一种石油修井排管装置的制作方法

本发明涉及一种石油修井排管装置，属于石油修井工程技术领域。

背景技术：

目前在石油修井过程中，采用石油修井排管装置来代替人工排管不仅机械化程度高，可节约大量人力物力，提高工作效率，且能够极大地减少油管的占地面积。

公开号为cn105672913a、名称为一种石油修井排管装置的中国专利文献中，公开了一种石油修井排管装置，其包括主支架，主支架的上方设有导轨及可沿导轨移动的滑杆，滑杆的下方设有与其平行的移动杆，滑杆上设有可沿其水平移动的升降机构，移动杆与升降机构连接并可随之升降，移动杆的下部设有电永磁铁，主支架内为油管排放空间。该石油修井排管装置可通过电永磁铁抓取油管后进行移动将油管在主支架内的油管排放空间内进行有序摆放，也可通过电永磁铁抓取油管排放空间内的油管后进行移动，输送至主支架前侧，以供其他油管起下设备将油管下入油井内。当采用油管举升机将输送至主支架前侧的油管往井口输送时，油管举升机和排管装置之间的动作节奏需要协调，相互需要等待，这大大降低了工作效率。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种能够提高工作效率的石油修井排管装置。

本发明通过如下技术方案来实现的：一种石油修井排管装置，包括两侧的主支架，所述主支架的上部设有导轨，两侧的导轨上设置有可沿所述导轨移动的横梁，所述主支架上固定设有所述横梁移动用的第一齿条，所述横梁上设有可上下移动的第一油管抓取机构，两侧的主支架之间设置有油管仓，其特征是：两侧的主支架之间在所述油管仓的前方设置有油管起下缓存仓，所述油管起下缓存仓包括缓存仓支架，所述缓存仓支架上部设置有呈v形状的油管支撑架，所述油管支撑架的两侧支臂的低端上分别固定有一油管挡块，所述油管支撑架的两侧支臂上分别设置有一单根油管取出机构，所述单根油管取出机构包括连接在所述缓存仓支架上的第一油缸、与所述第一油缸连接的可转动的举升臂。

本发明中，油管起下缓存仓的油管支撑架的两侧支臂的高端至对应的油管挡块之间为油管缓存区，分别为下油管缓冲区和起油管缓存区，油管可在油管缓存区排列暂存。本发明工作时，当往油井中下油管时，第一油管抓取机构可抓取油管后通过横梁沿主支架上的导轨移动到油管起下缓存仓的下油管位置，将油管下放至油管支撑架的下油管缓冲区，下油管缓存区可存放多根油管。前方的油管举升机需要取油管时，下油管侧的单根油管取出机构的第一油缸动作带动举升臂向上旋转，托起单根油管使其越过油管挡块，然后可通过油管举升机或其他油管抓取机构抓取油管，减少了等待时间。当从油井中起油管时，前方的油管举升机可将起出井口的油管送入油管起下缓存仓的起油管缓存区内排列暂存，油管起下缓存仓的起油管侧的单根油管取出机构的第一油缸动作，带动举升臂向上旋转，托起单根油管使其越过油管挡块，排管装置的第一油管抓取机构移动到位后，抓取油管后通过横梁沿主支架上的导轨移动到油管仓位置将油管下放后有序摆放，然后第一油管抓取机构返回后继续抓取油管进行排放。

进一步的，所述油管起下缓冲仓上设置有油管长度测量机构。通过油管长度测量机构可对起下的油管进行长度测量。

进一步的，所述油管长度测量机构包括移动杆、驱动所述移动杆移动的驱动机构、与驱动机构连接的位移测量编码器，所述移动杆设置在所述油管支撑架的两支臂之间，所述移动杆的一端设置有定位块。起或下油管时，油管通过单根油管取出机构托起后，先落入油管长度测量机构上进行油管长度测量，然后再由油管抓取机构抓取测长后的油管进行排管或由油管举升机或其他油管抓取机构抓取测长后的油管进行下油管。在测量油管长度的同时可将油管沿长度方向推到一端定位。

进一步的，驱动所述移动杆移动的驱动机构为减速机，所述减速机输出端设置有齿轮，所述移动杆上设置有第二齿条与所述齿轮啮合；或驱动所述移动杆移动的驱动机构为与所述移动杆连接的油缸或气缸。

进一步的，为便于对油管进行可靠支撑，所述油管起下缓存仓为间隔设置的两组。

进一步的，为便于排管装置运输，所述主支架和所述第一齿条均为可折叠结构。主支架和第一齿条折叠后可将排管装置置于运输车内进行运输。

进一步的，为避免油管上的油污污染其排列区域，至少在所述油管起下缓存仓的下部设置有与两侧的主支架连接的第一船型围堰，所述油管起下缓存仓设置在所述第一船型围堰上。船型围堰可盛接油管上的油污，同时将油管起下缓存仓设置在第一船型围堰上便于对油管起下缓存仓进行定位，便于设备安装。

进一步的，在所述油管起下缓存仓的前方设置有油管转移机构，所述油管转移机构包括转移机构支架、可转动地与所述转移机构支架连接的转臂，所述转臂为可伸缩结构，所述转臂的前端设置有第二油管抓取机构。通过设置油管转移机构，可将油管起下缓存仓与油管举升机进行连接，便于实现油管转接的自动化。第二油管抓取机构可自油管举升机上或自油管起下缓存仓内抓取油管，第二油管抓取机构抓取油管后，通过转臂转动可带动油管旋转，将油管输送至油管举升机或输送至油管起下缓存仓内。

进一步的，所述第二油管抓取机构包括油管抓取油缸、两个卡爪，两个卡爪通过转轴与所述转臂前端连接，油管抓取油缸的一端与所述转臂连接，另一端与其中的一个卡爪连接，两个卡爪的转轴上安装有相啮合的齿轮。抓取油管时，油管抓取油缸动作，带动与其连接的卡爪转动，通过齿轮的啮合传动带动另一个卡爪转动，从而两个卡爪将油管夹持住，实现油管的抓取。

进一步的，为便于设备安装定位及避免油污污染地面，在所述油管转移机构前方还设置有用于安装油管举升机的第二船型围堰，所述油管转移机构设置在所述第二船型围堰的后端，第二船型围堰和第一船型围堰通过底架连接。油管举升机安装在第二船型围堰上，既可避免油管的油污污染地面，同时也便于油管举升机的安装及定位，便于设备快速安装。

本发明的有益效果是：本发明通过设置油管起下缓存仓，可使油管在油管起下缓存仓内暂存，石油修井排管装置及油管举升机可独立工作，不必相互等待，大大提高了工作效率。通过在油管起下缓存仓上设置油管长度测量机构，可对油管进行长度测量，测量结果准确，保证起下油管作业精度。通过设置船型围堰可有效防止油污对环境的污染，同时也便于设备的安装及定位。通过设置油管转移机构，可将油管起下缓存仓与油管举升机进行连接，便于实现油管转接的自动化。通过将主支架和第一齿条设置为可折叠结构，可方便转场运输。

附图说明

图1是具体实施方式中本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视示意图；

图3是图1的侧视示意图；

图4是图3中的e部分的放大示意图；

图5是图3中的f部分的放大示意图；

图6是图1中的b-b示意图；

图7是图2中的a-a示意图；

图8是具体实施方式中本发明中的油管起下缓存仓的主视图；

图9是图8的俯视图；

图10是图8的侧视图；

图11是具体实施方式中本发明中的单根油管取出机构的结构示意图；

图12是图11的剖视图；

图13是图11的俯视图；

图14是单根油管取出机构的动作示意图；

图15和图16是具体实施方式中本发明中的第一船型围堰的结构示意图；

图17是具体实施方式中本发明中的油管长度测量机构的结构示意图；

图18是图17的侧视图；

图19是图17的后视图；

图20是具体实施方式中本发明中的油管转移机构的结构示意图；

图21是图20的局部剖视图；

图22是图20的俯视图；

图23是图20的侧视图；

图24是具体实施方式中油管举升机与第二船型围堰的装配示意图；

图25是具体实施方式中本发明其中一侧的可折叠的主支架的结构示意图；

图26是图25的侧视图；

图27是图25的俯视图；

图28是主支架折叠时的示意图；

图29是本发明折叠运输状态的示意图；

图中，1、主支架，2、第一油管抓取机构，2-1，电永磁铁，2-2、齿轮，2-3、齿条轴，2-4、联结轴，3、油管仓，4、导轨，5、第一船型围堰，5-1、油管底层横担，6、油管起下缓存仓，6-1、缓存仓支架，6-2、油管支撑架，6-3、油管挡块，6-4、单根油管取出机构，6-4-1、第一油缸，6-4-2、举升臂，6-5、起油管缓存区，6-6、下油管缓存区，7、底架，8、第二船型围堰，9、油管举升机，10、油管转移机构，10-1，转移机构支架，10-2、转臂，10-3、转臂伸缩油缸，10-4、油管抓取油缸，10-5、卡爪，10-6、齿轮a，10-7、齿轮b，10-8、旋转油缸，11、横梁，12、传动轴，13、传动齿轮，14、第一齿条，15、油管长度测量机构，15-1、移动杆，15-2、定位块，15-3、第二齿条，15-4、齿轮，15-5、减速机，15-6、位移测量编码器，15-7、安装架，15-8、齿轮，16、油管长度测量位置，17、油管转移机构安装支架，18、折叠机构。

具体实施方式

下面通过非限定性的实施例并结合附图对本发明作进一步的说明：

如附图所示，一种石油修井排管装置，包括两侧的主支架1，所述主支架1的上部设有导轨4，两侧的导轨4上设置有可沿所述导轨4移动的横梁11，两侧的主支架1内侧均固定设有沿导轨方向设置的第一齿条14，所述横梁11上设置有可转动的传动轴12，传动轴12由伺服电机驱动转动，传动轴12的两端分别设置有传动齿轮13与所述第一齿条14啮合传动，横梁11通过传动齿轮13与第一齿条14的啮合传动沿导轨4进行移动。所述横梁11上设有可上下移动的第一油管抓取机构2。第一油管抓取机构2通过设置在横梁11上的升降机构带动可上下移动，所述升降机构包括两根竖向设置的带有齿条结构的齿条轴2-3、两个分别与所述齿条轴2-3啮合的齿轮2-2，两个齿轮2-2的齿轮轴分别通过联轴器与联结轴2-4连接，在其中一个齿轮2-2处设置有伺服电机与其齿轮轴连接。第一油管抓取机构2连接在两根齿条轴2-3下端，第一油管抓取机构2的下部连接有电永磁铁2-1，电永磁铁2-1用于抓取油管。通过伺服电机驱动齿轮2-2转动，从而带动两根齿条轴2-3带动第一油管抓取机构2上下移动。两侧的主支架1之间设置有用于排放油管的油管仓3。本实施例中的上述叙述部分为现有技术。本发明所做的改进在于：在两侧的主支架1之间在所述油管仓3的前方设置有油管起下缓存仓6，所述油管起下缓存仓6包括缓存仓支架6-1，所述缓存仓支架6-1上部设置有呈v形状的油管支撑架6-2，所述油管支撑架6-2的两侧支臂的低端上分别固定有一油管挡块6-3，所述油管支撑架6-2的两侧支臂上分别设置有一单根油管取出机构6-4。每个单根油管取出机构6-4包括第一油缸6-4-1、与第一油缸6-4-1连接的举升臂6-4-2，第一油缸6-4-1通过安装架连接在缓存仓支架6-1上，举升臂6-4-2通过转轴与安装架连接。第一油缸6-4-1动作时，可带动举升臂6-4-2旋转。

为便于对油管进行可靠支撑，本实施例中，所述油管起下缓存仓6为间隔设置的两组。

为便于对油管进行长度测量，本实施例中，在所述油管起下缓冲仓6上设置有油管长度测量机构15。油管长度测量机构15可采用现有技术中的任何可进行长度测量的结构。本实施例中，所述油管长度测量机构15包括移动杆15-1、驱动所述移动杆15-1移动的驱动机构、与驱动机构连接的位移测量编码器15-6，移动杆15-1通过安装架15-7安装在缓存仓支架6-1上，所述移动杆15-1设置在所述油管支撑架6-2的两支臂之间，所述移动杆15-1的一端设置有定位块15-2。本实施例中，驱动所述移动杆15-1移动的驱动机构为减速机15-5，减速机15-5安装在安装架15-7上，所述减速机15-5输出端设置有齿轮15-4，安装架15-7上还设置有齿轮15-8，所述移动杆15-1上设置有第二齿条15-3，所述齿轮15-4和齿轮15-8均与第二齿条15-3啮合，位移测量编码器15-6的拉绳与齿轮15-8的齿轮轴连接。减速机带动齿轮旋转时推动第二齿条15-3伸缩，通过位移测量编码器15-6进行测量。本发明中的驱动所述移动杆15-1移动的驱动机构也可以为与移动杆15-1连接的油缸或气缸，位移测量编码器15-6的一端与油缸或气缸的活塞杆连接。为适应油管举升机的方向，本实施例中在两组油管起下缓存仓6上均设置有油管长度测量机构15，在油管两端均可测长。

为避免油管上的油污污染环境及便于设备安装定位，优选的是，至少在所述油管起下缓存仓6的下部设置有与两侧的主支架1连接的第一船型围堰5，所述油管起下缓存仓6设置在所述第一船型围堰5上。船型围堰5为采用型钢加工制作的船型围堰结构，其底部封闭，可盛接油管上的油污。将油管起下缓存仓6设置在第一船型围堰5上便于对油管起下缓存仓6进行定位，便于设备安装。本发明中，除了在油管起下缓存仓6的下部设置第一船型围堰5外，也可在油管仓3下部设置船型围堰，用于盛接油污。设置在油管仓3下部的船型围堰上设置有油管底层横担5-1。设置在油管仓3下部的船型围堰可以与主支架1连接，也可单独设置，不与主支架1连接。

为便于实现油管转接的自动化，本发明还在所述油管起下缓存仓6的前方还设置有油管转移机构10，所述油管转移机构10包括转移机构支架10-1、转臂10-2、旋转油缸10-8，旋转油缸10-8与转臂10-2的一端连接，旋转油缸10-8安装在转移机构支架10-1上，旋转油缸10-8可带动转臂10-2旋转。所述转臂10-2采用套筒结构，为可伸缩结构，转臂10-2的前端与转臂伸缩油缸10-3的活塞杆连接，转臂伸缩油缸10-3的后端与转臂10-2的后端连接，通过转臂伸缩油缸10-3的伸缩可带动转臂10-2伸缩。所述转臂10-2的前端设置有第二油管抓取机构。所述第二油管抓取机构包括油管抓取油缸10-4、两个卡爪10-5，两个卡爪10-5通过转轴与所述转臂10-2前端连接，油管抓取油缸10-4的一端与所述转臂10-2连接，另一端与其中的一个卡爪10-5连接，两个卡爪10-5的转轴上分别安装有相啮合的齿轮10-6和齿轮10-7。油管抓取油缸10-4动作时，带动与其连接的卡爪转动，通过齿轮10-6和齿轮10-7的啮合传动，带动另一个卡爪旋转，两个卡爪抱拢时可抓取油管。第二油管抓取机构抓取油管后，通过旋转油缸带动转臂转动，可带动油管旋转，将油管输送至油管举升机9或输送至油管起下缓存仓6内。

为便于设备安装定位及避免油污污染地面，本发明还在所述油管转移机构10前方设置有用于安装油管举升机9的第二船型围堰8，第二船型围堰8也为采用型钢加工制作的船型围堰结构，其底部封闭可盛接油污。第二船型围堰8和第一船型围堰5可通过底架7连接，油管转移机构10设置在第二船型围堰8的后端，为便于设备安装，在第二船型围堰8后端设置有油管转移机构安装支架17，油管转移机构10安装在油管转移机构安装支架17上。油管举升机9安装在第二船型围堰8上，既可避免油管的油污污染地面，同时也便于油管举升机9的安装及定位，便于设备快速安装。

为便于设备的转场运输，本发明可将主支架1和第一齿条14设计为可折叠结构。主支架1分为固定部分和可折叠部分，固定部分和可折叠部分之间通过折叠机构18连接，可折叠部分通过折叠机构18可旋转折叠。

本发明中，油管起下缓存仓6的油管支撑架6-2的两侧支臂的高端至对应的油管挡块6-3之间为油管缓存区，分别为下油管缓冲区6-6和起油管缓存区6-5，油管可在油管缓存区排列暂存。

本发明工作时，动作一：往油井中下油管

油管在油管仓3中存放，第一油管抓取机构2在升降机构的带动下向下移动抓取油管，抓取油管后向上移动至设定位置，横梁11上的伺服电机带动传动轴12及传动齿轮13旋转，从而带动横梁11、第一油管抓取机构2、油管沿主支架上的导轨4移动到油管起下缓存仓6的下油管位置，将油管下放至油管支撑架6-2的下油管缓冲区6-6，第一油管抓取机构2返回油管仓3继续抓取油管，下油管缓存区6-6可存放多根油管。当前方的油管举升机9需要取油管时，下油管侧的单根油管取出机构6-4的第一油缸6-4-1动作带动举升臂6-4-2向上旋转，托起单根油管，越过该侧的油管挡块6-3，油管在重力作用下沿油管挡块斜坡向下移动至油管长度测量位置16，油管长度测量机构15测量油管长度，在测量油管长度的同时将油管沿长度方向推到一端定位以适应油管举升机往井口输送油管。

油管举升机9往井口输送完油管后回起始位置发出信号等待，油管转移机构10通过第二油管抓取机构从油管长度测量位置16抓取油管，通过旋转油缸10-8将油管旋转送至油管举升机9上，返回抓管位置等待，油管举升机9将油管输送至井口，油管起下缓存仓6内的单根油管取出机构6-4继续取出油管测长，等待油管举升机9信号。

动作二：从油井中起油管

油管举升机9将油管从井口修井机中取回，油管转移机构10通过第二油管抓取机构从油管举升机9上抓取油管，通过旋转油缸10-8将油管旋转送至油管起下缓存仓6的起油管缓存区6-5，油管在重力的作用下沿油管支撑架的斜坡向下移动至起油管缓存区排列，起油管缓存区6-5可存有若干根油管。

油管起下缓存仓6内的起油管侧的单根油管取出机构6-4的第一油缸6-4-1伸出带动举升臂6-4-2向上旋转，托起单根油管，越过该侧的油管挡块6-3，油管在重力作用下沿油管挡块斜坡向下移动至油管长度测量位置16，油管长度测量机构15测量油管长度，并根据需要将油管一端对齐，第一油管抓取机构2移动到油管长度测量位置16上方，向下移动抓取油管，抓取油管后向上移动到设定位置，横梁11在其驱动机构的驱动下带动第一油管抓取机构2及油管移动至油管仓3，第一油管抓取机构2向下移动放下油管，返回至油管长度测量位置16上方，继续抓取完成测长的油管，实现油管在油管仓内的自动排列。

本实施例中的其他部分均为现有技术，在此不再赘述。