一种自动化管杆竖直存取装置及其操作方法与流程

本发明属于石油，涉及一种自动化管杆竖直存取装置及其操作方法。

背景技术：

1、当前油田抽油杆作业大多使用传统纯人工作业，传统作业过程包括从地面到井口移运即由水平平移和水平到竖直(或竖直到水平)两个过程。抽油杆起下作业过程中由于具有柔性杆特点，在抓取、移运过程中抽油杆状态的不确定性导致抽油杆自动化作业困难重重，其作业严重依赖人工。油管虽然不具有柔性杆特性，但也面临着移运作业中油管状态变换(水平到竖直或竖直到水平)导致效率低的问题。这些严重制约了修井作业自动化、智能化水平。

2、现有技术中，亟需一种自动化管杆竖直存取装置及其操作方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构简单、设计新颖、自动化程度高的自动化管杆竖直存取装置及其操作方法，改进了油管/抽油杆处理工艺，使用该装置使得管杆在移运存取过程中始终保持竖直状态，有利于抽油杆存放和抓取，解决了抽油杆移运过程中状态改变导致的移运困难问题，同时也提高了管杆处理的效率，提高修井作业自动化和智能化水平，适用于油田现场抽油杆和油管起下作业过程中的管杆自动化竖直存取工艺。

2、本发明的实施例是这样实现的：

3、一方面，本发明的实施例提供了一种自动化管杆竖直存取装置，括承重架、动力驱动装置、竖直移运装置；所述动力驱动装置包括马达减速驱动装置、安装座、第一驱动轮、第一挠性传动装置、第一从动轮，所述竖直移运装置包括支架、第二驱动轮、第二从动轮、环形承重导轨、第二挠性传动装置、滑车、抽油杆提座、油管提座、第一驱动轴和第一从动轴。

4、进一步，所述承重架由右下纵梁、右上纵梁、后下横梁、后上横梁、左下纵梁、左上纵梁、前上纵梁及位于四个角的竖梁构成方形主体空间外框架，在前部的两竖梁之间和前上横梁正下方设有一组前竖梁与前上横梁相连，在后下横梁与一组前竖梁之间设有一组对应的承重纵梁，每根前竖梁对应一根承重纵梁并在接头处对齐，在左下纵梁、右下纵梁、每一根承重纵梁、每根前竖梁和前部的两竖梁之间形成一组开口朝前和下的滑车通道使得滑车和抽油杆提座或油管提座可以通过，在后上横梁和后下横梁之间设有一组后竖横梁，并与承重纵梁一一对齐，并形成一组后竖梁通道。

5、进一步，所述竖直移运装置在对应滑车通道通过支架固定安装在承重架相应承重纵梁和左下纵梁或右下纵梁的每一根上组成一组竖直移运装置，每个竖直移运装置在支架侧面设有垂直安装环形承重导轨，环形承重导轨由上下直轨道和前后圆弧轨道组成；一组滑车安装在承重导轨上且可沿着环形承重导轨自由移动，滑车正好位于滑车通道内，滑车下部设有抽油杆提座或油管提座，在支座前后两端分别设有第一安装座和第二安装座且中心与环形承重导轨前后圆弧导轨重合，在支座第一安装座上设有第一从动轴，在第二安装座上设有第一驱动轴，第一从动轴上设有第二从动轮，第一驱动轴上设有第二驱动轮和第一从动轮且第二驱动轮和第一从动轮同步运动，第一驱动轮与第一从动轮位于平行于支座的平面内且第一驱动轮和第一从动轮之间设有第二挠性传动装置保证第一驱动轮和第一从动轮同步转动，每个滑车与第二挠性传动装置固定链接，并由第二挠性传动装置牵引沿环形承重导轨移动且各个滑车之间保持合理距离；每组滑车全在环形承重导轨底部，也可全在环形承重导轨上部；可根据油田井口需要选择滑车下挂抽油杆提座或油管提座进而调整滑车之间距离。

6、进一步，所述动力驱动装置通过安装座背部安装在后横梁侧面，马达减速驱动装置固定安装在安装座侧翼板上，马达减速驱动装置的驱动轴穿过安装座两侧翼板和位于安装座两侧翼板之间的第一驱动轮并可驱动第一驱动轮旋转，第一驱动轮设置在安装座两侧翼板之间，第一驱动轮与每一个从动轮平行且位于相应滑车通道空间内，每个滑车通道内第一驱动轮与从动轮设有第一挠性传动装置保证第一驱动轮与第一从动轮同步运动；马达减速驱动装置的精度运动会通过其驱动轴传递给第一驱动轮，第一驱动轮通过第一挠性传动装置传递给第一从动轮，第一从动轮通过第一驱动轴传递给第一驱动轮，进而将运动传递给第二挠性传动装置和第二从动轮，最后将由第二挠性传动装置带着与其相连的滑车沿环形承重导轨运动，最终实现滑车精确运动；动力驱动装置根据不同需求驱动单个或多个或全部竖直移运装置，此时只需将要求同步运动的竖直移运装置上的第一驱动轴做同步连接即可，此时所有同步的竖直移运装置可设置一个或多个动力驱动装置。当空间允许时，马达减速驱动装置可安装在竖直移运装置的支架上，直接通过第一驱动轴驱动第二驱动轮。

7、进一步，抽油杆提座由上部第一提耳和下部第一提筒组成，内部中空的第一提筒上部设有方形窗口并在第一方形窗口两侧设有朝外开口的第一喇叭口，可容抽油杆接头通过；第一提筒内下部设有喇叭口朝上的漏斗孔且其刚好可以容纳抽油杆杆体过渡部位坐在其内；第一提筒下部漏斗孔处设有第二方形窗口与第一方形窗口相通，其两侧距离小于抽油杆杆体过渡部位最大直径且可允许抽油杆杆体通过，在第二方形窗口两侧设有朝外开口第二喇叭口；第一提耳由下部连接法兰和上部吊耳组成，并在吊耳上开有耳孔，连接法兰与第一提筒顶部相连；抽油杆提座通过顶部第一提耳耳孔与滑车底部提孔相连，使得抽油杆提座能随滑车同步运动；抽油杆接头运送至抽油杆提座前方时要求整个接头直径大于杆体部分应在高度方向位于第一方形窗口和第一喇叭口的高度范围内，可以直接将抽油杆移送至第一提筒内部，然后下放抽油杆直至抽油杆杆体过渡部位坐于漏斗孔内。

8、进一步，油管提座由上部第二提耳和下部第二提筒组成，第二提耳由下部连接法兰和上部吊耳组成，并在吊耳上开有第二耳孔，连接法兰与第二提筒顶部相连；油管提座通过顶部第二提耳第二耳孔与滑车底部提孔相连，使得油管提座能随滑车同步运动；第二提筒内部设有三级阶梯通孔且孔径由上到下依次减小，并在上部台阶处设有锥形引导斜坡，下部台阶可以使油管接箍台阶面坐于其上；在第二提筒对应上部的阶梯孔处侧面开有第三方形窗口，且在第三方形窗口两侧设有朝外开口的第三喇叭口，可容油管接箍通过并到达第二提筒中心；在第二提筒下部对应的两级阶梯孔外侧开有第四方形窗口并与第三方形窗口相通并对齐，第四方形窗口两侧距离小于油管接箍直径且允许油管管体通过，在方形窗口两侧设有朝外开口的第四喇叭口；油管接头运送至油管提座前方时要求整个接箍部分应在高度方向上位于第三方形窗口和第三喇叭口的高度范围内，可以直接将油管送至第二提筒内部，然后下放油管直至油管接箍台阶面坐于台阶上。

9、另一方面，本发明的实施例提供了一种自动化管杆竖直存取装置的操作方法，包括以下步骤：

10、包括以下步骤：管杆存放和管杆取出，具体如下：

11、管杆存放：每个滑车的运动方向是由环形承重导轨上直导轨经其前部圆弧导轨运动至环形承重导轨下直导轨，管杆存放前确保有滑车位于环形承重导轨上部且抽油杆提座或油管提座内无抽油杆或油管，控制马达减速驱动装置使环形承重导轨上部的滑车通过滑车通道前部开口处运动至下部使得抽油杆提座或油管提座竖直，其他滑车和抽油杆提座或油管提座不会遮挡此滑车，此时可移送抽油杆接头或油管接头至抽油杆提座或油管提座内，然后使抽油杆接头或油管接头坐于抽油杆提座或油管提座上，至此完成一根抽油杆或油管存储；重复上述的动作使后面滑车带着抽油杆提座或油管提座完成后面抽油杆或油管存储；

12、管杆取出：滑车的运动方向是由环形承重导轨下直导轨经其前部圆弧导轨运动至环形承重导轨上直导轨，管杆取出确保有滑车位于环形承重导轨下部，并且滑车下部抽油杆提座或油管提座内有抽油杆或油管，将下部有抽油杆或油管的滑车通过马达减速驱动装置移送至环形承重导轨下前部，此时就可以向上移运抽油杆或油管然后将它们从抽油杆提座或油管提座内取出；重复上述的动作使后面滑车带着抽油杆提座或油管提座内抽油杆或油管完成后面取出。

13、进一步，在管杆存放和管杆取出时若有同步的竖直移运装置，则必须等待竖直移运装置上位于最前部的竖直抽油杆提座或油管提座内的抽油杆或油管完全取出或存放好，才重复下一轮的管杆存放和管杆取出过程，否则会出现抽油杆提座、油管提座内落空或抽油杆提座、油管提座内存在抽油杆、油管就往环形承重导轨上部移动会出现卡死。

14、本发明实施例的有益效果是：

15、本发明提供了一种自动化管杆竖直存取装置及其操作方法，改进了油管/抽油杆处理工艺，使用该装置使得管杆在移运存取过程中始终保持竖直状态，有利于抽油杆存放和抓取，解决了抽油杆移运过程中状态改变导致的移运困难问题，同时也提高了管杆处理的效率，提高修井作业自动化和智能化水平。本发明通过技术方案结构简单、设计新颖、自动化程度高，解决抽油杆起下作业过程中自动化处理难的问题，提高修井作业过程中管杆处理效率，促进修井作业自动化、智能化水平提高。