一種自動化起下作業系統及操作方法
【專利摘要】一種新型的修井起下作業自動化系統，以及改進后的操作方法，其特征在于，包括一套鏈式循環起升裝置，獨立的管柱傳送總成，以及自動化管盒、伸縮式自動液壓鉗、動力卡瓦、接箍監測裝置等，能夠實現高效率的井口無人自動化起下作業，完成管柱從起升、卸扣到管柱傳送與排放及其逆操作過程。鏈條式起升機構，能夠避免起升過程中的晃動；兩套主夾具均布，可以依次循環利用，減少了空行程；專門的管柱處理功能，減少排管與上管操作對起升裝置時間上的占用和空間上的干涉，有效保證作業效率；自動化管盒，能夠對管柱進行立式排放，占地面積小，布置簡便，且極大地減小了工人勞動強度。本發明可廣泛應用于陸地小修作業中。
【專利說明】一種自動化起下作業系統及操作方法
所屬【技術領域】
[0001]一種新型的修井起下作業自動化系統，以及改進后的操作方法，能夠實現高效率的井口無人自動化起下作業，完成管柱從起升、卸扣到管柱傳送與排放的自動化操作。
【背景技術】
[0002]目前，油田小修使用傳統作業方式與設備，需要4?5名工人協同作業，幾乎每道工序都需要工人參與，尤其是隨機性較大，靈活性、智能性要求較高的井口操作；修井機與液壓大鉗只起助力作用，因此工人勞動強度很大。
[0003]國內研制的多種自動化修井設備，基本延續了傳統修井機的絞車一游車一大鉤的起升方式；采用動力吊卡與及伸縮液缸實現吊卡自動開合與管柱外推；并配合管柱排放設備，實現管柱的傳送與排列。設計中已經考慮到絞車大鉤的起升方式，會加劇管柱運動過程中的晃動，給井口的自動化操作造成困難；因此上設計有穩定游車軌跡的導軌結構。
[0004]但管柱的傳送過程中都需要游車大鉤的配合外推動作，額外占用了起升裝置的非工藝操作時間，增加了圍繞大鉤的輔助機構(管柱扶正裝置等)，增加了空行程，影響了起升裝置工作的獨立性，不能充分發揮出裝備本身的效率。因此目前國內的自動化作業設備效率普遍較低，難以推廣應用。
[0005]為了解決以上問題，設計一種油井起下作業自動化操作系統，采用新的作業工藝與設備，提高工作效率，減輕作業人員的體力勞動，減少作業操作人員數量，降低作業成本。
【發明內容】
[0006]為了實現起下作業的自動化，并獲得較高的作業效率，本發明提供一種新的作業設備的設計方案與操作方法。
[0007]本發明所采用的技術方案包括:一種鏈條式循環起升裝置、動力卡瓦、自動液壓大鉗、接箍監測裝置、自動化管盒等。
[0008]涉及的鏈條式循環起升裝置，可由平板半掛車托運，液壓自動起升；其動力總成，包括液壓馬達、電子式自動變速器(AMT)、減速器等，安裝在平行式支架的頂部支架上，驅動主動鏈輪；起升機構主要由主動鏈輪、前后兩個導向鏈輪、曲柄讓位機構、鏈條以及特殊鏈節上的兩套夾具組成，其中兩套夾具依據鏈條總長度均勻分布，以實現隨鏈條轉動依次循環經過井口，起升管柱；平行式支架的下端安裝有兩液壓支腿和井口工作臺，工作臺高度可由支腿依據實際情況調定；井口工作臺上安裝動力卡瓦，其回轉中心對中井口 ；此外工作臺的前方一側焊接有自動液壓鉗的伸縮導軌支架和導軌，以安裝自動液壓鉗；平行式支架的中部，井口工作臺上方，安裝有鏈輪支撐平臺，平臺上安裝導向鏈輪和鏈條曲柄讓位機構；在頂部支架下方，與液壓大鉗支架相對的支腿上部，安裝有管柱傳送裝置總成，包括液壓馬達、內齒輪減速器、傳動軸、止推軸承、轉動主軸、主傳送臂、副傳送臂，其中主傳送臂安裝在轉動主軸的頂端，內部安裝伸縮液缸和夾緊液缸，可實現伸縮與夾緊動作；而副傳送臂只安裝伸縮液缸，夾具開口，起到穩定管柱的作用。
[0009]動力卡瓦，安裝在井口工作臺上，與井口中心對齊；包括卡瓦、卡瓦支座、液壓缸、搖臂、連桿；液壓缸與固定在卡瓦本體上的搖臂銷軸聯接，驅動與卡瓦聯接的連桿，帶動卡瓦沿卡瓦支座內階梯錐面上下滑動，實現對管柱的夾緊與放松。
[0010]自動液壓大鉗安裝在井口工作臺一側，與支架間通過導軌聯接。導軌中安裝有伸縮液缸，推動液壓鉗伸出與縮回，以完成上卸扣與井口讓位操作。該液壓鉗自帶有扭矩計及圈數計數器，由電控系統控制，保證上卸扣的扭矩與圈數的自動調節。
[0011]接箍監測裝置，主要包括兩套接箍傳感器和一套特殊鏈節行程開關；第一套接箍傳感器安裝在平行式支架靠近井口的一側，位于動力卡瓦上方，以實現對井口待上卸扣接箍的檢測；另一套傳感器安裝位置高于前者9至10米，用于檢測卸扣后的管柱上端接箍位置，便于與管柱傳送裝置配合完成管柱向自動排放立式管盒的轉移；特殊鏈節行程開關，位于鏈輪支撐平臺上方，安裝在近井口側的支架上，當檢測到特殊鏈節上的夾持臂經過時，將發出信號，觸發自動液壓鉗的伸縮以及鏈條曲柄讓位機構進行動作。
[0012]自動化管盒，位于起升裝置與井口連線外側，主要包括管盒架、指梁、導軌系統、橫向推送裝置、縱向排放裝置、縱向擺動推送裝置、橫向移動總成等組成。以上各部件安裝于指梁上方的管盒架。其中，橫向推送裝置位于固定導軌的正上方，包括液馬達、滾珠絲杠機構及安裝在絲杠螺母上的管柱推板組成，能夠將由管柱傳送裝置移送的管柱推向指定的指梁槽之間；橫向移動總成與管盒架頂部前后兩條橫梁上的導軌配合，由液馬達通過滾珠絲杠機構驅動；縱向排放裝置由特殊鏈節上安裝有管柱推板的鏈傳動機構組成，安裝于橫向移動總成上；縱向擺動推送裝置，由液壓缸、擺動臂組成，與移動導軌系統一起安裝在橫向移動總成上。
[0013]所述的一種自動化起下作業系統及操作方法包括以下操作步驟:
[0014]1、從井內起升管柱時起下作業裝置自動化操作包括以下步驟:
[0015]I)底部接箍傳感器檢測到接箍出現時，觸發信號，應對單根卸扣；此時起升裝置動力系統停車；液壓大鉗由伸縮液壓缸推動，移至井口中心，動力卡瓦在推力裝置作用下夾緊井口管柱；2)液壓大甜對中管柱，開始在電控系統控制下自動卸扣；卸扣完畢時，圈數計數器發出信號；3)若此時提起的管柱長度為10m，則頂部接箍傳感器已經觸發，起升裝置動力系統不啟動，由管柱傳送裝置主傳送臂夾緊管柱接箍下本體；若此時管柱長度小于10m，則頂部接箍傳感器沒有觸發，起升裝置動力系統啟動，繼續提升管柱至預定高度，觸發頂部接箍傳感器，然后由主傳送臂夾緊；4)主傳送臂夾緊管柱，主副臂液壓缸同時回縮，后由轉動主軸帶動回轉180°，主副臂液壓缸伸出，將管柱移送至自動排放立式管盒的固定導軌架；與此同時液壓大鉗在伸縮液缸作用下沿導軌縮回，讓位；鏈條讓位機構擺動恢復，使讓位鏈輪與前導輪豎直共線，等待下一輪起升；5)液壓大鉗完全縮回后，起升機構啟動，帶動第二套夾具到達起升位置并停車，即接箍下端位置，此時夾具頭在夾持液缸作用下夾緊接箍，動力卡瓦由液缸帶動上移，解除對井口管柱的鎖緊，管柱隨夾具頭起升；6)循環步驟I)至5)，直至完成井內管柱的起升。
[0016]2、從井內起升管柱時自動化管盒的自動化操作包括以下步驟:
[0017]I)橫向移動總成帶動安裝在上部的縱向排放裝置、縱向擺動推送裝置以及移動導軌系統移動到需要填充的指梁槽位置上；2)管柱傳送裝置將管柱送至固定導軌接收端，主副傳送臂液缸伸出，將管柱推入導軌，并隨導軌發生轉向，進入固定導軌縱向部分；3)橫向推送裝置上液馬達驅動滾珠絲杠傳動，帶動聯接在螺母上的推板，推動導軌上的管柱運移到指定指梁槽對應位置；4)縱向擺動推送裝置穿過指梁槽兩側立柱，將管柱送入槽，縱向排放裝置推動管柱繼續沿指梁槽深入，直至到達指定排放位置。5)當前指梁槽排滿之后，橫向移動總成帶動移動導軌系統進入下一槽對應位置，重復上述操作，直至起升管柱結束。
[0018]3、從管盒中下放管柱到井內時起下作業系統自動化操作步驟如下:
[0019]I)橫向總成帶動安裝在上部的縱向排放裝置、縱向擺動推送裝置以及移動導軌系統移動到輸出管柱的指梁槽位置上；2)縱向排放裝置，將管柱外推至導軌系統上，橫向推送裝置將管柱移動至導軌接收端，等待管柱傳送裝置動作；3)主副傳送臂擺動至管盒接收端，主傳送臂夾緊管柱，轉動180°，將管柱傳送到井口中心線上；4)此時起升裝置鏈傳動系統反向運轉，待主夾具到達頂部接箍傳感器時，停車；主夾具夾緊管柱接箍后，主傳送臂松開管柱，并在液缸作用下回縮，副傳送臂保持原狀態；5)起升裝置繼續反向啟動，將管柱下放，當管柱底端到達底部接箍傳感器位置時，停車，液壓大鉗在液缸作用下伸出，對管柱進行上扣操作；6)上扣完畢，起升裝置反向啟動，同時液壓大鉗縮回，待上端接箍達井口指定位置時，停車；7)動力卡瓦動作，夾緊井口管柱，主夾具松開，起升裝置繼續方向啟動，重復I)至6)的操作，直至管柱全部下放完畢。
[0020]本發明由于采用以上技術方案，具備了如下優點:
[0021]1、采用鏈傳動的起升機構，使管柱在運動過程中狀態更加穩定，從而避免了管柱的扶正對中等輔助型操作，精簡了機構；
[0022]2、鏈傳動機構的優勢一循環往復一得到極大的發揮，均勻分布的兩套主夾具，可以依次循環工作，極大的減少了空行程；且在起升(或下放)管柱的單項作業過程中，機構單向運轉，避免了頻繁換向；
[0023]3、起升裝置一側，配備獨立的管柱傳送裝置，能夠將起升夾持機構(主夾具或常規修井機的大鉤)從管柱的傳送中解放出來，減少此工藝過程對起升裝置時間上的占用、空間上的干涉，從而保證起升機構的工作效率，提高系統起下作業的整體效率；
[0024]4、自動化管盒，能夠實現管柱的自動豎直排放，結構緊湊，占地面積小，便于裝卸，且能夠顯著減小工人的勞動強度，同時能夠避免管柱對井場的污染。
[0025]5、相比于其他自動化修井作業裝備，本系統有機構精簡、占地面積小、操作自動化程度高的優點。同時由于采用了鏈式循環起升機構和專用的管柱傳送與排放設備，解放了起升機構的工作效率，能夠根本上提高自動化起下作業的效率；因此本發明在油田小修作業具有推廣價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是本發明的整體機構方案圖
[0027]圖2是起升裝置機構的局部視圖
[0028]圖3是自動排放管盒機構方案圖
[0029]圖4是圖3部分機構的局部視圖
[0030]圖1中:1_平行式支架；2-高速液馬達；3-傳動系統(3-1 5速AMT變速器，3-2行星齒輪減速器)；4_起升鏈傳動機構(4-1主動鏈輪，4-2傳動鏈條)；5_管柱傳送總成；5-8副傳送臂；6-自動液壓鉗；7_液壓鉗支座；8_動力卡瓦；9_井口工作臺；10_液壓支腿；11_鏈輪讓位機構；12_底部接箍傳感器；13-特殊鏈節行程開關；14-頂部接箍傳感器；15-主夾具；16-鏈輪支撐平臺；17_管盒架；18_管柱；19-游動導軌盒；20_導軌體統；21-橫向推送裝置；22_縱向擺動推送裝置；23_橫向移動總成；24_縱向排放裝置；
[0031]圖2中:4-3前引導鏈輪；4-4后引導鏈輪；11_1讓位鏈輪；11_2張緊液缸；11-3讓位曲柄；11-4液馬達；5-1液馬達；5-2頂部支架；5-3內齒輪減速裝置；5_4推力軸承；5-5主旋轉臂；5-6主傳送臂伸縮液缸；5-7夾持機械手；7-1伸縮液缸；7_2液壓鉗導軌；7-3液壓鉗支座；8-1卡瓦；8-2搖臂；8-3楔形卡瓦支座；8_4推力油缸；重復標注不贅述，下同；
[0032]圖3中:17-1管盒立柱；17_2頂部橫梁；17_3指梁；18_管柱；19-游動導軌盒；20-1導軌鏈節；20-2固定導軌接收端；20-3移動導軌轉向端；21-1滾珠螺母；21_2橫向推板；21-3液馬達；22-1伸縮液缸；22-2擺錘；23_1液馬達；23_2滾珠絲杠；23_3導軌；24-1縱向鏈條；24-2縱向排放鏈輪；
[0033]圖4中:24-3縱向排放推板，其余同上，不在贅述；
[0034]具體實施方法
[0035]下面結合說明書附圖通過實施例作詳細說明:
[0036]如圖1所示,本自動化起下作業系統主要包括一臺自動化起升裝置和一臺自動化
管柱處理裝置。
[0037]自動化起升裝置，充當機架的機構主要包括平行式支架1、井口工作臺9、鏈輪支撐平臺16及頂部支架5-1，以上構件主要通過焊接構成整體；主要工作機構為鏈式循環起升機構，包括主動鏈輪4-1、傳動鏈條4-2、前后引導輪4-3和4-4、鏈條讓位機構11、以及鏈條兩套特殊鏈節上的主夾具15 ;此外還設計有管柱傳送總成5，安裝在頂部支架5-2上，包括液馬達5-1、內齒輪減速裝置5-3、推力軸承5-4、主旋轉臂5-5、以及主傳送臂伸縮液缸5-6、夾持機械手等5-7 ;井口工作臺上安裝有動力卡瓦9、自動液壓鉗6及液壓鉗支座7 ；
[0038]自動化管柱處理裝置，從功能劃分上，包括前述管柱傳送總成5以及自動化管盒。自動化管盒包括管盒架17、游動導軌盒19、導軌系統20、橫向推送裝置21、縱向擺動推送裝置22、橫向移動總成23、縱向排放裝置24等。
[0039]結合附圖1、2、3、4，具體說明該系統自動化起下作業的操作流程:
[0040]1、從井內起升管柱時起下作業裝置自動化操作包括以下步驟:
[0041]I)底部接箍傳感器12檢測到接箍出現時，觸發信號，應對單根卸扣；此時起升裝置高速液馬達2停車；液壓大鉗6由伸縮液壓缸7-1推動，移至井口中心，動力卡瓦9在推力油缸8-4作用下驅動搖臂8-2和卡瓦8-1夾緊井口管柱；
[0042]2)液壓大甜6對中管柱,開始在電控系統控制下自動卸扣；卸扣完畢時，圈數計數器(未不出)發出信號；
[0043]3)若此時提起的管柱長度為10m，則頂部接箍傳感器14已經觸發，起升裝置不啟動，由管柱傳送總成5上的夾持機械手5-7夾緊管柱接箍下本體；若此時管柱長度小于10m，則頂部接箍傳感器14沒有觸發，起升裝置高速液馬達2啟動，繼續提升管柱至預定高度，觸發頂部接箍傳感器14，后由夾持機械手5-7夾緊；
[0044]4)夾持機械手5-7夾緊管柱，主、副傳送臂伸縮液缸5-6同時回縮，后由主旋轉臂5-5帶動回轉180°，主、副傳送臂伸縮液缸5-6伸出，將管柱移送至自動式管盒的固定導軌接收端20-2 ;與此同時液壓大鉗6在伸縮液缸7-1作用下沿液壓鉗導軌7-2縮回，讓位；鏈條讓位機構11讓位曲柄11-3擺動恢復，使讓位鏈輪11-1與前引導鏈輪4-3豎直共線，等待下一輪起升；
[0045]5)液壓大鉗6完全縮回后，起升機構高速液馬達2啟動，帶動第二套夾具15到達起升位置并停車，即接箍下端位置，此時夾具在夾持液缸作用下夾緊接箍，動力卡瓦9由推力油缸8-4帶動上移，解除對井口管柱的鎖緊，管柱隨夾具15起升，當接箍位置走過特殊鏈節行程開關13時，鏈輪讓位機構11反向動作，使讓位鏈輪11-1擺動至于后引導鏈輪4-4豎直共線，讓出井口位置，準備下一輪卸扣；
[0046]6)循環步驟I)至5)，直至完成井內管柱的起升。
[0047]2、從井內起升管柱時自動化管盒的自動化操作包括以下步驟:
[0048]I)橫向移動總成23帶動安裝在上部的縱向排放裝置24、縱向擺動推送裝置22以及移動導軌轉向端20-3、導軌鏈節20-1移動到需要填充的指梁槽位置上；
[0049]2)管柱傳送總成5將管柱送至固定導軌接收端20-2，主副傳送臂伸縮液缸5_6伸出，將管柱推入導軌，并隨導軌發生轉向，進入固定導軌縱向部分；
[0050]3)橫向推送裝置21上液馬達21-3驅動滾珠絲杠傳動，帶動聯接在滾珠螺母21-1上的橫向推板21-2，推動導軌上的管柱運移到指定指梁槽對應位置；
[0051]4)縱向擺動推送裝置22穿過指梁槽兩側立柱，將管柱送入槽中，縱向排放裝置24中鏈輪24-2轉動，帶動縱向鏈條24-1上的縱向排放推板24-3推動管柱18繼續沿指梁槽深入，直至到達指定排放位置。
[0052]5)當前指梁槽排滿之后，橫向移動總成23帶動移動導軌轉向端20-3、導軌鏈節20-1移至下一槽對應位置，重復上述操作，直至起升管柱結束。
[0053]3、從管盒中下放管柱到井內時起下作業系統自動化操作步驟如下:
[0054]I)橫向移動總成23帶動安裝在上部的縱向排放裝置24、縱向擺動推送裝置22以及移動導軌轉向端20-3、導軌鏈節20-1移動到需要輸出的指梁槽位置上；
[0055]2)縱向排放裝置24，將管柱外推至導軌系統20上，橫向推送裝置21將管柱移動至固定導軌接收端20-2，等待管柱傳送總成5動作；
[0056]3)主副傳送臂在主旋轉臂5-5帶動下，擺動至固定導軌接收端20-2，夾持機械手5-7夾緊管柱，主旋轉臂5-5轉動180°，將管柱傳送到井口中心線上；
[0057]4)此時起升裝置高速液馬達2反向運轉，待主夾具15到達頂部接箍傳感器14時，停車；主夾具15夾緊管柱接箍后，夾持機械手5-7松開管柱，并在主傳送臂伸縮液缸5-6作用下回縮，副傳送臂5-8保持位置；
[0058]5)起升裝置高速液馬達2繼續反向啟動，將管柱下放，當管柱底端到達底部接箍傳感器12位置時，停車，液壓大鉗6在伸縮7-1液缸作用下伸出，對管柱進行上扣操作；
[0059]6)上扣完畢，起升裝置高速液馬達2繼續反向啟動，同時液壓大鉗6縮回，待上端接箍達井口指定位置時，停車；
[0060]7)動力卡瓦9動作，夾緊井口管柱，主夾具15松開，起升裝置高速液馬達2繼續反方向運轉，重復I)至6)的操作，直至管盒內管柱全部下放完畢。
[0061]上述各實施例僅用于說明本發明，其中各部件的結構連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發明的保護范圍之外。
【權利要求】
1.一種新的自動化起下作業系統設計方案與操作方法，包括:一種鏈條式循環起升裝置、動力卡瓦、自動液壓大鉗、接箍監測裝置、自動化管盒等。 涉及的鏈條式循環起升裝置，可由平板半掛車托運，液壓自動起升；其動力總成，包括液壓馬達、電子式自動變速器(AMT)、減速器等，安裝在平行式支架的頂部支架上，驅動主動鏈輪；起升機構主要由主動鏈輪、前后兩個導向鏈輪、曲柄讓位機構、鏈條以及特殊鏈節上的兩套夾具組成，其中兩套夾具依據鏈條總長度均勻分布，以實現隨鏈條轉動依次循環經過井口，起升管柱；平行式支架的下端安裝有兩液壓支腿和井口工作臺，工作臺高度可由支腿依據實際情況調定；井口工作臺上安裝動力卡瓦，其回轉中心對中井口 ；此外工作臺的前方一側焊接有自動液壓鉗的伸縮導軌支架和導軌，以安裝自動液壓鉗；平行式支架的中部，井口工作臺上方，安裝有鏈輪支撐平臺，平臺上安裝導向鏈輪和鏈條曲柄讓位機構；在頂部支架下方，與液壓大鉗支架相對的支腿上部，安裝有管柱傳送裝置總成，包括液壓馬達、內齒輪減速器、傳動軸、止推軸承、轉動主軸、主傳送臂、副傳送臂，其中主傳送臂安裝在轉動主軸的頂端，內部安裝伸縮液缸和夾緊液缸，可實現伸縮與夾緊動作；而副傳送臂只安裝伸縮液缸，夾具開口，起到穩定管柱的作用。
2.如權利要求1所述一種一種新的自動化起下作業系統設計方案，特征在于動力卡瓦，安裝在井口工作臺上，與井口中心對齊；包括卡瓦、卡瓦支座、液壓缸、搖臂、連桿；液壓缸與固定在卡瓦本體上的搖臂銷軸聯接，驅動與卡瓦聯接的連桿，帶動卡瓦沿卡瓦支座內階梯錐面上下滑動，實現對管柱的夾緊與放松。
3.如權利要求1所述一種一種新的自動化起下作業系統設計方案，特征在于自動液壓大鉗安裝在井口工作臺一側，與支架間通過導軌聯接。導軌中安裝有伸縮液缸，推動液壓鉗伸出與縮回，以完成上卸扣與井口讓位操作。該液壓鉗自帶有扭矩計及圈數計數器，由電控系統控制，保證上卸扣的扭矩與圈數的自動調節。
4.如權利要求1所述一種一種新的自動化起下作業系統設計方案，特征在于接箍監測裝置，主要包括兩套接箍傳感器和一套特殊鏈節行程開關；第一套接箍傳感器安裝在平行式支架靠近井口的一側，位于動力卡瓦上方，以實現對井口待上卸扣接箍的檢測；另一套傳感器安裝位置高于前者9至10米`，用于檢測卸扣后的管柱上端接箍位置，便于與管柱傳送裝置配合完成管柱向自動排放立式管盒的轉移；特殊鏈節行程開關，位于鏈輪支撐平臺上方，安裝在近井口側的支架上，當檢測到特殊鏈節上的夾持臂經過時，將發出信號，觸發自動液壓鉗的伸縮以及鏈條曲柄讓位機構進行動作。
5.如權利要求1所述一種一種新的自動化起下作業系統設計方案，特征在于自動化管盒，位于起升裝置與井口連線外側，主要包括管盒架、指梁、導軌系統、橫向推送裝置、縱向排放裝置、縱向擺動推送裝置、橫向移動總成等組成。以上各部件安裝于指梁上方的管盒架。其中，橫向推送裝置位于固定導軌的正上方，包括液馬達、滾珠絲杠機構及安裝在絲杠螺母上的管柱推板組成，能夠將由管柱傳送裝置移送的管柱推向指定的指梁槽之間；橫向移動總成與管盒架頂部前后兩條橫梁上的導軌配合，由液馬達通過滾珠絲杠機構驅動；縱向排放裝置由特殊鏈節上安裝有管柱推板的鏈傳動機構組成，安裝于橫向移動總成上；縱向擺動推送裝置，由液壓缸、擺動臂組成，與移動導軌系統一起安裝在橫向移動總成上。
6.如權利要求1一種自動化起下作業系統及操作方法包括以下操作步驟: 步驟一、從井內起升管柱時起下作業裝置自動化操作包括以下步驟:I)底部接箍傳感器檢測到接箍出現時，觸發信號，應對單根卸扣；此時起升裝置動力系統停車；液壓大鉗由伸縮液壓缸推動，移至井口中心，動力卡瓦在推力裝置作用下夾緊井口管柱；2)液壓大鉗對中管柱，開始在電控系統控制下自動卸扣；卸扣完畢時，圈數計數器發出信號；3)若此時提起的管柱長度為10m，則頂部接箍傳感器已經觸發，起升裝置動力系統不啟動，由管柱傳送裝置主傳送臂夾緊管柱接箍下本體；若此時管柱長度小于10m，則頂部接箍傳感器沒有觸發，起升裝置動力系統啟動，繼續提升管柱至預定高度，觸發頂部接箍傳感器，然后由主傳送臂夾緊；4)主傳送臂夾緊管柱，主副臂液壓缸同時回縮，后由轉動主軸帶動回轉180°，主副臂液壓缸伸出，將管柱移送至自動排放立式管盒的固定導軌架；與此同時液壓大鉗在伸縮液缸作用下沿導軌縮回，讓位；鏈條讓位機構擺動恢復，使讓位鏈輪與前導輪豎直共線，等待下一輪起升；5)液壓大鉗完全縮回后，起升機構啟動，帶動第二套夾具到達起升位置并停車，即接箍下端位置，此時夾具頭在夾持液缸作用下夾緊接箍，動力卡瓦由液缸帶動上移，解除對井口管柱的鎖緊，管柱隨夾具頭起升；6)循環步驟I)至5)，直至完成井內管柱的起升。 步驟二、從井內起升管柱時自動化管盒的自動化操作包括以下步驟: I)橫向移動總成帶動安裝在上部的縱向排放裝置、縱向擺動推送裝置以及移動導軌系統移動到需要填充的指梁槽位置上；2)管柱傳送裝置將管柱送至固定導軌接收端，主副傳送臂液缸伸出，將管柱推入導軌，并隨導軌發生轉向，進入固定導軌縱向部分；3)橫向推送裝置上液馬達驅動滾珠絲杠傳動，帶動聯接在螺母上的推板，推動導軌上的管柱運移到指定指梁槽對應位置；4)縱向擺動推送裝置穿過指梁槽兩側立柱，將管柱送入槽，縱向排放裝置推動管柱繼續沿指梁槽深入，直至到達指定排放位置。5 )當前指梁槽排滿之后，橫向移動總成帶動移動導軌系統進入下一槽對應位置，重復上述操作，直至起升管柱結束。 步驟三、從管盒中下放管柱到井內時起下作業系統自動化操作步驟如下: I)橫向總成帶動安裝在上部的縱向排放裝置、縱向擺動推送裝置以及移動導軌系統移動到輸出管柱的指梁槽位置上；2)縱向排放裝置，將管柱外推至導軌系統上，橫向推送裝置將管柱移動至導軌接收端，等待管柱傳送裝置動作；3)主副傳送臂擺動至管盒接收端，主傳送臂夾緊管柱，轉動180°，將管`柱傳送到井口中心線上；4)此時起升裝置鏈傳動系統反向運轉，待主夾具到達頂部接箍傳感器時，停車；主夾具夾緊管柱接箍后，主傳送臂松開管柱，并在液缸作用下回縮，副傳送臂保持原狀態；5)起升裝置繼續反向啟動，將管柱下放，當管柱底端到達底部接箍傳感器位置時，停車，液壓大鉗在液缸作用下伸出，對管柱進行上扣操作；6)上扣完畢，起升裝置反向啟動，同時液壓大鉗縮回，待上端接箍達井口指定位置時，停車；7)動力卡瓦動作，夾緊井口管柱，主夾具松開，起升裝置繼續方向啟動，重復I)至6)的操作，直至管柱全部下放完畢。
【文檔編號】E21B41/00GK103485735SQ201310419700
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月13日 優先權日:2013年9月13日
【發明者】綦耀光, 苑珍東, 陳波, 杜繼蕓, 吳天寵 申請人:中國石油大學(華東)