[实用新型]井内管柱起下自动化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油、地热等地下资源勘探开发行业领域，具体为一种钻井及井下修井作业实现起下管柱工序自动化的装置。

背景技术

管柱起下是地下资源勘探开发等行业特别是石油钻井及井下修井作业中必不可少、耗时较多、职工劳动强度最大的工序。现有管柱起下方式主要延用数十年来老石油以人力为主的做法（使用连续油管设备除外），即利用两个吊卡交替悬吊管柱（单根或立柱）上提下放，通过将管柱丝扣连接或卸开，达到将管柱连续下入井内或从井内起出的目的。期间，起下管柱的两端都必须有人配合开合吊卡、控制管柱。具体起管柱程序：内、外钳工分别将游动滑车的吊环固定在悬挂井内管柱的吊卡双耳上，上提吊环起出一节管柱，内外钳工抬动备用吊卡卡住下一节管柱接箍，下放稳定管柱，卸开连接丝扣，人力将卸开并悬空的管柱推离井口，并由其他人在另一端适时打开吊卡并配合将管柱移到固定排架上。下放吊卡，拉出吊环并挂在悬挂待起管柱的吊卡上，如此反复直到将全部管柱起完。下管柱程序为起管柱程序的逆操作。现行管柱起下方式的不足：一是现行吊卡、管柱都十分沉重，人力操作十分费力；二是需要空中平台、地面钻台上的多人配合，占用较多人力资源；三是石油资源勘探开发作为高危险行业，笨重的体力劳动、恶劣的作业环境极易造成人员伤亡，且生产效率低下。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种操作方便、省时省力、作业效率高且安全稳定的井内管柱起下自动化装置，来解决井口钻台和二层平台人力开关吊卡及摆放管柱劳动强度大、安全风险高等问题，减少室外直接操作人员，实现高温严寒恶劣条件下的连续生产，提高生产效率和效益。

本实用新型具体技术方案是：包括游动自动吊卡、管柱起下放自动锁紧器以及管柱自动运排机构；所述游动自动吊卡包括底部开口且用于容纳管柱顶端的腔体以及腔体上部连接的吊环、腔体内部侧面安装且用于卡紧或者释放管柱顶端的管端锁紧装置；管柱起下放自动锁紧器包括壳体以及中间的管柱通道，所述管柱通道内安装管柱锁紧装置；所述管柱自动运排机构包括管柱上端对行居中器、管柱上端牵引器、管柱上端排摆器、钻台管柱输运器、钻台管柱抓摆器、管柱排架以及能够打开或关闭管柱排架入口的排架管柱锁紧器；所述管柱上端对行居中器包括两根间隔布置的动力推杆，且所述动力推杆能够在动力作用下相向移动；所述管柱上端牵引器包括动力伸缩杆以及安装在其前端的可转向的俘获抓手；所述管柱上端排摆器包括底座以及其上安装的可横、纵向移动的拨正杆；所述钻台管柱输运器包括拖运轨道以及其上安装与其滑动配合的动力伸缩机构，所述动力伸缩机构的前端固定承接篮筐；所述钻台管柱抓摆器包括转盘以及其上活动连接的伸缩抓举臂，所述伸缩抓举臂的中部通过举升液缸连接转盘、前端连接可转向的锁紧抓手。

上述装置工作过程为：（1）将管柱起下放自动锁紧器安装固定在钻台上（底部），通过自动开关灵活控制管柱某一或特定位置将其悬挂稳定在钻台。（2）将游动自动吊卡悬挂固定在游动滑车下，通过上下行走及气动开关，自动俘获卡住或释放管柱顶部接箍。（3）将管柱自动运排机构的各个部分分别安装固定在钻台及二层平台上（比如管柱上端对行居中器、管柱上端牵引器、管柱上端排摆器、管柱排架等分别安装在二层平台上，钻台管柱输运器、钻台管柱抓摆器等分别安装在钻台上），通过协同动作，将管柱运离或运至井口与游车垂直线上，实现起下管柱自动输送。（4）下管柱时，先通过管柱自动运排机构将管柱运至井口上方，悬空的游动自动吊卡下放俘获卡住管柱顶部接箍，提起与悬挂在井内管柱的上接箍连接，松开钻台管柱起下放自动锁紧器将管柱下放到井内适当位置再锁紧，松开游动自动吊卡并升至上空。重复本步操作实现连续将管柱下入井内。（5）起管柱时，下放游动自动吊卡至井口，俘获用管柱下放自动锁紧器悬挂在井内的管柱的顶部接箍，提起适当高度后管柱下放自动锁紧器锁紧固定，用动力大钳卸开起提出的管柱，用管柱自动运排机构将管柱运走、摆齐。重复本步操作，连续将管柱起出井内。

上述方案可以进一步改进为：

所述游动自动吊卡腔体包括中部的直筒部以及其上、下两端分别连接的外扩锥筒；所述管端锁紧装置为对称布置的一组U型液压或气压夹板，所述液压或气压夹板对称安装在腔体中部的直筒部。

所述管柱起下放自动锁紧器通道上设有倒置锥体腔，所述倒置锥体腔内设有对称设置有多块锁紧滑块且锁紧滑块的外表面与倒置锥体腔内的导向滑槽形成滑动配合、内表面设有锁紧钳牙，所述锁紧滑块的滑动通过液压或者气动压缸提供驱动力。

所述俘获抓手包括有环形齿条钳口以及与其传动连接并提供转向动力的液动直齿条。