一種井口無人操作的修井作業(yè)系統(tǒng)及工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種井口無人操作的修井作業(yè)系統(tǒng)及工藝，其中系統(tǒng)包括智能大鉤、智能吊卡、吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)及吊卡安裝系統(tǒng)，吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)及吊卡安裝系統(tǒng)位于井口中心軸線相同方向的一側(cè)并且吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)和吊卡安裝系統(tǒng)組合安裝在一個框架結(jié)構(gòu)的井口作業(yè)平臺上，所述智能吊卡設置有兩個摘掛環(huán)，用于吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)和吊卡安裝系統(tǒng)轉(zhuǎn)運吊卡，使其輪番更換于智能大鉤和井口正上方的井口平臺上，當其中一個智能吊卡輪換到井口正上方的井口平臺進行懸吊油管時，由一側(cè)的吊卡安裝系統(tǒng)把此智能吊卡連接到智能大鉤上。該發(fā)明實現(xiàn)了機械化作業(yè)，實現(xiàn)了吊卡轉(zhuǎn)運、吊卡安裝的無人化，極大減輕工人勞動強度；吊卡轉(zhuǎn)運及吊卡安裝由三維空間運動變?yōu)槎S平面運動，簡化運動路徑，作業(yè)效率大幅提升。
【專利說明】一種井口無人操作的修井作業(yè)系統(tǒng)及工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油工業(yè)修井作業(yè)技術(shù)，具體地說是一種井口無人操作的修井作業(yè)系統(tǒng)及工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]修井作業(yè)是油田生產(chǎn)過程的重要環(huán)節(jié)，多年來一直是勞動密集型產(chǎn)業(yè)，目前，大多數(shù)油田使用傳統(tǒng)的設備作業(yè)，一般需要5名以上工人協(xié)同作業(yè)，一名司鉆操作通井機或修井機起下油管，二名工人在井口搬抬吊卡、摘掛吊環(huán)、推拉液壓鉗上卸油管扣，二名工人在井場上拖拉油管，負責井口與油管排之間油管的輸送以及油管的排放。尤其是井口小修作業(yè)，其工作環(huán)節(jié)惡劣，工人勞動強度大，并且操作過程中還存在安全隱患。
[0003]隨著以人為本理念以及安全環(huán)保意識的增強，這種以長期以來依靠作業(yè)工人手動完成的作業(yè)模式亟待改變，專利200910180988.3替代井口人工操作的修井作業(yè)機械化系統(tǒng)及專利200810012728.0 一種油田修井操作機等機械化修井方法采用一個井口固定吊卡和一個游動吊卡配合其他機構(gòu)來實現(xiàn)機械化修井的，為了使固定吊卡與游動吊卡配合，固定吊卡必須為卡盤式來卡住油管本體，這樣就有可能造成油管的損壞，嚴重時可以造成油管的落井事故，方法的適用性受到限制；專利201320137833.3機械化修井作業(yè)吊卡轉(zhuǎn)運裝置的機械化修井方法為采用機械的方法模擬人工操作，該方法在吊卡轉(zhuǎn)運時占據(jù)井口中心軸線(起下油管的空間)，影響了施工效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種井口無人操作的修井作業(yè)系統(tǒng)及工藝，實現(xiàn)井口操作無人化，降低工人的勞動強度，有效提高作業(yè)的安全可靠性，同時不影響修井的效率。
[0005]為了達成上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，一種井口無人操作的修井作業(yè)系統(tǒng)，包括智能大鉤、智能吊卡、吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)及吊卡安裝系統(tǒng)，吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)及吊卡安裝系統(tǒng)位于井口中心軸線相同方向的一側(cè)并且吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)和吊卡安裝系統(tǒng)組合安裝在一個框架結(jié)構(gòu)的井口作業(yè)平臺上，所述智能吊卡設置有兩個摘掛環(huán)，用于吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)和吊卡安裝系統(tǒng)轉(zhuǎn)運智能吊卡，使其輪番更換于智能大鉤和井口正上方的井口平臺上，當其中一個智能吊卡輪換到井口正上方的井口平臺進行懸吊油管時，由一側(cè)的吊卡安裝系統(tǒng)把此智能吊卡連接到智能大鉤上。
[0006]所述吊卡安裝系統(tǒng)主要由液壓馬達、中心軸、凸輪、吊卡安裝臂、U形吊環(huán)推送臂組成，液壓馬達安裝在井口軸線一側(cè)的井口平臺面以下，且與井口軸線有一定距離，液壓馬達帶動一根水平的中心軸轉(zhuǎn)動，所述中心軸上分別裝有凸輪、吊卡安裝臂、U形吊環(huán)推送臂，三者置于中心軸不同的角度位置并且跟隨中心軸旋轉(zhuǎn)，各自實現(xiàn)將連接板頂起、將智能吊卡推至井口、將井口平臺上的智能吊卡的U形吊環(huán)推送至智能大鉤三個動作，所述連接板一端搭在凸輪上方，另一端鉸接在井口正上方一側(cè)的井口平臺上。
[0007]在井口軸線的另外一側(cè)，安裝有吊卡推送液壓缸，吊卡推送液壓缸能帶動吊卡推送臂將吊卡推離井口。
[0008]所述吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)由轉(zhuǎn)運液壓馬達、旋轉(zhuǎn)心軸、轉(zhuǎn)運臂、轉(zhuǎn)運手、支撐架組成，轉(zhuǎn)運液壓馬達的輸出端連接旋轉(zhuǎn)心軸，轉(zhuǎn)運液壓馬達安裝固定在支撐架上，旋轉(zhuǎn)心軸通過軸承安裝在支撐架上，支撐架安裝固定在作業(yè)平臺上，轉(zhuǎn)運臂上端連接在旋轉(zhuǎn)心軸上，下端內(nèi)側(cè)設置轉(zhuǎn)運手，轉(zhuǎn)運手本體通過鉸接軸連接在轉(zhuǎn)運臂下端內(nèi)側(cè)；轉(zhuǎn)運手的鉸接軸位于轉(zhuǎn)運手本體重心以上，在重力作業(yè)下，轉(zhuǎn)運手隨轉(zhuǎn)運臂旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)運手的開口一直朝上；鉸接軸、轉(zhuǎn)運手本體合稱轉(zhuǎn)運手，當轉(zhuǎn)運手進行轉(zhuǎn)運吊卡時，轉(zhuǎn)運手本體鉤住智能吊卡的摘掛環(huán)。
[0009]所述智能大鉤包括鉤體和自動鎖閉機構(gòu)，所述自動鎖閉機構(gòu)設置在鉤體入口處的鉤尖上，并且包括齒條、齒條伸縮驅(qū)動機構(gòu)，所述自動鎖閉機構(gòu)通過銷軸或螺栓連接與鉤體上，所述齒條兩側(cè)還設置有保證齒條運動軌跡的導向裝置；所述齒條伸縮驅(qū)動機構(gòu)包括電機、蝸輪蝸桿，所述電機輸出軸與蝸輪蝸桿連接，所述蝸輪與齒條嚙合連接；所述電機的開關(guān)由繼電器控制，所述繼電器通過有線或無線方式連接至遙控器；所述齒條前端為鎖塊，所述鉤體鉤身上開設對應鎖塊的限位槽，該限位槽為矩形槽；所述鉤體的鉤尖內(nèi)部開設有與齒條導向裝置配合的齒條運動軌道，所述齒條沿齒條運動軌道前后直線運動。
[0010]所述智能吊卡包括開設有吊口的吊卡本體、活門、活門驅(qū)動裝置、U形吊環(huán)，摘掛環(huán)、擋塊，所述活門設置在吊口處，為一開設有豁口的圓環(huán)，并且活門圓環(huán)外側(cè)開設有外齒，所述活門外側(cè)的吊卡本體內(nèi)部設置有與活門外齒相嚙合且?guī)踊铋T旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置主要包括連接在一起的電機和蝸輪蝸桿減速器，所述蝸輪蝸桿減速器的輸出軸端通過齒輪嚙合在活門外齒上；所述智能吊卡為遙控吊卡，電機的開關(guān)由繼電器控制，所述繼電器通過有線或無線方式連接至遙控器，所述遙控吊卡內(nèi)部還設置有為電機提供電力的電池；所述吊卡本體左右兩側(cè)設置吊卡吊耳，吊耳上套有U形吊環(huán)，所述U形吊環(huán)頂部為U形端部，底部為兩個吊環(huán)環(huán)部，兩個吊環(huán)環(huán)部套在吊卡本體兩側(cè)吊卡吊耳上；所述吊卡本體底部設置有底座，所述吊卡外側(cè)的吊耳上還設置有擋塊，防止U形吊環(huán)從吊卡吊耳上滑脫。所述U形吊環(huán)中間位置處設有摘掛環(huán)，用于智能吊卡的轉(zhuǎn)運。U形吊環(huán)可繞吊卡兩側(cè)的吊卡吊耳轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)U形摘掛環(huán)與大鉤之間的摘掛。
[0011]為了達成上述另一目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，一種井口無人操作的修井作業(yè)工藝，其步驟為:
井口設備安裝的步驟，吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)及吊卡安裝系統(tǒng)位于井口中心軸線相同方向的一側(cè)，并且吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)和吊卡安裝系統(tǒng)組合安裝在一個框架結(jié)構(gòu)的井口作業(yè)平臺上，用于取放不懸掛油管的空智能吊卡，以及將空智能吊卡安放至井口，使智能吊卡承受管柱重量;
起油管的步驟，智能大鉤攜帶空智能吊卡下行，同時智能大鉤自動鎖閉裝置打開，吊卡轉(zhuǎn)運裝置同時運行至井口軸線與空智能吊卡相交位置將該智能吊卡旋轉(zhuǎn)式取走，智能大鉤繼續(xù)下行至井口，吊卡安裝系統(tǒng)將懸掛油管的智能吊卡的U形吊環(huán)與智能大鉤連接，智能大鉤自動鎖閉裝置關(guān)閉，智能大鉤上行起出油管，然后吊卡轉(zhuǎn)運裝置把空智能吊卡放置在吊卡安裝系統(tǒng)上，當下根油管接箍提升至井口平臺以上時，吊卡安裝系統(tǒng)將智能吊卡安置在井口上方的井口平臺上進行懸掛下一根油管，該智能吊卡關(guān)閉活門，牢固懸掛油管；卸完油管扣，智能大鉤將單根油管轉(zhuǎn)移至井場，智能大鉤帶動智能吊卡下行，重復上述步驟，即可實現(xiàn)起油管操作。
[0012]下油管的步驟，智能大鉤攜帶懸掛有單根油管的智能吊卡下行，使懸掛的單根油管與下部油管接箍連接，智能大鉤上提，井口的智能吊卡活門打開，吊卡推送臂將井口的智能吊卡推離井口軸線后，吊卡推送臂復位，此時該智能吊卡位于凸輪上方的連接板上，吊卡轉(zhuǎn)運裝置把該空智能吊卡旋轉(zhuǎn)式帶走，與此同時，懸掛油管的智能大鉤下降至井口，智能大鉤的自動鎖閉機構(gòu)打開，吊卡安裝裝置使智能吊卡的U型吊環(huán)與智能大鉤脫離，智能大鉤上提，當?shù)蹩ㄞD(zhuǎn)運裝置帶動空智能吊卡旋轉(zhuǎn)至井口軸線與智能大鉤相交位置時把智能吊卡掛在智能大鉤上，智能大鉤自動鎖閉裝置自動鎖閉，該智能大鉤帶著智能吊卡去井場上吊下一根油管，懸掛油管時智能吊卡關(guān)閉活門，牢固懸掛油管。智能大鉤上提，懸掛的單根油管與井口油管連接，這樣，一根一根的即可實現(xiàn)下油管操作。
[0013]所述轉(zhuǎn)運手的圓周運動軌跡與井口軸線有兩個交點，兩個轉(zhuǎn)運手之間的寬度能保證轉(zhuǎn)運手運動到與井口軸線交點位置時，不碰撞井口軸線方向的油管；為了不碰撞作業(yè)平臺，取放吊卡在圓周運動軌跡與井口軸線兩個交點的上部交點處進行。
[0014]起油管時，轉(zhuǎn)運手在上部交點承接吊卡后，帶動吊卡進行圓周旋轉(zhuǎn)，將其轉(zhuǎn)運至井口附近的吊卡安裝裝置上，等待懸掛下一根油管的接箍；下油管時，轉(zhuǎn)運手將坐在吊卡安裝裝置上的吊卡逆轉(zhuǎn)運至上部交點處等待大鉤取走吊卡。
[0015]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
1、實現(xiàn)了機械化作業(yè)，既減輕了工人的勞動強度，又減少了安全隱患；
2、與現(xiàn)有普通修井機游動滑車配套使用，結(jié)構(gòu)簡單，投資少，操作方便；
3、實現(xiàn)了吊卡轉(zhuǎn)運、吊卡安裝無人化，極大減輕工人勞動強度；
4、吊卡轉(zhuǎn)運及吊卡安裝由三維空間運動變?yōu)槎S平面運動，簡化運動路徑，作業(yè)效率大幅提升；
5、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝、拆卸方便，并可根據(jù)井場實際情況進行布置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為一種井口無人操作的修井作業(yè)系統(tǒng)在進行起油管作業(yè)的初始狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為一種井口無人操作的修井作業(yè)系統(tǒng)在進行下油管作業(yè)的初始狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為智能大鉤結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為智能吊卡結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為吊卡驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為吊卡安裝系統(tǒng)俯視圖；
圖8為吊卡安裝系統(tǒng)主視圖。
[0017]圖中:11.智能大鉤，13.吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，14.吊卡安裝系統(tǒng)，15.作業(yè)平臺，16.油管；21.銷軸孔，22.鉤體，23.限位槽，24.鎖塊，25.蝸輪蝸桿，26.齒條，27.電機；31.U形吊環(huán)，32.摘掛環(huán)，33.吊卡本體，34.吊卡吊耳，35.擋塊，36.活門，37.齒輪，38.蝸輪蝸桿減速器，39.電機；310.電池；41.轉(zhuǎn)運液壓馬達，42.旋轉(zhuǎn)心軸，43.轉(zhuǎn)運臂，44.轉(zhuǎn)運手，45.支撐架；51.安裝液壓馬達，52.中心軸，53.凸輪，54.吊卡安裝臂，55.U形吊環(huán)推送臂，56.連接板，57.吊卡推送臂，58.吊卡推送液壓缸。

【具體實施方式】
[0018]有關(guān)本發(fā)明的詳細說明及技術(shù)內(nèi)容，配合【專利附圖】

【附圖說明】如下，然而附圖僅提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
[0019]如圖1-8所示，如圖1所示，本發(fā)明包括智能大鉤11、智能吊卡、吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)13及吊卡安裝系統(tǒng)14 ;智能大鉤11通過鉤體上部銷軸孔21通過銷軸與修井機游動滑車相連接，用來起下管柱；智能吊卡由兩個相同的智能吊卡12 (a)、12 (b)組成，用來懸掛井內(nèi)管柱；吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)13及吊卡安裝系統(tǒng)14位于井口中心軸線相同方向的一側(cè)，用于取放不懸掛油管的空智能吊卡及將空智能吊卡安放至井口使智能吊卡承受管柱重量，吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)13和吊卡安裝系統(tǒng)14組合安裝在一個框架結(jié)構(gòu)的井口平臺上，修井時與井口連接。
[0020]所述智能大鉤11，主要由銷軸孔21、鉤體22、鎖塊24、蝸輪蝸桿25和齒條26、電機27等組成。鉤體22采用銷軸通過銷軸孔21連接在普通修井機的游動滑車上，電機27固定于智能大鉤鉤體22的端部，電機27開關(guān)通過自動化實現(xiàn)，電機27輸出軸帶動蝸輪蝸桿25運動，蝸輪蝸桿25通過銷軸或螺栓連接與智能大鉤鉤體22上，齒條26在智能大鉤端部的軌道槽內(nèi)運動，鎖塊24通過焊接等方式與齒條26連接，蝸輪蝸桿25帶動齒條26驅(qū)動鎖塊24沿著大鉤端部所開的軌道運動，當運動到鉤體22上所開限位槽23內(nèi)時，智能大鉤鎖塊24處于關(guān)閉狀態(tài)，當回位到最小位移時，智能大鉤鎖塊24處于打開狀態(tài)。
[0021]所述智能吊卡，主要由U形吊環(huán)31、摘掛環(huán)32、吊卡本體33、擋塊35、活門36、齒輪37、蝸輪蝸桿減速器38、電機39、電池310等組成。吊卡本體33與一套U形吊環(huán)31連為一體，U形吊環(huán)31隨吊卡本體33 —起轉(zhuǎn)運。吊卡左右兩端面有擋塊32，防止U形吊環(huán)31從吊卡吊耳34上滑脫；U形吊環(huán)31中間位置處有摘掛環(huán)32，可實施智能吊卡的轉(zhuǎn)運。吊卡本體33左右兩側(cè)設置吊卡吊耳34,U形吊環(huán)31可繞吊卡吊耳34轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)U形吊環(huán)31與智能大鉤11之間的摘掛?；铋T36外側(cè)開設有外齒，吊卡本體33內(nèi)部設置有與活門36外齒相嚙合且?guī)踊铋T旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置主要包括連接在一起的電機39和蝸輪蝸桿減速器38，蝸輪蝸桿減速器38的輸出軸端通過齒輪37嚙合在活門36的外齒上，吊卡內(nèi)部還設置有為電機39提供電力的電池310。井口無人操作的修井作業(yè)系統(tǒng)中包含兩個完全相同的智能吊卡，用于交替懸掛油管。
[0022]所述吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)13，主要由轉(zhuǎn)運液壓馬達41、旋轉(zhuǎn)心軸42、轉(zhuǎn)運臂43、轉(zhuǎn)運手44、支撐架45組成，用于轉(zhuǎn)運智能吊卡。該吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)13位于井口軸線的一側(cè)，井口作業(yè)平臺面以上，兩個轉(zhuǎn)運臂43按井口軸線對稱分布，轉(zhuǎn)運臂43進行圓周旋轉(zhuǎn)運動，帶動轉(zhuǎn)運手44勾住智能吊卡的摘掛環(huán)32，帶動智能吊卡跟隨轉(zhuǎn)運臂43 —同進行旋轉(zhuǎn)圓周運動，從而實現(xiàn)吊卡轉(zhuǎn)運。轉(zhuǎn)運臂43的圓周運動軌跡與井口軸線有兩個交點，兩個轉(zhuǎn)運臂43之間的寬度能保證轉(zhuǎn)運臂43運動到與井口軸線交點位置時不碰撞井口軸線方向的油管。為了不碰撞井口作業(yè)平臺，取放智能吊卡在圓周運動軌跡與井口軸線兩個交點的上部交點處進行。
[0023]所述吊卡安裝系統(tǒng)14，主要由安裝液壓馬達51、中心軸52、凸輪53、吊卡安裝臂
54、U形吊環(huán)推送臂55、連接板56、吊卡推送臂57及吊卡推送液壓缸58組成。安裝液壓馬達51在井口操作平臺15上距離井口軸線一定位置，位于井口平臺面以下，安裝液壓馬達51帶動一根水平的中心軸52轉(zhuǎn)動。中心軸52上的不同位置分別裝有凸輪53，吊卡安裝臂54以及U形吊環(huán)推送臂55，三者之間相隔一定的角度，可以在中心軸52的帶動下轉(zhuǎn)動，同時實現(xiàn)將連接板56頂起，將智能吊卡推至井口及將U形吊環(huán)31推送至智能大鉤11等三個動作，從而實現(xiàn)智能吊卡在井口的安裝。在井口軸線的另外一側(cè)，安裝有液吊卡推送壓缸58，吊卡推送液壓缸58可帶動吊卡推送臂57將智能吊卡推離井口。吊卡推送液壓缸58和安裝液壓馬達51共同配合可以實現(xiàn)智能吊卡在井口的安裝及脫離。
[0024]起油管作業(yè)過程為:初始狀態(tài)(如圖1):一個智能吊卡12 (a)放置于井口的井口裝置上懸掛井內(nèi)油管16 ;另一個智能吊卡12 (b)懸掛在智能大鉤上；吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)13的轉(zhuǎn)運手43軸線平行與井口軸線；吊卡安裝系統(tǒng)14的吊卡安裝臂54、U形摘掛環(huán)推送臂55、連接板23都處于下部死點位置，待命；智能大鉤11、吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)13、吊卡安裝系統(tǒng)14分別在不同的空間內(nèi)進行運動，時間上存在交叉，并且三者通過智能吊卡在固定的位置產(chǎn)生聯(lián)系。
[0025]首先，智能大鉤11懸掛智能吊卡12 (b)下降，同時吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)13轉(zhuǎn)運液壓馬達41通過旋轉(zhuǎn)心軸42帶動轉(zhuǎn)運臂43旋轉(zhuǎn)，當智能大鉤11下降至位置A時,轉(zhuǎn)運臂43帶動轉(zhuǎn)運手44旋轉(zhuǎn)至位置B，轉(zhuǎn)運手44的位置與智能吊卡12 (b)的摘掛環(huán)32重合，此時，智能大鉤11的鎖塊24通過電機27帶動蝸輪蝸桿25進而帶動齒條26遙控開啟，轉(zhuǎn)運手44取走智能吊卡12 (b)，然后轉(zhuǎn)運手44、安裝臂14與智能大鉤11分別在不同的空間內(nèi)同時運動；大鉤11繼續(xù)下降至位置C，安裝液壓馬達51旋轉(zhuǎn)帶動U形吊環(huán)推送臂55將智能吊卡
12(a)的U形吊環(huán)31舉升至位置D，轉(zhuǎn)運手44攜帶智能吊卡12 (b)順時針旋轉(zhuǎn)運動至不超過位置E的任意位置；然后，智能大鉤11上提，智能吊卡12 (a)的U形吊環(huán)31與智能大鉤11連接，智能大鉤11通過遙控方式使鎖塊24鎖緊U形吊環(huán)31，智能大鉤11繼續(xù)上提，此時，智能大鉤11連接智能吊卡12 (a)，智能吊卡12 (a)懸掛油管16上提；油管16上提的同時，安裝液壓馬達51旋轉(zhuǎn)帶動凸輪53轉(zhuǎn)動至下部死點位置，然后轉(zhuǎn)運手44帶動智能吊卡12 (b)運動至位置F，吊卡重量落在連接板56上；接著，安裝液壓馬達51旋轉(zhuǎn)帶動U形吊環(huán)推送臂55逆時針運動至位置G，U形吊環(huán)推送臂55承接智能吊卡12 (b)的U形吊環(huán)31，U形吊環(huán)轉(zhuǎn)運手44回歸初始位置待命；當智能大鉤11提升井內(nèi)下一根油管16的接箍露出井口的高度超過智能吊卡12 (b)的高度后，智能大鉤11停止運動，然后安裝液壓馬達51旋轉(zhuǎn)帶動吊卡安裝臂54逆時針運動至位置H，運動過程中在凸輪53的作用下連接板56轉(zhuǎn)動至水平位置，同時吊卡安裝臂54推動智能吊卡12 (b)本體至井口，然后遙控關(guān)閉智能吊卡12 (b)的活門36，智能大鉤11帶動管柱下降，油管接箍座在智能吊卡12 (b)的吊卡本體上；智能大鉤11帶動管柱下降的同時，吊卡安裝臂54在安裝液壓馬達51的帶動下順時針轉(zhuǎn)動至下部死點位置待命，同時，在安裝液壓馬達51的帶動下U形吊環(huán)推送臂55將U形吊環(huán)31放于水平位置，為油管卸扣讓出空間；卸扣完成后，智能大鉤11帶動油管上提，使油管16與智能吊卡12 (a)脫離并將油管16轉(zhuǎn)移至地面，這樣，狀態(tài)又回到起油管的初始狀態(tài)，如此循環(huán)，即可實現(xiàn)機械化起油管作業(yè)。
[0026]下油管作業(yè)過程為:初始狀態(tài)(如圖2):—個智能吊卡12 (a)放置于井口的井口裝置上，用于懸掛井內(nèi)油管；另一個智能吊卡12 (b)懸掛在智能大鉤11上；吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)
13的轉(zhuǎn)運手44軸線平行與井口軸線；吊卡安裝系統(tǒng)14的吊卡安裝臂54拆除；吊卡安裝系統(tǒng)14的U形吊環(huán)推送臂55和連接板56處于下部死點位置，吊卡推送液壓缸58使吊卡推送臂57處于位置K，待命；智能大鉤11、吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)13、吊卡安裝系統(tǒng)14分別在不同的空間內(nèi)進行運動，時間上存在交叉，并且三者通過智能吊卡11在固定的位置產(chǎn)生聯(lián)系。
[0027]首先，智能大鉤11懸掛智能吊卡12 (b)下降與井場上的油管連接，遙控關(guān)閉智能吊卡12 (b)的活門36后，智能大鉤11攜帶智能吊卡12 (b)連接油管上提至油管本體超過井口油管接箍高度后下降，兩根油管上扣連接完成后，智能大鉤11攜帶智能吊卡12 (b)連接油管繼續(xù)上提一定距離，然后遙控打開智能吊卡12(a)的活門36。此后，智能大鉤11、吊卡推送液壓缸58、吊卡安裝液壓馬達51、吊卡轉(zhuǎn)運液壓馬達41在不同的空間內(nèi)同時運動，吊卡推送液壓缸58使吊卡推送臂57運動至位置L，將智能吊卡12 (a)推離井口軸線后再回位到位置K待命；智能大鉤11在吊卡推送液壓缸58將智能吊卡12 (a)推離井口后便帶動智能吊卡12 (b)攜帶油管下行；吊卡安裝液壓馬達51逆時針旋轉(zhuǎn)帶動智能吊卡12 (a)的摘掛環(huán)32到達位置F，吊卡轉(zhuǎn)運液壓馬達41逆時針旋轉(zhuǎn)帶動轉(zhuǎn)運手44到達位置G，摘掛環(huán)32與轉(zhuǎn)運手44實現(xiàn)對接，吊卡轉(zhuǎn)運液壓馬達41繼續(xù)逆時針旋轉(zhuǎn)，這樣吊卡轉(zhuǎn)運裝置13將智能吊卡12 (a)轉(zhuǎn)運走，智能吊卡12 (a)逆時針轉(zhuǎn)運至1、J位置的任何位置待命(不與井口軸線及U形吊環(huán)推拉臂55的軌跡產(chǎn)生交集)；此時智能大鉤11攜帶智能吊卡12 (b)連接油管下行至井口，同時吊卡安裝液壓馬達51帶動U形吊環(huán)推送臂55運動至位置H，此時，智能吊卡12 (b)座在井口平臺上懸掛井內(nèi)油管，遙控開啟智能大鉤11的鎖塊24，智能大鉤11繼續(xù)下行，然后智能大鉤11與智能吊卡12 (b)脫離，智能吊卡12 (b)的U形吊環(huán)31在U形吊環(huán)推送臂55的帶動下順時針轉(zhuǎn)動至下死點待命，而智能大鉤11上提至位置A，然后吊卡轉(zhuǎn)運手44攜帶智能吊卡12 (a)逆時針旋轉(zhuǎn)至位置B，此時智能吊卡12 (a)懸掛至智能大鉤11上，遙控關(guān)閉智能大鉤11的鎖塊24，使鎖塊24鎖緊智能吊卡12 (a)的U形吊環(huán)31，智能大鉤11上提智能吊卡12 (a)連接下一根油管，吊卡轉(zhuǎn)運手44順時針旋轉(zhuǎn)至初始位置待命，這樣，狀態(tài)又回到下油管的初始狀態(tài)，如此循環(huán)，即可實現(xiàn)機械化下油管作業(yè)。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，非用以限定本發(fā)明的專利范圍，其他運用本發(fā)明的專利精神的等效變化，均應俱屬本發(fā)明的專利范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種井口無人操作的修井作業(yè)系統(tǒng)，其特征在于，包括智能大鉤、智能吊卡、吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)及吊卡安裝系統(tǒng)，吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)及吊卡安裝系統(tǒng)位于井口中心軸線相同方向的一側(cè)并且吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)和吊卡安裝系統(tǒng)組合安裝在一個框架結(jié)構(gòu)的井口作業(yè)平臺上，所述智能吊卡設置有兩個摘掛環(huán)，用于吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)和吊卡安裝系統(tǒng)轉(zhuǎn)運吊卡，使其輪番更換于智能大鉤和井口正上方的井口平臺上，當其中一個智能吊卡輪換到井口正上方的井口平臺進行吊油管時由一側(cè)的吊卡安裝系統(tǒng)把此智能吊卡連接到智能大鉤上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井口無人操作的修井作業(yè)系統(tǒng)，其特征在于，所述吊卡安裝系統(tǒng)主要由液壓馬達、中心軸、凸輪、吊卡安裝臂、U形吊環(huán)推送臂組成，液壓馬達在井口平臺上距離井口軸線一側(cè)位置，位于井口平臺面以下，在液壓馬達帶動一根水平的中心軸轉(zhuǎn)動，所述中心軸上分別裝有凸輪、吊卡安裝臂、U形吊環(huán)推送臂，三者置于不同的角度位置并且跟隨中心軸旋轉(zhuǎn)，各自實現(xiàn)將連接板頂起、將智能吊卡推至井口、將井口平臺上的智能吊卡的U形吊環(huán)推送至智能大鉤三個動作，所述連接板一端搭在凸輪上方，另一端鉸接在井口正上方一側(cè)的井口平臺上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種井口無人操作的修井作業(yè)系統(tǒng)，其特征在于，在井口軸線的另外一側(cè)，安裝有吊卡推送液壓缸，吊卡推送液壓缸能帶動吊卡推拉臂將吊卡推離井□。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井口無人操作的修井作業(yè)系統(tǒng)，其特征在于，所述吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)由轉(zhuǎn)運液壓馬達、旋轉(zhuǎn)心軸、轉(zhuǎn)運臂、轉(zhuǎn)運手組成，轉(zhuǎn)運液壓馬達的輸出端連接旋轉(zhuǎn)心軸，轉(zhuǎn)運臂上端連接在旋轉(zhuǎn)心軸上，下端內(nèi)側(cè)設置轉(zhuǎn)運手，轉(zhuǎn)運手本體通過鉸接軸連接在轉(zhuǎn)運臂下端內(nèi)側(cè)；鉸接軸、轉(zhuǎn)運手本體合稱轉(zhuǎn)運手。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種井口無人操作的修井作業(yè)系統(tǒng)，其特征在于，當轉(zhuǎn)運手帶吊卡進行轉(zhuǎn)運時，轉(zhuǎn)運手本體鉤住吊卡摘掛環(huán)；轉(zhuǎn)運手的鉸接軸位于轉(zhuǎn)運手本體重心以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井口無人操作的修井作業(yè)系統(tǒng)，其特征在于，所述智能大鉤包括鉤體和自動鎖閉機構(gòu)，所述自動鎖閉機構(gòu)設置在鉤體入口處的鉤尖上，并且包括齒條、齒條伸縮驅(qū)動機構(gòu)，所述齒條兩側(cè)還設置有保證齒條運動軌跡的導向裝置；所述齒條伸縮驅(qū)動機構(gòu)包括電機、蝸輪蝸桿，所述電機輸出軸連接蝸輪蝸桿，所述蝸輪與齒條嚙合連接；所述電機內(nèi)裝有繼電器，所述繼電器通過有線或無線方式連接至遙控器；所述齒條前端為鎖塊，所述鉤體鉤身上開設對應鎖塊的限位槽，該限位槽為矩形槽；所述導向裝置包括安裝在齒條后端兩側(cè)的銷軸以及在齒條兩側(cè)的鉤尖內(nèi)部開設的齒條運動軌道，所述齒條通過銷軸沿齒條運動軌道前后直線運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井口無人操作的修井作業(yè)系統(tǒng)，其特征在于，所述智能吊卡包括開設有吊口的吊卡本體、活門、活門驅(qū)動裝置、U形吊環(huán)、摘掛環(huán)、擋塊，所述活門設置在吊口處，為一開設有豁口的圓環(huán)，并且活門圓環(huán)外側(cè)開設有外齒，所述活門外側(cè)的吊卡本體內(nèi)部設置有與活門外齒相嚙合且可帶動活門旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置主要包括連接在一起的電機和蝸輪蝸桿減速器，所述蝸輪蝸桿減速器的輸出軸端通過齒輪與活門外齒嚙合；所述吊卡活門的開關(guān)采用遙控方式，電機內(nèi)裝有繼電器，所述繼電器通過有線或無線方式連接至遙控器，所述遙控吊卡內(nèi)部還設置有連接電機為電機提供電力的電池；所述吊卡本體左右兩側(cè)設置吊卡吊耳，吊耳上套有U形吊環(huán)，所述U形吊環(huán)頂部為U形端部，底部為兩個吊環(huán)環(huán)部，兩個吊環(huán)環(huán)部套在吊卡本體兩側(cè)的吊耳上；所述吊卡本體底部設置有底座，所述兩個吊卡吊耳上還設置有擋塊。
8.一種井口無人操作的修井作業(yè)工藝，其步驟為: 井口設備安裝的步驟，吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)及吊卡安裝系統(tǒng)安裝于井口中心軸線相同方向的一側(cè)，并且吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)和吊卡安裝系統(tǒng)組合安裝在一個框架結(jié)構(gòu)的井口平臺上，用于取放不懸掛油管的空智能吊卡，以及將空智能吊卡放置于井口，使智能吊卡承受管柱重量； 起油管的步驟，智能大鉤攜帶空智能吊卡下行，同時智能大鉤自動鎖閉裝置打開，吊卡轉(zhuǎn)運裝置同時運行并至井口軸線與空智能吊卡相交位置，將該智能吊卡旋轉(zhuǎn)式取走，智能大鉤繼續(xù)下行至井口，吊卡安裝系統(tǒng)將懸掛有油管的智能吊卡安裝在智能大鉤上，智能大鉤自動鎖閉裝置關(guān)閉，然后智能大鉤上行起出油管，然后吊卡轉(zhuǎn)運裝置把空智能吊卡轉(zhuǎn)運至吊卡安裝系統(tǒng)上，當下根油管接箍提升至井口平臺以上時，吊卡安裝系統(tǒng)將空智能吊卡安置在井口上方的井口平臺上進行懸掛下一根油管，該智能吊卡關(guān)閉活門，牢固懸掛油管； 下油管的步驟，智能大鉤攜帶懸掛單根油管的智能吊卡下行至井口，與下部的油管接箍連接，此時智能大鉤上提，座于井口的智能吊卡活門打開，吊卡推送臂將該智能吊卡推離井口軸線后，吊卡推送臂復位，此時該智能吊卡位于凸輪上方的連接板上，吊卡轉(zhuǎn)運裝置把該空智能吊卡旋轉(zhuǎn)式帶走，懸掛油管的智能吊卡在智能大鉤的帶動下，下降至井口，智能大鉤自動鎖閉裝置自動打開，吊卡安裝系統(tǒng)使智能大鉤與智能吊卡脫離，智能大鉤上提，當另一智能吊卡在吊卡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)作業(yè)下旋轉(zhuǎn)至井口軸線與智能大鉤相交位置時，把智能吊卡掛在智能大鉤上，智能大鉤自動鎖閉裝置自動鎖閉，該智能大鉤帶著智能吊卡去井場懸掛下一根油管，懸吊油管時智能吊卡關(guān)閉活門，牢固懸掛油管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種井口無人操作的修井作業(yè)工藝，其特征在于，所述轉(zhuǎn)運手的圓周運動軌跡與井口軸線有兩個交點，兩個轉(zhuǎn)運手之間的寬度能保證轉(zhuǎn)運手運動到與井口軸線交點位置時不碰撞井口軸線方向的油管；為了不碰撞作業(yè)平臺，取放吊卡在圓周運動軌跡與井口軸線兩個交點的上部交點處進行。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種井口無人操作的修井作業(yè)工藝，其特征在于，起油管時，轉(zhuǎn)運手在上部交點承接吊卡后，帶動吊卡進行順時針圓周運動，將其轉(zhuǎn)運至井口附近等待卡住下一根油管的接箍；下油管時，轉(zhuǎn)運手將坐在井口上的吊卡逆時針轉(zhuǎn)運至上部交點處等待大鉤取走吊卡。
【文檔編號】E21B19/04GK104405304SQ201410013831
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】王民軒, 寇永強, 張雷, 宋輝輝, 付增, 閆文文, 張輝, 蘇秋涵, 唐倩雯 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司采油工藝研究院