前移，后挡块45推动后限位式滑车5的半圆形挡板52，连带使整个后限位式滑车5向前运动），与此同时，气缸ⅰ2将举升座3举升至要求位置，并气缸ⅱ6将滑座4的主体基座41连带整个滑座4向前推送至要求位置，待管杆被取走，气缸ⅱ6带动滑座4后退至最后，气缸ⅰ2将举升座3降至最低位置。
14.此外，可在挡板18上的两个横轴19之间安装接近传感器（正常接近传感器等常规设备的功能和结构均为本领域所公知，连接设定也为公知常识，所以在此不多做说明，在附图中也未详细示出），在后限位式滑车5上安装位移传感器（正常位移传感器等常规设备的功能和结构均为本领域所公知，连接设定也为公知常识，所以在此不多做说明，在附图中也未示出），当下管杆作业，挡板18受到管杆向前的推力时，会向挡板座17的方向移动，从而压缩弹簧20至预设状态时触发接近传感器（当推力消失后，由于弹簧的复位作用，挡板18回复到原来的位置），接近传感器发出感应信号，管柱被挡板18限位，猫道的控制系统接收信号，通过位移传感器，对后限位式滑车5的移动距离进行自动检测，从而精准地得出管杆的长度。
15.实施例2：请参阅图1-图9，作为本发明的另一个目的，提供了一种修井作业装置，在修井作
业装置中设有以上的自带滑车的猫道，因此，修井作业装置可以获得以上所描述的自带滑车的猫道所具有的任一有益效果，在此不再赘述。