一种油田安全环保修井自动机械化装置技术领域
本实用新型涉及油田井下作业施工技术领域，尤其是指应用于井下作业现场的一
种油田安全环保修井自动机械化装置。
背景技术
修井是油田井场施工的一项重要内容，在修井过程中，需要频繁的起下油管管柱。
按照施工工艺，起出管柱时，用吊车将管柱整体吊起，然后由上至下依次拧下所有油管，并
在吊车的辅助下将所有管柱并排放置在管桥上，下放管柱时，将油管依次吊起并连接成管
柱。现有技术中，起下管柱时，起吊工作由吊车承担，油管的连接工作由液压钳承担，除此之
外的油管搬运转移等其他工作大多由人力完成，因此工人的劳动强度比较大。现有技术中
也存在一些可以自动起下管柱的全自动化的成套作业机械，但设备的购置成本和使用成本
极高，难以大范围推广。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种新型的用于油田修井的成套自动机械化装置，以
解决上述背景技术中提出的问题。
本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本实用新型提供一种油
田安全环保修井自动机械化装置，包括升降组合式油管桥、油管举升装置、油水集收装置、
油管抓举推送装置和油管滑道；
升降组合式油管桥，包括由钢管焊接而成的横截面为三角形的油管桥主体和液压
升降支架，所述的液压升降支架共有两个，分别支撑在油管桥主体的两端，液压升降支架包
括液压缸底座和升降液压缸，所述的油管桥主体的两端各固定连接有一个套筒，套筒套在
升降液压缸的上端，升降液压缸的活塞杆抵在套筒的顶部；
油管举升装置，包括举升装置底座、剪式举升机构和油管轴向推送机构，所述的举
升装置底座的四角铰接有悬臂，悬臂的末端设置有高度可调节的支腿A，所述的剪式举升机
构安装在举升装置底座的上方，所述的油管轴向推送机构包括定滑轮A、定滑轮B、动滑轮、
滑座和用于驱动动滑轮移动的滑座驱动液压缸，定滑轮A和定滑轮B分别安装在剪式举升机
构的顶部的两端，动滑轮由双排轮组成，动滑轮安装在滑座驱动液压缸的端部，滑座驱动液
压缸固定安装在剪式举升机构的顶部，滑座安装在滑座轨道内，滑座轨道的长度方向与两
个定滑轮的连线平行，定滑轮A、定滑轮B和动滑轮上缠绕有钢丝绳，钢丝绳的一端固定在剪
式举升机构的顶部的一端，钢丝绳的另一端依次绕过动滑轮的上排轮、定滑轮B、定滑轮A和
动滑轮的下排轮，最后固定在剪式举升机构的顶部的另一端，所述的滑座固定在定滑轮A和
定滑轮B之间的钢丝绳区段上，滑座的上端铰接有用于安装油管滑道的滑道夹紧装置，剪式
举升机构的举升动作由一个液压缸驱动；
油水集收装置，包括盛接槽、踏板、边框、竖直连杆和水平连杆，所述的盛接槽和踏
板为长度和宽度尺寸相同的长方形结构，盛接槽的中央设置有用于将其安装在井口上的连
接法兰，连接法兰的高度小于盛接槽上边缘的高度，踏板共有两块，分别铰接在盛接槽的两
侧，所述的边框固定连接在盛接槽的两端并延伸至两块踏板的两端，所述的边框上设置有
高度可调节的支腿B，支腿B铰接在边框上并可旋转至与边框的长度方向平行的位置，所述
的竖直连杆共有两个，每个竖直连杆内均设置有两个链轮和一链条，两条链条的内侧均固
定连接有连接块，所述的边框通过连接块与链条铰接相连，盛接槽的底部设置有驱动轴，驱
动轴通过齿轮传动机构实现对两组链轮的驱动，驱动轴以液压马达B作为动力源，所述的水
平连杆共有两个，两个水平连杆分别铰接在两个竖直连杆的后侧；
油管抓举推送装置，包括滑道夹紧机构、油管抓举机构和油管推送机构，所述的滑
道夹紧机构包括固定夹块、活动夹块和夹紧螺栓，由两根油管并列组成的油管滑道夹在固
定夹块和活动夹块之间并通过夹紧螺栓夹紧固定，所述的油管抓举机构包括抓举液压缸、
支座、弧形连杆和钩臂，弧形连杆的一端与抓举液压缸的活塞杆铰接，另一端与钩臂的中部
铰接，支座与抓举液压缸固定连接，所述的固定夹块固定连接在支座上，钩臂的一端铰接在
活动夹块的外侧，另一端设置有用于托起油管的抓举钩，所述的油管推送机构主要包括一
个推送液压缸，推送液压缸固定安装在固定夹块上，推送液压缸的活塞杆作为推送杆，推送
杆完全伸出后，位于所述的油管滑道的上方。
所述的踏板和盛接槽的上侧均设置有铁丝网。所述的各液压缸和液压马达上的液
压油管连接处均设置有快速插接接头。所述的各液压缸和液压马达均不配备液压站，其压
力源均由作业机上配备的液压系统提供。所述的边框上设置有用于安装护栏的插销。
本实用新型的有益效果为：组成本实用新型的个装置均是基于修井时作业机上液
压系统而设计，所有的液压驱动元件均无需配备独立的液压站，这样的设计思想，使得组成
本实用新型的各装置结构大大简化，重量大大减轻，制造和维护成本大大降低。更重要的
是，通过这样的设计，使得本实用新型实现了分散式布置，分散式布置与现有技术中的大型
一体式设备相比，将各装置分散布置在井场各工位，使得设备的运输、安装和使用更加灵活
轻便。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是升降组合式油管桥的主视图；
图3是图2的左视图；
图4是油管举升装置的结构示意图；
图5是油管举升装置中滑轮组的结构示意图；
图6是油水集收装置的主视图；
图7是图6中竖直连杆部分的左视图；
图8是图6中A处的局部放大图；
图9是图6中踏板和盛接槽的上侧的结构示意图；
图10是油管抓举推送装置的结构示意图。
图中：1-油水集收装置，2-油管举升装置，3-升降组合式油管桥，4-油管抓举推送
装置，5-油管滑道，6-油管，1-1-支腿B，1-2-边框，1-3-踏板，1-4-驱动轴，1-5-盛接槽，1-6-
竖直连杆，1-7-水平连杆，1-8-链条，1-9-连接块，1-10-连接法兰，1-11-插销，2-1-悬臂，2-
2-举升装置底座，2-3-剪式举升机构，2-4-支腿A，2-5-滑座，2-6-滑道夹紧装置，2-7-定滑
轮B，2-8-滑座轨道，2-9-钢丝绳，2-10-动滑轮，2-11-滑座驱动液压缸，2-12-定滑轮A,3-1-
液压缸底座，3-2-升降液压缸，3-3-油管桥主体，3-4-套筒，4-1-钩臂，4-2-弧形连杆，4-3-
活动夹块，4-4-固定夹块，4-5-抓举液压缸，4-6-推送液压缸，4-7-推送杆，4-8-支座。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步描述：
本实施例包括升降组合式油管桥3、油管举升装置2、油水集收装置1、油管抓举推
送装置4和油管滑道5。
施工时，升降组合式油管桥3、油管举升装置2和油管抓举推送装置4各使用两套，
油水集收装置1使用一套。安装时，将油管滑道5的两端固定安装在两套油管举升装置2上，
并将两套油管抓举推送装置4分别固定安装在油管滑道5的两端，将两套升降组合式油管桥
3平行摆放且升降组合式油管桥3的长度方向与油管滑道5的长度方向垂直，将作业用的所
有油管平行摆放在升降组合式油管桥3上，将油水集收装置1通过螺栓固定安装在井口。
本实用新型的工作过程为：
下放油管时：
S1：通过液压控制，使升降组合式油管桥3在长度方向上呈倾斜状态，此时油管6在
重力的作用下向油管滑道5所在的一侧滚动，最终停留在升降组合式油管桥3的边缘；
S2：通过油管抓举推送装置4将升降组合式油管桥3上的油管6托起，被托起的油管
最终滑落到油管滑道5上；
S3油管举升装置2将油管滑道5连同油管滑道5上的油管6一同举升至油水集收装
置1所在平面以上的高度，然后通过油管举升装置2上的油管轴向推送机构将油管6向井口
方向推送，以完成起吊油管6之前的准备工作。
起出油管时，工作过程与上述过程相反，不再赘述。
本实用新型的设计，考虑到了油管6转移的全过程，通过自动化控制的液压阀组可
对各液压缸和液压马达进行适时地、精确地控制，从而在油管6转移的过程中消除了人工参
与，减少了人力的占用，降低了劳动强度，提高了作业效率。
升降组合式油管桥3，包括由钢管焊接而成的横截面为三角形的油管桥主体3-3
和，所述的液压升降支架共有两个，分别支撑在油管桥主体3-3的两端，液压升降支架包括
液压缸底座3-1和升降液压缸3-2，所述的油管桥主体3-3的两端各固定连接有一个套筒3-
4，套筒3-4套在升降液压缸3-2的上端，升降液压缸3-2的活塞杆抵在套筒3-4的顶部。油管
桥主体3-3通过套筒3-4安装在升降液压缸3-2的上端，使得油管桥主体3-3和液压升降支架
可拆卸，拆卸后，油管桥主体3-3可作为普通油管桥使用。另外，在现有的普通油管桥上加装
套筒3-4，并配备所述的液压升降支架后，即可改造成为升降组合式油管桥3，对普通油管桥
的改造，利用了旧设备，从而降低了制造成本。
油管举升装置2，包括举升装置底座2-2、剪式举升机构2-3和油管轴向推送机构。
所述的举升装置底座2-2的四角铰接有悬臂2-1，工作状态下悬臂2-1可向外支出，闲置状态
下悬臂2-1可在折叠后紧靠在举升装置底座2-2的侧面。悬臂2-1的末端设置有高度可调节
的支腿A2-4，不但可以适应凹凸不平的井场地面环境，也有助于增大油管举升装置2的举升
高度范围。所述的剪式举升机构2-3安装在举升装置底座2-2的上侧。
所述的油管轴向推送机构安装在剪式举升机构2-3的上方，包括定滑轮A2-12、定
滑轮B2-7、动滑轮2-10、滑座2-5和用于驱动动滑轮2-10移动的滑座驱动液压缸2-11，定滑
轮A2-12和定滑轮B2-7分别安装在剪式举升机构2-3的顶部的两端，动滑轮2-10由双排轮组
成，动滑轮2-10安装在滑座驱动液压缸2-11的端部，滑座驱动液压缸2-11固定安装在剪式
举升机构2-3的顶部，滑座2-5安装在滑座轨道2-8内，滑座轨道2-8的长度方向与两个定滑
轮的连线平行，定滑轮A2-12、定滑轮B2-7和动滑轮2-10上缠绕有钢丝绳2-9，钢丝绳2-9的
一端固定在剪式举升机构2-3的顶部的一端，钢丝绳2-9的另一端依次绕过动滑轮2-10的上
排轮、定滑轮B2-7、定滑轮A2-12和动滑轮2-10的下排轮，最后固定在剪式举升机构2-3的顶
部的另一端，所述的滑座2-5固定在定滑轮A2-12和定滑轮B2-7之间的钢丝绳2-9区段上，滑
座2-5的上端铰接有用于安装油管滑道5的滑道夹紧装置2-6，剪式举升机构2-3的举升动作
由一个液压缸驱动。
使用时，将由两根油管6并列组成的油管滑道5固定在滑道夹紧装置2-6上，放置于
油管滑道5上的油管6在剪式举升机构2-3的作用下实现举升，并在滑座驱动液压缸2-11和
滑轮组的驱动下实现轴向移动。现有技术中，有些同类设备中采用丝杠传动的方式实现油
管6的轴向移动，但采用丝杠传动结构时，容易出现滑座2-5超行程进而损坏设备的问题。本
实用新型采用液压缸和滑轮组结构实现油管6的轴向移动，使得滑座2-5的行程固定不便，
在这种情况下，只要滑座驱动液压缸2-11的选型恰当，滑座2-5的行程不可能超范围，也就
避免了因滑座2-5超行程而损坏设备的问题。采用剪式举升机构2-3实现举升动作，举升幅
度大，不但可以满足起下管柱时的油管6举升需求，也可以在向井下下放和起出特殊尺寸的
井下工具时发挥重要作用。
油水集收装置1，包括盛接槽1-5、踏板1-3、边框1-2、竖直连杆1-6和水平连杆1-7，
所述的盛接槽1-5和踏板1-3为长度和宽度尺寸相同的长方形结构。盛接槽1-5的中央设置
有用于将其安装在井口上的连接法兰1-10，连接法兰1-10的高度小于盛接槽1-5上边缘的
高度，以便于被收集的油水混合物从井口回流至井下。踏板1-3共有两块，分别铰接在盛接
槽1-5的两侧，踏板1-3展开后，与盛接槽1-5共同构成一个作业平台，作业时，工作人员站立
于该作业平台上。
所述的边框1-2固定连接在盛接槽1-5的两端并延伸至两块踏板1-3的两端，所述
的边框1-2上设置有高度可调节的支腿B1-1，支腿B1-1铰接在边框1-2上并可旋转至与边框
1-2的长度方向平行的位置，所述的竖直连杆1-6共有两个，每个竖直连杆1-6内均设置有两
个链轮和一链条1-8，两条链条1-8的内侧均固定连接有连接块1-9，所述的边框1-2通过连
接块1-9与链条1-8铰接相连，盛接槽1-5的底部设置有驱动轴1-4，驱动轴1-4通过齿轮传动
机构实现对两组链轮的驱动，驱动轴1-4以液压马达B(图中未示出)作为动力源，所述的水
平连杆1-7共有两个，两个水平连杆1-7分别铰接在两个竖直连杆1-6的后侧。
运输存放过程中，可将两块踏板1-3均折叠至与盛接槽1-5的上表面平行的位置，
使踏板1-3与盛接槽1-5重叠，然后通过旋转盛接槽1-5将盛接槽1-5和踏板1-3折叠至两个
竖直连杆1-6之间，并通过销或绳索等工具将盛接槽1-5与竖直连杆1-6锁定在一起，从而减
少空间的占用，便于运输和存放。通过水平连杆1-7和竖直连杆1-6将油水集收装置1直接与
作业机相连接，而不需要人工搬运至井口，因此，施工时运输与安装均比较方便。水平连杆
1-7和竖直连杆1-6与作业机三者之间构成三角形连接，连接结构稳定牢固。盛接槽1-5的高
度和支腿B1-1的高度均可调节，因此对于比较高的井口也可以很容易地安装，对井口高度
的适应性得到了保证。同一驱动轴1-4驱动两组链条1-8运动，保证了两组链条1-8运动的同
步性，从而保证了高度调整时的动作稳定性。
油管抓举推送装置4，包括滑道夹紧机构、油管抓举机构和油管推送机构，所述的
滑道夹紧机构包括固定夹块4-4、活动夹块4-3和夹紧螺栓，由两根油管6并列组成的油管滑
道5夹在固定夹块4-4和活动夹块4-3之间并通过夹紧螺栓夹紧固定，所述的油管抓举机构
包括抓举液压缸4-5、支座4-8、弧形连杆4-2和钩臂4-1，弧形连杆4-2的一端与抓举液压缸
4-5的活塞杆铰接，另一端与钩臂4-1的中部铰接，支座4-8与抓举液压缸4-5固定连接，所述
的固定夹块4-4固定连接在支座4-8上，钩臂4-1的一端铰接在活动夹块4-3的外侧，另一端
设置有用于托起油管6的抓举钩，所述的油管推送机构主要包括一个推送液压缸4-6，推送
液压缸4-6固定安装在固定夹块4-4上，推送液压缸4-6的活塞杆作为推送杆4-7，推送杆4-7
完全伸出后，位于所述的油管滑道5的上方。
将油管抓举推送装置4固定安装在油管滑道5上是本实用新型的一个重要创新。现
有技术中类似结构的设计思路均是采用立于地面的支架作为支撑结构，因此体积比较大，
位置调整也比较麻烦。而本实用新型将油管抓举推送装置4直接安装在油管滑道5上，使得
结构大大简化，安装更加方便，并且一次安装后无需再次调整。起出油管6时，通过驱动推送
液压缸4-6可将油管滑道5上的油管6推下，通过驱动抓举液压缸4-5可将油管6放置在油管
滑道5上，从而实现油管6的双向移动。
所述的踏板1-3和盛接槽1-5的上侧均设置有铁丝网，铁丝网的作用是防滑，目的
是防止工作人员在作业平台上滑道跌落。
所述的各液压缸和液压马达上的液压油管连接处均设置有快速插接接头(图中未
示出)。所述的各液压缸和液压马达均不配备液压站，其压力源均由作业机上配备的液压系
统提供。所述的边框1-2上设置有用于安装护栏的插销1-11。
组成本实用新型的各装置均是基于修井时作业机上的液压系统而设计，所有的动
力均由液压驱动元件提供，且所有的液压驱动元件均无需配备独立的液压站，这样的设计
思想，使得组成本实用新型的各装置结构大大简化，重量大大减轻，制造和维护成本大大降
低。更重要的是，通过这样的设计，使得本实用新型实现了分散式布置，分散式布置与现有
技术中的大型一体式设备相比，将各装置分散布置在井场各工位，使得设备的运输、安装和
使用更加灵活轻便。