用于修井机的定位机构、定位座、对准机构以及修井机的制作方法

1.本发明涉及一种用于修井机中的定位机构、定位座、对准机构以及包括该定位机构、定位座、或对准机构的修井机。具体地，本发明涉及一种将修井机中的用于移运抽油杆或抽油管的移运框架与设置在井口处的井口设备进行快速的定位、对准和安装的机构以及包括该机构的修井机。


背景技术：

2.在修井机的作业中，在将抽油管和/或抽油杆下放到井下的过程中需要首先将抽油管和/或抽油杆移入到井口设备的定位或夹持装置中，该过程在传统的修井机中是通过人工拖动抽油管/杆，将其一端手动地夹持在吊卡上，并在管/杆一端被吊卡升起之后将其另一端人工地移动到井口设备处并与定位或夹持装置对准。而在将抽油管和/或抽油杆从井下起出的过程中，也需要人工将抽油管和/或抽油杆从吊卡处以及从井口的设备处移走。对于这种人工作业方式而言，操作者劳动强度大，作业环境恶劣，且现场作业环境具有一定风险，影响油田作业的安全性，并且作业效率很低。
3.因此，如何实现将抽油管和/或抽油杆自动地从井口设备处移走或是将抽油杆或抽油管自动地移运到井口设备处并与井口设备的定位或夹持装置对准，以节省人力，提高工作效率，是本领域亟待解决的问题。
4.本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题和/或其它问题。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种用于修井机的定位机构，该修井机包括用于自动地移运抽油杆或抽油管的移运框架，定位机构设置在移运框架上，其中定位机构包括定位体和从肩部突出的定位头，其中定位体包括用于定位的肩部，并且定位头包括下定位面和基本上垂直于下定位面延伸的两对置的侧定位面。
6.本发明还提供了与定位机构配合使用的用于修井机的定位座，该修井机包括布置于井口的井口设备，定位座设置在井口设备上，其中定位座包括座体，座体中形成有定位槽，其中定位槽包括底部定位面和基本上垂直于底部定位面延伸的两对置的侧定位面，座体还包括位于定位槽的入口处的用于定位的端面。
7.本发明进一步提供了一种用于修井机的对准机构，该修井机包括布置于井口的井口设备以及用于将抽油杆或抽油管自动地移运到井口设备和/或将抽油杆或抽油管从井口设备中自动地移出的移运框架，其中对准机构包括设置在移运框架上的定位机构和设置在井口设备上的定位座，定位机构和定位座相配合以实现移运框架与井口设备的对准。
8.本发明还提供了一种修井机，该修井机包括布置于井口的井口设备以及用于将抽油杆或抽油管自动地移运到井口设备和/或将抽油杆或抽油管从井口设备中自动地移出的移运框架，修井机还包括根据上述对准机构。
9.本发明的有益效果至少在于，通过将定位机构的定位面、肩部与定位座中的定位
面、端面相配合，实现移运框架相对于井口设备的准确的对准和定位，因此能够保证移运框架准确地夹持到抽油管/杆以将其移走和/或将抽油管/杆准确地移入到井口设备的定位/夹持装置中，因此顺利地实现抽油管/杆的自动移运，移运过程不再需要人工进行，节省了劳动力并提高了效率，提高了修井机的自动化程度，对于提高工作效率、尤其是实现整个修井机工作过程的自动化具有重要的意义。而且该定位机构和定位座能够以简单的结构实现移运框架和井口设备的快速的连接和对准。并且回转支承组件的设置允许即使在移运框架倾斜的情况下，定位机构的定位头的下定位面仍能贴靠定位座的底部定位面，即仍能实现移运框架相对于井口设备的准确定位，并且不会硬性地扭动定位机构的摆动臂组件而造成在定位机构中的应力。
附图说明
10.图1示出了应用根据本发明的一种示例性实施例的定位机构、定位座以及对准机构的修井机在对准机构处的局部的立体示意图；
11.图2示出了根据一种示例性的实施例的定位机构的立体示意图；并且
12.图3示出了根据一种示例性的实施例的定位座的立体示意图。
具体实施方式
13.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
14.另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，为简化附图，公知的结构和装置未以图示的方式体现。
15.图1示出了应用根据本发明的一种示例性实施例的定位机构、定位座以及对准机构的修井机在对准机构处的局部的立体示意图，其中仅示出了修井机的与对准机构相关的部分结构，而未示出修井机的其余部分例如用于吊起抽油管/杆的吊卡等。
16.为了解决人工作业过程中劳动强度大、作业环境恶劣、安全性差和作业效率低的问题，本发明提供了一种修井机，其能够通过移运框架10自动地实现抽油管/抽油杆的移运。具体地，在将抽油管或抽油杆下放到井下的过程中，移运框架10夹持抽油杆或抽油管(图中未示出)并将其自动地移运到井口设备20处并对准井口设备的对于管/杆的定位/夹持装置，之后管/杆的上端由吊卡夹持住，移运框架10松开管/杆，完成管/杆的移运，移运框架10则继续移动以抓取下一管/杆或是移动到其初始位置。而在将抽油管或抽油杆从井下起出的过程中，在管/杆与井下管/杆脱扣(即与井下的管/杆脱离连接)之后，移运框架10夹持管/杆，吊卡松开管/杆，移运框架10移动带动管/杆远离井口设备并将管/杆例如移送到管/杆库中。
17.为了实现上述自动进行的移运过程，必须保证在最初于井口处安装、布置组成修井机的各设备时，将移运框架10与井口设备20在位置上相对准，才能保证移运框架10中的用于管/杆的夹持装置在例如随移运框架10的摆臂移动到井口处时，能够刚好与井口设备20处的定位/夹持装置以及吊卡的位置对接，否则便无法准确地夹持住管/杆，或是移运框
架10中的用于管/杆的夹持装置带着管/杆在例如随移运框架10的摆臂摆动到井口处时，无法对准井口设备20的对于管/杆的定位/夹持装置以及吊卡，而无法将管/杆顺利移交给井口设备20的定位/夹持装置以及吊卡。可见，为了实现管/杆的自动移运，必须保证在初始地铺展、安装修井机的过程中对于移运框架10和井口设备20的对准和精确的相对定位。作为示例，该井口设备20可以被构造成一模块化的一井口模块，从而在安装时将该井口模块直接定位到井口处，以减少安装时对井口设备的各部分的复杂的安装操作。然而本领域技术人员可以理解，该井口设备20也可以不构造成模块化。
18.为此，本发明提供了设置在移运框架10上的定位机构1以及设置在井口设备20上的定位座2，两者相配合地同时使用，以实现移运框架10与所述井口设备20的对准。
19.作为一种示例性的实施例，本发明提供一种用于修井机的定位机构，该修井机包括用于自动地移运抽油杆或抽油管的移运框架10，该定位机构设置在移运框架10上，其中定位机构1包括定位体12和定位头11，其中定位体12包括用于定位的肩部121，并且定位头11包括下定位面111和基本上垂直于下定位面111延伸的两对置的侧定位面112。通过该设置在移运框架10上的定位机构1、尤其是其肩部121、下定位面111和侧定位面112来实现对于移运框架10的定位和对准。
20.作为一种示例性的实施例，本发明提供一种用于修井机的定位座，修井机包括布置于井口的井口设备20，该定位座设置在井口设备20上，其中定位座2包括座体21，座体21中形成有定位槽，其中定位槽包括底部定位面211和基本上垂直于底部定位面211延伸的两对置的侧定位面212，座体还包括位于定位槽的入口处的用于定位的端面213。在该示例中，通过设置在井口设备20上的定位座2、尤其是其座体21中的定位槽来实现对于井口设备20的定位和对准。
21.作为一种示例性的实施例，本发明提供了一种用于修井机的对准机构，该修井机包括布置于井口的井口设备20以及用于将抽油杆或抽油管自动地移运到井口设备20或将抽油杆或抽油管从井口设备20自动地移出的移运框架10，其中对准机构包括设置在移运框架10上的定位机构1和设置在井口设备20上的定位座2，定位机构1和定位座2相配合以实现移运框架10与井口设备20的对准和定位。
22.在上述示例中，在移运框架10与井口设备20的对准状态下，定位机构1的定位头11伸入到定位座2的定位槽中，其中定位机构1的定位头11的下定位面111贴靠定位座的定位槽的底部定位面211，并且定位头11的两个侧定位面112与定位槽的两个侧定位面212相邻(两者之间可以有一定间隙，例如1mm的间隙)或接触，并且肩部121抵靠在座体21的端面213上。因此下定位面111与底部定位面211的贴靠实现了定位机构的定位头11在定位座20中在向下方向上的定位；并且定位头11的两个侧定位面112被定位槽的两个侧定位面212所限制，实现了在图3中的左右方向上的定位；肩部121抵靠在座体21的端面213上，因此又实现了定位机构1相对于定位座2在定位头11伸入到定位座的定位槽中的方向(在图3中为沿着定位槽深度的前后方向)上的定位。因此定位机构1与定位座2实现了对准和定位，由于定位机构设置在移运框架10上，定位座2设置在井口设备20上，因此实现了移运框架10与井口设备20的对准和定位。在修井机的安装过程中，作为示例，可首先将井口设备20安装到井口处完成井口设备20的定位。之后吊起移运框架移动以使移运框架上的定位机构1去找井口设备20上的定位座2，并将定位机构1的定位面111、112、肩部121与定位座2中的定位面211、
212、端面213相接触或配合，从而完成移运框架10相对于井口设备20的(在水平方向上的)的准确的对准和定位，因此移运框架10能够保证准确地夹持到抽油管/杆以将其移走和/或将抽油管/杆移入到井口设备20的定位/夹持装置中，顺利地实现抽油管/杆的自动移运。具体地，在抽油管/杆的起出过程中，在移运框架10中的用于管/杆的夹持装置在例如随移运框架10的摆臂移动到井口处时，能够刚好与井口设备20处的定位/夹持装置以及吊卡的位置对接，从而准确地夹持住管/杆并移走。在抽油管/杆的下放过程中，在移运框架10中的用于管/杆的夹持装置带着管/杆在例如随移运框架10的摆臂摆动到井口处时，能够对准井口设备20的对于管/杆的定位/夹持装置以及吊卡，从而将管/杆顺利移交给井口设备20的定位/夹持装置以及吊卡。由于实现了抽油管/杆的自动移运，该过程不再需要人工进行，节省了劳动力并提高了效率。
23.示例性地，如图2所示，定位机构还包括两个摆动臂组件13，每个摆动臂组件13分别可枢转地连接到定位体12的一侧，其中摆动臂组件13包括壳体131、至少部分地容纳在壳体131中的伸缩臂132以及设置于伸缩臂132的端部并位于壳体131外的抓手133；相应地，定位座2还包括两固定柱22，两固定柱22分别在座体21的一侧通过连接板连接到座体21。在移运框架10与井口设备20的对准状态下，每个抓手133抓持住一个对应的固定柱22并且每个伸缩臂132均相对于壳体131处于缩回状态，以保证肩部121抵靠在座体21的端面213上并且定位机构1与定位座2相连接。在该示例中，摆动臂组件13能够被手动摆开，以使得在定位机构1朝向定位座2移动以将定位头11伸入到座体21中的定位槽的过程中保证摆动臂组件13不与固定柱22干涉。而在定位头11伸入到定位槽中并且定位头的下定位面111贴靠定位槽的底部定位面211之后，将摆动臂组件13手动摆回，抓手抓住定位座的对中圆柱，并且用于驱动伸缩臂132的驱动装置(例如液压油缸)动作以将伸缩臂132相对于壳体131缩回，在伸缩臂132的拉动下，定位机构1进一步朝向定位座2运动，以将定位头11进一步伸入到所述定位槽中，直到定位体12的肩部121抵靠在座体21的端面213上，完成定位机构1相对于定位座2的定位，并且通过摆动臂组件13的抓手抓持在固定柱22上而实现了定位机构与定位座2的固定连接，保证了移运框架10与井口设备20之间的距离。
24.在放置移运框架10的过程中，要完成移运框架10与井口设备20的对准，而如果移运框架10下落在其上的地面即安装平面不平，则在移运框架10的安装平面和井口设备20的安装平面之间存在一定夹角。为了即使在存在该夹角的情况下，定位机构1的定位头11的下定位面111仍能贴靠底部定位面211以实现定位机构1和定位座2的准确定位，在本发明的示例中还设置了回转支承组件16。如图2所示，定位机构1还包括连接到移运框架10的连接座14、与连接座14相连接的回转体15以及用于将回转体15可转动地连接到定位体12上的回转支承组件16。在该示例中，回转支承组件16允许连接到移运框架10的回转体15能够相对于定位机构1的定位体旋转，因此即使在移运框架10倾斜的情况下，定位头11的下定位面111仍能贴靠底部定位面211，并且不会硬性地扭动定位机构的摆动臂组件而造成在定位机构中的应力。
25.如图2所示，作为示例，该回转支承组件16可在第一部分处(未由数字标出，例如通过连接板)连接到定位体12，并在第二部分处(例如通过连接板)连接到回转体，该第一部分和第二部分之间例如通过轴承的支承而能够相对于彼此转动。
26.在修井机中，作为示例定位机构1的连接座14能够滑动地连接到移运框架10。即定
位机构1可以浮动地连接到移运框架10，这样对于不同安装高度的井口安装设备都能实现移运框架10与井口设备的对准和连接。作为示例，移运框架10包括对置的两个导轨；如图2所示，连接座14包括第一臂141以及两个第二臂142，两个第二臂142分别连接到第一臂141的一端，其中每个第二臂142的两端分别设置有导向件143，并且导向件143可滑动地连接到导轨。
27.进一步地，如图3所示，设置在井口设备20上的定位座2还包括用于连接到井口设备20的连接部23，其中连接部23包括分别连接到两固定柱22的横向连接件231以及套筒232，该套筒232连接到横向连接件231上，并套接在井口设备20的导向机构(未示出)上，该导向机构穿过所述套筒和所述横向连接件231，以使得定位座能够相对于井口设备20滑动。
28.结合以上各示例中的结构，以下将以较为具体的实施例来描述移运框架10和井口设备20之间的对准和定位的对接过程，以更好地理解本发明的各示例的结构和工作方式：
29.(1)在井口设备20安装完成后，此时定位座2由于重力作用而沿着井口设备20的导向机构滑动到最下端位置，因此定位座2也已经定位。吊起移运框架10，此时定位机构1由于重力作用而位于移运框架的导轨的最下端位置并且可以沿该导轨上下滑动。
30.(2)手动地将定位机构1的摆动臂组件摆开一定角度，操作液压油缸将左右摆臂组件的抓手伸出。缓慢落下移运框架，使得其上的定位机构1的定位头11搭在井口设备20的定位座2中的定位槽中，移运框架下降，但定位机构1由于其下定位面111贴靠在定位槽的底部定位面211上而不再下降，而仅相对于移运框架10的导轨滑动。移运框架下降直到接触地面。
31.(3)手动合上左右摆动臂组件13，用摆动臂组件的抓手133抓住定位座的固定柱22。操作液压油缸将抓手133缩回，从而拉动定位机构1朝向定位体2运动，直到定位机构1的定位体12的肩部121抵靠在座体21的端面213上，从而连接定位机构1与定位座2，实现移运框架和井口设备在水平方向上的定位，并保证了移运框架10与井口设备20之间的距离。
32.(4)可通过调节设置在移动框架10下部的高度调节装置(例如液压油缸或气缸)来对倾斜的移动框架进行调平。
33.为了简单且可靠地将回转体15连接到连接座14并进而连接到移动框架10上，还提供了如下示例性的结构，回转体15包括主体151以及分别连接到主体151的一侧的两个连接臂152；并且连接座14上形成有与连接臂对应的凸耳144，每个连接臂152连接到对应的凸耳144上。优选地，如图2所示，每个连接臂152成形为大致c形件，连接座14上设置有四个凸耳144，c形件的每个端部分别与对应的凸耳144相连接。每个连接臂152可包括两个对置的并间隔开一定距离的连接板1521，凸耳144伸入到两连接板1521之间的空间中，并且回转体15包括销轴153，凸耳144通过销轴153与连接板1521相连接。
34.根据本发明的一种示例性实施例，还提供了一种修井机，其包括布置于井口的井口设备20以及用于将抽油杆或抽油管自动地移运到井口设备20和/或将抽油杆或抽油管从井口设备20中自动地移出的移运框架10，并且还包括如上述各示例中所描述的对准机构。包括该对准机构的修井机由于对准机构的上述特点而能够对移运框架10和井口设备20进行对准，从而能够保证在修井机的运行过程中，移运框架能够自动地实现对于抽油管/的移运，提高了修井机的自动化程度，对于提高工作效率、尤其是实现整个修井机工作过程的自动化具有重要的意义。鉴于目前修井机领域中的自动化程度很低的现状，该对准机构在修
井机的领域中的应用尤其具有显著性的创新意义。
35.对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可对上文所公开的实施例作出各种修改和变型。根据本说明书所公开的对本发明的实践，本发明的其它实施例对于本领域技术人员而言是显而易见的。本说明书及其公开的示例应被认为只是例示性的，本发明的真正范围由所附权利要求及其等同物指定。