CN102191922A

CN102191922A - 一种钻机用管柱运移和扶正装置

Info

Publication number: CN102191922A
Application number: CN2010101176050A
Authority: CN
Inventors: 张宏英; 邹连阳; 黄衍福; 张国田; 张立刚; 王娜; 周家齐; 齐建雄
Original assignee: China National Petroleum Corp; Beijing Petroleum Machinery Factory
Current assignee: China National Petroleum Corp; Beijing Petroleum Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2011-09-21

Abstract

本发明涉及一种钻机用管柱运移和扶正装置；固定座上端部固定在横梁的一端，固定座通过两组螺栓和螺钉与钻机井架的水平梁连接或者与顶驱垂直导轨连接，通过调节螺钉调整固定座的空间位置；游梁上端通过销轴或螺栓与横梁铰接，游梁中上部与油缸I通过销轴或螺栓铰接，油缸I的活塞端通过销轴或螺栓与固定座下端部铰接；游梁在油缸I驱动下可绕横梁的销轴孔做钟摆运动，游梁下端通过销轴或螺栓与管柱抓持机构连接；管柱抓持机构是由油缸II、连杆、抓手、限位块、销轴或螺栓构成的四连杆机构；连杆在油缸II的驱动下带动抓手绕销轴或螺栓旋转，实现抓手的张开和闭合；管柱的抓取、运移、扶正、对扣由液压准确定位控制，具有安全、便捷的特点。

Description

一种钻机用管柱运移和扶正装置

技术领域

本发明涉及一种石油及天然气钻井钻机用管柱运移和扶正装置。

背景技术

对于传统的转盘驱动钻井来说，每次只能通过加单根继续钻进。单根间的连接主要由钻杆提取、对正(含对扣)、旋扣等动作。被吊起的单根钻杆可视为上端固定的单摆，钻杆在自重作用下，由倾斜变为垂直于平台，短时间内下端必然存在微幅摆动。目前的作业方法是人为终止这种摆动，进而对正上扣。这里的作业风险是显而易见的，同时存在着效率低下的不足。如果两根钻杆同心较差，由于弯矩的存在，上扣时对钻杆螺纹的伤害较大，导致钻杆需要经常修扣，甚或导致螺纹连接失效。

对于顶部驱动钻井来说，由于采用立柱(三根钻杆)钻进，减少了上卸扣时间，因而钻井效率大大提高。但是立柱间同样存在连接问题，且钻杆越长其挠度越大，下端自由端相对于上端固定端摆幅变大，柔性更强，对正和上扣时均不同程度影响了整个钻进的效率。

据不完全调查，很多平台受地表条件所限，钻机在安装时难以找正，或者过一段时间后基础会发生变化导致原来的水平被打破。由于这些综合因素导致天车和平台井口不严格对正，这样在水平面上就存在一定的偏距。这个偏距的存在给管柱间的连接带来了费时费力的麻烦，长久作用则会导致钻杆接头(转换接头)螺纹疲劳失效，所有钻杆螺纹不同程度受损。在下套管作业时这一矛盾尤为突出。和钻杆相比，套管具有直径大，壁厚薄，螺纹锥度小，螺纹牙强度低等特点。而且套管柱对螺纹上扣质量要求较高。如果套管连接时，两根套管同轴度较差，轻则费时费力，重则导致套管的报废。最为可怕的是由此导致的潜在危害，一旦套管下入到井下再发生试压失败。这种损失是难以承受的。

发明内容

本发明的目的是提供一种石油钻机用管柱运移和扶正装置，以实现管柱运移和连接的自动化和快速高效。管柱运移和扶正装置可安装在井架的横梁上，亦可以安装在顶驱导轨上。安装位置灵活可变，不受钻机类型影响。其作用对象可以是钻井作业的钻杆，下套管作业的套管，以及采油作业的油管。管柱的抓取、运移、扶正、对扣均由液压准确定位控制，具有安全、便捷的特点。

本发明所述的一种钻机用管柱运移和扶正装置由螺栓、固定座、螺钉、横梁、销轴或螺栓、油缸I、游梁、半包围盒子、油缸II、连杆、限位块、抓手和液压管线组成；固定座上端部固定在横梁的一端，固定座通过两组螺栓和螺钉与钻机井架的水平梁连接或者与顶驱垂直导轨连接，通过调节螺钉调整固定座的空间位置；游梁上端通过销轴或螺栓与横梁铰接，游梁中上部与油缸I通过销轴或螺栓铰接，油缸I的活塞端通过销轴或螺栓与固定座下端部铰接；游梁在油缸I驱动下可绕横梁的销轴孔做钟摆运动，游梁下端通过销轴或螺栓与管柱抓持机构连接。

管柱抓持机构是由油缸II、连杆、抓手、限位块、销轴或螺栓构成的四连杆机构；连杆在油缸II的驱动下带动抓手绕销轴或螺栓旋转，实现抓手的张开和闭合；由限位块控制抓手的闭合幅度，控制最小闭合角度；四连杆机构安装在半包围盒子内部，半包围盒子起到定位和防护的作用。

游梁在销轴或螺栓的定位下构成平行四连杆机构，确保游梁摆动在任何一个位置，抓持机构处于稳定的水平状态。

油缸I和油缸II分别独立控制；通过驱动油缸I可实现游梁的摆动，带动抓持机构由远及近，由近及远；通过油缸II可控制抓持机构的张开与闭合，实现管柱的抓取、夹持与放松。

本发明能实现自动抓取来自钻机斜坡的管柱，辅助完成管柱从倾斜到垂直状态的运移动作，完成管柱间的对扣动作，替代目前由平台工凭借人力手动完成的作业，降低作业劳动强度和作业风险。对于提升管柱和井口管柱存在偏差的问题，该发明具有很好的纠偏纠斜能力，克服了人为纠偏的不足。

附图说明

图1钻机用管柱运移和扶正装置的结构示意图。

图2钻机用管柱运移和扶正装置抓持机构的结构示意图。

图3钻机用管柱运移及扶正装置安装在钻机水平梁的示意图。

图4钻机用管柱运移及扶正装置安装在顶驱导轨的示意图。

图中，1.螺栓，2.固定座，3.螺钉，4.横梁，5.销轴或螺栓，6.油缸I，7.游梁，8.盒子，9.油缸II，10.连杆，11.限位块，12.抓手；B1.钻机井架水平梁，B2.顶驱垂直导轨。

具体实施方式：

本发明所述的一种钻机用管柱运移和扶正装置由螺栓1、固定座2、螺钉3、横梁4、销轴或螺栓5、油缸I6、游梁7、半包围盒子8、油缸II9、连杆10、限位块11、抓手12和液压管线组成；固定座2上端部固定在横梁4的一端，固定座2通过两组螺栓1和螺钉3与钻机井架的水平梁B1连接或者与顶驱垂直导轨B2连接，通过调节螺钉3调整固定座2的空间位置；游梁7上端通过销轴或螺栓5与横梁4铰接，游梁7中上部与油缸I6通过销轴或螺栓5铰接，油缸I6的活塞端通过销轴或螺栓5与固定座2下端部铰接；游梁7在油缸I6驱动下可绕横梁4的销轴孔做钟摆运动，游梁7下端通过销轴或螺栓5与管柱抓持机构连接。

管柱抓持机构是由油缸II9、连杆10、抓手12、限位块11、销轴或螺栓5构成的四连杆机构；连杆10在油缸II9的驱动下带动抓手12绕定位销轴5旋转，从而实现抓手12的张开和闭合；限位块11的作用是控制抓手12的闭合幅度，保证最小闭合角度；四连杆机构安装在半包围盒子8内部，半包围盒子8起到定位和防护的作用。

游梁7在销轴或螺栓5的定位下构成平行四连杆机构，确保游梁7摆动在任何一个位置，抓持机构处于稳定的水平状态。

油缸I6和油缸II9分别独立控制；通过驱动油缸I6可实现游梁7的摆动，带动抓持机构由远及近，由近及远；通过油缸II9可控制抓持机构的张开与闭合，实现管柱的抓取、夹持与放松。

Claims

1.一种钻机用管柱运移和扶正装置，由螺栓、固定座、螺钉、横梁、销轴或螺栓、油缸I、游梁、半包围盒子、油缸II、连杆、限位块、抓手和液压管线组成；其特征在于：固定座上端部固定在横梁的一端，固定座通过两组螺栓和螺钉与钻机井架的水平梁连接或者与顶驱垂直导轨连接，通过调节螺钉调整固定座的空间位置；游梁上端通过销轴或螺栓与横梁铰接，游梁中上部与油缸I通过销轴或螺栓铰接，油缸I的活塞端通过销轴或螺栓与固定座下端部铰接；游梁在油缸I驱动下可绕横梁的销轴孔做钟摆运动，游梁下端通过销轴或螺栓与管柱抓持机构连接。

2.根据权利要求1所述的一种钻机用管柱运移和扶正装置，其特征在于：管柱抓持机构是由油缸II、连杆、抓手、限位块、销轴或螺栓构成的四连杆机构；连杆在油缸II的驱动下带动抓手绕销轴或螺栓旋转，实现抓手的张开和闭合；由限位块控制抓手的闭合幅度，控制最小闭合角度；四连杆机构安装在半包围盒子内部。

3.根据权利要求1所述的一种钻机用管柱运移和扶正装置，其特征在于：游梁在销轴或螺栓的定位下构成平行四连杆机构，控制游梁摆动在任何一个位置，抓持机构处于稳定的水平状态。

4.根据权利要求1所述的一种钻机用管柱运移和扶正装置，其特征在于：油缸I和油缸II分别独立控制；通过驱动油缸I实现游梁的摆动，带动抓持机构由远及近，由近及远；通过油缸II控制抓持机构的张开与闭合，实现管柱的抓取、夹持与放松。