本发明涉及油田采油作业修井，特别涉及一种可旋转导向无动力抓取的采油作业机器人修井设备。
背景技术：
1、目前，在石油工业中，井口修井机械一般是指在采油过程中使用的修井作业车，虽然，经过近些年的不断改良，修井作业车已经比较先进和成熟了，但也只是解决了整个修井工艺中的举升设备方面的问题，在井口处的安装和拆卸工作仍然沿用传统的人工作业的方式来完成，这也是采油作业中井场内最繁重和最危险的作业过程。其中，最繁重是指作业人员在起下抽油杆的时候，每天需要重复搬运吊具三四百次，一副吊具的重量一般在三十多公斤重，仅此一项工作，一天就得搬运八九吨重物；另外，还需要采用大号管钳拧紧螺纹和卸开螺纹，劳动量更大；另外，最危险是指作业环境非常恶劣，井场内存在从井内溢出的油污和废水废气，这些都严重影响作业的进行，而且井口附近布满了多条高压管线，每年因为管线破裂造成的人员伤害事故层出不穷；虽然，在国内外有众多科研机构和生产厂家致力于研究自动化设备在油井修井过程中的应用，但是由于作业现场的复杂性和实际工况的多变性以及井下部件的不确定性，导致目前大都停留在研制阶段中，并没有得到规模化的推广应用。
技术实现思路
1、本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种可旋转导向无动力抓取的采油作业机器人修井设备，本发明通过无动力打捞吊具在可旋转导向索的引导下，实现对无动力吊卡的抓取，利用液压驱动机器人动作的准确性和稳定性，完成采油作业中的修井作业过程，替代了繁重的人工劳动。
2、本发明提到的一种可旋转导向无动力抓取的采油作业机器人修井设备，其技术方案是：包括井口作业平台、无动力打捞吊具、打捞吊具托举机构、修井机支架、修井机大钩，在井口的上侧安装井口作业平台，井口作业平台的一侧固定修井机支架，修井机大钩通过钢丝绳安装在修井机支架上，修井机大钩的下部吊装无动力打捞吊具，在井口作业平台的上表面固定打捞吊具托举机构，其中，在井口作业平台上安装液压驱动机器人，所述液压驱动机器人通过抓取无动力吊卡，并旋转到打捞吊具托举机构的上方，将无动力吊卡安放到打捞吊具托举机构内的油管或抽油杆上；在修井机支架顶部与井口作业平台的两侧之间连接可旋转导向索，无动力打捞吊具的两侧活动连接在可旋转导向索上，且无动力打捞吊具的顶部通过修井机大钩吊装并沿着可旋转导向索上下移动，带动油管或抽油杆移动。
3、优选的，上述的液压驱动机器人包括顶端连接盘、举升滑座、举升导轨、二层托举连接盘、旋转盘座、旋转控制缸、连接盘座、大行程举高油缸、翻转臂、伸缩臂、机械手爪，所述连接盘座的下端连接大行程举高油缸，连接盘座的上侧安装旋转盘座和旋转控制缸，旋转盘座的上部安装二层托举连接盘，二层托举连接盘上安装举升导轨，举升导轨上安装举升滑座，举升导轨的顶部安装顶端连接盘；所述举升滑座的外壁固定安装翻转臂，翻转臂上安装伸缩臂，所述伸缩臂的外端连接用于抓取无动力吊卡的机械手爪。
4、优选的，上述无动力打捞吊具包括打捞吊具壳体、开锁芯轴、打捞吊具开锁臂、无动力卡爪、卡爪驱动齿轮、打捞吊具定位芯轴，所述打捞吊具壳体的两侧分别设有吊耳，在打捞吊具壳体的一侧安装开锁芯轴，开锁芯轴通过打捞吊具开锁臂和卡爪驱动齿轮连接无动力卡爪，无动力卡爪位于打捞吊具壳体下侧内腔，且在打捞吊具壳体的外侧安装打捞吊具定位芯轴。
5、优选的，上述机械手爪的一侧设有锁紧块，且锁紧块通过液压杆连接机械手油缸，所述翻转臂连接翻转臂油缸，二层托举连接盘的下侧安装小行程举高油缸，伸缩臂连接伸缩臂油缸。
6、优选的，在井口作业平台上还安装配件抓取装置，在无动力打捞吊具上行至油管或抽油杆的下端高度超出井口处的油管或抽油杆高度，通过配件抓取装置抓取后停止上升。
7、优选的，上述配件抓取装置包括抓取机构连接座、一号摆臂驱动、二号摆臂驱动、摆臂锁定装置、配件抓取杆、自平衡机械手、手臂扭转装置，所述抓取机构连接座的上侧安装一号摆臂驱动、二号摆臂驱动、摆臂锁定装置，在摆臂锁定装置上安装配件抓取杆，配件抓取杆的外侧安装手臂扭转装置，在配件抓取杆的外端安装自平衡机械手。
8、优选的，上述一号摆臂驱动安装在抓取机构连接座的上表面的凹槽中，且二号摆臂驱动固定安装在一号摆臂驱动的前端的滑动小车上表面；所述一号摆臂驱动在凹槽的限位下移动。
9、优选的，上述摆臂锁定装置包括齿条、齿轮和摆臂锁座，所述的摆臂锁座安装在抓取机构连接座的上表面，配件抓取杆的端部安装齿轮，且齿轮活动连接在摆臂锁座的一侧，与齿轮啮合的齿条位于抓取机构连接座的上表面，通过二号摆臂驱动驱动齿条左右移动，进而带动齿轮旋转，从而使配件抓取杆旋转移动。
10、优选的，上述井口作业平台的上表面的一侧还安装开锁臂，开锁臂的下侧连接开锁油缸，开锁臂的上端一侧连接开锁按钮；在井口作业平台的上表面的中部安装捕捉定位盘，捕捉定位盘的上部通过安装槽活动连接上卸扣钳推送平台，上卸扣钳推送平台的一侧连接上卸扣钳推送平台动力油缸，在井口作业平台的下表面中部安装可转位井口连接盘，在井口作业平台的上表面两侧分别安装导向索拉紧装置。
11、与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：
12、本发明通过在可旋转导向索、无动力打捞吊具、井口作业平台、液压驱动机器人、配件抓取装置在共同作用下，使石油开采作业过程取消了高空中的抓取动作，所有动作都集中在了油田井口作业平台来完成，实现了对人工修井作业的模拟复制过程；其中，本发明提到的液压驱动机器人通过连接底座与油田井口作业平台可靠连接，起到定位和承托的作用；通过旋转控制缸推动旋转盘座旋转到需要的位置；做小幅度升降动作时，小行程举高油缸做出托举二层托举连接盘的动作，使液压驱动机器人整体被举升；做大幅度举升动作时，大行程举高油缸做出托举举升滑座的动作，带动液压驱动机器人整体被举升；需要水平推动机械手臂时，伸缩臂油缸做出推送伸缩臂的动作；需要垂直推动机械手时，翻转臂油缸动作，使翻转臂转到垂直位置，然后伸缩臂油缸做出推送伸缩臂的动作；需要抓取无动力吊卡时，机械手油缸做出推送锁紧块的动作，完成机械手爪的锁紧动作；
13、另外，配件抓取装置具有初始的水平方向状态、等待油管或抽油杆到来的状态和在井口上方的状态，使油管或抽油杆更合理的抓取和迎接动作；还有，当修井作业机把油管或抽油杆举到高空时，无动力卡爪能够可靠地把无动力吊卡限制住，使整个油管或抽油杆举高作业过程没有了安全隐患，从而确保打捞吊具对无动力吊卡的抓取动作安全可靠，确保了作业过程的安全可靠。
1.一种可旋转导向无动力抓取的采油作业机器人修井设备，包括井口作业平台（1）、无动力打捞吊具（5）、打捞吊具托举机构（6）、修井机支架（7）、修井机大钩（8），在井口（9）的上侧安装井口作业平台（1），井口作业平台（1）的一侧固定修井机支架（7），修井机大钩（8）通过钢丝绳安装在修井机支架（7）上，修井机大钩（8）的下部吊装无动力打捞吊具（5），在井口作业平台（1）的上表面固定打捞吊具托举机构（6），其特征是：在井口作业平台（1）上安装液压驱动机器人（2），所述液压驱动机器人（2）通过抓取无动力吊卡（12），并旋转到打捞吊具托举机构（6）的上方，将无动力吊卡（12）安放到打捞吊具托举机构（6）内的油管或抽油杆（14）上；在修井机支架（7）顶部与井口作业平台（1）的两侧之间连接可旋转导向索（3），无动力打捞吊具（5）的两侧活动连接在可旋转导向索（3）上，且无动力打捞吊具（5）的顶部通过修井机大钩（8）吊装并沿着可旋转导向索（3）上下移动，带动油管或抽油杆（14）移动；
2.根据权利要求1所述的可旋转导向无动力抓取的采油作业机器人修井设备，其特征是：所述机械手爪（216）的一侧设有锁紧块（215），且锁紧块（215）通过液压杆连接机械手油缸（214），所述翻转臂（211）连接翻转臂油缸（210），二层托举连接盘（204）的下侧安装小行程举高油缸（205），伸缩臂（213）连接伸缩臂油缸（212）。
3.根据权利要求2所述的可旋转导向无动力抓取的采油作业机器人修井设备，其特征是：在井口作业平台（1）上还安装配件抓取装置（4），在无动力打捞吊具（5）上行至油管或抽油杆（14）的下端高度超出井口处的油管或抽油杆（14）高度，通过配件抓取装置（4）抓取后停止上升。
4.根据权利要求3所述的可旋转导向无动力抓取的采油作业机器人修井设备，其特征是：所述配件抓取装置（4）包括抓取机构连接座（401）、一号摆臂驱动（402）、二号摆臂驱动（403）、摆臂锁定装置（404）、配件抓取杆（405）、自平衡机械手（406）、手臂扭转装置（407），所述抓取机构连接座（401）的上侧安装一号摆臂驱动（402）、二号摆臂驱动（403）、摆臂锁定装置（404），在摆臂锁定装置（404）上安装配件抓取杆（405），配件抓取杆（405）的外侧安装手臂扭转装置（407），在配件抓取杆（405）的外端安装自平衡机械手（406）。
5.根据权利要求4所述的可旋转导向无动力抓取的采油作业机器人修井设备，其特征是：所述一号摆臂驱动（402）安装在抓取机构连接座（401）的上表面的凹槽中，且二号摆臂驱动（403）固定安装在一号摆臂驱动（402）的前端的滑动小车上表面；所述一号摆臂驱动（402）在凹槽的限位下移动。
6.根据权利要求5所述的可旋转导向无动力抓取的采油作业机器人修井设备，其特征是：所述摆臂锁定装置（404）包括齿条（404.1）、齿轮（404.2）和摆臂锁座（404.3），所述的摆臂锁座（404.3）安装在抓取机构连接座（401）的上表面，配件抓取杆（405）的端部安装齿轮（404.2），且齿轮（404.2）活动连接在摆臂锁座（404.3）的一侧，与齿轮（404.2）啮合的齿条（404.1）位于抓取机构连接座（401）的上表面，通过二号摆臂驱动（403）驱动齿条（404.1）左右移动，进而带动齿轮（404.2）旋转，从而使配件抓取杆（405）旋转移动。
7.根据权利要求6所述的可旋转导向无动力抓取的采油作业机器人修井设备，其特征是：所述井口作业平台（1）的上表面的一侧还安装开锁臂（101），开锁臂（101）的下侧连接开锁油缸（102），开锁臂（101）的上端一侧连接开锁按钮（101.1）；在井口作业平台（1）的上表面的中部安装捕捉定位盘（104），捕捉定位盘（104）的上部通过安装槽（108）活动连接上卸扣钳推送平台（103），上卸扣钳推送平台（103）的一侧连接上卸扣钳推送平台动力油缸（107），在井口作业平台（1）的下表面中部安装可转位井口连接盘（106），在井口作业平台（1）的上表面两侧分别安装导向索拉紧装置（105）。
