专利名称：一种油田修井操作机的制作方法
技术领域：
本发明涉及油田作业设备，具体地说是一种油田修井操作机。
背景技术：
修井作业是油田生产过程的重要环节，多年来一直是劳动密集型 产业，其工作环境恶劣，搡作人员劳动强度大，作业过程还往往存在 人身安全隐患。尤其是井口小修作业，通常都是在野外进行，而且内
容繁多，例如包括搬上准备工作、洗井作业、起抽油杆、起油管、 油管(抽油杆)丈量、下冲砂管、冲砂、起冲砂管、下油管、下抽油 杆、挂抽、交井、搬下等作业，同时根据油水井的实际情况，需要配 合的作业还有注灰、挤灰、防砂、打丢手、钻灰塞等。
目前，大部分修井作业都是由修井人员手动完成，特别是修井作 业中的"提、转、甩"环节，其中"提"是指油管和抽油杆上提和下 放过程，"转"是指油管(抽油杆)上卸扣过程，"甩"是指油管(抽 油杆)在垂直状态和水平状态之间的转换过程。它们是修井作业过程 劳动强度最大、工作重复率最高的环节，也是修井作业过程最危险的 环节。长期以来，探索修井作业自动化以及改善危险恶劣的工作环境 始终是石油人的理想与追求。随着自动化检测和控制技术的发展以及 油田和社会各界对安全生产的重视，这种长期以来靠修井人员手动完 成的作业模式亟待改变。实现修井作业自动化，特别是井口操作无人 化，已成为当前油田修井作业迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供 一种油田修井操作机，使井口操作无人 化，实现了油田修井作业"提、转、甩"等环节的自动化操作。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的
本发明包括机身、控制柜、液压承载行走装置、卡座、液压钳、 吊卡装置、甩管装置及龙头，机身安装在液压承载行走装置上，与液
压承载行走装置连动；液压钳连接于机身上的伸缩架，可随伸缩架伸 出缩回，卡座位于液压钳的下方、设置在井口上；吊卡装置悬挂于机 身上，可上下往复移动；龙头位于机身及卡座的上方，甩管装置分布 于龙头及机身上，卡座及甩管装置上分别设有与吊卡装置对应的开、 锁卡器；龙头上还设有扶正机构及活门机构；控制柜安装在机身上，卡座、液压钳、吊卡装置及甩管装置分别与控制柜中的控制系统相连 接。
其中所述液压承载行走装置包括底盘、液压泵、液压支腿及水 平液压臂，在底盘内设有多个水平液压臂，每个水平液压臂的输出端 均连接一液压支腿；液压泵安装在底盘上，通过油路分别与各液压支 腿及水平液压臂相连接；水平液压臂为四个，并排设置，相邻两水平 液压臂的输出端相反，使底盘的两侧各设置了两个液压支腿；液压支 腿包括支腿液压缸及第一内、外简，第一外简外罩于第一内简，相对 于第一内简可上下往复运动；支腿液压缸位于第一内简的内部，支腿 液压缸的一端固接在第一外简上，另一端通过第一连接板固定在第一 内简上，支腿液压缸的活塞杆上设有支撑块；第一外简通过第二连接 板与水平液压臂的输出端相连接；水平液压臂包括水平臂液压缸及第 二内、外简，第二外简固接于底盘的内部，第二内简位于第二外简内， 相对于第二外简可水平往复运动；水平臂液压缸位于第二内简的内 部，水平臂液压缸的一端固接在第二外简上，另一端通过第三连接板 固定在第二内简上，第二内简在第二外简内一端的端部设有下导向 轮，第二内简在第二外简外一端的上方设有安装于第二外简上的上导 向轮；第二内简在第二外简外的一端通过第二连接板与液压支腿相连 接；上导向轮抵接于第二内简的外表面，使第二外简内表面与第二内 简外表面之间形成间隙；所述下导向轮抵接于第二外简的内表面，使 第二内简外表面与第二外简内表面之间形成间隙；所述卡座包括框 体、卡座体、第一液压缸、卡瓦开闭四连杆机构、卡瓦连杆及曲轴，
卡座体安装在框体上，在卡座体内设有四个卡瓦，分为左右两组；四 个卡瓦两侧的框体上分别设有带有卡瓦连杆的曲轴，卡瓦连杆的一端 固接在曲轴上，另一端与每组的两个卡瓦相铰接；框体的底部安装有 第一液压缸，第一液压缸通过卡瓦开闭四连杆机构与曲轴连接；框体 内设有卡座液压控制电磁闽组，第一液压缸通过油路与卡座液压控制 电磁阀组相连接，卡瓦上设有可拆卸的卡瓦牙板；卡座体上设有中间 开孔的工作平板，在工作平板上、中间孔的周围设有多个卡座磁感应 传感器，卡座磁感应传感器的外围均布有多个吊卡限位块；工作平板 两侧的框体上分别由上至下对称设置有卡座上检测光幕、井口锁卡 器、卡座下检测光幕及井口开卡器，井口开、锁卡器分别通过油路与 卡座液压控制电磁阀组相连接；框体的下面设有接口法兰，接口法兰 及卡座体沿轴向均开有侧门；所述液压钳包括主钳、背钳、高低速换 档机构及连接架，连接架的下方设有底板，底板与连接架通过钢丝绳 柔性连接，背钳固接于底板上；主钳位于背钳的上方，通过导杆与背钳相连接，主钳可沿导杆上下往复移动；高低速换档机构安装在主钳
上，其输出端与主钳内部的换档装置相连，高低速换档机构还与液压
钳液压控制模块相连；液压钳通过连接架与机身的液压钳伸缩架相连 接；导杆包括第三外简、第一弹簧、第三内简及限位导向螺钉，第三 内、外简均为内部中空结构，两者相插接，在第三内简内设有第--弹 簧，第一弹簧的一端抵接于第三外简的顶端内臂，另一端抵接于第三 内简的下端内臂；第三外筒上设有限位导向螺钉，第三内简上开有滑 孔，限位导向螺钉插入滑孔内；高低速换档机构包括换档液压缸、换 档手柄、液压杆及第一连接座，换档液压缸的一端通过第一连接座安 装在主钳上，另一端设有液压杆，液压杆上铰接有换档手柄；主钳的 旋转钳体上设有与钳体共同旋转的计数铁块，在计数铁块的一侧设有 安装在主钳上固定不动的磁感应传感器；液压钳液压控制模块上设有 压力传感器；所述吊卡装置包括壳体、两组推杆、卡爪及定位钩，两 组推杆分别设置于卡爪及定位钩外侧的壳体上；卡爪为两个，对称设 置，每个卡爪上均设有卡爪滑块；定位钩为两个，分别设置于两个卡 爪滑块的上方；两组推杆上下设置，每组有两个，对称安装在壳体两 侧臂上，位于上方的两个第一推杆设置在定位钩壳体侧臂的外壳上， 位于下方的两个第二推杆设置在卡爪壳体侧臂的外壳上；每个推杆的 一端容置于外壳内，另一端插入壳体侧臂上的通孔内，在推杆位于外 壳的杆身上设有第二弹簧；卡爪通过第一轴安装在壳体内，第一轴的 两端均设有使卡爪复位的卡爪扭簧；定位钩通过第二轴安装在壳体 内，第二轴的两端均设有使定位钩复位的定位钩扭簧；在卡爪上安装 有可拆卸的卡爪卡头；所述甩管装置包括导向斗、推管器、滑道、滑 车、龙头开卡器及龙头锁卡器，导向斗及推管器安装在机身上方的龙 头上，推管器位于导向斗靠近机身的一侧；在推管器的下方设有滑道， 滑道的另 一端连接有通过滑轨架支撑的滑轨，滑轨上安装有可往复移 动的滑车；在导向斗下方的龙头上设有上下设置的龙头上、下检测光
幕，龙头开、锁卡器安装在两检测光幕之间的龙头上，龙头开、锁卡 器的一侧设有龙头吊卡限位块，其上安装有龙头磁感应传感器；导向 斗由左右对称的两部分组成，两部分之间形成对吊卡导向的空间，每 一部分均包括第一 三导向板、支柱及底框，第一 三导向板通过底 框安装在龙头上，每一个导向板的一端与底框相铰接，另一端与支柱 一端铰接，支柱的另一端固定在底框上；推管器包括对称设置的两组 转臂、第一齿轮、第二液压缸及第一齿条，两转臂的一端之间设有推 杆，另一端分别设有第一齿轮，第一齿轮的下方设有由第二液压缸驱 动的第一齿条，第一齿轮与第一齿条啮合传动；推杆为"V"形，可度为160° ;滑道由分离的龙头滑道、 机身滑道及过渡滑道组成，龙头滑道安装在龙头上，位于导向斗的下 方；机身滑道安装在机身上， 一端与龙头滑道相连，另一端连接过渡
滑道；过渡滑道位于机身滑道与支撑滑轨的滑轨架之间；龙头滑道、 机身滑道及过渡滑道的截面为"V"形；滑轨架包括第一、二滑轨架，
两滑轨架之间设有滑轨，滑车安装在滑轨上，滑车通过钢丝绳与固接 在修井机底盘的液压铰车相连接，液压铰车通过钢丝绳驱动滑车在滑
轨上往复移动；所述扶正机构有四个，每两个为一组，其中一组安装 在龙头上检测光幕下方的龙头上，另一组安装在龙头的最下方；扶正 机构包括第四连接板，第三液压缸、第二齿轮、限位螺杆、摆臂、卡 头、第二齿条及直线导轨，第四连接板安装在龙头上，第三液压缸及 直线导轨固接在连接板上，第二齿条设在第三液压缸的活塞杆上，可 在直线导轨上往复移动；第二齿条的一侧设有与其啮合传动的第二齿 轮，摆臂的一端通过齿轮轴安装在第四连接板上、与第二齿轮连动， 另一端设有可拆卸的卡头，在摆臂的一侧设有固接在第四连接板上的 限位螺杆， 一组的两个扶正机构反向设置，两个卡头相对；所述活门 机构为两个，对称设置，分别安装在龙头下检测光幕的下方，包括上 支撑滑道、下支撑滑道、第四液压缸、安装板及活门，上支撑滑道安 装在龙头上，下支撑滑道安装在龙头吊卡限位块上，安装板容置于两 支撑滑道内侧开设的凹槽内，并与两支撑滑道固接，在安装板上设有 第四液压缸，第四液压缸的活塞杆端部安装有容置于两支撑滑道内侧 凹槽内的活门；活门可在凹槽内运动，与安装板之间留有间空隙；两 活门之间的距离小于吊卡装置的长度；所述机身上设有水平仪。 本发明的优点与积极效果为
1. 本发明安装/拆卸方便快捷，既便于运输，也便于更换不同装 置以适应不同的工作需求；同时在井场布局灵活多变，可根据井场实 际条件进行布置。
2. 本发明可通过液压承载行走装置实现自装卸功能，无需吊车 进行装卸，可以通过底盘两侧的液压支腿及水平液压臂的配合操作， 实现装置的自动装卸、自动行走功能，极大地增强了修井操作机对各 种修井作业环境的适应性，并降低了制造成本；更实现了龙头、卡座 及井口的精确定位。
3. 龙头通过导轨与机身相连，在运输时收回，以缩小运输时设 备的外形尺寸；在工作时伸出，并通过调节外伸的长度来调整机身与 油井之间的距离。
4. 卡座实现了油管(抽油杆)井口自动定位和承载，油管(抽油杆)节箍的自动检测，卡瓦的自动开闭，吊卡的自动开卡锁卡以及 吊卡在卡座上的定位检测，既避免了人工操作存在的危险性，又提高 了工作效率。
5. 液压钳通过连接架直接与修井操作机机身的液压钳伸縮架相 连接，在伸缩架的驱动下实现了液压钳的自动伸缩，从而将操作人员
从危险作业环境中解放出来；液压钳的上/卸扣过程实现了自动化操
作，这样既降低了工人的劳动强度，又能避免工人在作业时可能发生
的意外伤害；连接架与伸缩架之间安装简单、快捷，便于油管液压钳 与抽油杆液压钳的互换；背钳安装的底板与连接架之间通过多点钢丝 绳实现柔性连接，实现了油管(抽油杆)与液压钳之间短距离的自动 调整对正；主钳与背钳之间通过导杆连接，导杆的长度可通过内部的 弹簧压缩程度调节，在承受主钳重力的同时还实现了上/卸扣过程中 主、背钳之间距离的灵活调节；通过压力传感器及计数模块与磁感应 传感器，在上/卸扣过程中，实现了对液压钳扭矩的监测控制以及对 旋转圈数的计数功能。
6. 吊卡装置可以实现自锁，卡爪也可通过快速更换卡爪卡头来 适应不同管径油管和不同尺寸抽油杆的卡持；吊卡装置本身不携带动 力源，它的开启和关闭需要外界开、锁卡器配合来完成，这样不仅可 以大大简化吊卡装置的结构，减少了事故隐患，有利于油田的安全生 产。
7. 甩管装置实现了修井作业过程中"提、转、甩"环节的自动 化，大大减少甩管作业过程需要的操作人员数，降低操作人员的劳动 强度；导向斗能够快速地安装和拆卸，铰接的导向板在运输时可翻转 放倒，从而降低运输时整体的高度，提高运输过程的安全性。
8. 本发明采用检测光幕对油管/抽油杆的位置进行检测，方便准 确；同时还可以避免人员非法操作时可能产生的人身事故。
图l为本发明的整体结构示意图2为图1中液压承载行走装置的结构示意图3为图2的俯视图4为图2中水平液压臂和液压支腿的结构示意图； 图5为图1中卡座的结构示意图； 图6为图5的俯视图7为图5中去掉工作平台后的局部俯视图； 图8为图1中液压钳的结构示意图； 图9为图8的俯视图；图IO为图8中A处底板与连接板连接结构的局部放大左视图11为图8中导杆的结构示意图12为图8中高低速换档机构的结构示意图
图13为图12的俯视图14为图1中吊卡装置的结构示意图15为图14的俯视图16为图1中甩管装置的结构示意图17为图16中导向斗的结构示意图18为图17的俯视图19为图16中推管器的结构示意图20为图19的左视图21为图16中B处的局部放大图22为图1中扶正机构的结构主视图23为图22的俯视图24为图1中活门机构的结构示意图25为图24的E向视图26为水平仪的结构示意图27A为本发明上提油管过程控制系统流程图的一部分； 图27B为本发明上提油管过程控制系统流程图的另一部分； 图27C为本发明上提油管过程控制系统流程图的再一部分； 图28A为本发明下放油管过程控制系统流程图的一部分； 图28B为本发明下放油管过程控制系统流程图的另一部分； 图28C为本发明下放油管过程控制系统流程图的再一部分； 其中l为机身；2为控制柜；
3为液压承载行走装置，31为液压支腿，32为水平液压臂，33 为液压泵，34为支腿液压缸，35为水平臂液压缸，36为第一内简， 37为第一外简，38为第一连接板，39为第二连接板，310为支撑块, 311为上导向轮，312为下导向轮，313为第二内简，314为第二外简， 315为第三连接板，316为矩形块，317为底盘；
4为井口；
5为卡座，51为框体，52为卡座上检测光幕，53为井口锁卡器, 54为卡座下检测光幕，55为井口开卡器，56为卡座液压控制电磁阀 组，57为接口法兰，58为工作平板，59为卡瓦，510为卡座吊卡限 位块，511为开门，512为卡瓦牙板，513为卡座磁感应传感器，514 为第一液压缸，515为卡瓦开闭四连杆机构，516为吊环，517为卡 座体，518为卡瓦连杆，519为曲柄轴；6为液压钳，61为液压马达，62为高低速换档机构，63为主钳, 64为导杆，65为连接头，66为连接架，67为背钳，68为钢丝绳， 69为底板，610为计数铁块，611为液压钳液压控制模块，612为压 力传感器，613为磁感应传感器，614为第三外简，615为第一弹簧， 616为第三内简，617为滑孔，618为限位导向螺钉，619为换档液压 缸，620为换档手柄，621为液压杆，622为第一连接座；
7为吊卡装置，71为壳体，72为第一推杆，73为第二弹簧，74 为外壳，75为卡爪，76为第二推杆，77为卡爪滑块，78为定位钩， 79为卡爪卡头，710为卡爪扭簧，711为定位钩扭簧，712为吊卡轴， 713为第一轴，714为第二轴；
8为油管/抽油杆；
9为甩管装置，91为导向斗，92为推管器，93为龙头滑道，94 为机身滑道，95为液压铰车，96为过渡滑道，97为滑车，98为滑轨， 99为第一滑轨架，910为钢丝绳，911为第二滑轨架，912为龙头开 卡器，913为龙头锁卡器，914为龙头上检测光幕，915为龙头下检 测光幕，916为龙头磁感应传感器，917为龙头吊卡限位块，918为 第一导向板，919为第二导向板，920为第三导向板，921为支柱， 922为第二连接座，923为底框，924为铰接头，925为转臂，926为 第一齿轮，927为推杆，928为第二液压缸，929为第一齿条；
IO为龙头；
ll为扶正机构，lll为第四连接板，112为第三液压缸，113为 笫二齿轮，114为限位螺杆，115为摆臂，116为卡头，117为第二齿 条，118为直线导轨；
12为活门机构，121为上支撑滑道，122为下支撑滑道，123为 第四液压缸，124为安装板，125为活门；
13为水平仪。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1所示，本发明包括机身1、控制柜2、液压承载行走装置 3、卡座5、液压钳6、吊卡装置7、甩管装置9及龙头10，机身l安 装在液压承载行走装置3上，与液压承载行走装置3间通过矩形滑道 相连；液压钳6连接于机身l上的伸缩架，可随伸缩架伸出缩回；卡 座5位于液压钳6的下方，设置在井口 4上；吊卡装置7悬挂于作业 机下方，由作业机牵引可沿井口 4中心线穿过龙头IO上下往复移动； 龙头IO位于机身1及卡座5的上方，甩管装置9部分结构分布在龙 头10和机身1上，卡座5及龙头10上分别设有与吊卡装置7对应的开、锁卡器；控制柜2安装在机身1上，卡座5、液压钳6、吊卡装 置7、甩管装置9及龙头10分别与控制柜中的控制系统相连接。
如图2 4所示，液压承载行走装置3包括底盘317、液压泵33、 液压支腿31及水平液压臂32,底盘317为中空焊接框架结构，其内 部中空，有多个矩形块316组成框架结构，用来承载整个修井操作机 的重量。在底盘317的框架内设有四个水平液压臂32 (可根据需要 设置多个水平液压臂，底盘317两侧的液压支腿数量相同。)，并排交 错设置，相邻两水平液压臂32的输出端相反，每个水平液压臂32的 输出端均连接一液压支腿31,这样就使底盘317的两侧各设置了两 个液压支腿31。液压泵33安装在底盘317上，通过油路分别与各液 压支腿31及水平液压臂32相连接。
液压支腿31包括支腿液压缸34及第一内、外简36、 37,第一 外简37外罩于第一内简36,相对于第一内筒36可上下往复运动； 支腿液压缸34位于第一内简36的内部，支腿液压缸34的一端固接 在第一外简37顶端的内壁上，另一端通过第一连接板38固定在第一 内简36上，支腿液压缸34的活塞杆上设有支撑块310。
水平液压臂32包括水平臂液压缸35及第二内、外简313、 314， 第二外简314固接于底盘317的内部，与底盘317成为一体；第二内 简313位于第二外简314内，相对于第二外简314可水平往复运动； 水平臂液压缸35位于第二内简313的内部，水平臂液压缸35的一端 固接在第二外简314的内壁上，另 一端通过第三连接板315固定在第 二内简313上，第二内简313位于第二外简314内的一端设有下导向 轮312,第二内简313位于第二外简314外的一端设有安装于第二外 简314上的上导向轮311;上导向轮311抵接于第二内筒313的外表 面，使第二外筒314内表面与第二内简313外表面之间形成间隙；下 导向轮312抵接于第二外简314的内表面，使第二内简313外表面与 第二外简314内表面之间形成间隙，使得第二内、外简313、 314之 间为滚动磨擦，减小了磨擦力，便于第二内简313相对于第二外简 314的水平往复运动；第二内简313位于第二外简314外的一端通过 第二连接板39与液压支腿31的第一外简37相连接，液压支腿31与 水平液压臂32之间成90。。
如图5 7所示，卡座5包括框体51、卡座体517、第一液压缸 514、卡座开闭四连杆机构515、卡瓦连杆518及曲柄轴519,框体 51采用框架结构，由多根方钢管焊接而成，分为上下两部分。卡座 体517安装在框体51的下半部分，在卡座体517内设有四个卡瓦59, 分为左右两组；四个卡瓦59两侧的框体51上分别设有带有卡瓦连杆518的曲柄轴519,卡瓦连杆518的一端通过键固定安装在曲柄轴519 上，每组的两个卡瓦59与卡瓦连杆518的另一端相铰接；卡瓦59上 设有可拆卸的卡瓦牙板512,便于快速更换，只需要通过更换不同规 格的卡瓦牙板512就可以实现对不同管径的油或不同尺寸的抽油杆 的夹持。卡座体517上设有工作平板58,在工作平板58的中部开有 供油管或抽油杆通过的中心孔，工作平板58两侧框体51的上半部分 由上至下分别对称设置有卡座上检测光幕52、井口锁卡器53、卡座 下检测光幕54及井口开卡器55,卡座上检测光幕52设置在框体51 上半部分井口锁卡器53上方的位置，用于定位管箍位置；卡座下检 测光幕54设置在井口开卡器55与井口锁卡器53之间的位置，用于 确定卡瓦59的打开时间；两个卡座上检测光幕52, —个为红外发射 器，另一个为红外接收器；两个卡座下检测光幕54, —个为红外发 射器，另一个为红外接收器。井口开、锁卡器55、 53分别通过油路 与卡座液压控制电磁阀组56相连接；井口开、锁卡器55、 53均由液 压缸和触头组成，液压缸活塞杆的前端设有外螺紋，触头内设有内螺 紋，两者通过螺紋连接；通过井口开、锁卡器55、 53中的液压缸活 塞杆推动吊卡开、锁卡推杆进而实现吊卡在井口位置的开、锁卡动作； 更可通过调整液压缸活塞杆与触头之间的螺紋连接长度，来实现对液 压缸活塞杆行程的调整。框体51的底部安装有第一液压缸514,卡 瓦开闭四连杆机构515的一端与第一液压缸514的活塞杆相铰接，另 一端与曲柄轴519连接，液压动力通过卡瓦开闭四连杆机构515传递 给各卡瓦59,使得各个卡瓦59同步打开或关闭；框体51内还设有 卡座液压控制电磁阀组56，第一液压缸514通过油路与卡座液压控 制电磁阀组56相连接。在工作平板58上、卡座体517的周围设有多 个卡座磁感应传感器513 (本实施例为4个)，卡座磁感应传感器513 的外围均布有多个吊卡限位块510,以保证吊卡在工作时能够顺利准 确地到达卡座5上的设定工作位置；卡座磁感应传感器513设置在工 作平板58上由吊卡限位块510围成区域的四角，用于检测吊卡是否 被正确定位到卡座5上或是否离开。框体51的下面设有接口法兰57， 用于卡座5与井口大四通或防喷器的连接。考虑到实际操作时的具体 工作情况，接口法兰57、卡座体517及工作平板58沿轴向均开有侧 门511,即在接口法兰57、卡座体5U及工作平板58沿轴向切除一
部分，以便安装时避开井口处的油管或抽油杆。
如图8 13所示，液压钳6包括主钳63、背钳67、高低速换档 机构62及连接架66,连接架66上设有两个连接头65,连接架66先 通过连接头65与机身1的液压钳伸缩架相连，连接架66本身也通过螺钉固定在液压钳伸縮架上，随着液压钳伸缩架伸出或缩回；为了实 现液压钳和操作机之间油路和电路的连接，连接架66上还设置了油 路接头和防爆航插；连接架66的下方设有底板69,背钳67固定安 装在底板69上，底板69与连接架66之间为柔性连接，本实施例是 通过钢丝绳68分别连接于底板69与连接架66来实现的，这样在油 管/抽油杆8和液压钳6开口存在位置不正时，油管/抽油杆8和液压 钳6之间可实现短距离的自动调整对正；主钳63位于背钳67的上方， 通过三个导杆64与背钳67相连接，三个导杆64形成一个等腰三角 形，位于三角形顶点位置的导杆靠近修井操作机机身，另两个导杆则 位于靠近井口远离机身的一侧；主钳63可沿导杆64上下往复移动； 导杆64包括第三外简614、第一弹簧615、第三内简616及限位导向 螺钉618,第三内、外简616、 614均为内部中空结构，两者相插接， 有部分重叠，即第三内简616插入第三外简614内，第三外简614的 顶端内壁与第三内简616的顶端之间留有供两者上下移动的空间；在 第三内简616内设有第一弹簧615,第一弹簧615的一端抵接于第三 外简614的顶端内壁，另一端抵接于第三内简616的下端内壁，通过 调节第一弹簧615的压缩程度，可以调节导杆64的长度，进而调节 主钳63与背钳67之间的距离，此外，导杆64还承担着主钳63重力 产生的压缩作用；第三外简614上设有限位导向螺钉618,第三内简 616上开有滑孔617,滑孔617为一细长条形孔，限位导向螺钉618 插入滑孔617内，既可防止第三内简616相对于第三外简614发生转 动，也可防止第三内简616从第三外简614内脱出。高低速换档机构 62安装在主钳63上，包括换档液压缸619、换档手柄620、液压杆 621及第一连接座622，换档液压缸619的一端通过第一连接座622 安装在主钳63上，另一端设有液压杆621;换档手柄620的一端与 液压杆621相铰接，另一端与主钳63内部的换档装置相连，主钳63 内的换档装置是在主钳63上的液压马达61的输出轴上设有两个齿数 不等的滑动齿轮和一个固定齿轮，固定齿轮位于两个滑动齿轮之间， 通过键连接固定在液压马达61的输出轴上，固定齿轮外套有一齿轮 套，该齿轮套是内齿轮，可以沿固定齿轮表面上下滑动，齿轮套与换 档轴相连，在换档液压缸619的驱动下，液压杆621沿换档液压缸 619的轴向方向往复运动，换档手柄620即在液压杆621的带动下， 绕铰接端转动，进而通过换档轴驱动齿轮套上下运动，通过齿轮套与 不同齿数的滑动齿轮离合，即可实现高低速自动换档，来控制主钳 63的旋转速度；主钳63与背钳67均为巿购产品，购置于海城巿石 油机械制造有限公司的XQ89/3YD、 XQ114/6YC或XQ140/12Y等型号的液压动力钳；高低速换档机构62还与液压钳液压控制模块611相连, 由液压钳液压控制模块611控制高低速换档机构的换档，液压钳液压 控制模块611上设有压力传感器612,通过检测液压油的压力来实现 对液压钳扭矩的监控；主钳63的旋转钳体上设有与钳体共同旋转的 计数铁块610,在计数铁块610的一侧设有安装在主钳63上固定不 动的磁感应传感器613。其中，压力传感器612为巿购产品，购置于 北京昆仑海岸传感技术中心生产的JYB-K0-HAG-1型压力传感器；磁 感应传感器613为巿购产品，购置于德国TURCK公司的BIM-IKE-Y1X 型磁感应传感器。
如图14、图15所示，吊卡装置7包括壳体71、两组推杆、卡爪 75及定位钩78,其中两组推杆共四个，两个为一组，即两个第一推 杆72为一组，两个第二推杆76为一组；卡爪75为两个，以壳体71 的轴线对称设置，卡爪75通过第一轴713安装在壳体71内，卡爪 75可绕第一轴713转动，第一轴713的两端均设有卡爪扭簧710,为 卡爪75提供初始位置并使卡爪75转动后复位；每个卡爪75上均通 过螺钉固接一卡爪滑块77,卡爪滑块77位于卡爪75靠近油管/抽油 杆8—侧上方的中部，卡爪滑块77的一侧为长方体，另一侧向下形 成一锥面；在卡爪75上安装有可拆卸的卡爪卡头79。定位钩78也 为两个，分别设置于两个卡爪滑块77的上方，定位钩78通过第二轴 714安装在壳体71内，定位钩78可绕第二轴714转动，第二轴714 的两端均设有定位钩扭簧711，为定位钩78提供初始位置并使定位 钩78转动后复位。当卡爪75转动时，定位钩78可钩住卡爪滑块77 上的雉面。而在自然状态下，卡爪75通过卡爪扭簧710处于锁卡状 态。两组推杆上下设置，对称安装在壳体71的两侧壁上，位于上方 的两个第一推杆72设置在定位钩78外侧的壳体侧壁上，位于下方的 两个第二推杆76设置在卡爪75外侧的壳体侧壁上。在壳体71上设 有外壳74,推杆的一端容置于外壳74内，另一端插入壳体侧壁上的 通孔内，在推杆位于外壳74的杆身上设有第二弹簧73。在壳体71 上方的两侧，各设有一吊卡轴712,通过吊环与油田修井作业机的游 车大钩相连，从而在游车大钩的带动下实现油管(抽油杆)的上提和 下放运动。壳体71釆用箱式焊接结构制成。
如图16~13所示，甩管装置9包括导向斗91、推管器92、滑道、 滑车97、龙头开卡器912及龙头锁卡器913,导向斗91及推管器92 安装在机身1上方的龙头10上，导向斗91位于井口 4正上方，可快 速安装或拆卸；推管器92位于导向斗91靠近机身的一侧。导向斗 91为分离式框架结构，由左右对称的两部分组成，两部分之间形成
17对吊卡导向定位的空间，每一部分均包括第一 三导向板918 - 920、 支柱921及底框923，第一 ~三导向板918 ~ 920通过底框923安装 在龙头10上，每一个导向板的一端(窄端)与底框923通过铰接头 924相铰接，另一端与支柱921—端铰接，支柱921的另一端通过第 二连接座922固定在底框923上。推管器92包括对称设置的两组转 臂925、第一齿轮926、第二液压缸928及第一齿条929,两转臂925 的一端之间设有推杆927,另一端分别设有第一齿轮926，第一齿轮 926的下方设有由第二液压缸928驱动的第一齿条929，第一齿轮926 与第一齿条929啮合传动。推管器92设有四个预设位置，由第二液 压缸928驱动第一齿条929与第一齿轮926啮合，带动转臂925摆动， 推杆927为"V"形，可随转臂925绕齿轮轴摆动，摆动角度为160 ° ;推管器92在油管/抽油杆8上提时，给油管/抽油杆8—个初始 角度以利于管杆倾斜下滑；在油管/抽油杆8下放时，给油管/抽油杆 8辅助支撑，以防止油管/抽油杆8的摆动和对扶正机构的冲击。在 推管器92的下方设有滑道，滑道由分离的龙头滑道93、机身滑道94 及过渡滑道96组成，为油管/抽油杆8上提和下放提供支撑和导向的 作用，龙头滑道93安装在龙头10上，位于导向斗91的斜下方；机 身滑道94安装在机身l上， 一端与龙头滑道93相连，另一端连接过 渡滑道96;过渡滑道96位于机身滑道94与支撑滑轨98的滑轨架之 间；龙头滑道93、机身滑道94及过渡滑道96的截面为"V"形，釆 用多段钢板焊接而成，与油管/抽油杆8接触的表面内衬有尼龙板， 以减小油管/抽油杆8末端与各滑道间的摩擦力。滑轨架包括第一、 二滑轨架99、 911,第二滑轨架911比第一滑轨架99高400mm,这样 就形成了一个倾角，便于油管/抽油杆8的上提和下放。两滑轨架之 间设有滑轨98,滑车97下方设有两对滚轮，通过滚轮安装在滑轨98 上，滑车97通过钢丝绳910与固接在底盘317上的液压铰车95相连 接，液压铰车95通过钢丝绳910驱动滑车97在滑轨98上往复移动。 在导向斗91下方的龙头10上设有上下设置的龙头上、下检测光幕 914、 915,龙头开、锁卡器912、 913安装在两检测光幕之间的龙头 上，龙头开、锁卡器912、 913的一侧设有龙头吊卡限位块917,其 上安装有龙头磁感应传感器916。
如图22 23所示，扶正机构ll有四个，每两个为一组，其中一 组安装在龙头上检测光幕914下方的龙头10上，另 一组安装在龙头 IO的最下方；扶正机构11包括第四连接板111,第三液压缸112、 第二齿轮113、限位螺杆114、摆臂115、卡头116、第二齿条117及 直线导轨118,第四连接板111安装在龙头10上，第三液压缸112及直线导轨118固接在连接板111上，第二齿条117安装在直线导轨
118上，第三液压缸112的活塞杆末端与第二齿条117螺紋连接，第 二齿条在第三液压缸112的驱动下可在直线导轨118上往复移动；第 二齿条117的一侧设有与其啮合传动的第二齿轮113，摆臂115的一 端通过齿轮轴安装在第四连接板lll上、与第二齿轮113连动，可以 绕齿轮轴旋转90。，另一端设有可拆卸的卡头116,在摆臂115的一 侧设有固接在第四连接板111上的限位螺杆114,可以对摆臂115的 转动进行限制； 一组的两个扶正机构12反向设置，两个卡头116相 对。扶正机构12未工作时，摆臂115与第三液压缸112平行。通过
更换卡头以适应不同尺寸的油管/抽油杆。
如图24 - 25所示，活门机构12为两个，对称设置，分别安装在 龙头下检测光幕915的下方，包括上支撑滑道121、下支撑滑道122、 第四液压缸123、安装板124及活门125,上支撑滑道121安装在龙 头10上，下支撑滑道122安装在龙头吊卡限位块917上，安装板124 容置于两支撑滑道内侧开设的凹槽内，并与两支撑滑道固接，在安装 板124的下方设有第四液压缸123，第四液压缸123的活塞杆端部安 装有容置于两支撑滑道内侧凹槽内的活门125;活门125可在凹槽内 运动，与安装板124之间留有间空隙；两活门125之间的距离小于吊 卡装置7的长度。
如图26所示，在机身l上还设置了一个水平仪13，可以检测底 盘317在长度或宽度方向的倾斜程度；水平仪13上带有数显表，用 于显示水平仪13的检测结果。水平仪为巿购产品，购置于陕西航天 长城科技有限公司生产的型号为LE—60的水平仪。
本发明的原理及工作过程为
用运输车将本发明运输至井口 4附近，接通液压承载行走装置3 中液压泵33的电源，四个水平液压臂32的水平臂液压缸35同时工 作，使四个水平液压臂32的第二内简313相对于第二外简314伸出， 在伸出过程中，第二内简313外表面始终与上导向轮311滚动磨擦， 第二外简314内表面始终与下导向轮312滚动磨擦；水平液压臂32 伸出设定距离后四个支腿液压缸34同时工作，第一内简36相对于第 一外简37向下运动，直至支撑块310接触地面，在地面反作用力下， 第一外简37相对于第一内筒36向上运动，通过第二连接板39带动 底盘317也一起向上运动，直至底盘317抬升距运输车上表面100mm~ 200,,再将运输车开出；四个支腿液压缸34收缩，第一外简37相 对于第一内简36向下运动，液压支腿31缩回；最后，四个水平臂液 压缸35收缩，第二内简313相对于第二外简314收缩，水平液压臂32缩回。
输出端在右侧的两个水平臂液压缸35工作，这两个水平液压臂 的第二内简313相对于第二外简314伸出，即实现了右侧水平液压臂 32的伸出，同时输出端在左侧的两个水平臂液压缸35反向工作，这 两个水平液压臂的第二内简313相对于第二外简314缩回，即实现了 左侧水平液压臂32的缩回；然后四个支腿液压缸34同时工作，第一 内简36通过支撑块310对地面施加一个力，在地面反作用力的作用 下，第一外简37相对于第一内简36向上运动，将四个液压支腿31 伸出，底盘317在液压支腿31伸出的过程中随着第一外筒37的向上 运动而被抬升；当底盘317被抬升距地面至设定高度后，输出端在右 侧的两个水平臂液压缸35工作，这两个水平液压臂的第二内简313 相对于第二外简314缩回，即实现了右侧水平液压臂32的縮回，同 时输出端在左侧的两个水平臂液压缸35反向工作，这两个水平液压 臂的第二内简313相对于第二外简314伸出，即实现了左侧水平液压 臂32的伸出；然后四个支腿液压缸34反向工作，第一外简37相对 于第一内简36向下运动，底盘317也随着第一外简37的向下运动而 落下复位，四个液压支腿31缩回；再将伸出的两个水平液压臂32缩 回。按照上述方法，使机身1与底盘317对正井口 4。最后，调整水 平液压臂32与液压支腿31,使修井操作机停在要求的作业高度，并 安装导向斗91。
在修井操作机对正井口 4并调整到要求的作业高度之后，利用吊 车将卡座5吊装到油井井口 4上方，并通过卡座5上的接口法兰57 与油井井口 4的防喷器连接；连接好之后，第一液压缸514工作，通 过卡瓦开闭四连杆机构515带动两根曲轴519转动，曲轴519上的卡 瓦连杆518以曲轴519为中心、在曲轴519的带动下一同转动，两组 卡瓦59被打开。然后由工作机将第一根油管/抽油杆8上提到吊卡工 作高度；此时，再利用第一液压缸514通过卡瓦开闭四连杆机构515 带动两根曲轴519反向转动，使卡瓦连杆518带动卡瓦59关闭，抱 紧第一根油管/抽油杆的管身；最后将吊卡装置7通过吊卡轴712安 装在修井操作机上，并将液压钳6安装在机身1的液压钳伸缩架上； 至此，修井作业前的准备工作结東。
如图26A 26C所示，油管/抽油杆上提作业过程为 先将吊卡装置7开卡，即卡爪75打开，定位钩78钩住卡爪滑块 77;已经打开卡爪75的吊卡装置7在作业机的牵引下下降到工作平 板58上的卡座吊卡限位块510处，该工作位置由八个卡座吊卡限位 块510进行约束，并由四个卡座磁感应传感器513检测吊卡装置7是否到位。吊卡装置7到位后，井口锁卡器53推动吊卡装置7两侧上 方的第一推杆72，第一推杆72推动定位钩78绕第二轴74旋转，当 旋转至定位钩78钩住卡爪滑块77的力小于卡爪"自身重力及卡爪 扭簧710的弹力时，卡爪滑块77从定位钩78中脱落，卡爪75靠卡 爪扭簧710的弹力和自身的重力复位，吊卡装置7锁卡，锁卡后第一 推杆72在第二弹簧73弹力的作用下复位；此时，吊卡装置7的卡爪 75抱紧油管/抽油杆8管身，距相邻两根油管/抽油杆之间连接的管
箍较近。吊卡装置在作业机牵引下上提油管/抽油杆，即吊卡装置相 对于油管/抽油杆向上滑动，当卡座下检测光幕54检测到吊卡装置完
全离开，只剩油管时，此时，吊卡装置卡住油管/抽油杆的管箍；由 卡座下检测光幕54发出信号给控制系统(本发明的控制系统为现有 技术)，控制系统将接收到的信号传递给第一液压缸514，再按上述 步骤通过卡瓦开闭四连杆机构515、曲轴519及卡瓦连杆518打开卡 瓦59。吊卡装置在作业机牵引下继续上提油管/抽油杆8,当下一油 管的管箍下平面被卡座上检测光幕52检测到时，卡座上检测光幕52 发出信号给控制系统，控制系统将接收到的信号再传递给第一液压缸 514,使卡瓦59向关闭的方向转动直至抱紧下一油管/抽油杆。这时， 控制系统通过液压电磁阀同时驱动两组四个扶正机构11,即第三液 压缸112工作，通过活塞杆驱动第二齿条117在直线导轨118上前移， 通过第二齿条117与第二齿轮113的啮合传动，带动第二齿轮113旋 转，进而使摆臂115随着第二齿轮113绕齿轮轴沿顺时针方向旋转 90° ,直至与限位螺直114相抵，卡头116夹紧油管/抽油杆。液压 钳6在液压钳伸缩架的驱动下伸出，将主钳63与背钳67对正并把持 住油管，液压钳液压控制模块611在控制系统的控制下，将高低速换 档机构62切换到低速档，即换档液压缸619接收到液压钳液压控制 模块611的信号开始工作，驱动液压杆621动作，换档手柄620在液 压杆621的带动下绕铰接处转动，使主钳63内的齿轮套上/下动作， 切换到低速档；此时，背钳67抱紧油管，液压马达61驱动主钳63 对油管进行崩扣；在崩扣时，可通过压力传感器612对崩扣过程的液 压油的压力进行监控，如液压油的压力显著下降，则说明螺扣已松开， 如果没有显著下降，则说明螺扣太紧，需人工崩扣；崩扣完成之后， 液压钳液压控制模块611在控制系统的控制下将高低速换档机构62 切换到高速档，液压马达61驱动主钳63对油管进行高速旋转卸扣； 在旋转过程中，主钳63上的计数铁块610每旋转一周即通过一次磁 感应传感器613,磁感应传感器613对油管卸扣的圈数进行计数，并 将数值反馈给控制系统，当回转圈数达到设定值时，控制系统即认为卸扣完成，主钳63停止旋转；卸扣完成之后，液压钳6在液压钳伸 缩架的驱动下缩回，控制系统通过液压电磁阀同时驱动两组四个扶正 机构11,即第三液压缸112工作，第三液压缸112通过活塞杆驱动 第二齿条117在直线导轨118上后移，通过第二齿条117与第二齿轮 113的啮合传动，带动第二齿轮113旋转，进而使摆臂115随着第二 齿轮113绕齿轮轴沿逆时针方向旋转90° ,直至与第三液压缸112 平行，扶正机构ll回位。主钳63在卸扣过程中的上升或下降通过导 杆64来实现。
然后，作业机牵引吊卡装置7带着卸扣后的油管/抽油杆8上升, 当油管/抽油杆8最底端经过导向斗91位置时，龙头上检测光幕914 检测到油管/抽油杆8的最底端，控制系统通过液压电磁阀驱动两个 活门机构12，即第四液压缸123工作，第四液压缸U3通过活塞杆 驱动活门125在上、下支撑滑道121、 122内侧的凹槽内滑动，两个 活门125相向伸出，直至两活门之间的距离小于吊卡装置7的长度、 活门125处于两支撑滑道的端部，活门机构12关闭，支撑吊卡装置 7。控制系统同时给第二液压缸928 —个信号，第二液压缸928驱动 第一齿条929与第一齿轮926啮合传动，使转臂925摆动，推杆927 在转臂925的带动下给油管/抽油杆一个初始角度；在修井操作机的 配合下，油管/抽油杆逐渐由垂直状态转变成倾斜状态，油管/抽油杆 的最底端抵接在龙头滑道93的上部；之后，吊卡装置7逐渐下移， 油管/抽油杆的最底端依次通过龙头滑道93、机身滑道45和过渡滑 道96;当吊卡装置7到达龙头吊卡限位块917处时，油管/抽油杆的 最底端已到达滑车97的上表面，此时控制系统将龙头磁感应传感器 916检测到的信号传递给龙头开卡器912,龙头开卡器912推动吊卡 装置7两侧下方的第二推杆76,第二推杆76推动卡爪75绕第一轴 713旋转，卡爪滑块77同时向上推动定位钩78，使定位钩78绕第二 轴714旋转，直至旋转至定位钩78钩住卡爪滑块77,卡爪75打开， 吊卡装置开卡,开卡后第二推杆76在第二弹簧73弹力的作用下复位; 吊卡装置7开卡后，油管/抽油杆通过滑车97在滑轨98上滑动，滑 车97是受油管/抽油杆重力的作用前移，直至油管/抽油杆整体滑出
修井操作机，此时油管/抽油杆逐渐由倾斜状态变成水平状态；最后， 由人工把油管/抽油杆从滑轨98上卸下来；与此同时，空吊卡装置7
上提，控制系统通过液压电磁阀驱动两个活门机构12,即第四液压 缸123工作，第四液压缸123通过活塞杆驱动活门125在上、下支撑 滑道121、 122内侧的凹槽内滑动，两个活门125缩回，直至两活门 缩回至两支撑滑道内，活门机构12打开；吊卡装置7经导向斗1下降到卡座5的设定位置。这样周而复始，即可实现油管/抽油杆的自 动上提、甩管。
如图27A-27C所示，油管/抽油杆下放作业过程为.-先将吊卡装置7开卡，即卡爪75打开，定位钩78钩住卡爪滑块 77;已处于开卡状态的吊卡装置7导向和定位到龙头吊卡限位块917 的位置，然后由人工将油管/抽油杆8放置在滑轨98上，油管/抽油 杆最底端抵接在滑车97上，油管/抽油杆首端与过渡滑道96下端相 抵接，甩管作业开始；滑车97在液压绞车95的作用下由钢丝绳910 牵引前移，此时油管/抽油杆由水平状态逐渐转变成倾斜状态，其首 端也依次滑过过渡滑道96、机身滑道94和龙头滑道93,并最终穿过 吊卡装置7;龙头下检测光幕915检测到油管/抽油杆首端穿过吊卡 装置之后，控制系统将龙头下检测光幕915检测到的信号传递给龙头 锁卡器913,龙头锁卡器913推动吊卡装置7两侧上方的第一推杆72, 第一推杆72推动定位钩78绕第二轴714旋转，当旋转至定位钩78 钩住卡爪滑块77的力小于卡爪75自身重力及卡爪扭簧no的弹力 时，卡爪滑块77从定位钩78中脱落，卡爪75靠卡爪扭簧71G的弹 力和自身的重力复位，吊卡装置锁卡，锁卡后第一推杆72在第二弹 簧73弹力的作用下复位；吊卡装置7在修井操作机作用下上提，控 制系统给第二液压缸928 —个信号，第二液压缸928驱动第一齿条 929与第一齿轮926啮合传动，使转臂925摆动，推杆927在转臂925 的带动同步对油管/抽油杆进行辅助扶持，此时活门机构12按上提油 管/抽油杆过程中的步骤打开，油管/抽油杆逐渐由倾斜状态转变成垂 直状态，甩管作业完成。
油管/抽油杆8随着吊卡装置7继续下降，当龙头上检测光幕914 检测到油管管尾时，扶正机构11按上提油管/抽油杆过程中的步骤对 油管/抽油杆进行辅助扶正。当卡座下检测光幕54检测到油管尾部管 箍时，吊卡装置7停止运动，液压钳6在液压钳伸缩架的驱动下伸出， 将主钳63与背钳67对正并把持住油管，液压钳液压控制模块611在 控制系统的控制下，将高低速换档机构62切换到低速档，即换档液 压缸619接收到液压钳液压控制模块611的信号开始工作，驱动液压 杆621动作，换档手柄620在液压杆621的带动下绕铰接处转动，使 主钳63内的齿轮套上/下动作，切换到高速档；液压马达61驱动主 钳63对油管进行低速韧扣；韧扣完成以后，液压钳液压控制模块611 在控制系统的控制下，将高低速换档机构62切换到高速档，即换档 液压缸619接收到液压钳液压控制模块611的信号开始工作，驱动液 压杆621动作，换档手柄620在液压杆621的带动下绕铰接处转动，使主钳63内的齿轮套上/下动作，切换到高速档；液压马达61驱动 主钳63对油管进行高速旋转上扣，当磁感应传感器613记录的油管 上扣圈数达到设定值时，液压钳液压控制模块611在控制系统的控制 下将高低速换档机构6 2切换到低速档,利用主钳6 3对油管进行紧扣， 紧扣时可通过压力传感器612对紧扣过程的液压油的压力进行监控， 如液压油的压力没有达到设定值，则说明螺扣仍需要进一步上紧，如 果达到设定值，则说明螺扣已经达到上扣要求；上扣完成之后，液压 钳6在液压钳伸缩架的驱动下缩回，扶正机构11按上提油管/抽油杆 过程中的步骤回位。液压钳缩回后，控制系统传递信号给第一液压缸 514，通过卡瓦开闭四连杆机构515、曲轴519及卡瓦连杆518打开 卡瓦59，油管/抽油杆继续下放；当卡座下检测光幕54检测到吊卡
装置底部平面时，发出信号给控制系统，控制系统将接收到的信号传 递给第一液压缸514，通过卡瓦开闭四连杆机构515、曲轴519及卡 瓦连杆518关闭卡瓦59,抱紧油管/抽油杆管身；吊卡装置在作业机 牵引下继续下降，当卡座磁感应传感器513检测到吊卡装置到达设定 位置时，井口开卡器55推动吊卡装置两侧下方的第二推杆76,第二 推杆76推动卡爪75绕第一轴713旋转，卡爪滑块77同时向上推动 定位钩78,使定位钩78绕第二轴714旋转，直至旋转至定位钩78 钩住卡爪滑块77,卡爪75打开，吊卡装置开卡，开卡后第二推杆76 在第二弹簧73弹力的作用下复位。这样周而复始，即可实现油管/ 抽油杆的自动下放。
对于不同尺寸规格的油管/抽油杆的上提或下放作业，通过更换 卡瓦牙板512及卡爪卡头79即可实现。
在修井作业结束后，首先，拆除导向斗91和液压钳6,并切断 修井操作机与卡座5以及井口 4的油路和电路，然后液压承载行走装 置的水平液压臂32和液压支腿31伸出并支撑起整个修井机，此时运 输车驶入修井机；水平液压臂32和液压支腿31缩回，使机身1和底 盘317停在运输车的对应位置上。同时，卡座5松开，利用吊车将其 从井口卸下来。至此，修井作业后修井操作机的结束工作完成。
液压承载行走装置中的液压泵33为巿购产品，购置于天津巿天 特恒源液压机械技术开发有限公司的GPC-40-32-20-2E1F4-R型号的 三联定量泵，能够消除各个回路在动作时的相互干扰，提高电机效率， 并减少动力损失。三联定量泵中的一个泵专门用于底盘回路和机身其 他回路供油，回路之间的油路转换通过多路转化阀来实现，从而确保 了底盘回路和机身其他回路的先后工作顺序。
本发明所有的控制信号和传感器信号都由控制柜2中的控制系统发出和处理；卡座上、下检测光幕52、 54以及龙头上、下检测光 幕914、 915均为巿购产品，购置于美国BA丽ER公司的MAHE13A型高 精度检测光幕；磁感应传感器613、卡座磁感应传感器513以及龙头 磁感应传感器916均为巿购产品，购置于德国TURCK公司的 BIM-IKE-Y1X型磁感应传感器。
本发明的主要技术参数指标工作温度为-20 4(TC;工作风力 为《5级；工作雨雪情况为<中级；可上提下放油管型号为c1)73 (2 -7/8)平式及加厚；平式油管端部直径(腿)为小73;节箍外径 (mm)为cj)89. 5;加厚油管端部直径(mm )为c]) 6;节箍外径(腿) 为小93;油管长度范围(mm)为8500 - 9700;可上提下放抽油杆型 号为5/8、 6/8、 7/8;公称尺寸mm (in)为c|) 22 ( 7/8 );抽油杆直径(mm) 为cj)";节箍外径(mm)为cM6 ± 0. 4;方杆尺寸(mm)为22. 2 ~ 25.4;抽油杆长度范围(mm)为8000;
油管/抽油杆半自动操作机外形(长x宽x高)为
运输时5. Om x 2. 8m x 3. Om;作业时15. Om x 4. 4m x 4. 4m运 输时底盘尺寸3. lmx2. 8m;
总机重量约10t;最大承载能力为60t;通过卡爪最大工具尺寸 为4)180mm;卡座基本尺寸为1500 mm x 600隱x 800mm;吊卡基本尺 寸为640mmx 270mm x 350mm;推管器最大摆动角度为160° ;液压钳 操作臂伸缩行程为500mm;机身尺寸(长x宽x高)为3100mm x 1600mm x 1550mm;底盘抬升运输车高度为100mm~ 200mm;修井机装卸位置 距井口最大横向距离为2~3m;底平面最大地隙为1600mm;横向行走 最大步长为800mm/step;横向对位调整范围为± 400隱；高度调整范 围为0~ 600 mm。
权利要求
1. 一种油田修井操作机，其特征在于包括机身(1)、控制柜(2)、液压承载行走装置(3)、卡座(5)、液压钳(6)、吊卡装置(7)、甩管装置(9)及龙头(10)，机身(1)安装在液压承载行走装置(3)上，与液压承载行走装置(3)连动；液压钳(6)连接于机身(1)上的伸缩架，可随伸缩架伸出缩回，卡座(5)位于液压钳(6)的下方、设置在井口(4)上；吊卡装置(7)悬挂于机身(1)上，可上下往复移动；龙头(10)位于机身(1)及卡座(5)的上方，甩管装置(9)分布于龙头(10)及机身(1)上，卡座(5)及甩管装置(9)上分别设有与吊卡装置(7)对应的开、锁卡器；龙头(10)上还设有扶正机构(11)及活门机构(12)；控制柜(2)安装在机身(2)上，卡座(5)、液压钳(6)、吊卡装置(7)及甩管装置(9)分别与控制柜中的控制系统相连接。
2. 按权利要求1所述的油田修井操作机，其特征在于所述液 压承载行走装置(3 )包括底盘(317 )、液压泵(33 )、液压支腿(31 ) 及水平液压臂(32),在底盘(317)内设有多个水平液压臂(32), 每个水平液压臂(32 )的输出端均连接一液压支腿(31);液压泵(33 ) 安装在底盘(317)上，通过油路分别与各液压支腿(31)及水平液 压臂(32)相连接；水平液压臂(32)为四个，并排设置，相邻两水 平液压臂(32)的输出端相反，使底盘(317)的两侧各设置了两个 液压支腿(31);液压支腿(31)包括支腿液压缸(34)及第一内、 外简(36、 37),第一外简(37)外罩于第一内简(36)，相对于第一 内简(36)可上下往复运动；支腿液压缸(34)位于第一内简(36) 的内部，支腿液压缸(34)的一端固接在第一外简(37)上，另一端 通过第一连接板(38)固定在第一内简(36)上，支腿液压缸(34) 的活塞杆上设有支撑块(310 );第一外简(37 )通过第二连接板(38 ) 与水平液压臂(32 )的输出端相连接；水平液压臂(32 )包括水平臂 液压缸(35)及第二内、外简(313、 314),第二外简(314)固接于 底盘(317)的内部，第二内简(313)位于第二外简(314)内，相 对于第二外简(314)可水平往复运动；水平臂液压缸(35)位于第 二内简(313)的内部，水平臂液压缸(35)的一端固接在第二外简(314)上，另一端通过第三连接板(315)固定在第二内简(313) 上，第二内简(313)在第二外简(314)内一端的端部设有下导向轮 (312),第二内简(313)在第二外简(314)外一端的上方设有安装于第二外简(314)上的上导向轮(311);第二内简(313)在第二外 筒(314 )外的一端通过第二连接板(39 )与液压支腿(31)相连接； 上导向轮(311)抵接于第二内简(313 )的外表面，使第二外简(314 ) 内表面与第二内简(313)外表面之间形成间隙；所述下导向轮(312) 抵接于第二外筒(314)的内表面，使第二内简(313)外表面与第二 外简(314)内表面之间形成间隙。
3. 按权利要求1所述的油田修井操作机，其特征在于所述卡 座(5 )包括框体(51 )、卡座体(517 )、第一液压缸(514 )、卡瓦开 闭四连杆机构(515)、卡瓦连杆(518)及曲轴(519),卡座体(517) 安装在框体(51)上，在卡座体(517 )内设有四个卡瓦(59 ),分为 左右两组；四个卡瓦(59)两侧的框体(51)上分别设有带有卡瓦连 杆(518)的曲轴(519),卡瓦连杆(518)的一端固接在曲轴(519) 上，另一端与每组的两个卡瓦(59)相铰接；框体(51)的底部安装 有第一液压缸(514)，第一液压缸(514)通过卡瓦开闭四连杆机构(515)与曲轴(519)连接；框体(51)内设有卡座液压控制电磁阀 组(56 )，第一液压缸(514 )通过油路与卡座液压控制电磁阀组(56 ) 相连接，卡瓦(59)上设有可拆卸的卡瓦牙板(512);卡座体(517) 上设有中间开孔的工作平板(58),在工作平板(58)上、中间孔的 周围设有多个卡座磁感应传感器(513),卡座磁感应传感器(513) 的外围均布有多个吊卡限位块(510 );工作平板(58 )两侧的框体(51) 上分别由上至下对称设置有卡座上检测光幕(52 )、井口锁卡器(53 )、 卡座下检测光幕(54)及井口开卡器(55)，井口开、锁卡器(55、 53 )分别通过油路与卡座液压控制电磁阀组(56 )相连接；框体(51) 的下面设有接口法兰(57)，接口法兰(57)及卡座体(517)沿轴向 均开有侧门(511)。
4. 按权利要求1所述的油田修井操作机，其特征在于所述液 压钳(6 )包括主钳(63 )、背钳(67 )、高低速换档机构(62 )及连 接架(66 ),连接架(66 )的下方设有底板(69 ),底板(69 )与连接 架(66)通过钢丝绳"8)柔性连接，背钳(67)固接于底板(69) 上；主钳(63)位于背钳(67)的上方，通过导杆(64)与背钳(67) 相连接，主钳(63)可沿导杆(64)上下往复移动；高低速换档机构(62)安装在主钳(63)上，其输出端与主钳(63)内部的换档装置 相连，高低速换档机构(62)还与液压钳液压控制模块(611)相连； 液压钳(6)通过连接架(66)与机身(1)的液压钳伸缩架相连接； 导杆(64)包括第三外简(614)、第一弹簧(615)、第三内简(616) 及限位导向螺钉(618),第三内、外简(616、 614)均为内部中空结构，两者相插接，在第三内简(616)内设有第一弹簧(615),第一 弹簧(615)的一端抵接于第三外简(614)的顶端内臂，另一端抵接 于第三内简(616)的下端内臂；第三外简(614)上设有限位导向螺 钉(618),第三内简(616)上开有滑孔(617)，限位导向螺钉(618) 插入滑孔(617 )内；高低速换档机构(62 )包括换档液压缸(619 )、 换档手柄(620 )、液压杆(621)及第一连接座(622 ),换档液压缸(619)的一端通过第一连接座(622 )安装在主钳(63)上，另 一端 设有液压杆(621),液压杆(621)上铰接有换档手柄(620 );主钳(63)的旋转钳体上设有与钳体共同旋转的计数铁块(610)，在计数 铁块(610)的一侧设有安装在主钳(63)上固定不动的磁感应传感 器(613);液压钳液压控制模块(611)上设有压力传感器(612)。
5. 按权利要求1所述的油田修井操作机，其特征在于所述吊 卡装置(7 )包括壳体(71 )、两组推杆、卡爪(75 )及定位钩(")， 两组推杆分别设置于卡爪(75 )及定位钩(78 )外侧的壳体(n )上； 卡爪(75 )为两个，对称设置，每个卡爪(75 )上均设有卡爪滑块(77 ); 定位钩(78)为两个，分别设置于两个卡爪滑块(77)的上方；两组 推杆上下设置，每组有两个，对称安装在壳体(71)两侧臂上，位于 上方的两个第一推杆(72 )设置在定位钩(78 )壳体侧臂的外壳(74 ) 上，位于下方的两个第二推杆(76 )设置在卡爪(75 )壳体侧臂的外 壳(74)上；每个推杆的一端容置于外壳(74)内，另一端插入壳体 侧臂上的通孔内，在推杆位于外壳(74)的杆身上设有第二弹簧(73); 卡爪(75)通过第一轴(713)安装在壳体(71)内，第一轴(713) 的两端均设有使卡爪(75)复位的卡爪扭簧(710);定位钩(78)通 过第二轴(714)安装在壳体(71)内，第二轴(714)的两端均设有 使定位钩(78 )复位的定位钩扭簧(711 );在卡爪(75 )上安装有可 拆卸的卡爪卡头(79)。
6. 按权利要求1所述的油田修井操作机，其特征在于所述甩 管装置(9)包括导向斗(91)、推管器(92)、滑道、滑车(97)、龙 头开卡器(912)及龙头锁卡器(913)，导向斗(91)及推管器(92) 安装在机身(I)上方的龙头(IO)上，推管器(92)位于导向斗(91) 靠近机身的一侧；在推管器(92)的下方设有滑道，滑道的另一端连 接有通过滑轨架支撑的滑轨(98),滑轨(98)上安装有可往复移动 的滑车(97);在导向斗(91)下方的龙头(10)上设有上下设置的 龙头上、下检测光幕(914、 915),龙头开、锁卡器(912、 913)安 装在两检测光幕之间的龙头上，龙头开、锁卡器(:912、 913)的一侧 设有龙头吊卡限位块(917)，其上安装有龙头磁感应传感器(916)。
7. 按权利要求7所述的油田修井搡作机，其特征在于所述导 向斗(91)由左右对称的两部分组成，两部分之间形成对吊卡导向的 空间，每一部分均包括第一 三导向板(918 - 920 )、支柱(921)及 底框(923 ),第一-三导向板(918 ~ 920 )通过底框(923 )安装在 龙头(10)上，每一个导向板的一端与底框(923 )相铰接，另一端 与支柱(921) —端铰接，支柱(921)的另一端固定在底框(923 ) 上；推管器(92)包括对称设置的两组转臂(925 )、第一齿轮(926 )、 第二液压缸(928)及第一齿条(929 )，两转臂(925 )的一端之间设 有推杆(927 )，另一端分别设有第一齿轮(926 ),第一齿轮(926 ) 的下方设有由第二液压缸(928 )驱动的第一齿条(929 )，第一齿轮(926 )与第一齿条(929 )咕合传动；推杆(927 )为"V"形，可随 转臂(925 )绕齿轮轴摆动，摆动角度为160° ;滑道由分离的龙头 滑道(93 )、机身滑道(94 )及过渡滑道(96 )组成，龙头滑道(93 ) 安装在龙头(10)上，位于导向斗(91)的下方；机身滑道(94)安 装在机身(1)上， 一端与龙头滑道(93)相连，另一端连接过渡滑 道(96);过渡滑道(96)位于机身滑道(")与支撑滑轨(98 )的 滑轨架之间；龙头滑道(93)、机身滑道(94)及过渡滑道(96)的 截面为"V"形；滑轨架包括第一、二滑轨架(99、 911),两滑轨架 之间设有滑轨(98),滑车(97)安装在滑轨(98)上，滑车(97) 通过钢丝绳(910)与固接在修井机底盘的液压铰车(95)相连接， 液压铰车(95)通过钢丝绳(910)驱动滑车(97)在滑轨(98)上 往复移动。
8. 按权利要求1所述的油田修井操作机，其特征在于所述扶 正机构(ll)有四个，每两个为一组，其中一组安装在龙头上检测光 幕(914)下方的龙头(10)上，另一组安装在龙头(10)的最下方； 扶正机构(11)包括第四连接板(111),第三液压缸(112)、第二齿 轮(113)、限位螺杆(114)、摆臂(U5)、卡头(U6)、第二齿条(117) 及直线导轨U18),第四连接板(111)安装在龙头(10)上，第三 液压缸(112)及直线导轨(118)固接在连接板(111)上，第二齿 条(117 )设在第三液压缸(112 )的活塞杆上，可在直线导轨(118 ) 上往复移动；第二齿条(117)的一侧设有与其啮合传动的第二齿轮(113 ),摆臂(115 )的一端通过齿轮轴安装在第四连接板(111 )上、 与第二齿轮(113)连动，另一端设有可拆卸的卡头(116),在摆臂(115)的一侧设有固接在第四连接板(111)上的限位螺杆(114), 一组的两个扶正机构(12)反向设置，两个卡头(116)相对。
9. 按权利要求1所述的油田修井操作机，其特征在于所述活门机构U2)为两个，对称设置，分别安装在龙头下检测光幕(915) 的下方，包括上支撑滑道(121 )、下支撑滑道(122 )、第四液压缸(123 )、 安装板()及活门(125 ),上支撑滑道(121 )安装在龙头(10 ) 上，下支撑滑道U22)安装在龙头吊卡限位块(917)上，安装板(124)容置于两支撑滑道内侧开设的凹槽内，并与两支撑滑道固接，在安装 板(124)上设有第四液压缸(123),第四液压缸(123)的活塞杆端 部安装有容置于两支撑滑道内侧凹槽内的活门(125);活门(125) 可在凹槽内运动，与安装板(124)之间留有间空隙；两活门(125) 之间的距离小于吊卡装置(7)的长度。
10.按权利要求l所述的油田修井操作机，其特征在于所述机 身(1)上设有水平仪(13)。
全文摘要
本发明涉及油田作业设备，具体地说是一种油田修井操作机，机身安装在液压承载行走装置上，与液压承载行走装置连动；液压钳连接于机身上的伸缩架，可随伸缩架伸出缩回，卡座位于液压钳的下方、设置在井口上；吊卡装置悬挂于机身上，可上下往复移动；龙头位于机身及卡座的上方，甩管装置分布于龙头及机身上，卡座及甩管装置上分别设有与吊卡装置对应的开、锁卡器；龙头上还设有扶正机构及活门机构；控制柜安装在机身上，卡座、液压钳、吊卡装置及甩管装置分别与控制柜中的控制系统相连接。本发明安装/拆卸方便快捷，既便于运输，也便于更换不同装置以适应不同的工作需求；同时在井场布局灵活多变，可根据井场实际条件进行布置。
文档编号E21B7/02GK101429847SQ200810012728
公开日2009年5月13日 申请日期2008年8月8日 优先权日2008年8月8日
发明者严玉中, 于永权, 宝 刘, 刘海刚, 孙丰田, 宋克威, 张景利, 戴玉龙, 曲道奎, 李庆杰, 杜运儒, 牟忠良, 胡炳德, 苏荣森, 范玉平, 董方平, 波 谷, 赵洪涛, 金福久, 启 陈, 鸣 雷 申请人:辽河石油勘探局;沈阳新松机器人自动化股份有限公司