修井作业水龙头快速装卸方法及组合机械手

技术领域

本发明涉及修井作业技术领域，尤其是涉及一种修井作业水龙头快速装卸方法及组合机械手。

背景技术

大修作业自动化装备实现了修井作业起下钻过程中的管柱自动化处理。具体包括管柱的提升、卡持，管柱在钻台、二层台的自动化摆放等功能，起下钻作业仅需一人即可在司钻操作室内完成。其中管柱的悬挂通过液压翻转吊卡实现，液压翻转吊卡重量大，安装拆卸相对复杂，然而在大修作业过程中，经常使用水龙头方钻杆来连接钻具在井下进行磨铣、打钻等旋转作业。具体操作流程如下：1、将液压吊卡从吊环上拆下，此过程约需20分钟，2、2-3人斜拉吊环和大钩，使钩头朝向水龙头提环，并挂上水龙头，将水龙头从大鼠洞内提出后与井口管柱连接，进行旋转作业，3、旋转作业完成后再将水龙头放入鼠洞，重新挂接吊卡，接单根管柱下入井内再拆下吊卡，重新挂水龙头进行旋转作业。

水龙头摘挂持续旋转作业时需要以上流程循环操作，而钻台空间小，需要人员多，存在一定的安全隐患，并且操作过程频繁切换，流程繁琐，费时费力，无法实现作业自动化流程全覆盖，自动、快速摘挂水龙头的问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种修井作业水龙头快速装卸方法及组合机械手，能够提高挂接效率，减轻工人操作强度，消除操作风险，实现作业自动化流程全覆盖。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种修井作业水龙头快速装卸方法，包括：

拆卸步骤：第二推扶机械手及游车大钩带动水龙头方钻杆总成下端部就位，吊卡脱开所述水龙头方钻杆总成，第一推扶机械手带动所述水龙头方钻杆总成的上端部就位；

安装步骤：所述第一推扶机械手带动所述水龙头方钻杆总成的上端部对准吊卡，将所述水龙头方钻杆总成的上端部与所述吊卡连接，所述第二推扶机械手在所述游车大钩的配合下带动所述水龙头方钻杆总成的下端部移动至井口工位。

进一步地，所述第二推扶机械手及大钩带动水龙头方钻杆总成下端部就位，具体包括：

所述第二推扶机械手扶持所述水龙头方钻杆总成的下端部，随后带动所述水龙头方钻杆总成的下端部回转并伸缩至钻台面上方的预设摆放位置；

下放游车大钩，将所述水龙头方钻杆总成的下端部放置在所述钻台面上的预留位置。

进一步地，所述第一推扶机械手带动所述水龙头方钻杆总成的上端部就位，具体包括：

所述第一推扶机械手带动所述水龙头方钻杆总成的上端部回转并回缩至所述预留位置的上方。

进一步地，所述吊卡脱开所述水龙头方钻杆总成之前，包括：

第一推扶机械手回转并伸出以扶持所述水龙头方钻杆总成的上端部。

进一步地，所述第一推扶机械手带动所述水龙头方钻杆总成的上端部对准吊卡之前，还包括：

将所述游车大钩下放至预设位置，打开所述吊卡的活门并偏摆一定角度。

进一步地，所述水龙头方钻杆总成与所述吊卡连接之后，还包括：

所述第一推扶机械手松开所述水龙头方钻杆总成，缩回并回转至等待工位。

进一步地，所述第二推扶机械手在所述游车大钩的配合下带动所述水龙头方钻杆总成的下端部移动至井口工位，具体包括：

所述第二推扶机械手扶持所述水龙头方钻杆总成的下端，所述游车大钩带动所述吊卡以及所述水龙头方钻杆总成上提一段高度，使所述水龙头方钻杆总成的下端离开所述钻台面；

所述第二推扶机械手带动所述水龙头方钻杆总成回转至井口位。

第二方面，本发明还提供一种组合机械手，包括上下相对设置的第一推扶机械手和第二推扶机械手，所述第一推扶机械手和所述第二推扶机械手均用于安装在井架的侧面以推扶水龙头方钻杆总成。

进一步地，所述第一推扶机械手和所述第二推扶机械手均包括摆动机构、伸缩机构以及用于扶持水龙头方钻杆总成的夹爪总成；

所述摆动机构用于安装在所述井架的侧面，所述摆动机构与所述伸缩机构连接以带动所述伸缩机构相对于所述井架摆动；

所述伸缩机构与所述夹爪总成连接，以带动所述夹爪总成靠近或远离所述水龙头方钻杆总成。

进一步地，所述夹爪总成包括第一驱动件、缓冲组件、扶持组件以及与所述伸缩机构连接的伸缩壳；

所述第一驱动件与所述伸缩壳连接；

所述缓冲组件安装于所述第一驱动件与所述扶持组件之间；

所述扶持组件与所述伸缩壳活动连接，以在所述第一驱动件的驱动下扶持或释放所述水龙头方钻杆总成。

本发明提供的修井作业水龙头快速装卸方法及组合机械手能产生如下有益效果：

相对于现有技术来说，本发明第一方面提供的修井作业水龙头快速装卸方法主要通过第一推扶机械手和第二推扶机械手配合完成水龙头方钻杆总成的摘卸与挂接动作，极大简化了水龙头方钻杆总成的拆装步骤，无需人力拉拽大钩吊环、拆卸水龙头以及推扶方钻杆，有效提高挂接效率，减轻工人操作强度，消除操作风险，实现作业自动化流程全覆盖。

相对于现有技术来说，本发明第二方面提供的组合机械手上下设置，使用时可相互配合对水龙头方钻杆总成进行推扶，与游车大钩和吊卡配合实现水龙头方钻杆总成的快速拆装，还可以单独实现水龙头方钻杆总成的存放，保证水龙头方钻杆总成在非工作状态下立放在钻台上，无需倾斜存放在钻台鼠洞管内。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种组合机械手使用时的三维结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种组合机械手的三维结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种固定架的三维结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种组合机械手的内部结构示意图；

图5为图4的A处局部放大示意图。

图标：1-第二推扶机械手；11-摆动机构；111-固定架；112-第二驱动件；12-伸缩机构；121-连接柱；122-第三驱动件；123-固定壳；13-夹爪总成；131-第一驱动件；1311-限位板；1312-推拉头；132-缓冲组件；133-扶持组件；1331-推扶爪；1332-连接杆；1333-推扶座；134-伸缩壳；2-游车大钩；3-水龙头方钻杆总成；4-吊卡；5-第一推扶机械手。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明第一方面的实施例在于提供一种修井作业水龙头快速装卸方法，包括：

拆卸步骤：第二推扶机械手1及游车大钩2带动水龙头方钻杆总成3下端部就位，吊卡4脱开水龙头方钻杆总成3，第一推扶机械手5带动水龙头方钻杆总成3的上端部就位；

安装步骤：第一推扶机械手5带动水龙头方钻杆总成3的上端部对准吊卡4，将水龙头方钻杆总成3的上端部与吊卡4连接，第二推扶机械手1在游车大钩2的配合下带动水龙头方钻杆总成3的下端部移动至井口工位。

上述修井作业水龙头快速装卸方法中，免去了人力拉拽大钩吊环、拆卸水龙头以及推扶方钻杆等步骤，提高作业综合时效，减轻工人操作强度，实现自动、快速摘挂水龙头方钻杆总成3。

在一些实施例中，拆卸步骤中，第二推扶机械手1及大钩带动水龙头方钻杆总成3下端部就位，具体包括：第二推扶机械手1扶持水龙头方钻杆总成3的下端部，随后带动水龙头方钻杆总成3的下端部回转并伸缩至钻台面上方的预设摆放位置；下放游车大钩2，将水龙头方钻杆总成3的下端部放置在钻台面上的预留位置。

在上述步骤中，第二推扶机械手1起到了扶持水龙头方钻杆总成3的作用，带动水龙头方钻杆总成3的下端部移动至钻台面上方的预设摆放位置，随着游车大钩2的下移，水龙头方钻杆总成3的下端部到达台面上的预留位置，实现水龙头方钻杆总成3下端部的就位。

第二推扶机械手1代替了操作人员手动推扶，减少操作人员劳动强度，保证操作人员的安全，同时提高拆卸效率。

在一些实施例中，拆卸步骤中，第一推扶机械手5带动水龙头方钻杆总成3的上端部就位，具体包括：第一推扶机械手5带动水龙头方钻杆总成3的上端部回转并回缩至预留位置上端所对应的位置。

在上述过程中，水龙头方钻杆总成3首先斜立在钻台上，第二推扶机械手1扶持着水龙头方钻杆总成3的下端部，随后第一推扶机械手5带动水龙头方钻杆总成3的上端部回转并回缩，使得水龙头方钻杆总成3垂直立放在钻台上。

在一些实施例中，拆卸步骤中，为保证吊卡4脱开水龙头方钻杆总成3后，水龙头方钻杆总成3能够稳定斜立在钻台上，吊卡4脱开水龙头方钻杆总成3之前，包括：第一推扶机械手5回转并伸出以扶持水龙头方钻杆总成3的上端部。此时，第一推扶机械手5和第二推扶机械手1共同配合对水龙头方钻杆总成3进行扶持。

具体地，吊卡4脱开水龙头方钻杆总成3包括：吊卡的活门打开并偏摆一定角度，使得吊卡与水龙头方钻杆总成3脱开。

在一些实施例中，在安装步骤中，第一推扶机械手5带动水龙头方钻杆总成3的上端部对准吊卡4之前，还包括：将游车大钩2下放至预设位置，打开吊卡4的活门并偏摆一定角度，提供用于夹紧水龙头方钻杆总成3的空间。

在一些实施例中，在安装步骤中，水龙头方钻杆总成3与吊卡4连接之后，还包括：第一推扶机械手5松开水龙头方钻杆总成3，缩回并回转至等待工位。

水龙头方钻杆总成3与吊卡4连接后，吊卡4能够对水龙头方钻杆总成3的上端部稳定限位，此时第一推扶机械手5无需对水龙头方钻杆总成3进行扶持，其缩回并回转至等待工位，等待下一次的拆卸步骤。

在一些实施例中，安装步骤中，第二推扶机械手1在游车大钩2的配合下带动水龙头方钻杆总成3的下端部移动至井口工位，具体包括：第二推扶机械手1扶持水龙头方钻杆总成3的下端，游车大钩2带动吊卡4以及水龙头方钻杆总成3上提一段高度，使水龙头方钻杆总成3的下端离开钻台面；第二推扶机械手1带动水龙头方钻杆总成3回转至井口位。

上述过程中，游车大钩2能够吊起水龙头方钻杆总成3，以使第二推扶机械手1将水龙头方钻杆总成3推扶至井口位等待工作。

以下对一种优选的修井作业水龙头快速装卸方法进行具体说明：

拆卸步骤：

1、第二推扶机械手1伸出并回转至水龙头方钻杆总成3下端部的合适位置，牢固扶持水龙头方钻杆总成3的下端部，随后带动水龙头方钻杆总成3的下端部回转并伸缩至钻台面上方的预设摆放位置，下放游车大钩2，将水龙头方钻杆总成3的下端部放置在钻台面上的预留位置；

2、第一推扶机械手5回转并伸出以牢固扶持水龙头方钻杆总成3的上端部，随后将吊卡的活门打开并偏摆一定角度，使得吊卡与水龙头方钻杆总成3脱开，第一推扶机械手5带动水龙头方钻杆总成3的上端部回转并回缩至预留位置上端所对应的位置。

安装步骤：

1、将游车大钩2下放至预设位置，打开吊卡4的活门并偏摆一定角度，第一推扶机械手5带动水龙头方钻杆总成3的上端部回转并伸出至吊卡4的活门处，将水龙头方钻杆总成3的上端部送入吊卡4内，关闭吊卡4的活门，第一推扶机械手5松开水龙头方钻杆总成3，缩回并回转至等待工位，第二推扶机械手1扶持水龙头方钻杆总成3的下端，游车大钩2带动吊卡4以及水龙头方钻杆总成3上提一段高度，使水龙头方钻杆总成3的下端离开钻台面；

2、第二推扶机械手1带动水龙头方钻杆总成3回转至井口位，到位后，第二推扶机械手1松开，并回转至等待工位。

本发明第二方面的实施例在于提供一种组合机械手，如图1所示，本发明第二方面的实施例提供的组合机械手包括上下相对设置的第一推扶机械手5和第二推扶机械手1，第一推扶机械手5和第二推扶机械手1均用于安装在井架的侧面以推扶水龙头方钻杆总成3。

上述第一推扶机械手5和第二推扶机械手1使用时可相互配合对水龙头方钻杆总成进行推扶，提高拆装效率，同时能够实现水龙头方钻杆总成的立放，有效减轻工人操作强度。

在一些实施例中，如图2所示，第一推扶机械手5和第二推扶机械手1均包括摆动机构11、伸缩机构12以及用于扶持水龙头方钻杆总成3的夹爪总成13；摆动机构11用于安装在井架的侧面，摆动机构11与伸缩机构12连接以带动伸缩机构12相对于井架摆动；伸缩机构12与夹爪总成13连接，以带动夹爪总成13靠近或远离水龙头方钻杆总成3。

使用时，夹爪总成13能够扶持水龙头方钻杆总成3，伸缩机构12以及摆动机构11共同带动夹爪总成13所抓取的水龙头方钻杆总成3回转并伸缩至预设位置。

在一些实施例中，如图2所示，摆动机构11包括固定架111和以及安装于固定架111上的第二驱动件112，固定架111安装在井架的侧面，第二驱动件112与伸缩机构12连接，以带动伸缩机构12相对于井架摆动。

其中，如图3所示，固定架111可以为焊接框架，起到固定连接的作用。

需要说明的是，凡是能够带动伸缩机构12相对于井架摆动的结构都可以是上述实施例所提及的第二驱动件112。例如：第二驱动件112可以为摆动液压缸、电机等。

在至少一个实施例中，第二驱动件112为摆动液压缸。

在一些实施例中，如图2所示，伸缩机构12包括连接柱121、第三驱动件122以及固定壳123；第二驱动件112与固定壳123均与连接柱121连接，第二驱动件112带动连接柱121以及固定壳123相对于井架摆动；第三驱动件122的固定端安装于固定壳123内，移动端与夹爪总成13连接，以使夹爪总成13在移动行程内接送水龙头方钻杆总成3。

具体地，夹爪总成13的移动方向垂直于连接柱121的摆动轴线。

需要说明的是，凡是能够带动夹爪总成13在移动行程内接送水龙头方钻杆总成3的结构都可以是上述实施例所提及的第三驱动件122。例如：第三驱动件122可以为液压缸、气压缸等。

在至少一个实施例中，第三驱动件122为液压缸。

在一些实施例中，如图4和图5所示，夹爪总成13包括第一驱动件131、缓冲组件132、扶持组件133以及与伸缩机构12连接的伸缩壳134；第一驱动件131与伸缩壳134连接；缓冲组件132安装于第一驱动件131与扶持组件133之间；扶持组件133与伸缩壳134活动连接，以在第一驱动件131的驱动下扶持或释放水龙头方钻杆总成3。

具体在使用时，第一驱动件131驱动扶持组件133相对于伸缩壳134移动，以使扶持组件133扶持或释放水龙头方钻杆总成3。其中，缓冲组件132起到缓冲的作用，避免扶持组件133的夹紧力过大。

在一些实施例中，扶持组件133包括，推扶爪1331、连接杆1332以及推扶座1333；推扶爪1331一端与伸缩壳134铰接，另一端弯曲设置；连接杆1332的两端分别与推扶爪1331和推扶座1333铰接，推扶座1333滑动配置于伸缩壳134内，第一驱动件131与推扶座1333连接，以带动推扶座1333相对于伸缩壳134移动。

具体使用时，面向图5的方向，第一驱动件131向左推动推扶座1333，推扶座1333带动连接杆1332转动，同时连接杆1332推动推扶爪1331闭合；反之，第一驱动件131向右拉动推扶座1333，连接杆1332拉动推扶爪1331张开。

其中，推扶爪1331配置为两个，两个推扶爪1331配合使用对水龙头方钻杆总成3进行推扶。对应地，连接杆1332配置为两个，一个推扶爪1331通过一个连接杆1332与推扶座1333传动连接。

具体地，如图5所示，第一驱动件131与其中一个推扶爪1331相对设置于推扶座1333的两侧。上述设置摆脱了传统第一驱动件131连接于推扶座1333中部的设置方式，减少焊点，更便于伸缩壳134的加工。

其中，第一驱动件131包括固定部以及与固定部滑动连接的移动部，固定部固定安装在伸缩壳134内；沿着远离固定部的方向，移动部的端部依次连接有限位板1311和推拉头1312；推拉头1312贯穿推扶座1333并与推扶座1333滑动连接，推拉头1312的自由端具有用于限定推扶座1333移动行程的限位台，缓冲组件132位于推扶座1333与限位板1311之间。

具体在使用时，面向图5的方向，移动部向左移动，移动部上的限位板1311通过缓冲组件132推动推扶座1333向左移动，推扶爪1331闭合；反之，移动部向右移动，限位台拉动推扶座1333向右移动，推扶爪1331的张开。

其中，如图5所示，缓冲组件132包括蓄力弹簧，蓄力弹簧套设于推拉头1312的外部。

需要说明的是，凡是能够驱动扶持组件133扶持或释放水龙头方钻杆总成3的结构都可以是上述实施例所提及的第一驱动件131。例如：第一驱动件131可以为液压缸、气压缸等。

在至少一个实施例中，第一驱动件131为液压缸。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。