一種機(jī)械化修井作業(yè)管柱自動扶正系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油工業(yè)中井下作業(yè)的裝置，具體地說是一種機(jī)械化修井作業(yè)管柱自動扶正系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前井下修井作業(yè)起下管柱過程中，管柱的扶正普遍采用靠人工用管鉗加力扶正、用手抓住吊環(huán)扶正或用撬杠和井口螺栓蹩住提升短節(jié)扶正，既費時又費力，安全性較差，也不利于機(jī)械化修井作業(yè)的實現(xiàn)。
[0003]專利號為200920020242.1的《井口油管扶正裝置》專利技術(shù)其扶正器固定在井口，主要是解決了修井作業(yè)或試油試氣施工中油管在下放過程中的扶正和固定問題，但其扶正固定也要靠人力來完成，不能實現(xiàn)機(jī)械化操作；
專利號為:201220199103.2的《快速取放的井口油管扶正器》技術(shù)也僅是用在油管下放過程的井口扶正工具，只解決了目前扶正器程序繁瑣、耗時長的問題，但作業(yè)過程中扶正器需人工取下，同時該扶正工具獨立成體，不能與機(jī)械化修井作業(yè)設(shè)備配合實現(xiàn)機(jī)械化操作。中國石油大學(xué)(華東)的高學(xué)仕教授在自動化起下油管系統(tǒng)中研制了油管下井扶正對中機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)采用鉗式機(jī)械手抓抱油管，起到扶正與限位作用，但會阻礙油管的自由下放，且也是只用于下油管過程中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)械化修井作業(yè)管柱自動扶正系統(tǒng)及方法，通過驅(qū)動裝置和兩個扶正機(jī)構(gòu)，對油管進(jìn)行扶正，解決了機(jī)械化修井作業(yè)過程中井口油管推拉扶正對中的問題，操作方便，安全性高。
[0005]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，一種機(jī)械化修井作業(yè)管柱自動扶正系統(tǒng)，包括底座、扶正臂、四連桿輔助扶正機(jī)構(gòu)，所述底座安裝在作業(yè)平臺上，井口的一偵牝所述扶正臂鉸接在底座一側(cè)面上，四連桿輔助扶正機(jī)構(gòu)的中間位置鉸接在扶正臂上，四連桿輔助扶正機(jī)構(gòu)最下端通過萬向節(jié)鉸接在底座一側(cè)面上，所述扶正臂、四連桿輔助扶正機(jī)構(gòu)同底座的鉸接側(cè)面為同一側(cè)面，所述扶正臂的下端鉸接有扶正驅(qū)動裝置。
[0006]所述扶正臂的上端通過銷軸設(shè)置有能旋轉(zhuǎn)的主扶手，主扶手下端連接能驅(qū)動主扶手進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的主扶手旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置安裝于扶正臂內(nèi)部，通過旋轉(zhuǎn)，主扶手能與扶正臂呈90度或者O度的夾角。
[0007]所述四連桿輔助扶正機(jī)構(gòu)由上下四節(jié)連桿相互鉸接而成，其中最上面第一節(jié)為輔助扶手，第一節(jié)與第二節(jié)鉸接處的銷軸同時鉸接在扶正臂上。
[0008]所述扶正驅(qū)動裝置水平橫置在扶正臂下方偏側(cè)的所述底座上，即扶正驅(qū)動裝置水平拉動扶正臂，使扶正臂沿著與底座的鉸接點左右擺動。
[0009]為了達(dá)成上述另一目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，一種機(jī)械化修井作業(yè)管柱自動扶正方法，包括下油管工序與起油管工序； 下油管時:1)、扶正臂在遠(yuǎn)離井口處，以讓開井口位置，避免影響大鉤正常作業(yè)，主扶手與扶正臂處于一條直線上，以避開井口軸線的垂直線位置，四連桿輔助扶正機(jī)構(gòu)通過銷軸與扶正臂連接，位于主扶手的下方，同時避開井口軸線的垂直線和油管舉升輸送裝置的邊界位置；
2)、大鉤從油管舉升輸送裝置上抓取一根油管，大鉤上提，主扶手旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置使得主扶手與扶正臂成垂直狀態(tài)，與油管接觸，扶正臂在扶正驅(qū)動裝置的作用下向井口方向運動，四連桿輔助扶正機(jī)構(gòu)隨著扶正臂的運動繞過井口軸線的垂線，使其在主扶手的下方抱住油管，防止油管振動反彈，減少油管的擺動；
3)、扶正臂在扶正驅(qū)動裝置的作用下繼續(xù)以一定速度帶動四連桿輔助扶正機(jī)構(gòu)擺向井口，同時大鉤繼續(xù)上提，直到油管下端脫離油管舉升輸送裝置，在油管擺向井口的過程中，主扶手和四連桿輔助扶正機(jī)構(gòu)上端設(shè)置的輔助扶手之間的間隙大于油管接箍外徑，當(dāng)?shù)竭_(dá)井口時，主扶手和輔助扶手的間隙處于油管接箍外徑范圍之內(nèi)，使得油管在上述兩扶手的配合作用下精確地放入到下面的油管接箍內(nèi)，實現(xiàn)精確對中，液壓鉗上扣；
4)、主扶手在主扶手旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的作用下與扶正臂成一條直線，扶正驅(qū)動裝置帶動扶正臂遠(yuǎn)離井口，四連桿輔助扶正機(jī)構(gòu)也隨著扶正臂的運動讓開井口軸線的垂線和油管舉升輸送裝置的邊界位置，此時裝置恢復(fù)到了最初狀態(tài)，重復(fù)以上四步的動作下另一根油管；
起油管時:1)、大鉤上提卸完扣的油管，扶正臂在扶正驅(qū)動裝置的作用下轉(zhuǎn)動至井口處，主扶手旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置使得主扶手與扶正臂成一條直線狀態(tài)，四連桿輔助扶正機(jī)構(gòu)在主扶手下放接觸油管；
2)、當(dāng)油管下端上提到超過油管舉升輸送裝置的上平面高度時，主扶手與扶正臂變成垂直狀態(tài)，使得主扶手拖住油管，此時扶正臂在扶正驅(qū)動裝置作用下轉(zhuǎn)動并帶動主扶手外推油管，同時大鉤下放油管，四連桿輔助扶正機(jī)構(gòu)隨著扶正臂的轉(zhuǎn)動，繞著銷軸轉(zhuǎn)動，以避開井口軸線的垂線和油管舉升輸送裝置的邊界位置，當(dāng)油管下端放置到油管舉升輸送裝置上時，主扶手旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置使得主扶手與扶正臂成一條直線，大鉤繼續(xù)下放油管，直到油管完全放置到油管舉升輸送裝置上，完成一根油管的起出，重復(fù)以上兩步動作起下一根油管。
[0010]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
1、解決了機(jī)械化修井作業(yè)過程中井口油管推拉扶正對中的問題，操作方便，安全性聞;
2、該裝置與機(jī)械化修井作業(yè)設(shè)備配套使用，扶正臂和輔助扶手由一套動力驅(qū)動，使得扶正臂和扶手協(xié)調(diào)工作，起到了精確扶正對中的作用，同時防止下油管過程中油管振動反彈，在作業(yè)過程中扶手和輔助扶手還能讓位，避開油管舉升輸送裝置；
3、本裝置不僅在下油管過程中可以扶正對中油管，在起油管過程中，還起到運移油管的作用，使得整個機(jī)械化作業(yè)裝置更加完善。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的一種機(jī)械化修井作業(yè)管柱自動扶正系統(tǒng)及方法結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的右視圖；
圖3為本發(fā)明在使用時的結(jié)構(gòu)圖； 圖4為本發(fā)明在使用時的俯視圖；
圖5為本發(fā)明在使用時的側(cè)視圖。
[0012]圖中:11、底座；12、扶正臂；13、主扶手旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置；14、主扶手；15、萬向節(jié)；16、扶正驅(qū)動裝置；17、銷軸；18、銷軸；19、四連桿輔助扶正機(jī)構(gòu)；20、油管；21、油管舉升輸送裝置；22、井口 ；23、井口軸線的垂直線。
【具體實施方式】
[0013]有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明及技術(shù)內(nèi)容，配合【附圖說明】如下，然而附圖僅提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
[0014]參照附圖1-5，一種機(jī)械化修井作業(yè)管柱自動扶正系統(tǒng)，扶正臂12通過銷軸17連接底座11上，扶正驅(qū)動裝置16 —端固定連接于底座11上，另一端通過銷軸與扶正臂12連接，帶動扶正臂12做往復(fù)轉(zhuǎn)動，可使其遠(yuǎn)離井口和運動到井口位置；主扶手旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置13固定于扶正臂12上，同時通過銷軸帶動主扶手14運動，可使主扶手14與扶正臂12成垂直或一條直線兩種狀態(tài)；四連桿輔助扶正機(jī)構(gòu)19通過銷軸18連接與扶正臂12上，銷軸18與扶正臂12之間有一定夾角，如圖3所示；四連桿輔助扶正機(jī)構(gòu)19下端通過萬向節(jié)連接與底座11上，當(dāng)扶正臂12在扶正驅(qū)動裝置16的作用下擺動時，四連桿輔助扶正機(jī)構(gòu)19同時繞著銷軸18轉(zhuǎn)動。
[0015]工作過程主要包括在機(jī)械化修井作業(yè)過程中下油管的扶正對中和起油管過程時的油管運移。其具體工作程序為:
下油管時:1、扶正臂12在遠(yuǎn)離井口處，以讓開井口位置，避免影