CN110259396B - 一种实现油田井口无人化操作的智能修井杆管起下工艺 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种实现油田井口无人化操作的智能修井杆管起下工艺，用于解决利用智能化手段实现修井杆管无人化拆装的技术问题。一种实现油田井口无人化操作的智能修井杆管起下工艺，包括管杆的上下料步骤、上料时的公扣限位检测步骤、旋转转移定位步骤以及管杆的拆装步骤。发明内容有益效果：通过本方案，可以实现油管和抽油杆的无人化智能操作；工作效率高，降低人工成本。

Description

一种实现油田井口无人化操作的智能修井杆管起下工艺

技术领域

本发明涉及油井管杆拆装工艺技术领域，具体地说是一种实现油田井口无人化操作的智能修井杆管起下工艺。

背景技术

现有技术中，油田管杆的拆装基本上实现了机械化操作。但是，在管杆拆装的一些工序中，仍然需要人工辅助实现，不能完全实现无人智能化作业，工作效率仍然需要进行一步提高。另外，油管和抽油杆的拆装往往需要两套设备单独进行作业，也无疑会造成作业成本的居高不下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现油田井口无人化操作的智能修井杆管起下工艺，用于解决利用智能化手段实现修井杆管无人化拆装的技术问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种实现油田井口无人化操作的智能修井油管安装工艺，包括以下步骤：

S1：油管上料

升降驱动油缸伸长，升降托架将油管托起；升降移动驱动马达动作，将安装升降托架的升降移动架向上驱动，当升降支撑架上端的升降接近开关检测到升降移动架时，升降移动驱动马达停止动作；升降驱动油缸缩进，升降托架将油管向下放置；

S2：油管平行转移

横向转移支撑架外端的横向转移接近开关检测到油管放置到横向转移托架上后，横向转移驱动油缸缩进带动横向转移托架沿横向转移支撑架向内移动；横向转移支撑架内端的横向转移接近开关检测到油管后，横向转移驱动油缸停止工作；同时，纵向转移顶升油缸带动纵向转移顶升架上升；安装在纵向转移顶升架上端的纵向转移顶升接近开关，检测到纵向转移辊轮将油管顶起后，纵向转移驱动马达带动纵向转移辊轮转动，进而油管向油管对限位检测板移动；

S3：油管公扣到位检测

油管对限位检测板受到油管挤压后，推动安装在限位检测架上的移动检测轴后移，限位检测开关检测到移动检测轴后，公扣驱动油缸伸长，并带动限位检测架整体后移，为机械手装置抓取油管腾出足够的空间；

S4：油管旋转转移定位

当限位检测开关触发信号后，大臂摆动油缸伸缩带动大臂框体向车辆装置上端摆动；在大臂框体摆动的过程中，机械手转动油缸动作，机械手转动驱动齿条与机械手转动轴上的机械手转动齿轮啮合驱动，通过机械手转动轴带动机械手臂转动，以调节机械手臂至水平状态；机械抓手到达油管位置后，对油管进行抓取，然后大臂摆动油缸和机械手转动油缸反向动作，机械手臂旋转移动至车辆装置的前端，并呈竖直状态；

S5：油管的安装

吊卡装置从上端套入并卡持上端油管，架体进退驱动油缸和架体高度调节油缸动作，通过折叠架带动液压管钳装置抵达油管处；吊卡装置向下移动，管杆对接调节油缸伸长，通过机械手臂带动上方油管通过导向机构实现上方油管的下端***下方油管的上端接箍内；液压管钳装置上方的旋转夹持钳将上方油管夹持，液压管钳装置下方的固定夹持钳将下方油管夹持；旋转夹持钳带动上方油管转动，实现上方油管与下方油管的螺旋对接。

进一步的，在上述步骤S4中，当机械手臂携带油管转过大臂框体时，大臂框体上的光幕传感器检测油管遮挡光幕信号的最远端；根据油管下端到光幕传感器最近端的距离是一个定数，从而可以计算出油管的长度。

进一步的，在上述步骤S5中，管杆对接调节油缸设置有缓冲弹簧减震器，以实现上方油管与下方油管的柔性对接。

进一步的，作为上述步骤S1的替代方案，其中油管的上料过程通过摆臂式上下装置实现；

油管放置于摆动臂前端的管杆卡口内，摆臂卡固油缸缩进利用卡口固定板将油管卡紧；摆臂驱动电机转动通过摆臂轴带动摆动臂摆动，进而将油管移动至车辆装置上；然后摆臂卡固油缸伸长，卡口固定板失去对油管的卡紧作用，油管从管杆卡口内脱落。

一种实现油田井口无人化操作的智能修井油管拆卸工艺，包括以下步骤：

S1：油管的拆卸

吊卡装置从上端套入并卡持上端油管，并将上段油管从油井内抽出；

架体进退驱动油缸和架体高度调节油缸动作，通过折叠架带动液压管钳装置抵达油管处，油管进入液压管钳装置内；液压管钳装置上方的旋转夹持钳将上方油管夹持，液压管钳装置下方的固定夹持钳将下方油管夹持；旋转夹持钳带动上方油管转动，实现上方油管与下方油管的螺旋分离；并通过导向机构防止上方油管内的液体喷溅。

S2：油管旋转转移

螺旋分离后，机械抓手卡持固定油管，管杆对接调节油缸缩短，通过机械手臂带动上方油管上提，进而上方油管的下端从下方油管的上端接箍内抽出；

大臂摆动油缸伸缩带动大臂框体向车辆装置上端摆动，在大臂框体摆动的过程中，机械手转动油缸动作，机械手转动驱动齿条与机械手转动轴上的机械手转动齿轮啮合驱动，通过机械手转动轴带动机械手臂转动，以调节机械手臂至水平状态；机械抓手到达托举转移装置位置后，机械抓手松开对油管的卡持，油管放置在横向转移托架上；

S3：油管平行转移

横向转移支撑架内端的横向转移接近开关检测到油管放置到横向转移托架上后，横向转移驱动油缸伸长带动横向转移托架沿横向转移支撑架向外移动；横向转移支撑架外端的横向转移接近开关检测到油管后，横向转移驱动油缸停止工作；

S4：油管下料

升降驱动油缸伸长，升降托架将横向转移托架上的油管向上托起；升降移动驱动马达动作，将安装升降托架的升降移动架向下驱动，当升降支撑架下端的升降接近开关检测到升降移动架时，升降移动驱动马达停止动作；升降驱动油缸缩进，升降托架将油管向下放置。

一种实现油田井口无人化操作的智能修井抽油杆安装工艺，包括以下步骤：

利用上述一种实现油田井口无人化操作的智能修井油管安装工艺中步骤S1至S4，实现S1抽油杆上料、S2抽油杆平行转移、S3抽油杆公扣到位检测以及S4抽油杆旋转转移定位步骤；

步骤S5：抽油杆的安装

抽油杆管钳底座驱动油缸推动抽油杆卡瓦至下方抽油杆处，抽油杆卡瓦油缸驱动夹持块闭合，实现对下方抽油杆的固定和托举；

抽油杆吊卡装置从上端旋转固定上方抽油杆；管杆对接调节油缸伸长，通过机械手臂带动上方抽油杆的下端***下方抽油杆的上端接箍内；

管钳卡持驱动油缸带动管钳总成和下夹钳移动至抽油杆处，管钳总成可转动的钳口卡持在上方抽油杆的下方方口处；下夹钳卡持在下方抽油杆的上方方口处，将下方抽油杆固定；管钳总成带动上方抽油杆旋转，上方抽油杆与下方抽油杆接箍实现螺旋连接。

进一步的，作为上述步骤S5的替代方案，吊卡装置从上端套入并卡持上端抽油杆；架体进退驱动油缸和架体高度调节油缸动作，通过折叠架带动液压管钳装置抵达抽油杆处；吊卡装置向下移动，管杆对接调节油缸伸长，通过机械手臂带动上方抽油杆通过导向机构实现上方抽油杆下端***下方抽油杆的上端接箍内；液压管钳装置上方的旋转夹持钳利用抽油杆上夹持块将上方抽油杆下方口夹持，液压管钳装置下方的固定夹持钳利用抽油杆下夹持块将下方抽油杆的上方口夹持；旋转夹持钳带动上方抽油杆转动，实现上方抽油杆与下方抽油杆的螺旋对接。

一种实现油田井口无人化操作的智能修井抽油杆拆卸工艺，包括以下步骤：

S1：抽油杆的拆卸

抽油杆吊卡装置从上端旋转固定上端抽油杆，抽油杆卡瓦油缸驱动夹持块打开，抽油杆吊卡装置上提并将上端抽油杆从油井内抽出；

抽油杆卡瓦油缸驱动夹持块闭合，以实现对下方抽油杆的固定和托举；

抽油杆管钳卡持驱动油缸带动管钳总成和V型夹钳移动至抽油杆处，管钳总成卡持在上方抽油杆的下方方口处；固定卡持管钳驱动油缸伸长动作，V型夹钳卡持在下方抽油杆的上方接箍处，将下方抽油杆固定；管钳总成带动上方抽油杆旋转，上方抽油杆与下方抽油杆接箍实现螺旋分离；

利用上述一种实现油田井口无人化操作的智能修井抽油杆拆卸工艺中步骤S2至S4，实现S2抽油杆旋转转移、S3抽油杆平行转移、S4抽油杆下料步骤。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

通过本方案，可以实现油管和抽油杆的无人化智能操作；工作效率高，降低人工成本。

附图说明

图1为本发明实施例的等轴测示意图；

图2为图1中A处局部放大示意图；

图3为本发明实施例的另一方向等轴测示意图；

图4为图3中B处局部放大视示意图；

图5为本发明实施例中上下装置的等轴测示意图；

图6为本发明实施例中上下装置的俯视示意图；

图7为本发明实施例中上下装置的另一方向的等轴测示意图；

图8为本发明另一种实施例中上下装置的应用状态示意图；

图9为图8的左视示意图；

图10为本发明实施例中公扣限位装置处的等轴测示意图；

图11为图10的前视示意图；

图12为本发明实施例中公扣限位装置前端处的剖面示意图；

图13为本发明实施例中大臂装置与机械手装置配合关系等轴测示意图；

图14为图13中A处局部放大示意图；

图15为本发明实施例中大臂装置与机械手装置配合关系侧视示意图；

图16为图15中A-A向剖面示意图；

图17为本发明实施例中大臂装置与机械手装置配合关系另一方位等轴测示意图；

图18为图17中B处局部放大示意图；

图19为本发明实施例中大臂装置与机械手装置配合关系侧视示意图；

图20为本发明实施例中机械手装置的等轴测示意图；

图21为本发明实施例中机械手装置的侧视示意图；

图22为本发明实施例中液压管钳装置处的等轴测示意图；

图23为图22的侧视示意图；

图24为图22的前视示意图；

图25为液压管钳装置前端处的剖面示意图；

图26为本发明另一实施例中液压管钳装置处的等轴测示意图；

图27为图26的前视示意图；

图28为图26的侧视示意图；

图29为图26应用状态示意图；

图30为本发明实施例中液压管钳装置前端去掉导向机构后的等轴测示意图；

图31为本发明另一实施例中液压管钳装置前端去掉导向机构后的等轴测示意图；

图32为本发明实施例中动力管钳装置的等轴测示意图；

图33为本发明实施例中动力管钳装置的前视示意图；

图34为本发明实施例中抽油杆底盘处的等轴测示意图；

图35为本发明实施例中抽油杆底盘上支撑架处的等轴测示意图；

图36为本发明实施例中抽油杆动力钳底座处的等轴测示意图；

图37为本发明实施例中抽油杆动力钳底座处的另一等轴测示意图；

图38为本发明实施例中抽油杆动力钳底座上动力钳高度调整结构处示意图；

图39为本发明实施例中抽油杆动力钳处的等轴测示意图；

图40为本发明实施例中抽油杆动力钳处内部结构的等轴测示意图；

图41为本发明实施例中抽油杆动力钳上钳体支撑座的等轴测示意图；

图42为本发明实施例中上抽油杆夹持机构与上抽油杆旋转机构连接件处示意图；

图43为图42的剖视示意图；

图44为本发明实施例中抽油杆卡瓦处的等轴测示意图；

具体实施方式

为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和技术描述以避免不必要地限制本发明。

如图1至4所示，一种实现油田井口无人化操作的智能修井管杆拆装工艺的装置，包括控制***以及与控制***电连接的主机和动力管钳；主机主要用于拆装管杆(油管和抽油杆)过程中，实现管杆的移动以及油管的拆装；动力管钳用于实现抽油杆的拆装，动力管钳设置在油井上方的平台上。

主机包括车辆装置1，以及安装在车辆装置1上的上下装置2、托举转移装置3、公扣限位装置4、大臂装置5、机械手装置6和液压管钳装置7。在油管和抽油杆拆装过程中，上下装置2用于实现管杆在管杆架与托举转移装置3之间的转接；托举转移装置3用于实现对管杆的托举转移；在安装管杆时，公扣限位装置4用于检测管杆是否由托举转移装置3转移到位，以便于控制***开启大臂装置5，以及利用大臂装置5上活动安装的机械手装置6抓取管杆；在拆装管杆过程中，大臂装置5和机械手装置6配合抓取并旋转转移管杆，所述的液压管钳装置7分别用于卡持上下管杆，以便于上下管杆之间的拆装。

车辆装置1主要用于实现行走移动以及对其它功能部件的安装固定作用，车辆装置1采用履带式行走***；车辆装置1的两侧设有可伸缩固定的液压支撑腿机构。

如图5-7所示，作为石油修井自动化设备的一种实施方式，上下装置2采用升降移动式，升降移动式上下装置2可选择的安装在车辆装置1的左、右任意一侧；上下装置2包括升降支撑架201、升降移动架、升降托架203、升降驱动油缸204和升降移动驱动马达205。所述升降支撑架201的上端铰接有连接端耳206，连接端耳206用于和车辆装置1的侧边连接；根据上下装置2整体倾斜度要求，连接端耳206可连接于车辆装置1的不同高度位置。升降支撑架201的上侧纵向上设有升降移动导轨207，升降移动架本体的下部为升降移动板208，升降移动板208的下侧设有升降移动滑块，升降移动滑块可滑动的安装在升降移动导轨207上。升降移动架本体的上部为升降导向架202，升降导向架202的两端设有升降导向腔，升降导向架202的中部设有升降驱动腔。所述升降托架203的两端下侧设有升降导向杆209，升降导向杆209可上下滑动的插接在所述升降导向腔内；升降托架203的上侧两端设有升降托举抓手210，升降托举抓手210用于托举管杆。所述的升降驱动油缸204安装在升降导向架202上，升降驱动油缸204的动力输出端穿过所述升降驱动腔与升降托架203的下侧连接。升降驱动油缸204通过伸缩，来带动升降托架203的升降。所述升降移动驱动马达205安装在升降移动板208上，升降移动驱动马达205的旋转动力输出端设有升降移动驱动齿轮211；所述升降支撑架201的内侧纵向上设有升降移动驱动齿条212，升降移动驱动齿轮211与升降移动驱动齿条212啮合驱动。在升降移动驱动马达205的带动下，进而驱动升降移动架沿升降支撑架201上下移动。所述升降支撑架201的上下两端分别设有，升降接近开关213，用于检测升降移动架是否移动至上下指定位置。在上管过程中，当升降移动架移动至上端指定位置后，升降托架203下降，管杆降落在托举转移装置3上。相应的，在下管过程中，托举转移装置3将管杆转移至升降托架203的上方，升降托架203上升，管杆与托举转移装置3脱离，管杆伴随升降移动架移动至上下装置2的下端。

如图8、9所示，作为石油修井自动化设备的另一种实施方式，上下装置采用摆臂式，摆臂式上下装置设置在车辆装置1的左右任一侧，通过摆臂的方式实现管杆的上料和卸料。摆臂式的上下装置包括摆臂机架214，摆臂驱动电机215，摆动臂216和摆臂卡固油缸217。所述摆动臂216的后端设有摆臂轴218，摆臂轴218的两端通过轴承可转动的安装在摆臂机架214上。摆臂驱动电机215安装在摆臂机架214上端一侧，摆臂驱动电机215的旋转动力输出端通过减速电机与摆臂轴218的旋转动力输入端连接。摆动臂216的前端设有管杆卡口219，管杆卡口219的下端设有贯通的卡口紧固驱动槽220，卡口紧固驱动槽220内可内外移动的设有卡口固定板221。所述摆臂卡固油缸217安装在摆动臂216的前部下侧，摆臂卡固油缸217的伸缩动力输出端与所述卡口固定板221的下端连接。在摆动管杆的过程中，摆臂卡固油缸217带动卡口固定板221内移，将管杆卡紧；在上下管杆卸料时，摆臂卡固油缸217带动卡口固定板221外移，管杆松卡。

如图1-3所示，所述的托举转移装置3与所述的上下装置2以及公扣限位装置4配合使用，在上料过程中，用于将上下装置2运载的管杆转移至公扣限位装置4；在下料过程中，用于将机械手装置6卸载的管杆转移至上下装置2；托举转移装置3包括横向转移机构和纵向转移机构。横向转移机构包括横向转移支撑架300，横向转移驱动油缸301，横向转移托架302和横向转移接近开关303。横向转移支撑架300横向安装在车辆装置1的上端横向上，其横向上设有横向转移导向槽；所述横向转移托架302的下端通过滑块可横向滑动的设置在横向转移导向槽内，横向转移驱动油缸301横向安装在横向转移导向槽的下方，横向转移驱动油缸301的动力输出端与所述横向转移托架302的下端连接。所述横向转移接近开关303分别安装在横向转移支撑架300的上侧前后两端，横向转移接近开关303用于检测管杆是否移动至横向转移支撑架300的前后位置。在上料时，纵向转移机构用于承接来自横向转移机构的管杆，并将管杆转移至公扣限位装置4处；下料时，用于将管杆转移至横向转移机构上；纵向转移机构包括纵向转移顶升油缸、纵向转移顶升架305、纵向转移驱动马达306、纵向转移辊轮307和纵向转移顶升接近开关308。纵向转移顶升油缸通过支撑架竖向安装在车辆装置1的上端，纵向转移顶升架305安装在纵向转移顶升油缸的上端。所述纵向转移辊轮307可转动的安装在纵向转移顶升架305的上端，纵向转移驱动马达306安装在纵向转移顶升架305的上端一侧；纵向转移驱动马达306的旋转动力输出端与纵向转移辊轮307的旋转动力输入端连接。所述纵向转移顶升接近开关308安装在纵向转移顶升架305的上端，用于检测是否有管杆移动至纵向转移辊轮307上。

如图1-3和图10-12所示，所述的公扣限位装置4设置在车辆装置1的后端，在上料过程中，用于检测管杆是否移动至车辆装置1的后端位置，以便于大臂装置5驱动机械手装置6抓取管杆；公扣限位装置4包括限位支撑架401、限位检测架402、限位检测板403、移动检测轴404、限位检测弹簧405、限位检测开关406(光电检测开关)和公扣驱动油缸407。所述限位支撑架401的内端通过铰接限位公扣支座与车辆装置1连接，限位支撑架401的外端上侧设有公扣移动导轨408，限位检测架402的下端通过滑块可内外滑动的安装在公扣移动导轨408上。限位支撑架401的上部纵向上设有限位检测腔410，限位支撑架401的后部横向上设有公扣检测腔409，公扣检测腔409与限位检测腔410的后部连通。所述限位检测弹簧405安装在公扣检测腔409内，移动检测轴404可内外伸缩的套装在公扣检测腔409内，移动检测轴404的外侧壁与所述限位检测弹簧405连接；在限位检测弹簧405处于复位状态时，移动检测轴404的外端伸出所述公扣检测腔409以外。所述限位检测板403安装在移动检测轴404的外端，限位检测板403的中部采用矩形、两端采用半圆形，以便于配合油管以及抽油杆的端部顶压。所述限位检测开关406设置在所述的公扣检测腔409内，当管杆移动至外端顶压限位检测板403后，移动检测轴404向内移动，其后端将公扣检测腔409遮挡，限位检测开关406即可触发信号。所述的公扣驱动油缸407纵向安装在所述限位支撑架401的后部，公扣驱动油缸407的动力输出端与所述限位检测架402的下端连接。在上料过程中，当限位检测开关406检测到管杆到位后，公扣驱动油缸407驱动限位检测架402后移，以便于留出足够的空间供机械手装置6抓取管杆；机械手装置6抓取管杆后，公扣驱动油缸407再次复位。

如图13至图19所示，在安装管杆时，当限位检测开关406触发信号后，所示的大臂装置5带动机械手装置6抓取管杆，抓取管杆后带动至液压管钳装置7处进行安装。在拆卸管杆时，大臂装置5带动机械手装置6抓取管杆，然后再将管杆放置于所述托举转移装置3上。所述大臂装置5可摆动的连接在车辆装置1的前端，包括大臂框体501、大臂摆动油缸502、机械手转动油缸503、机械手转动驱动齿条504、机械手转动轴505和光幕传感器506。所述大臂框体501安装在车辆装置1的横向中间位置，大臂框体501的下端铰接有大臂底座507与车辆装置1的前端连接；大臂框体501的中间纵向上设有机械手旋转空间，以配合上下装置2可以从车辆装置1任一侧上下料的要求。所述机械大臂摆动油缸502采用位移传感器油缸，机械大臂摆动油缸502的下端通过底座与车辆装置1铰接，机械大臂摆动油缸502的动力输出端与大臂框体501的下部连接。所述机械手转动轴505可转动的安装在大臂框体501的上部，机械手装置6安装在机械手转动轴505上；机械手转动轴505上设有机械手转动齿轮508。所述机械手转动油缸503安装在大臂框体501的上部一侧，机械手转动驱动齿条504安装在机械手转动油缸503的动力输出端上，机械手转动驱动齿条504与所述机械手转动齿轮508啮合驱动；所述机械手转动油缸503采用位移传感器油缸。在机械手装置6移动管杆过程中，大臂装置5通过自身摆动，以及驱动机械手装置6转动，从而调节管杆的移动方位，以便于管杆的转移。所述的光幕传感器506设置在大臂框体501的下部内侧，用于检测机械手装置6转移管杆过程中，管杆的下端距离大臂框体501下端的距离；以便于在安装管杆时，机械手装置6调节对管杆的移动距离。

如图17-21所示，所述的机械手装置6用于抓取管杆，并且在安装管杆时，用于调节被夹持管杆相对于下方管杆的距离。机械手装置6包括机械手臂601、机械手支撑架602、管杆对接调节油缸603、管杆对接调节滑槽604、缓冲弹簧减震器605和机械抓手606。所述机械手支撑架602通过机械手转动轴505可转动的安装在大臂框体501上，机械手支撑架602的纵向上设有贯通的管杆对接调节腔；机械手臂601可前后滑动的安装在机械手支撑架602的管杆对接调节腔内。所述的机械抓手606安装在机械手臂601的两端，用于抓取管杆；机械抓手606利用现有技术中的机构(见本公司申请的已公开专利文件201711403914.2)。所述的管杆对接调节油缸603安装在机械手支撑架602的一侧，管杆对接调节油缸603的动力输出端设有管杆对接调节滑块607。所述管杆对接调节滑槽604固定安装在机械手臂601上，管杆对接调节滑块607可前后滑动的设置在管杆对接调节滑槽604内。所述缓冲弹簧减震器605通过底座固定安装在机械手臂601上，并位于所述管杆对接调节滑槽604的后端；缓冲弹簧减震器605的动力输入端与所述管杆对接调节油缸603的动力输出端连接。当机械抓手606抓取上端管杆与下方管杆对接时，管杆对接调节油缸603伸长，通过机械手臂601进而带动上方管杆插接在下方管杆的接箍内。在插接过程中，由于存在一定的误差范围，因此缓冲弹簧减震器605可以起到柔性缓冲对接作用。

如图1-4和图22-25所示，作为石油修井自动化设备的一种实施方式，所述的液压管钳装置7安装在车辆装置1的前端，采用内导向式。内导向式液压管钳装置7包括修井动力钳(现有技术中特达XQ114/6B型号，另外在本公司申请的专利201820448529.3中也有记载)、管钳夹持驱动底座机构和内导向机构；修井动力钳安装在管钳夹持驱动底座机构的动力输出端上，修井动力钳包括上方的旋转夹持钳701和下方的固定夹持钳702；内导向机构安装在旋转夹持钳701和固定夹持钳702之间，并同轴设置。在上下管料过程中，所述管钳夹持驱动底座机构用于驱动修井动力钳以及内导向机构靠近或远离管杆。管钳夹持驱动底座机构包括折叠架703，架体进退驱动油缸704和架体高度调节油缸705。折叠架703的下端设有滑块，滑块可内外滑动的安装在车辆装置1上的导轨上。所述架体进退驱动油缸704纵向设置，其后端与车辆装置1连接，其前端与所述折叠架703的下部连接。所述架体高度调节油缸705竖向倾斜设置，其下端通过支架与折叠架703的下端铰接，其上端通过支架与折叠架703的上端铰接。架体进退驱动油缸704和架体高度调节油缸705配合，实现液压管钳装置7外伸式上升或内缩式下降。安装管杆过程中，所述内导向机构用于对管杆起到导向作用，以便于上方管杆和下方管杆的对齐；拆卸管杆过程中，用于防止下方管杆的液体向外喷溅；内导向机构包括内导向支撑板706、内导向驱动油缸707、内导向筒708和导向块709。内导向支撑板706竖向安装在固定夹持钳702的两侧，内导向支撑板706的横向上设有内导向驱动腔。两侧的所述内导向筒708通过内导向滑杆安装在内导向支撑板706上(内导向滑杆可内外滑动的套装在内导向驱动腔上)，两侧所述内导向驱动油缸707安装在内导向支撑板706的外侧，内导向驱动油缸707的伸缩动力输出端与所述内导向筒708连接。所述导向块709对称的设置在内导向筒708内侧，导向块的上端采用半圆台腔体结构。上方的旋转夹持钳701和下方的固定夹持钳702的钳口内侧，均设有夹持油管的油管夹持块714。在安装油管时，上方油管穿过内导向机构，上方油管的下端***下方油管的上端接箍内；下方的固定夹持钳702将下方的油管夹持固定，上方的旋转夹持钳701带动上方的油管转动。拆卸油管时，过程与上述相似，不再赘述。

如图29-31所示，作为石油修井自动化设备的另一种实施方式，液压管钳装置安装在车辆装置1的前端，采用外导向式。外导向式液压管钳装置的外导向机构包括外导向支撑架710、外导向连杆711、外导向油缸712和外导向筒713，外导向支撑架710设置在固定夹持钳702的外部两侧，外导向筒713位于外导向支撑架710内侧，外导向筒713的上下两端分别通过外导向连杆711与外导向支撑架710铰接；外导向筒713的中部通过外导向油缸712与外导向支撑架710铰接；导向块709安装在外导向筒713内侧。在液压管钳装置7夹持抽油杆的过程中，可以卸下上方的旋转夹持钳701和下方的固定夹持钳702钳口内侧的油管夹持块714(利用销钉固定连接)，然后将抽油杆上夹持块715安装在旋转夹持钳701的内侧以夹持上方抽油杆的管壁，利用抽油杆下夹持块716安装在固定夹持钳702钳口的内侧以夹持下方抽杆杆上端接箍的方扣。

如图32-44所示，动力管钳包括抽油杆底盘、抽油杆动力钳底座、抽油杆动力钳、抽油杆卡瓦，抽油杆动力钳底座以及抽油杆卡瓦分别安装在抽油杆底盘上，且抽油杆卡瓦位于抽油杆动力钳底座的前方，抽油杆动力钳安装在抽油杆动力钳底座上。

所述抽油杆底盘，包括底盘本体0211、动力钳移动平台0212、水平放置的管钳底座驱动油缸0213，所述底盘本体包括两侧的支撑部2111、若干中间连接部2112，中间连接部2112分别与两侧的支撑部2111连接，两侧的支撑部设有导轨2113，动力钳移动平台0212包括上部支撑台2121、两侧的支撑架2122、支重轮2123，上部支撑台2121及底盘本体0211上一侧设有供垂直的抽油杆能够水平移动的槽口0217，上部支撑台2121与支撑架2122上部连接，支撑架2122下部与支重轮2123连接，支重轮2123与导轨2113配合，所述底盘本体0211的另一侧的中间连接部设有油缸支撑座0214，所述管钳底座驱动油缸0213与油缸支撑座连接，所述管钳底座驱动油缸0213的活塞杆2131外端与动力钳移动平台一端连接，两侧的所述支撑部2111的每个端部分别设有限位及缓冲结构0215，所述限位及缓冲结构包括缓冲块2151、限位柱2152，缓冲块2151与限位柱2152上部连接，限位柱2152下部与底盘本体0211端部连接，缓冲块与动力钳移动平台的两端位置对应。

所述动力钳移动平台0212的两侧的支撑部设有防止动力钳移动平台及上部的连接部件在运输过程中与底盘相对滑动甚至脱落的防跌落块0216，防跌落块与底盘本体0211连接，从而保持动力钳移动平台与底盘固定地连接在一起、保持二者处于相对静止状态，避免由于相对移动甚至动力钳移动平台及其上部的动力钳等部件从底盘上脱落和损坏的问题，避免安全事故的发生，确保安全生产。

所述动力钳移动平台0212在槽口0217一侧的两侧的支撑架2122端面位置设有刮除污泥等杂物的刮泥板0218，刮泥板0218包括下连接部、上部向外侧倾斜的折弯部，下连接部与支撑架2122端部连接，下连接部的下部将与底盘本体0211接触部位的污泥铲除，较长时间使用后较粘稠的污泥积攒多了向上累积，折弯部将污泥折断去除掉下，避免人工操作存在的清理效率低、不方便及不安全的问题。

所述抽油杆动力钳底座，包括管钳卡持驱动油缸0511、动力钳安装座0515、动力钳固定板0512、接箍加紧机构、下部抽油杆方径卡紧机构，油缸0511通过固定座0513与一侧的安装板0514连接，安装板0514与下部的抽油杆底盘的动力钳移动平台0212连接，安装板随着动力钳移动平台移动，管钳卡持驱动油缸0511的活塞外端与动力钳安装座0515连接，动力钳安装座0515上部连接有动力钳固定板0512，所述接箍加紧机构连接在连动力钳固定板0512的下部，所述下部抽油杆方径卡紧机构设于接箍加紧机构下部、并与动力钳固定板0512连接，接箍夹紧机构的接箍夹紧位置与下部抽油杆方径卡紧机构的卡槽位置在高度方向上对应，动力钳固定板在接箍夹紧机构的的接箍夹紧位置的上侧设有防止抽油杆安装干涉的固定板避让槽5121；

所述动力钳移动平台的上部两侧分别设有上部支撑，所述安装板0514两侧的下部设有外凸的滑块0516，在滑块上部设有导向压板0517，导向压板外侧与动力钳移动平台固定连接，所述导向压板内侧下部设有水平导向槽0518，所述滑块与水平凹槽配合并在水平导向槽内移动，通过水平凹槽对滑块配合实现动力钳移动平台相对于底盘的移动导向和定位。

所述接箍夹紧机构包括两个固定卡持管钳驱动油缸0519、相对设置的两侧的两个V型钳夹0520，两个夹紧油缸分别与动力钳固定板0512的两侧连接，两个所述的V型钳夹0520位于中间位置，两个所述的V型钳夹的外侧分别与其中一个夹紧油缸的活塞外端连接，动力钳固定板0512上设有导向压块0521，所述V型钳夹通过导向压块安装在动力钳固定板0512上、并在油缸的活塞带动下沿着油缸轴线方向移动对抽油杆的接箍夹紧或者松开。

所述下部抽油杆方径卡紧机构包括卡紧油缸、两个抽油杆方径夹爪0523，卡紧油缸与动力钳固定板0512底部连接，其中每个抽油杆方径夹爪的外侧分别与一个卡紧油缸的活塞杆的外端连接，两个抽油杆方径夹爪之间形成夹持抽油杆的下卡钳0524。下卡钳0524的开口尺寸可以根据抽油杆方径尺寸的不同方便地进行调节，增加了使用的通用性和广泛性。

所述下部抽油杆方径卡紧机构也可以采用以下的结构，包括卡紧油缸、两个连接杆，其中两个抽油杆方径夹爪可以与连接杆一端连接，连接杆另一端为螺纹端，螺纹端与螺母配合，螺母与动力钳固定板0512连接，使得下卡钳0524开口尺寸可以根据抽油杆方径尺寸的不同方便地进行调节，增加了使用的通用性和广泛性。

所述动力钳安装座上靠近中部位置设有动力钳高度调整结构0526，所述动力钳高度调整结构0526包括高度调整油缸5261、高度调整底座5262、上部的高度调整连接板5263，高度调整油缸5261与下部的高度调整底座5262连接，高度调整油缸5261的活塞杆外端与高度调整连接板5263连接，高度调整底座5262与动力钳固定板0512连接；高度调整油缸5261的上侧位置设有配重块0525。

抽油杆动力钳，包括钳体支撑架0311、钳体支撑座0312、夹持上抽油杆方径的上抽油杆夹持机构、带动上抽油杆旋转的上抽油杆旋转机构，钳体支撑座下部与动力钳固定板连接，所述上抽油杆旋转机构与钳体支撑架连接，所述上抽油杆夹持机构在上抽油杆旋转机构的下部，所述上抽油杆夹持机构与上抽油杆旋转机构通过连接件0317连接，所述上抽油杆夹持机构的卡爪与上抽油杆的方径配合，所述钳体支撑架0311包括上连接板3111、下连接板3112，所述上连接板与下连接板通过周边设置的若干支撑块3113连接，所述上连接板、下连接板设有将上抽油杆垂直导入的连接板开口槽3114，所述下连接板3112与钳体支撑座上部连接。

所述上抽油杆旋转机构包括动力钳液压马达0313、带动上抽油杆夹持机构转动的动力齿轮0314，动力钳液压马达下端的动力输出端与主动轮0316连接，主动轮与中间齿轮0315啮合，中间齿轮与动力齿轮啮合，通过中间齿轮实现减速功能、以得到动力齿轮及抽油杆所需要的转速。由于上抽油杆旋转机构设置开口槽，同时在动力齿轮上设有相应的齿轮开口槽3141使得动力车轮形成了部分空缺的不完整的轮齿结构，其中与动力齿轮相啮合的中间齿轮设有两个，两个中间齿轮在钳体支撑架上分开设置，两个中间齿轮固定轴的水平距离与上抽油杆旋转机构上的开口槽宽度相配合，保证动力车轮在旋转时、两个中间齿轮中至少一个能够与动力车轮配合，保证可靠地传递动力，也保证运转的平稳性。

所述上抽油杆夹持机构包括卡爪0320，所述卡爪设有与上抽油杆方径配合的卡槽3201，所述连接件0317下部两侧设有连接板导轨3173，卡爪两侧设有与连接板导轨相配合的卡爪滑块3202，卡爪滑块与连接板导轨配合，所述连接件0317在远离连接板开口槽的一端的两侧下部分别设有连接件连接块3174，所述卡爪在卡槽一端的两侧分别设有卡爪连接块3203，所述卡爪连接块3203与连接件连接块3174通过压缩弹簧3175连接，所述连接件0317在连接板开口槽的端部两侧分别设有弹簧预紧压板3176，所述弹簧预紧压板的内侧设有预紧调整螺钉3177，所述预紧调整螺钉与卡爪连接块3203配合，所述连接件0317在连接板开口槽的端部外侧设有弹簧预紧压板固定轴3178，所述固定轴上设有能够绕着固定轴旋转的旋转套3179，所述旋转套与连接销3180一端连接，连接销另一端设有外螺纹，外螺纹与蝶形螺母3181配合，在弹簧预紧压板的两侧分别设有开口槽3182，所述连接销设有外螺纹的一端能够从开口槽中卡入，然后通过蝶形螺母3181压紧。

所述钳体支撑座0312包括主支撑架3121、调整弹簧3122、弹簧套筒3123、弹簧筒轴3124、弹簧筒下盖3125、、弹簧筒上盖3126，弹簧套筒在靠近中间位置与主支撑架的水平部分3127连接，主支撑架两侧底部与连接，所述弹簧筒下盖与弹簧套筒底端连接，调整弹簧下部与预紧力调整垫连接，弹簧筒下盖中间设有调整螺钉3129，调整螺钉与预紧力调整垫0328连接，弹簧筒轴在靠近中间位置设有弹簧筒轴凸台，所述调整弹簧的下端与预紧力调整垫配合、上端与弹簧筒轴凸台配合，所述弹簧筒上盖与弹簧筒上端连接，弹簧筒轴上端伸出弹簧筒上盖，弹簧筒轴上端与抽油杆动力钳的钳体支撑架0311连接，具体的连接位置是与下连接板3112外缘位置的支撑体3120连接。在水平部分3127上部与弹簧套筒3123的凸台之间设有高度调整垫3130。

抽油杆卡瓦，包括固定座0411、两个卡钳体0412、两个瓦卡夹持块0413，固定座0411靠近边缘位置设有连接孔，固定座0411通过螺栓组合件与下部的底盘连接，所述固定座0411中间设有供抽油杆穿过的固定座通孔，每个卡钳体0412的内侧分别设有一个卡瓦体固定槽4121，其中的一个卡瓦体与相应的一个卡瓦体固定槽通过螺纹等可拆卸结构连接，两个卡瓦体内侧的配合形成供抽油杆穿过的卡瓦通孔4131，抽油杆的锥形面与卡瓦通孔外缘的上端面4132配合，通过上端面支撑在卡瓦上，两个卡瓦体下部设有卡瓦支撑块0414，卡瓦支撑块底部与固定座0411连接，卡瓦支撑块中间设有供抽油杆穿过的支撑块通孔，所述卡钳体的外侧与卡瓦开合旋转轴0415连接，卡瓦开合旋转轴通过轴承座0416支撑在固定座0411上，所述卡瓦开合旋转轴与卡瓦开合动力机构连接。

所述卡瓦开合动力机构包括瓦卡驱动油缸0420、两个连杆0421、两个摇臂0422，其中油缸垂直放置，油缸与立板0423连接，立板下部与固定座连接，所述油缸的活塞杆的下端与接头0424连接，所述两个连杆的下端分别与接头的两侧通过销轴铰接，每个连杆的上端分别与对应的一个摇臂的一端通过销轴铰接，每个摇臂的另一端与对应的卡瓦开合旋转轴0415的端部连接。

所述卡钳体的外侧与中间连接块0417采用螺纹等可拆卸结构连接，所述中间连接块与卡瓦开合旋转轴螺纹等可拆卸结构连接，由于所述卡钳体的外侧与中间连接块连接，中间连接块与卡瓦开合旋转轴，以及个卡瓦体与相应的卡瓦体固定槽通过螺纹等可拆卸结构连接，能够根据不同的抽油杆的规格更换不同的卡钳体、卡瓦体，或者当卡钳体、卡瓦体、中间连接块损坏或者磨损严重时能够方便地更换和维修，降低使用和维护成本，减少操作者的劳动强度，提高维护工作效率。

一种实现油田井口无人化操作的智能修井油管安装工艺，包括以下步骤：油管上料、油管平行转移、油管公扣到位检测、油管旋转转移定位和油管的安装。

其中油管的上料通过上下装置2实现，油管平行转移通过托举转移装置3，油管公扣到位检测通过公扣限位装置4实现，油管旋转转移通过大臂装置5以及机械手装置6实现，油管的安装通过液压管钳装置7以及吊卡装置9实现。

如图1-7所示，S1：油管上料

升降驱动油缸204伸长，升降托架203将油管托起；升降移动驱动马达205动作，将安装升降托架203的升降移动架向上驱动，当升降支撑架201上端的升降接近开关213检测到升降移动架时，升降移动驱动马达205停止动作；升降驱动油缸204缩进，升降托架203将油管向下放置。

如图1-3所示，S2：油管平行转移

横向转移支撑架300外端的横向转移接近开关303检测到油管放置到横向转移托架302上后，横向转移驱动油缸301缩进带动横向转移托架302沿横向转移支撑架300向内移动；横向转移支撑架300内端的横向转移接近开关303检测到油管后，横向转移驱动油缸301停止工作，同时，纵向转移顶升油缸带动纵向转移顶升架305上升；安装在纵向转移顶升架305上端的纵向转移顶升接近开关308，检测到纵向转移辊轮307将油管顶起后，纵向转移驱动马达306带动纵向转移辊轮307转动，进而油管向车辆装置1的后端移动。

如图1-3和图10-12所示，S3：油管公扣到位检测

油管对限位检测板403挤压后，推动安装在限位检测架402上的移动检测轴404后移，限位检测开关406检测到移动检测轴404后，公扣驱动油缸407伸出，并带动限位检测架402整体后移，为机械手装置6抓取油管腾出足够的空间。

如图1-5以及图13-21所示，S4：油管旋转转移定位

当限位检测开关406触发信号后，大臂摆动油缸502伸缩带动大臂框体501向车辆装置1上端摆动；在大臂框体501摆动的过程中，机械手转动油缸503动作，机械手转动驱动齿条504与机械手转动轴505上的机械手转动齿轮508啮合驱动，通过机械手转动轴505带动机械手臂601转动，以调节机械手臂601至水平状态；机械抓手606到达油管位置后，对油管进行抓取，然后大臂摆动油缸502和机械手转动油缸503反向动作，机械手臂601旋转移动至车辆装置1的前端，并呈竖直状态。

优选的，当机械手臂601携带油管转过大臂框体501时，大臂框体501上的光幕传感器506检测油管的下端距离大臂框体501下端的距离；以便于在安装油管时，机械手装置6调节对管杆的移动距离。

如图1-5以及图22-25所示，S5：油管的安装

吊卡装置9从上端旋转固定油管，架体进退驱动油缸704和架体高度调节油缸705动作，通过折叠架703带动液压管钳装置7抵达油管处；液压管钳装置7上方的旋转夹持钳701将上方油管夹持，液压管钳装置7下方的固定夹持钳702将下方油管夹持；

吊卡装置9向下移动，上方油管通过导向机构实现与下方油管的对齐；管杆对接调节油缸603伸长，通过机械手臂601带动上方油管的下端***下方油管的上端接箍内；旋转夹持钳701带动上方油管转动，实现上方油管与下方油管的螺旋对接。

优选的，管杆对接调节油缸603设置的缓冲弹簧减震器605，以实现上方油管与下方油管的柔性对接。

作为一种实现油田井口无人化操作的智能修井油管安装工艺，其中油管的上料过程通过摆臂式上下装置实现。

如图8和图9所示，S1：油管上料的可替代技术方案为

油管放置于摆动臂216前端的管杆卡口219内，摆臂卡固油缸217缩进利用卡口固定板221将油管卡紧；摆臂驱动电机215转动通过摆臂轴218带动摆动臂216摆动，进而将油管移动至车辆装置1上；然后摆臂卡固油缸217伸长，卡口固定板221失去对油管的卡紧作用，油管从管杆卡口219内脱落。

一种实现油田井口无人化操作的智能修井油管拆卸工艺，包括以下步骤：油管的拆卸、油管旋转转移、油管平行转移和油管下料。

油管的拆卸通过液压管钳装置7以及吊卡装置9实现，油管旋转转移通过大臂装置5以及机械手装置6实现，油管平行转移通过托举转移装置3，油管的下料通过上下装置2实现。

如图1-5以及图22-25所示，S1：油管的拆卸

吊卡装置9从上端旋转固定上段油管，并将上段油管从油井内抽出(下段油管的上部也抽出油井)；

架体进退驱动油缸704和架体高度调节油缸705动作，通过折叠架703带动液压管钳装置7抵达油管处，油管通过导向机构进入液压管钳装置7内(防止油管分离时，下方液体的喷溅)；液压管钳装置7上方的旋转夹持钳701将上方油管夹持，液压管钳装置7下方的固定夹持钳702将下方油管夹持；旋转夹持钳701带动上方油管转动，实现上方油管与下方油管的螺旋分离。

如图1-5以及图13-21所示，S2：油管旋转转移

机械抓手606卡持固定油管，吊卡装置9松开对油管上端的卡持；管杆对接调节油缸603缩短，通过机械手臂601带动上方油管上提，进而上方油管的下端从下方油管的上端接箍内抽出；

大臂摆动油缸502伸缩带动大臂框体501向车辆装置1上端摆动，在大臂框体501摆动的过程中，机械手转动油缸503动作，机械手转动驱动齿条504与机械手转动轴505上的机械手转动齿轮508啮合驱动，通过机械手转动轴505带动机械手臂601转动，以调节机械手臂601至水平状态；机械抓手606到达托举转移装置3位置后，机械抓手606松开对油管的卡持，油管放置在横向转移托架302上。

如图1-3所示，S3：油管平行转移

横向转移支撑架300内端的横向转移接近开关303检测到油管放置到横向转移托架302上后，横向转移驱动油缸301伸长带动横向转移托架302沿横向转移支撑架300向外移动；横向转移支撑架300外端的横向转移接近开关303检测到油管后，横向转移驱动油缸301停止工作。

如图1-7所示，S4：油管下料

升降驱动油缸204伸长，升降托架203将横向转移托架302上的油管向上托起；升降移动驱动马达205动作，将安装升降托架203的升降移动架向下驱动，当升降支撑架201下端的升降接近开关213检测到升降移动架时，升降移动驱动马达205停止动作；升降驱动油缸204缩进，升降托架203将油管向下放置。

一种实现油田井口无人化操作的智能修井抽油杆安装工艺，包括以下步骤：抽油杆上料、抽油杆平行转移、抽油杆公扣到位检测、抽油杆旋转转移定位和抽油杆的安装。

其中抽油杆的上料通过上下装置2实现，抽油杆平行转移通过托举转移装置3，抽油杆公扣到位检测通过公扣限位装置4实现，抽油杆旋转转移通过大臂装置5以及机械手装置6实现，抽油杆的安装通过安装在平台上的动力管钳装置8以及吊卡装置9实现，

如图1-9所示，S1：抽油杆上料

升降驱动油缸204伸长，升降托架203将抽油杆托起；升降移动驱动马达205动作，将安装升降托架203的升降移动架向上驱动，当升降支撑架201上端的升降接近开关213检测到升降移动架时，升降移动驱动马达205停止动作；升降驱动油缸204缩进，升降托架203将抽油杆向下放置。

如图1-3所示，S2：抽油杆平行转移

横向转移支撑架300外端的横向转移接近开关303检测到抽油杆放置到横向转移托架302上后，横向转移驱动油缸301缩进带动横向转移托架302沿横向转移支撑架300向内移动；横向转移支撑架300内端的横向转移接近开关303检测到抽油杆后，横向转移驱动油缸301停止工作，同时，纵向转移顶升油缸带动纵向转移顶升架305上升；安装在纵向转移顶升架305上端的纵向转移顶升接近开关308，检测到纵向转移辊轮307将抽油杆顶起后，纵向转移驱动马达306带动纵向转移辊轮307转动，进而抽油杆向车辆的后端移动。

如图1-3和图10-12所示，S3：抽油杆公扣到位检测

抽油杆对限位检测板403挤压后，推动安装在限位检测架402上的移动检测轴404后移，限位检测开关406检测到移动检测轴404后，公扣驱动油缸407伸出，并带动限位检测架402整体后移，为机械手装置6抓取抽油杆腾出足够的空间。

如图1-5以及图13-21所示，S4：抽油杆旋转转移定位

当限位检测开关406触发信号后，大臂摆动油缸502伸缩带动大臂框体501向车辆装置1上端摆动；在大臂框体501摆动的过程中，机械手转动油缸503动作，机械手转动驱动齿条504与机械手转动轴505上的机械手转动齿轮508啮合驱动，通过机械手转动轴505带动机械手臂601转动，以调节机械手臂601至水平状态；机械抓手606到达抽油杆位置后，对抽油杆进行抓取，然后大臂摆动油缸502和机械手转动油缸503反向动作，机械手臂601旋转移动至车辆装置1的前端，并呈竖直状态。

优选的，当机械手臂601携带抽油杆转过大臂框体501时，大臂框体501上的光幕传感器506检测抽油杆的下端距离大臂框体501下端的距离；以便于在安装抽油杆时，机械手装置6调节对管杆的移动距离。

如图1-5以及图28-31所示，步骤S5：抽油杆的安装

管钳底座驱动油缸0213推动瓦卡至下方抽油杆处，瓦卡驱动油缸0420带动瓦卡夹持块0413对下方抽油杆的上方方口的下端固定，以实现对下方抽油杆的托举；

吊卡装置9从上端旋转固定上方抽油杆；管杆对接调节油缸603伸长，通过机械手臂601带动上方抽油杆的下端***下方抽油杆的上端接箍内；

管钳卡持驱动油缸0512带动管钳总成和下卡钳0524移动至抽油杆处，管钳总成83可转动的卡持在上方抽油杆的下方方口处；下卡钳卡持在下方抽油杆的上方方口处，将下方抽油杆固定；管钳总成带动上方抽油杆旋转，上方抽油杆与下方抽油杆实现螺旋连接。

优选的，管杆对接调节油缸603设置的缓冲弹簧减震器605，以实现上方抽油杆与下方抽油杆的柔性对接。

作为一种实现油田井口无人化操作的智能修井抽油杆安装工艺的另一种实施方式，

抽油杆的安装通过液压管钳装置7以及吊卡装置9实现，液压管钳装置7上方的旋转夹持钳701内侧面安装抽油杆上夹持块715，液压管钳装置7下方的固定夹持钳702内侧面安装抽油杆下夹持块716。

如图1-5以及图26-27所示，上述步骤S5：抽油杆的安装可替换的采用以下方案

吊卡装置9从上端旋转固定抽油杆，架体进退驱动油缸704和架体高度调节油缸705动作，通过折叠架703带动液压管钳装置7抵达抽油杆处；液压管钳装置7上方的旋转夹持钳701利用抽油杆上夹持块715将上方抽油杆下方口夹持，液压管钳装置7下方的固定夹持钳702利用抽油杆下夹持块716将下方抽油杆的上方口夹持；

吊卡装置9向下移动，上方抽油杆通过导向机构实现与下方抽油杆的对齐；管杆对接调节油缸603伸长，通过机械手臂601带动上方抽油杆的下端***下方抽油杆的上端接箍内；旋转夹持钳701带动上方抽油杆转动，实现上方抽油杆与下方抽油杆的螺旋对接。

一种实现油田井口无人化操作的智能修井抽油杆拆卸工艺，包括以下步骤：抽油杆的拆卸、抽油杆旋转转移、抽油杆平行转移和抽油杆下料。

抽油杆的拆卸通过安装在平台上的动力管钳装置8以及吊卡装置9实现，抽油杆旋转转移通过大臂装置5以及机械手装置6实现，抽油杆平行转移通过托举转移装置3实现，抽油杆的下料通过上下装置2实现。

如图1-5以及图28-31所示，S1：抽油杆的拆卸

吊卡装置9从上端旋转固定上段抽油杆，并将上段抽油杆从油井内抽出(下段抽油杆的上部也抽出油井)；

管钳底座驱动油缸0213推动瓦卡至下方抽油杆处，瓦卡驱动油缸0420带动瓦卡夹持块0413对下方抽油杆的上方方口的下方固定，以实现对下方抽油杆的托举；

管钳卡持驱动油缸0512带动管钳总成和V型钳夹0520移动至抽油杆处，管钳总成卡持在上方抽油杆的下方方口处；固定卡持管钳驱动油缸0511伸长动作，V型钳夹0520卡持在下方抽油杆的上方接箍处，将下方抽油杆固定；管钳总成带动上方抽油杆旋转，上方抽油杆与下方抽油杆实现螺旋分离。

如图1-5以及图26-27所示，上述步骤S1：抽油杆的拆卸可替换的采用以下方案

抽油杆的拆卸通过液压管钳装置7以及吊卡装置9实现，液压管钳装置7上方的旋转夹持钳701内侧面安装抽油杆上夹持块715，液压管钳装置7下方的固定夹持钳702内侧面安装抽油杆下夹持块716。

吊卡装置9从上端旋转固定上段抽油杆，并将上段抽油杆从油井内抽出(下段抽油杆的上部也抽出油井)；

架体进退驱动油缸704和架体高度调节油缸705动作，通过折叠架703带动液压管钳装置7抵达抽油杆处，抽油杆通过导向机构进入液压管钳装置7内(防止抽油杆分离时，下方液体的喷溅)；液压管钳装置7上方的旋转夹持钳701将上方抽油杆夹持，液压管钳装置7下方的固定夹持钳702将下方抽油杆夹持；旋转夹持钳701带动上方抽油杆转动，实现上方抽油杆与下方抽油杆的螺旋分离。

如图1-5以及图13-21所示，S2：抽油杆旋转转移

机械抓手606卡持固定抽油杆，吊卡装置9松开对抽油杆上端的卡持；管杆对接调节油缸603缩短，通过机械手臂601带动上方抽油杆上提，进而上方抽油杆的下端从下方抽油杆的上端接箍内抽出；

大臂摆动油缸502伸缩带动大臂框体501向车辆装置1上端摆动，在大臂框体501摆动的过程中，机械手转动油缸503动作，机械手转动驱动齿条504与机械手转动轴505上的机械手转动齿轮508啮合驱动，通过机械手转动轴505带动机械手臂601转动，以调节机械手臂601至水平状态；机械抓手606到达托举转移装置3位置后，机械抓手606松开对抽油杆的卡持，抽油杆放置在横向转移托架302上。

如图1-3所示，S3：抽油杆平行转移

横向转移支撑架300内端的横向转移接近开关303检测到抽油杆放置到横向转移托架302上后，横向转移驱动油缸301伸长带动横向转移托架302沿横向转移支撑架300向外移动；横向转移支撑架300外端的横向转移接近开关303检测到抽油杆后，横向转移驱动油缸301停止工作。

如图1-9所示，S4：抽油杆下料

升降驱动油缸204伸长，升降托架203将横向转移托架302上的抽油杆向上托起；升降移动驱动马达205动作，将安装升降托架203的升降移动架向下驱动，当升降支撑架201下端的升降接近开关213检测到升降移动架时，升降移动驱动马达205停止动作；升降驱动油缸204缩进，升降托架203将抽油杆向下放置。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种实现油田井口无人化操作的智能修井油管安装工艺，其特征是，包括以下步骤：

S1油管上料

升降驱动油缸伸长，升降托架将油管托起；升降移动驱动马达动作，将安装升降托架的升降移动架向上驱动，当升降支撑架上端的升降接近开关检测到升降移动架时，升降移动驱动马达停止动作；升降驱动油缸缩进，升降托架将油管向下放置；

S2油管平行转移

横向转移支撑架外端的横向转移接近开关检测到油管放置到横向转移托架上后，横向转移驱动油缸缩进带动横向转移托架沿横向转移支撑架向内移动；横向转移支撑架内端的横向转移接近开关检测到油管后，横向转移驱动油缸停止工作；同时，纵向转移顶升油缸带动纵向转移顶升架上升；安装在纵向转移顶升架上端的纵向转移顶升接近开关，检测到纵向转移辊轮将油管顶起后，纵向转移驱动马达带动纵向转移辊轮转动，进而油管向油管对限位检测板移动；

S3油管公扣到位检测

油管对限位检测板受到油管挤压后，推动安装在限位检测架上的移动检测轴后移，限位检测开关检测到移动检测轴后，公扣驱动油缸伸长，并带动限位检测架整体后移，为机械手装置抓取油管腾出足够的空间；

S4油管旋转转移定位

当限位检测开关触发信号后，大臂摆动油缸伸缩带动大臂框体向车辆装置上端摆动；在大臂框体摆动的过程中，机械手转动油缸动作，机械手转动驱动齿条与机械手转动轴上的机械手转动齿轮啮合驱动，通过机械手转动轴带动机械手臂转动，以调节机械手臂至水平状态；机械抓手到达油管位置后，对油管进行抓取，然后大臂摆动油缸和机械手转动油缸反向动作，机械手臂旋转移动至车辆装置的前端，并呈竖直状态；

S5油管的安装

吊卡装置从上端套入并卡持上端油管，架体进退驱动油缸和架体高度调节油缸动作，通过折叠架带动液压管钳装置抵达油管处；吊卡装置向下移动，管杆对接调节油缸伸长，通过机械手臂带动上方油管通过导向机构实现上方油管的下端***下方油管的上端接箍内；液压管钳装置上方的旋转夹持钳将上方油管夹持，液压管钳装置下方的固定夹持钳将下方油管夹持；旋转夹持钳带动上方油管转动，实现上方油管与下方油管的螺旋对接。

2.根据权利要求1所述的一种实现油田井口无人化操作的智能修井油管安装工艺，其特征是，

在上述步骤S4中，当机械手臂携带油管转过大臂框体时，大臂框体上的光幕传感器检测油管遮挡光幕信号的最远端；根据油管下端到光幕传感器最近端的距离是一个定数，从而可以计算出油管的长度。

3.根据权利要求1所述的一种实现油田井口无人化操作的智能修井油管安装工艺，其特征是，在上述步骤S5中，管杆对接调节油缸设置有缓冲弹簧减震器，以实现上方油管与下方油管的柔性对接。

4.根据权利要求1所述的一种实现油田井口无人化操作的智能修井油管安装工艺，其特征是，作为上述步骤S1的替代步骤，其中油管的上料过程通过摆臂式上下装置实现；

油管放置于摆动臂前端的管杆卡口内，摆臂卡固油缸缩进利用卡口固定板将油管卡紧；摆臂驱动电机转动通过摆臂轴带动摆动臂摆动，进而将油管移动至车辆装置上；然后摆臂卡固油缸伸长，卡口固定板失去对油管的卡紧作用，油管从管杆卡口内脱落。

5.一种实现油田井口无人化操作的智能修井油管拆卸工艺，其特征是，包括以下步骤：

S1油管的拆卸

吊卡装置从上端套入并卡持上段油管，并将上段油管从油井内抽出；

架体进退驱动油缸和架体高度调节油缸动作，通过折叠架带动液压管钳装置抵达油管处，油管进入液压管钳装置内；液压管钳装置上方的旋转夹持钳将上方油管夹持，液压管钳装置下方的固定夹持钳将下方油管夹持；旋转夹持钳带动上方油管转动，实现上方油管与下方油管的螺旋分离；并通过导向机构防止上方油管内的液体喷溅；

S2油管旋转转移

机械抓手卡持固定油管，吊卡装置松开对油管上端的卡持；管杆对接调节油缸缩短，通过机械手臂带动上方油管上提，进而上方油管的下端从下方油管的上端接箍内抽出；

大臂摆动油缸伸缩带动大臂框体向车辆装置上端摆动，在大臂框体摆动的过程中，机械手转动油缸动作，机械手转动驱动齿条与机械手转动轴上的机械手转动齿轮啮合驱动，通过机械手转动轴带动机械手臂转动，以调节机械手臂至水平状态；机械抓手到达托举转移装置位置后，机械抓手松开对油管的卡持，油管放置在横向转移托架上；

S3油管平行转移

横向转移支撑架内端的横向转移接近开关检测到油管放置到横向转移托架上后，横向转移驱动油缸伸长带动横向转移托架沿横向转移支撑架向外移动；横向转移支撑架外端的横向转移接近开关检测到油管后，横向转移驱动油缸停止工作；

S4油管下料

升降驱动油缸伸长，升降托架将横向转移托架上的油管向上托起；升降移动驱动马达动作，将安装升降托架的升降移动架向下驱动，当升降支撑架下端的升降接近开关检测到升降移动架时，升降移动驱动马达停止动作；升降驱动油缸缩进，升降托架将油管向下放置。

6.一种实现油田井口无人化操作的智能修井抽油杆安装工艺，其特征是，包括以下步骤：

利用权利要求1所述的一种实现油田井口无人化操作的智能修井油管安装工艺中步骤S1至S4，实现S1抽油杆上料、S2抽油杆平行转移、S3抽油杆公扣到位检测以及S4抽油杆旋转转移定位步骤；

步骤S5抽油杆的安装

抽油杆管钳底座驱动油缸推动抽油杆卡瓦至下方抽油杆处，抽油杆卡瓦油缸驱动夹持块闭合，实现对下方抽油杆的固定和托举；

抽油杆吊卡装置从上端旋转固定上方抽油杆；管杆对接调节油缸伸长，通过机械手臂带动上方抽油杆的下端***下方抽油杆的上端接箍内；

管钳卡持驱动油缸带动管钳总成和下夹钳移动至抽油杆处，管钳总成可转动的钳口卡持在上方抽油杆的下方方口处；下夹钳卡持在下方抽油杆的上方方口处，将下方抽油杆固定；管钳总成带动上方抽油杆旋转，上方抽油杆与下方抽油杆接箍实现螺旋连接。

7.根据权利要求6所述的一种实现油田井口无人化操作的智能修井抽油杆安装工艺，其特征是，作为上述步骤S5的替代步骤，吊卡装置从上端套入并卡持上端抽油杆；架体进退驱动油缸和架体高度调节油缸动作，通过折叠架带动液压管钳装置抵达抽油杆处；液压管钳装置上方的旋转夹持钳利用抽油杆上夹持块将上方抽油杆下方口夹持，液压管钳装置下方的固定夹持钳利用抽油杆下夹持块将下方抽油杆的上方口夹持；

吊卡装置向下移动，上方抽油杆通过导向机构实现与下方抽油杆的对齐；管杆对接调节油缸伸长，通过机械手臂带动上方抽油杆的下端***下方抽油杆的上端接箍内；旋转夹持钳带动上方抽油杆转动，实现上方抽油杆与下方抽油杆的螺旋对接。

8.一种实现油田井口无人化操作的智能修井抽油杆拆卸工艺，其特征是，包括以下步骤：

S1：抽油杆的拆卸

抽油杆吊卡装置从上端旋转固定上端抽油杆，抽油杆卡瓦油缸驱动夹持块打开，抽油杆吊卡装置上提并将上端抽油杆从油井内抽出；

抽油杆卡瓦油缸驱动夹持块闭合，以实现对下方抽油杆的固定和托举；

抽油杆管钳卡持驱动油缸带动管钳总成和V型夹钳移动至抽油杆处，管钳总成卡持在上方抽油杆的下方方口处；固定卡持管钳驱动油缸伸长动作，V型夹钳卡持在下方抽油杆的上方接箍处，将下方抽油杆固定；管钳总成带动上方抽油杆旋转，上方抽油杆与下方抽油杆接箍实现螺旋分离；

利用权利要求5所述的一种实现油田井口无人化操作的智能修井抽油杆拆卸工艺中步骤S2至S4，实现S2抽油杆旋转转移、S3抽油杆平行转移、S4抽油杆下料步骤。

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