一种用于修井起下油管、抽油杆一体机装置及其使用方法与流程

本发明涉及石油钻采、修井设备技术领域，具体涉及一种用于修井起下油管、抽油杆一体机装置及其使用方法。

背景技术：

目前，在油田井口修井作业过程中，主要依靠人力完成油管、抽油杆的扶正、对中，上卸扣等工作，修井作业工人的工作强度极大、修井的成本也随之增多，而且由于修井作业过程中会泄露出原油和污水，导致现场作业的环境恶劣，现场作业人员受到职业伤害的概率较大，很难确保现场作业人员身体不受不同程度的损害。虽然目前存在一些自动化装置，用于代替人力完成单井的修井作业，但是由于不能适用所有工况，例如丛式井的修井作业或恶劣天气条件下，导致在大部分修井作业过程中，设备无法使用，反而增加了运输成本，产生设备闲置率高等问题，因此，急需一种能够应用于不同工况，使用效率高，自动化程度高的综合装置，来满足巨大的修井作业需求。

技术实现要素：

针对现有技术中修井作业中存在的上述不足，本发明的目的在于：提供一种用于修井起下油管、抽油杆一体机装置及其使用方法，其具有：结构设计合理、自动化程度相对较高、操作及使用方便，生产及维护成本相对较低，能够有效降低现场作业的工作强度，提高整体的作业效率，不仅适用于丛式井口布置的修井作业，还能适用于油管、抽油杆的自动起下作业及恶劣天气条件下的正常作业。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种用于修井起下油管、抽油杆一体机装置，该装置包括油管和抽油杆输送机、油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统、修井机游钩扶正系统、液压油管钳、液压抽油杆钳、动力钳输送装置、液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡、油管气动卡盘、抽油杆液动卡盘以及控制系统；所述油管和抽油杆输送机、油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统、修井机游钩扶正系统、液压油管钳、液压抽油杆钳、动力钳输送装置、液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡、油管气动卡盘、抽油杆液动卡盘设置在修井机的井架上；

所述油管和抽油杆输送机负责完成油管、抽油杆的自动输送；所述油管和抽油杆输送机与油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统相连接；

所述油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统负责推送和回接油管、抽油杆，保证油管和抽油杆的井口精确定位；所述油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统还与修井机游钩扶正系统相连接；

所述修井机游钩扶正系统实现游钩沿固定轨道垂直上下运行，杜绝风力对游钩系统的不良影响；

所述液压油管钳、液压抽油杆钳分别用于油管、抽油杆自动上卸扣；

所述液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡分别用于自动提放油管、抽油杆；

所述油管气动卡盘、抽油杆液动卡盘分别用于坐卡井内油管、抽油杆；

控制系统分别与油管和抽油杆输送机、油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统、修井机游钩扶正系统实现游钩、液压油管钳、液压抽油杆钳、压油管吊卡、液压抽油杆吊卡、油管气动卡盘、抽油杆液动卡盘控制连接。

作为上述方案的进一步优化，所述油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统包括伸缩外臂、设置在伸缩外壁内的伸缩内臂、设置在伸缩内臂内的伸缩油缸、导向滑轮组、线性导向滑轨及拉线行程传感器，所述伸缩外壁内侧设置有线性导向滑轨，所述伸缩内臂与线性导向滑轨之间设置有导向滑轮组，伸缩活塞与伸缩内臂驱动连接，伸缩内臂借助于所述伸缩活塞的往复运动能够伸出或者缩回伸缩外壁；在伸缩外壁的端部设置有拉线行程传感器用于伸缩内臂的行程限位。

作为上述方案的进一步优化，所述油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统还包括设置在伸缩外壁外侧面上的若干个均匀布设的伸缩支撑臂。

作为上述方案的进一步优化，所述修井机游钩扶正系统包括两根平行设置的导向绳，在每根导向绳上且位置相对应的设置有耐磨导向套，设置在每根导向绳上的耐磨导向滑套通过连接杆相连接；所述修井机游钩扶正系统还包括游钩系统，该游钩系统设置在所述连接杆上，并能够沿着导向绳竖直滑动。

作为上述方案的进一步优化，所述液压油管钳、液压抽油杆钳的主钳和背钳上设置有用于自动对缺口进行定位的高精度感应传感器。

作为上述方案的进一步优化，所述高精度感应传感器为位置传感器和/或行程传感器。

作为上述方案的进一步优化，控制系统包括电控箱、设置在电控箱内的控制器，控制器包括输入接口、输出接口、无线远程收发接口和中央控制器，所述输入接口、输出接口、无线远程收发接口均与中央控制器数据信号连接；所述输入接口连接有输入面板；输入面板包括手动按键式面板和/或液晶触摸面板，用于操作者的手动输入，所述输出接口连接有驱动模块，所述驱动模块分别与油管和抽油杆输送机、油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统的伸缩油缸、修井机游钩扶正系统的游钩系统、液压油管钳、液压抽油杆钳、动力钳输送装置、液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡、油管气动卡盘、抽油杆液动卡盘的液压缸或者气压缸驱动连接；所述无线收发接口连接有无线收发模块，远程监控中心通过无线收发模块与中央控制器远程控制连接。

作为上述方案的进一步优化，所述操作者的手动输入包括油管和抽油杆输送机、油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统的伸缩油缸、修井机游钩扶正系统的游钩系统的启动或者关闭，以及液压油管钳、液压抽油杆钳、动力钳输送装置、液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡、油管气动卡盘、抽油杆液动卡盘的液压缸或者气压缸的启动或者关闭。

作为上述方案的进一步优化，所述电控箱内设置有主电源和备用电源，所述主电源和备用电源之间设置有电源切换组件，主电源和备用电源分别与控制器相连接。

本发明上述用于修井起下油管、抽油杆一体机装置的使用方法包括如下步骤：

1)现场布置：根据修井作业现场实际情况，进行井场布置，对于丛式井口布置，根据现场实际情况，以井口法兰为定位中心，布置油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统使得油管、抽油杆输送机与其成180°布置，油管和抽油杆输送机、井口、油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统在一条直线上；管排架在输送机侧面平行位置；修井机与油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统成90°角布置；其他装置部件在修井机的机架上安装；

2)修井起下油管、抽油杆：启动控制系统，通过油管和抽油杆输送机实现油管、抽油杆推送至井口或回接至管排架，通过井口对中伸缩臂系统和修井机游钩扶正系统，进行扶正、对中油管、抽油杆，也可推动修井机游钩扶正系统的系统及液压油管吊卡、液压抽油杆液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡与油管、抽油杆对接；井口对中伸缩臂系统有四个动作，一是在上油管、抽油杆的过程中，推动修井机游钩扶正系统的系统和液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡，接住输送机输送过来的油管、抽油杆；二是在上油管、抽油杆的过程中，当修井机游钩扶正系统的系统带着油管上升到位后，伸缩臂接住油管、抽油杆，并扶正对中，为下一步上扣做准备；三是在卸油管、抽油杆过程中，推动油管、抽油杆至油管和抽油杆输送机；四是在卸油管、抽油杆过程中，当修井机游钩扶正系统的系统及液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡下降到位后，井口对中伸缩臂系统推动修井机游钩扶正系统的系统，帮助吊卡卸掉油管或抽油杆；液压油管钳、抽油杆钳在井口对中伸缩臂系统的伸缩油缸的作用下，自动对中后上卸油管、抽油杆；上卸过程中油管气动卡盘、抽油杆液动卡盘会坐卡井内油管、抽油杆，为下一周期的动作做准备。

采用本发明的用于修井起下油管、抽油杆一体机装置及其使用方法具有如下有益效果：

(1)在油管输送和回收方面，本发明采用输送小车，能够自动输送和回收油管、抽油管，大大降低了工人的劳动强度，有效地保护了油管、抽油管的各个连接件不受损伤。

(2)在装置的适用性方面，本发明的一体机装置能够满足油管的起下，同时增加抽油杆的起下，不仅适用于单井口，也适用于丛式的井口布置，能够被广泛的推广及应用。

(3)在自动化程度方面，本发明采用了一套完整的自动化控制系统，性能可靠，并且具有高精度、高灵敏的特点，其中部分应用传感器技术(位置传感器、行程传感器)，定位精度可以到达小于等于1mm。

(4)在面临恶劣环境作业时，由于配置游钩扶正系统，能够使得现场作业不受大风影响，起下油管、抽油杆的速率能够满足43-60根/小时，整个运行的效率能够得到有效保证。

附图说明

附图1为本发明用于修井起下油管、抽油杆一体机装置的整体结构布置图。

附图2为本发明用于修井起下油管、抽油杆一体机装置修井机游钩扶正系统的结构示意图。

附图3为本发明用于修井起下油管、抽油杆一体机装置井口对中伸缩臂系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-3对本发明用于修井起下油管、抽油杆一体机装置及其使用方法作以详细说明。

一种用于修井起下油管、抽油杆一体机装置，该装置包括油管和抽油杆输送机1、油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统2、修井机游钩扶正系统3、液压油管钳4、液压抽油杆钳5、动力钳输送装置、液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡、油管气动卡盘、抽油杆液动卡盘以及控制系统；所述油管和抽油杆输送机、油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统、修井机游钩扶正系统、液压油管钳、液压抽油杆钳、动力钳输送装置、液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡、油管气动卡盘、抽油杆液动卡盘设置在修井机的井架上；所述油管和抽油杆输送机负责完成油管、抽油杆的自动输送；所述油管和抽油杆输送机与油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统相连接；所述油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统负责推送和回接油管、抽油杆，保证油管和抽油杆的井口精确定位；所述油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统还与修井机游钩扶正系统相连接；所述修井机游钩扶正系统实现游钩沿固定轨道垂直上下运行，杜绝风力对游钩系统的不良影响；所述液压油管钳、液压抽油杆钳分别用于油管、抽油杆自动上卸扣；所述液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡分别用于自动提放油管、抽油杆；所述油管气动卡盘、抽油杆液动卡盘分别用于坐卡井内油管、抽油杆；控制系统分别与油管和抽油杆输送机、油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统、修井机游钩扶正系统实现游钩、液压油管钳、液压抽油杆钳、压油管吊卡、液压抽油杆吊卡、油管气动卡盘、抽油杆液动卡盘控制连接。所述油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统包括伸缩外臂2-1、设置在伸缩外壁内的伸缩内臂2-2、设置在伸缩内臂内的伸缩油缸2-3、导向滑轮组2-4、线性导向滑轨2-5及拉线行程传感器2-6，所述伸缩外壁内侧设置有线性导向滑轨，所述伸缩内臂与线性导向滑轨之间设置有导向滑轮组，伸缩活塞与伸缩内臂驱动连接，伸缩内臂借助于所述伸缩活塞的往复运动能够伸出或者缩回伸缩外壁；在伸缩外壁的端部设置有拉线行程传感器用于伸缩内臂的行程限位。所述油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统还包括设置在伸缩外壁外侧面上的若干个均匀布设的伸缩支撑臂2-7。所述修井机游钩扶正系统包括两根平行设置的导向绳3-1，在每根导向绳上且位置相对应的设置有耐磨导向套3-2，设置在每根导向绳上的耐磨导向滑套通过连接杆3-3相连接；所述修井机游钩扶正系统还包括游钩系统3-4，该游钩系统设置在所述连接杆上，并能够沿着导向绳竖直滑动。所述液压油管钳、液压抽油杆钳的主钳和背钳上设置有用于自动对缺口进行定位的高精度感应传感器。所述高精度感应传感器为位置传感器和/或行程传感器。控制系统包括电控箱、设置在电控箱内的控制器，控制器包括输入接口、输出接口、无线远程收发接口和中央控制器，所述输入接口、输出接口、无线远程收发接口均与中央控制器数据信号连接；所述输入接口连接有输入面板；输入面板包括手动按键式面板和/或液晶触摸面板，用于操作者的手动输入，所述输出接口连接有驱动模块，所述驱动模块分别与油管和抽油杆输送机、油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统的伸缩油缸、修井机游钩扶正系统的游钩系统、液压油管钳、液压抽油杆钳、动力钳输送装置、液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡、油管气动卡盘、抽油杆液动卡盘的液压缸或者气压缸驱动连接；所述无线收发接口连接有无线收发模块，远程监控中心通过无线收发模块与中央控制器远程控制连接。所述操作者的手动输入包括油管和抽油杆输送机、油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统的伸缩油缸、修井机游钩扶正系统的游钩系统的启动或者关闭，以及液压油管钳、液压抽油杆钳、动力钳输送装置、液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡、油管气动卡盘、抽油杆液动卡盘的液压缸或者气压缸的启动或者关闭。所述电控箱内设置有主电源和备用电源，所述主电源和备用电源之间设置有电源切换组件，主电源和备用电源分别与控制器相连接。

本发明上述用于修井起下油管、抽油杆一体机装置的使用方法包括如下步骤：

1)现场布置：根据修井作业现场实际情况，进行井场布置，对于丛式井口布置，根据现场实际情况，以井口法兰6为定位中心，布置油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统使得油管、抽油杆输送机与其成180°布置，油管和抽油杆输送机、井口、油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统在一条直线上；管排架7在输送机侧面平行位置；修井机8与油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统成90°角布置；其他装置部件在修井机的机架上安装；

2)修井起下油管、抽油杆：启动控制系统，通过油管和抽油杆输送机实现油管、抽油杆推送至井口或回接至管排架，通过井口对中伸缩臂系统和修井机游钩扶正系统，进行扶正、对中油管、抽油杆，也可推动修井机游钩扶正系统的系统及液压油管吊卡、液压抽油杆液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡与油管、抽油杆对接；井口对中伸缩臂系统有四个动作，一是在上油管、抽油杆的过程中，推动修井机游钩扶正系统的系统和液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡，接住输送机输送过来的油管、抽油杆；二是在上油管、抽油杆的过程中，当修井机游钩扶正系统的系统带着油管上升到位后，伸缩臂接住油管、抽油杆，并扶正对中，为下一步上扣做准备；三是在卸油管、抽油杆过程中，推动油管、抽油杆至油管和抽油杆输送机；四是在卸油管、抽油杆过程中，当修井机游钩扶正系统的系统及液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡下降到位后，井口对中伸缩臂系统推动修井机游钩扶正系统的系统，帮助吊卡卸掉油管或抽油杆；液压油管钳、抽油杆钳在井口对中伸缩臂系统的伸缩油缸的作用下，自动对中后上卸油管、抽油杆；上卸过程中油管气动卡盘、抽油杆液动卡盘会坐卡井内油管、抽油杆，为下一周期的动作做准备。

在上述操作步骤2)中，操作者能够通过输入面板包括手动按键式面板和/或液晶触摸面板进行手动输入各个部件的工作参数，控制器根据手动输入的各个工作参数，相应地通过驱动模块分别与油管和抽油杆输送机、油管和抽油杆井口对中伸缩臂系统的伸缩油缸、修井机游钩扶正系统的游钩系统、液压油管钳、液压抽油杆钳、动力钳输送装置、液压油管吊卡、液压抽油杆吊卡、油管气动卡盘、抽油杆液动卡盘的液压缸或者气压缸驱动连接；借助于无线收发模块，远程监控中心能够与中央控制器远程控制通信连接。

从以下表格中能够直观的看出本发明的用于修井起下油管、抽油杆一体机装置与现有技术中的起下油管、抽油杆装置相比的优势。

在实际工程应用中，采用本发明的上述装置也取得了较好的技术效果，并且为广大工作人员所认可，工作效率能够提高30％-40％，同时经济成本有效降低10-20％，后期维护及日常的使用均能让操作人员熟练掌握，能够广泛的被推广和应用。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。