一種修井作業遠程控制井口作業裝置的製作方法

2023-12-10 09:23:47 4

專利名稱：一種修井作業遠程控制井口作業裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於石油修井井口作業時的機械化作業裝置，具體的說是涉及一種用於石油修井井口作業時上卸管柱螺紋的可以實現修井作業遠程控制的井口作業裝置。
背景技術：
在石油與天然氣開發生產的各項施工中，修井作業是一個重要的環節。但在該領域中，目前存在如下技術問題急需解決修井作業的關鍵部分是其井口裝置的操作過程，在井口裝置操作過程中，現有的裝置為獨立結構的液壓大鉗、卡瓦和吊卡。石油修井中上卸扣操作主要由人工操作開口型液壓鉗和倒換吊卡來完成，而修井作業液壓鉗重達二、三百公斤，懸掛於井架上，工作時要求人工推進或移出井口，吊卡頻繁倒換，勞動強度極大。此外， 起下作業操作過程簡單、單調、頻繁，易發生油管崩扣、高空落物等事故，直接危害井口操作人員的安全。另外，採用這些現有裝置在野外進行修井作業時，環境惡劣，冬天井場容易結冰，經常會出現打滑、操作不靈活等諸多問題。雖然目前管柱上卸扣操作已經從簡單的手動上卸扣裝置發展到動力鉗，井口操作自動化水平有所提高，但仍然沒有實現井口的無人化操作，勞動強度大、安全性差、修井效率低等問題已經成為制約修井效率提高的主要障礙。

發明內容
為了解決背景技術中所提出的現有技術問題，本發明提供一種修井作業遠程控制井口作業裝置，該種遠程控制井口作業裝置通過作業工將扶正機械手、開口型液壓鉗及其移動、緩衝定位機構、動力卡瓦一體化，通過連接至操作間的控制電纜給現場的控制櫃發出控制信號實現井口作業的遠程控制，從而使修井井口作業達到較高的機械化與自動化水平，使工人遠離井口，通過液控方式實現管柱的扶正、夾緊和上卸扣等操作，大大降低了工人的勞動強度、提高了修井效率。本發明的技術方案是該種修井作業遠程控制井口作業裝置，分為上、中、下三部分，分別稱為扶正機械手、移動作業工和底座；
其中，所述扶正機械手由扶正機械手爪、扶正機械手爪襯套、扶正機械手後座、扶正機械手後座襯套、扶正機械手轉動軸、開口銷、扶正機械手液壓缸、扶正機械手銷軸、扶正機械手底板、扶正機械手後座筋板、扶正機械手轉軸墊片以及扶正機械手液壓缸支撐軸連接後構成；其中，扶正機械手爪和扶正機械手爪襯套之間以及扶正機械手後座和扶正機械手後座襯套之間均通過螺栓連接，扶正機械手後座通過扶正機械手轉動軸分別與位於扶正機械手後座左、右兩側的扶正機械手爪連接，位於扶正機械手後座左、右兩側的扶正機械手液壓缸的缸筒分別與對應的扶正機械手液壓缸支撐軸鉸接；扶正機械手液壓缸的活塞杆通過扶正機械手銷軸與扶正機械手爪鉸接；扶正機械手後座筋板焊接於扶正機械手後座和扶正機械手底板上，扶正機械手後座與扶正機械手底板通過焊接相連；
所述移動作業工由作業工框架、作業工上蓋、作業工移動機構、緩衝定位機構以及一對液壓主鉗和液壓背鉗構成，作業工上蓋通過螺栓與作業工框架相連接，方鋼封口焊接在作業工框架上；
其中，所述液壓主鉗和液壓背鉗均為開口鉗，分別對應連接液壓主鉗支撐座和液壓背鉗支撐座，所述液壓主鉗支撐座和液壓背鉗支撐座通過連接導杆以及彈簧垂直連接於作業工框架上；
所述作業工移動機構由角鋼、槽鋼、軌道液壓缸、軌道液壓缸活塞杆連接座、輪軸、滾輪、輪軸套筒、軸承、輪軸端蓋以及角鋼筋板組成；其中，輪軸、滾輪、軸承、滾輪端蓋及端部螺釘組成滾輪部件，輪軸通過螺栓與角鋼連接，滾輪內部安裝有軸承，所述滾輪與軸承的外圈緊配合，輪軸套筒安裝在滾輪與角鋼之間，輪軸端蓋通過螺栓連接在輪軸端部；角鋼筋板均勻分布在角鋼上，若干個滾輪部件安裝在角鋼上，軌道液壓缸活塞杆與軌道液壓缸活塞杆連接座通過銷軸連接，所述滾輪部件位於槽鋼中；
所述緩衝定位機構由定位擋塊、緩衝彈簧、緩衝杆、緩衝蓋以及緩衝導向端蓋構成；其中，緩衝杆穿過緩衝彈簧安裝在定位擋塊中，緩衝導向端蓋位於定位擋塊的前端，通過螺釘與定位擋塊連接，緩衝蓋位於緩衝導向杆的端部，通過螺釘與緩衝導向杆連接； 所述底座由作業工底座、動力卡瓦以及控制櫃組成；
其中，所述動力卡瓦，包括卡瓦座、卡瓦體以及卡瓦驅動機構；所述卡瓦座的底端由內至外分布有兩圈螺栓孔，其內側螺栓孔用於與井口防噴器法蘭相連，其外側螺栓孔用於連接作業工底座；所述卡瓦體由各自鑲嵌有卡瓦牙的主卡瓦體、左卡瓦體和右卡瓦體三部分組成，所述三部分之間通過卡瓦體銷軸連接；所述卡瓦驅動機構，包括卡瓦液壓缸、卡瓦液壓缸缸筒螺栓、液壓缸接頭、主卡瓦體連杆、主卡瓦體連杆銷軸、主卡瓦體連杆中部螺栓以及主卡瓦體連杆尾部螺栓，其中，卡瓦液壓缸缸筒通過卡瓦液壓缸缸筒螺栓與卡瓦座相連， 卡瓦液壓缸活塞杆與液壓缸接頭通過螺紋連接，卡瓦液壓缸接頭與主卡瓦體連杆通過主卡瓦體連杆中部螺栓連接，主卡瓦體與主卡瓦體連杆通過主卡瓦體連杆銷軸連接，主卡瓦體連杆與卡瓦座通過主卡瓦體連杆尾部螺栓連接；
所述作業工底座，包括底座支撐機構和底座框架；所述底座支撐機構，由帶螺紋的支承座、絲槓、託盤、託盤蓋以及扳手構成，支承座與底座框架通過焊接相連，絲槓與支承座通過螺紋連接，絲槓下部為正方形，安裝有扳手，絲槓底端為半球形，位於託盤上，託盤與託盤蓋通過螺栓連接；所述底座框架由方鋼和底板焊接而成；
所述控制櫃，包括控制櫃殼體、控制手柄以及內置於所述殼體內的用於控制前述各液壓執行機構對應的液壓系統的液壓元器件；所述控制櫃用來對作業工進行控制，所述控制櫃內引出信號電纜連接至中央控制室以實現對所述作業裝置的遠程控制；
所述扶正機械手液壓缸支撐軸焊接在作業工框架的方鋼封口上，扶正機械手底板與作業工上蓋通過螺栓固定，角鋼分別左右對稱的焊接於作業工框架的底端，槽鋼則焊接在底座框架的上端，左右呈對稱分布；軌道液壓缸分布於作業工框架兩側，軌道液壓缸的缸筒通過螺栓與作業工底座連接，軌道液壓缸活塞杆與軌道液壓缸活塞杆連接座通過銷軸連接， 軌道液壓缸活塞杆連接座焊接在作業工框架上，定位擋塊焊接在作業工底座前端，底板與卡瓦座的底端之間通過螺栓連接。 本發明具有如下有益效果本種修井作業遠程控制井口作業裝置通過作業工將扶正機械手、開口型液壓鉗及其移動、緩衝定位機構、動力卡瓦一體化後實現遠程控制，概括的說，本裝置具有如下功能首先，通過液壓缸驅動移動作業工可以實現液壓鉗的往復運動，代替操作工人將液壓鉗退出或移到井口 ；而且，液壓鉗實現自動換擋和自動對缺口功能，通過遠程控制液壓迴路實現液壓鉗的高、低速換擋，在上卸口完畢時控制對缺口液壓迴路，實現自動對齊主鉗缺口，以便管柱順利從鉗口中移出和下一次上卸管柱順利進行；此外，在上卸扣操作中，利用扶正機械手將管柱扶正，保證扶正的管柱中心與井口中管柱中心對中，採用動力卡瓦，通過控制液壓系統來實現加緊和鬆開管柱的功能。本裝置實施後，可以改變現有修井作業工藝，從而使修井井口作業達到較高的機械化與自動化水平，使工人遠離井口，通過液控方式實現管柱的扶正、夾緊、上卸扣等操作。實施上述方案時，將動力卡瓦安裝在井口防噴器上，作業工底座通過法蘭與動力卡瓦連接，安裝好移動作業工及扶正機械手，連接好各個液壓油缸控制迴路，該系統即可正常工作。本裝置將工人從井口操作中釋放出來，提高了修井作業井口操作的機械化和自動化，保證了修井操作的安全性。


圖1是本發明的整體結構示意圖。圖2是本發明中所涉及的扶正機械手的結構示意圖一。圖3是本發明中所涉及的扶正機械手的結構示意圖二。圖4是本發明中所涉及的扶正機械手爪的結構示意圖。圖5是本發明中所涉及的移動作業工的結構示意圖。圖6是本發明中所涉及的液壓主鉗中顯示自動對缺口機構的結構示意圖一。圖7是本發明中所涉及的液壓主鉗中顯示自動對缺口機構的結構示意圖二。圖8是本發明中所涉及的液壓主鉗中顯示自動對缺口機構的結構示意圖三。圖9是本發明中所涉及的液壓主鉗中顯示自動對缺口機構的液壓主鉗殼體結構示意圖。圖10是本發明中所涉及的液壓主鉗中顯示自動對缺口機構的開口大齒輪連接板結構示意圖。圖11是本發明中所涉及的液壓主鉗中顯示自動對缺口機構的開口大齒輪結構示意圖。圖12是本發明中所涉及的液壓主鉗中顯示自動換擋機構的結構示意圖-
圖13是本發明中所涉及的液壓主鉗中顯示自動換擋機構的結構示意圖二
圖14是本發明中所涉及的液壓主鉗中顯示自動換擋機構的結構示意圖三
圖15是本發明所涉及的液壓背鉗的結構示意圖。
圖16是本發明中所涉及的作業工移動機構的結構示意圖一。
圖17是本發明中所涉及的作業工移動機構的結構示意圖二。
圖18是本發明中所涉及的作業工移動機構的輪軸結構示意圖。
圖19是本發明中所涉及的作業工移動機構及作業工底座的結構示意圖。
圖20是本發明中所涉及的移動作業工的緩衝定位機構的結構示意圖。
圖21是本發明中所涉及的動力卡瓦的結構示意圖一。
圖22是本發明所涉及的動力卡瓦的結構示意圖二。
圖23是本發明所涉及的動力卡瓦的主卡瓦體結構示意圖。
圖24是本發明所涉及的動力卡瓦的左卡瓦體結構示意圖。
圖25是本發明所涉及的動力卡瓦的右卡瓦體結構示意圖。圖沈是本發明所涉及的動力卡瓦的主卡瓦體連杆結構示意圖。圖27是本發明中所涉及的作業工底座支撐機構的結構示意圖。圖觀是本發明中所涉及的作業工底座框架的結構示意圖。圖四是本發明中所涉及的作業工控制櫃的結構示意圖一。圖30是本發明中所涉及的作業工控制櫃的結構示意圖二。圖中1-扶正機械手，2-液壓主鉗，3-液壓背鉗，4-移動作業工，5-作業工底座， 6-動力卡瓦，7-控制櫃，8-扶正機械手爪，9-扶正機械手爪襯套，10-扶正機械手後座， 11-扶正機械手後座襯套，12-扶正機械手轉動軸，13-開口銷，14-扶正機械手液壓缸， 15-扶正機械手銷軸，16-扶正機械手底板，17-扶正機械手後座筋板，18-扶正機械手轉軸墊片，19-作業工框架，20-導杆，21-液壓主鉗支撐座，22-彈簧，23-液壓背鉗支撐座， 24-主鉗殼體，25-帶兩個豁口開口大齒輪連接板，26-對缺口裝置導軌，27-對缺口裝置移動擋塊，28-對缺口裝置液壓缸，29-液壓缸支撐，30-擋塊小滾子，31-開口大齒輪，32-換擋機構內齒輪，33-換擋機構撥叉滾子，34-換擋機構套筒，35-換擋機構撥叉，36-換擋機構有鍵槽套筒，37-換擋機構限位滾子，38-換擋機構限位擋塊，39-換擋機構限位架，40-換擋機構撥叉杆，41-換擋機構液壓缸，42-換擋機構液壓缸底座，43-作業工上蓋，44-扶正機械手液壓缸支撐軸，45-方鋼封口，46-輪軸，47-滾輪，48-端部螺釘，49-軸承，50-輪軸端蓋，51-輪軸套筒，52-角鋼，53-角鋼筋板，54-軌道液壓缸活塞杆連接座，55-軌道液壓缸， 56-緩衝蓋，57-緩衝導向蓋，58-緩衝彈簧，59-定位擋塊，60-緩衝杆，61-卡瓦座，62-主卡瓦體，63-左卡瓦體，64-右卡瓦體，65-卡瓦體銷軸，66-主卡瓦體連杆尾部螺栓，67-卡瓦液壓缸，68-主卡瓦體連杆中部螺栓，69-液壓缸接頭，70-主卡瓦體連杆，71-主卡瓦體連杆銷軸，72-卡瓦牙，73-卡瓦液壓缸缸筒螺栓，74-託盤，75-託盤蓋，76-扳手，77-絲槓，78-底座框架，79-槽鋼，80-底板，81-支承座，82-管線接頭，83-壓力表。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明
本種修井作業遠程控制井口作業裝置，其整體結構圖如圖1所示，分為上、中、下三部分，分別稱為扶正機械手1、移動作業工4和底座。其中，所述扶正機械手1的結構如圖2結合圖3所示，由扶正機械手爪8、扶正機械手爪襯套9、扶正機械手後座10、扶正機械手後座襯套11、扶正機械手轉動軸12、開口銷13、 扶正機械手液壓缸14、扶正機械手銷軸15、扶正機械手底板16、扶正機械手後座筋板17、扶正機械手轉軸墊片18以及扶正機械手液壓缸支撐軸44連接後構成，其結構如圖4所示。其中，扶正機械手爪8和扶正機械手爪襯套9之間以及扶正機械手後座10和扶正機械手後座襯套11之間均通過螺栓連接，扶正機械手後座10通過扶正機械手轉動軸12分別與位於扶正機械手後座10左、右兩側的扶正機械手爪8連接，位於扶正機械手後座10左、右兩側的扶正機械手液壓缸14的缸筒分別與對應的扶正機械手液壓缸支撐軸44鉸接；扶正機械手液壓缸14的活塞杆通過扶正機械手銷軸15與扶正機械手爪8鉸接；扶正機械手後座筋板 17焊接於扶正機械手後座10和扶正機械手底板16上，扶正機械手後座10與扶正機械手底板16通過焊接相連。所述移動作業工4的結構如圖5所示，由作業工框架19、作業工上蓋43、作業工移動機構、緩衝定位機構以及一對液壓主鉗2和液壓背鉗3構成，作業工上蓋43通過螺栓與作業工框架19相連接，方鋼封口 45焊接在作業工框架19上。其中，所述液壓主鉗2和液壓背鉗3均為開口鉗，分別對應連接液壓主鉗支撐座21和液壓背鉗支撐座23，所述液壓主鉗支撐座21和液壓背鉗支撐座23通過連接導杆20以及彈簧22垂直連接於作業工框架19 上。下面對各個組成部分分別做出詳細說明
首先，對液壓主鉗中特殊的部分做出說明。所述液壓主鉗2外部為殼體結構，具有管柱的夾緊和旋扣功能，內部包括驅動機構、制動機構、卡緊機構、對缺口機構、換向機構和換擋機構。其中，驅動機構、制動機構、卡緊機構以及換向機構與常規的主鉗內結構無差別，因此，在此不再贅述。有不同的地方在於對缺口機構和換擋機構。如圖6至圖11所示，所述對缺口機構，包括對缺口裝置導軌沈，對缺口裝置移動擋塊27、擋塊小滾子30、帶兩個豁口開口大齒輪連接板25、主鉗殼體對、對缺口裝置液壓缸觀、液壓缸支撐四，其中，對缺口裝置導軌沈的上部開有一通槽，對缺口裝置移動擋塊27安裝在對缺口裝置導軌沈的通槽內，帶兩個豁口開口大齒輪連接板25與開口大齒輪31通過螺栓連接，對缺口裝置液壓缸28活塞杆前端與對缺口裝置移動擋塊27通過銷軸連接，對缺口裝置移動擋塊27兩側端部對稱安裝兩個擋塊小滾子30，對缺口裝置液壓缸28缸筒後端與液壓缸支撐四鉸接，液壓缸支撐四與主鉗殼體M通過螺栓連接。所述換擋機構的結構圖如圖12至圖14所示，包括換擋機構內齒輪32、換擋機構撥叉35、換擋機構撥叉滾子33、換擋機構撥叉杆40、換擋機構液壓缸41、換擋機構液壓缸底座42、換擋機構限位架39、換擋機構限位滾子37、換擋機構限位擋塊38、換擋機構有鍵槽套筒36以及換擋機構套筒34，其中，換擋機構撥叉35與換擋機構撥叉杆40通過鍵連接，換擋機構撥叉滾子33通過螺栓連接在換擋機構撥叉35的前端，左右各一個，換擋機構限位滾子 37與換擋機構限位架39通過銷軸連接，組成換擋機構限位塊，換檔機構限位塊安裝在換擋機構撥叉35與換擋機構撥叉杆40的圓柱槽中，換擋機構內齒輪32外側有凹槽，換擋機構撥叉35前端的換擋機構撥叉滾子33與換擋機構內齒輪32的外側面凹槽相配合，換擋機構限位擋塊38中間有一圓孔，換擋機構限位擋塊38通過螺栓連接在主鉗殼體M上，換擋機構限位塊處於換擋機構限位擋塊38中間的圓孔中，換擋機構有鍵槽套筒36與換擋機構撥叉杆40通過鍵連接，位於換擋機構撥叉35的一側，與主鉗殼體M上的孔為間隙配合，換擋機構套筒34位於換擋機構撥叉35的另一側，與換擋機構撥叉杆40為間隙配合，與主鉗殼體M上的孔為緊配合，換擋機構液壓缸41活塞杆與換擋機構撥叉杆40相連，換擋機構液壓缸41缸筒尾部與換擋機構液壓缸底座42通過銷軸連接，換擋機構液壓缸底座42與主鉗殼體M通過螺栓連接。所述液壓背鉗3的結構圖如圖15所示，位於在作業工框架19上，用於夾緊管柱， 通過導杆20、彈簧22支撐液壓主鉗2，導杆20上端通過螺釘與作業工上蓋43相連，導杆20 與液壓主鉗支承座21、液壓背鉗支承座23之間存在一定間隙。所述作業工移動機構的結構如圖16、圖17所示，由角鋼52、槽鋼79、軌道液壓缸 55、軌道液壓缸活塞杆連接座M、輪軸46、滾輪47、輪軸套筒51、軸承49、輪軸端蓋50以及角鋼筋板53組成；其中，輪軸46、滾輪47、軸承49、滾輪端蓋50及端部螺釘48組成滾輪部件，輪軸46通過螺栓與角鋼52連接，圖18所示為輪軸的結構示意圖。滾輪47內部安裝有軸承49，所述滾輪47與軸承49的外圈緊配合，輪軸套筒51安裝在滾輪47與角鋼52之間，輪軸端蓋50通過螺栓連接在輪軸46端部；角鋼筋板53均勻分布在角鋼52上，若干個滾輪部件安裝在角鋼52上，軌道液壓缸55活塞杆與軌道液壓缸活塞杆連接座M通過銷軸連接，所述滾輪部件位於槽鋼79中。如圖20所示，所述緩衝定位機構由定位擋塊59、緩衝彈簧58、緩衝杆60、緩衝蓋 56以及緩衝導向端蓋57構成；其中，緩衝杆60穿過緩衝彈簧58安裝在定位擋塊59中，緩衝導向端蓋57位於定位擋塊59的前端，通過螺釘與定位擋塊59連接，緩衝蓋56位於緩衝導向杆57的端部，通過螺釘與緩衝導向杆57連接。所述底座由作業工底座5、動力卡瓦6以及控制櫃7組成。其中，所述動力卡瓦6，包括卡瓦座61、卡瓦體以及卡瓦驅動機構；如圖21至圖沈所示，所述卡瓦座61的底端由內至外分布有兩圈螺栓孔，其內側螺栓孔用於與井口防噴器法蘭相連，其外側螺栓孔用於連接作業工底座；所述卡瓦體由各自鑲嵌有卡瓦牙72的主卡瓦體62、左卡瓦體63和右卡瓦體64三部分組成，所述三部分之間通過卡瓦體銷軸65連接； 所述卡瓦驅動機構，包括卡瓦液壓缸67、卡瓦液壓缸缸筒螺栓73、液壓缸接頭69、主卡瓦體連杆70、主卡瓦體連杆銷軸71、主卡瓦體連杆中部螺栓68以及主卡瓦體連杆尾部螺栓66， 其中，卡瓦液壓缸67缸筒通過卡瓦液壓缸缸筒螺栓73與卡瓦座61相連，卡瓦液壓缸67活塞杆與液壓缸接頭69通過螺紋連接，卡瓦液壓缸接頭69與主卡瓦體連杆70通過主卡瓦體連杆中部螺栓68連接，主卡瓦體62與主卡瓦體連杆70通過主卡瓦體連杆銷軸71連接，主卡瓦體連杆70與卡瓦座61通過主卡瓦體連杆尾部螺栓66連接。所述作業工底座5，包括底座支撐機構和底座框架78 ；所述底座支撐機構，其結構如圖27所示，由帶螺紋的支承座81、絲槓77、託盤74、託盤蓋75以及扳手76構成，支承座 81與底座框架78通過焊接相連，絲槓77與支承座81通過螺紋連接，絲槓77下部為正方形，安裝有扳手76，絲槓77底端為半球形，位於託盤74上，託盤74與託盤蓋75通過螺栓連接；所述底座框架78由方鋼和底板80焊接而成。所述控制櫃7，其外部結構如圖四、30所示，包括控制櫃殼體、控制手柄以及內置於所述殼體內的用於控制前述各液壓執行機構對應的液壓系統的液壓元器件；所述控制櫃用來對作業工進行控制，所述控制櫃7內引出信號電纜連接至中央控制室以實現對所述作業裝置的遠程控制。上述控制手柄包括動力卡瓦控制手柄、液壓鉗旋轉控制手柄、液壓鉗對缺口裝置控制手柄、液壓鉗換擋機構控制手柄、作業工移動驅動手柄、扶正機械手控制手柄；所述動力卡瓦控制手柄用於控制卡瓦液壓缸，實現動力卡瓦的閉合與打開，液壓鉗旋轉控制手柄用於控制液壓主鉗的馬達和液壓背鉗的齒條活塞液壓缸，液壓鉗對缺口裝置控制手柄用於控制對缺口裝置液壓缸，實現液壓主鉗對齊缺口的目的，液壓鉗換擋機構控制手柄控制換擋機構液壓缸，用於實現液壓鉗的高低檔切換，作業工移動驅動手柄用於控制軌道液壓缸，實現作業工的往復運動，扶正機械手控制手柄用於控制扶正機械手液壓缸，實現扶正機械手爪的開合
上述各個部分之間的連接關係為所述扶正機械手液壓缸支撐軸44焊接在作業工框架19的方鋼封口 45上，扶正機械手底板16與作業工上蓋43通過螺栓固定，角鋼52分別左右對稱的焊接於作業工框架19的底端，槽鋼79則焊接在底座框架78的上端，左右呈對稱分布；軌道液壓缸55分布於作業工框架19兩側，軌道液壓缸55的缸筒通過螺栓與作業工底座19連接，軌道液壓缸55活塞杆與軌道液壓缸活塞杆連接座M通過銷軸連接，軌道液壓缸活塞杆連接座M焊接在作業工框架19上，定位擋塊59焊接在作業工底座5前端， 底板80與卡瓦座61的底端之間通過螺栓連接。下面給出利用本發明中所述裝置進行工作的完整過程，分為上提管柱和下放管柱兩個階段來描述。一、完成上提管柱的工作過程
卡瓦卡緊管柱，並保證管柱伸出足夠吊卡夾持的長度，移動作業工向後運動到一定位置，讓開井口，給吊卡留出足夠的空間，保證吊卡對管柱的順利夾持。遊車帶動吊卡下行，準備抓取，接近管柱接箍時，遊車停止運動，吊卡卡緊液壓缸活塞伸出，推動連杆機構帶動吊卡門完全打開，天車帶動吊卡繼續下行，吊卡經過接箍後， 遊車停止運動。吊卡卡緊液壓缸活塞收回，帶動連杆機構並推動吊卡門，使吊卡門關閉，卡住接箍下端管柱，鎖緊機構液壓缸活塞伸出，帶動連杆機構運動，並推動門插關閉，對卡緊機構進行鎖緊。之後，卡瓦液壓缸活塞伸出，帶動連杆機構向上運動，推動卡瓦體向上運動， 卡瓦打開，遊車上行，帶動吊卡卡緊管柱。當下一油管接箍達到指定位置時，遊車停止，卡瓦液壓缸活塞收回，帶動連杆機構運動，收回卡瓦體，卡瓦閉合，夾持管柱，使管柱懸持在井作業工上主鉗缺口處於對齊狀態，對缺口裝置移動擋塊處於收回狀態。移動作業工軌道液壓缸活塞伸出，推動移動作業工向前運動，作業工與作業工底座前端的定位緩衝擋塊接觸，並壓縮緩衝彈簧，使動力背鉗到達油管接箍位置。背鉗卡緊管柱，同時遠程控制主鉗驅動迴路和主鉗換擋迴路，將其調到低速檔，逆時針旋轉主鉗液壓馬達，主鉗卡緊管柱並進行繃扣操作，鬆開螺紋扣後將主鉗調到高速檔，快速卸扣。卸扣完畢，對缺口裝置液壓缸驅動對缺口裝置移動擋塊，使之向前運動，頂住開口大齒輪連接板，反轉液壓馬達，當對缺口裝置移動擋塊中的兩個圓柱銷與大齒輪連接板中的缺口正對時，兩個圓柱銷插到開口大齒輪連接板中，關閉液壓馬達驅動迴路，此時夾緊機構的缺口與主鉗殼體的缺口對齊，實現對缺口操作。背鉗鬆開管柱，扶正機械手爪液壓缸活塞收回，推動扶正機械手爪打開，井架上大扶正機械手將管柱推離井口。遊車帶動吊卡下行，油管底端與滑道接觸，排管工人拖拽管柱沿滑道滑下。對缺口裝置液壓缸活塞收回，帶動對缺口裝置移動擋塊向後運動，到達預定的閒置位置。移動作業工軌道液壓缸活塞收回，帶動移動作業工向後運動，讓開井口位置。遊車帶動吊卡繼續下行，吊卡隨著管柱的下行而翻轉，直到井口附近，管柱完全落在滑道上，此時吊卡以翻轉至接近水平位置。排管工人將管柱拖出井口位置，遊車帶動吊卡向上運動一段距離，在重力的作用下，吊卡有水平位置翻轉至豎直位置。遊車帶動吊卡下行，抓取管柱，重複卸扣操作。二、完成下放管柱的工作過程
卡瓦卡緊管柱，並保證管柱伸出的長度可使液壓背鉗卡住管柱的接箍，移動作業工向後運動到一定位置，讓開井口，給吊卡留出足夠的空間，保證吊卡對待接打的管柱的順利夾持。排管工人將管柱沿滑道推至井口。遊車帶動吊卡下行至管柱上部，遊車停止運動。吊卡翻轉，使之接近水平位置，卡住管柱接箍下端。遊車上行，帶動吊卡提升管柱。作業工上主鉗缺口處於對齊狀態，對缺口裝置移動擋塊處於收回狀態。移動作業工軌道液壓缸活塞伸出，推動移動作業工向前運動，作業工與作業工底座前端的定位緩衝擋塊接觸，並壓縮緩衝彈簧直到背鉗到達油管接箍位置。遊車帶動吊卡繼續上行，直到管柱離開滑道，管柱擺動一定角度後，與扶正機械手接觸，遊車停止運動。控制扶正機械液壓迴路，使扶正機械手抓取並夾持管柱，使管柱中心與卡瓦夾持的管柱中心對中，實現管柱的扶正操作。遊車帶動吊卡下行，使管柱下端進入到接箍中。控制背鉗液壓迴路，使背鉗夾緊卡瓦夾持的管柱接箍。順時針旋轉主鉗液壓馬達，調整換擋液壓迴路，使之處於低速檔，使主鉗夾緊管柱並進行上扣操作，此時將主鉗調到高速檔，快速上扣，上扣即將結束時將主鉗調到低速檔， 進行緊扣操作。上扣完畢，對缺口裝置液壓缸驅動對缺口裝置移動擋塊，使之向前運動，頂住開口大齒輪連接板，反轉液壓馬達，當對缺口裝置移動擋塊中的兩個圓柱銷與大齒輪連接板中的缺口正對時，兩個圓柱銷插到開口大齒輪連接板中，關閉液壓馬達驅動迴路，此時夾緊機構的缺口與主鉗殼體的缺口對齊，實現對缺口操作。對缺口裝置液壓缸活塞收回，帶動對缺口裝置移動擋塊向後運動，到達預定的閒置位置。移動作業工軌道液壓缸活塞收回，帶動移動作業工向後運動，讓開井口位置。卡瓦液壓缸活塞杆伸出，帶動連杆機構向上運動，推動卡瓦體向上運動，卡瓦打開。遊車帶動吊卡向下運動，將管柱下放入井中。油管接箍到達指定位置後，遊車停止。卡瓦液壓缸活塞收回，帶動連杆機運動，收回卡瓦體，卡瓦閉合，夾緊管柱，使管柱懸持在井口。
權利要求
1. 一種修井作業遠程控制井口作業裝置，分為上、中、下三部分，分別稱為扶正機械手 (1)、移動作業工(4)和底座；其中，所述扶正機械手(1)由扶正機械手爪(8)、扶正機械手爪襯套(9)、扶正機械手後座(10)、扶正機械手後座襯套(11)、扶正機械手轉動軸(12)、開口銷(13)、扶正機械手液壓缸(14)、扶正機械手銷軸(15)、扶正機械手底板(16)、扶正機械手後座筋板(17)、扶正機械手轉軸墊片(18)以及扶正機械手液壓缸支撐軸(44)連接後構成；其中，扶正機械手爪(8) 和扶正機械手爪襯套(9)之間以及扶正機械手後座(10)和扶正機械手後座襯套(11)之間均通過螺栓連接，扶正機械手後座(10)通過扶正機械手轉動軸(12)分別與位於扶正機械手後座(10)左、右兩側的扶正機械手爪(8)連接，位於扶正機械手後座(10)左、右兩側的扶正機械手液壓缸(14)的缸筒分別與對應的扶正機械手液壓缸支撐軸(44)鉸接；扶正機械手液壓缸(14)的活塞杆通過扶正機械手銷軸(15)與扶正機械手爪(8)鉸接；扶正機械手後座筋板(17)焊接於扶正機械手後座(10)和扶正機械手底板(16)上，扶正機械手後座(10) 與扶正機械手底板(16)通過焊接相連；所述移動作業工(4)由作業工框架(19)、作業工上蓋(43)、作業工移動機構、緩衝定位機構以及一對液壓主鉗(2)和液壓背鉗(3)構成，作業工上蓋(43)通過螺栓與作業工框架 (19)相連接，方鋼封口(45)焊接在作業工框架(19)上；其中，所述液壓主鉗(2)和液壓背鉗(3)均為開口鉗，分別對應連接液壓主鉗支撐座 (21)和液壓背鉗支撐座(23)，所述液壓主鉗支撐座(21)和液壓背鉗支撐座(23)通過連接導杆(20)以及彈簧(22)垂直連接於作業工框架(19)上；所述作業工移動機構由角鋼(52)、槽鋼(79)、軌道液壓缸(55)、軌道液壓缸活塞杆連接座(54)、輪軸(46)、滾輪(47)、輪軸套筒(51)、軸承(49)、輪軸端蓋(50)以及角鋼筋板 (53)組成；其中，輪軸(46)、滾輪(47)、軸承(49)、滾輪端蓋(50)及端部螺釘(48)組成滾輪部件，輪軸(46)通過螺栓與角鋼(52)連接，滾輪(47)內部安裝有軸承(49)，所述滾輪(47) 與軸承(49)的外圈緊配合，輪軸套筒(51)安裝在滾輪(47)與角鋼(52)之間，輪軸端蓋(50) 通過螺栓連接在輪軸(46)端部；角鋼筋板(53)均勻分布在角鋼(52)上，若干個滾輪部件安裝在角鋼(52)上，軌道液壓缸(55)活塞杆與軌道液壓缸活塞杆連接座(54)通過銷軸連接，所述滾輪部件位於槽鋼(79)中；所述緩衝定位機構由定位擋塊(59)、緩衝彈簧(58)、緩衝杆(60)、緩衝蓋(56)以及緩衝導向端蓋(57)構成；其中，緩衝杆(60)穿過緩衝彈簧(58)安裝在定位擋塊(59)中，緩衝導向端蓋(57)位於定位擋塊(59)的前端，通過螺釘與定位擋塊(59)連接，緩衝蓋(56)位於緩衝導向杆(57)的端部，通過螺釘與緩衝導向杆(57)連接；所述底座由作業工底座(5)、動力卡瓦(6)以及控制櫃(7)組成； 其中，所述動力卡瓦(6)，包括卡瓦座(61)、卡瓦體以及卡瓦驅動機構；所述卡瓦座 (61)的底端由內至外分布有兩圈螺栓孔，其內側螺栓孔用於與井口防噴器法蘭相連，其外側螺栓孔用於連接作業工底座；所述卡瓦體由各自鑲嵌有卡瓦牙(72)的主卡瓦體(62)、左卡瓦體(63)和右卡瓦體(64)三部分組成，所述三部分之間通過卡瓦體銷軸(65)連接；所述卡瓦驅動機構，包括卡瓦液壓缸(67)、卡瓦液壓缸缸筒螺栓(73)、液壓缸接頭(69)、主卡瓦體連杆(70)、主卡瓦體連杆銷軸(71)、主卡瓦體連杆中部螺栓(68)以及主卡瓦體連杆尾部螺栓(66)，其中，卡瓦液壓缸(67)缸筒通過卡瓦液壓缸缸筒螺栓(73)與卡瓦座(61)相連，卡瓦液壓缸(67)活塞杆與液壓缸接頭(69)通過螺紋連接，卡瓦液壓缸接頭(69)與主卡瓦體連杆(70 )通過主卡瓦體連杆中部螺栓(68 )連接，主卡瓦體(62 )與主卡瓦體連杆(70 )通過主卡瓦體連杆銷軸(71)連接，主卡瓦體連杆(70)與卡瓦座(61)通過主卡瓦體連杆尾部螺栓(66)連接；所述作業工底座(5)，包括底座支撐機構和底座框架(78)；所述底座支撐機構，由帶螺紋的支承座(81)、絲槓(77)、託盤(74)、託盤蓋(75)以及扳手(76)構成，支承座(81)與底座框架(78)通過焊接相連，絲槓(77)與支承座(81)通過螺紋連接，絲槓(77)下部為正方形，安裝有扳手(76)，絲槓(77)底端為半球形，位於託盤(74)上，託盤(74)與託盤蓋(75) 通過螺栓連接；所述底座框架(78)由方鋼和底板(80)焊接而成；所述控制櫃(7)，包括控制櫃殼體、控制手柄以及內置於所述殼體內的用於控制前述各液壓執行機構對應的液壓系統的液壓元器件；所述控制櫃用來對作業工進行控制，所述控制櫃(7)內引出信號電纜連接至中央控制室以實現對所述作業裝置的遠程控制；所述扶正機械手液壓缸支撐軸(44)焊接在作業工框架(19)的方鋼封口(45)上，扶正機械手底板(16)與作業工上蓋(43)通過螺栓固定，角鋼(52)分別左右對稱的焊接於作業工框架(19)的底端，槽鋼(79)則焊接在底座框架(78)的上端，左右呈對稱分布；軌道液壓缸(55 )分布於作業工框架(19 )兩側，軌道液壓缸(55 )的缸筒通過螺栓與作業工底座(19 ) 連接，軌道液壓缸(55)活塞杆與軌道液壓缸活塞杆連接座(54)通過銷軸連接，軌道液壓缸活塞杆連接座(54 )焊接在作業工框架(19 )上，定位擋塊(59 )焊接在作業工底座(5 )前端， 底板(80)與卡瓦座(61)的底端之間通過螺栓連接。
全文摘要
一種修井作業遠程控制井口作業裝置。主要解決現有修井作業時井口操作不能實現機械化與自動化使得工人勞動強度高、安全性差以及作業效率低的問題。其特徵在於作業工上端安裝有扶正機械手，作業工框架內部安裝有液壓鉗，作業工的前端安裝有緩衝定位擋塊，作業工下端安裝有移動機構，作業工位於作業工底座上，作業工底座在豎直方向可調，用以在豎直方向上定位作業工，作業工底座內部安裝有動力卡瓦，卡瓦與井口法蘭相連，通過動力卡瓦確定作業工底座的安裝位置，作業工底座框架側邊焊接有控制櫃，控制整個裝置的液壓系統。本發明提高了上卸管柱的機械化、自動化程度，減少了修井工人的勞動強度，實現井口的無人化操作，具有實際應用價值。
文檔編號E21B44/00GK102191923SQ20111009186
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月13日 優先權日2011年4月13日
發明者任福深, 常玉連, 龐伶伶, 王妍, 王晶, 聶文平, 高勝 申請人:東北石油大學