CN102230364A - 钻杆上下钻台自动作业装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井工程机械领域，具体涉及一种钻杆上下钻台自动作业装置。其技术方案是：钻杆上下钻台自动作业装置，包括坡道、猫道、猫道支撑架及与猫道滑动配合的猫道车，在坡道上设有与坡道滑动配合的坡道车，在坡道的下端与猫道对接处分别设有坡道推挡机构和翻转机构，在靠近翻转机构的猫道上设有举升机构，猫道中部还间隔设置不少于两个钻杆推卸机构，本装置中的所有操作机构通过有线或无线方式连接到控制器。本发明具有结构设计合理、操控简便可靠、节省人力、高效安全的特点。

Description

钻杆上下钻台自动作业装置

技术领域

本发明涉及钻井工程机械领域，具体涉及一种钻杆上下钻台自动作业装置。

背景技术

钻杆上、下钻台是钻井队的一项重要作业，需要将管架上和钻台上的全部钻杆上、下到钻台上和钻台下面的钻杆架上，钻杆少者200根-400根，多者近千根，工作量大。过去井队一般用钻台上气动绞车和猫道上气动绞车各拉钻杆一头，下面拉钢丝绳，上面送钢丝绳，两台气动绞车同步运行，将钻杆从钻台上抬到低位猫道上。这种作业要求上下两名操作气动绞车的人必须配合好，尽量同步，对操作人员要求高，操作过程复杂，生产效率低，因配合不当偶尔出现事故，轻者损坏钻杆，重者伤及工作人员，存在一定安全隐患。

发明内容

本发明的目的就是为了解决针对现有技术存在的问题，提供一种使用方便、易于操控、安全高效、自动化程度高的钻杆上下钻台自动作业装置。

其技术方案是：钻杆上下钻台自动作业装置，包括坡道、猫道、猫道支撑架及与猫道滑动配合的猫道车，其特征是：在坡道上设有与坡道滑动配合的坡道车，在坡道的下端与猫道对接处分别设有坡道推挡机构和翻转机构，在靠近翻转机构的猫道上设有举升机构，猫道中部还间隔设置不少于两个钻杆推卸机构；所述坡道车为钻杆下卡座的一端铰链钻杆上卡座，在其铰链端连接坡道车驱动缸，带动钻杆上卡座与钻杆下卡座进行开闭配合，在钻杆下卡座的两端分别设有轮辊和限位卡块，限位卡块与坡道两侧的斜轨滑动配合；所述坡道推挡机构是在坡道下端内侧轴连V形挡板，挡板由连接在坡道上的挡板驱动缸驱动旋转配合；所述翻转机构是翻板轴连在猫道的前端部，翻板下方与翻板驱动缸连接构成翻转配合；所述举升机构是由钻杆顶板和位于钻杆顶板下方的顶板驱动缸连接，构成钻杆顶板的上下往复移动配合，钻杆顶板上端面设有数个平行排列的凹槽；所述推卸机构由钻杆顶板和下方连接的顶板驱动缸组成，构成钻杆顶板的升举和翻转配合；所述猫道车车体两端分别设有辊轮和边座，辊轮和边座与猫道两侧构成滑动配合，车体前侧设有搭接钻杆的支撑板，支撑板上轴连钻杆卡座，钻杆卡座的转轴上连接猫道车驱动缸，钻杆卡座设有与举升机构钻杆顶板上设置的凹槽相对应的凹槽，并与钻杆构成卡固配合，猫道车由电机与拉绳或链条配合的往复驱动连接；前述坡道推挡机构、翻转机构、举升机构、推卸机构和猫道车钻杆卡座均采用液压或气压驱动，与之配合的驱动缸采用液压或气压缸。

上述方案还包括：在翻板的连轴上设有与举升机构钻杆顶板上的凹槽相对应的V形爪。在猫道的前后分别设有猫道车前、后行程止动开关，在猫道尾部设有猫道车防脱块。本装置中所有操作机构通过有线或无线方式连接到控制器。

本发明具有结构设计合理、操控简便可靠、节省人力、高效安全的特点，填补了该领域的装置空白，很好的解决了现有技术机械化和自动化程度低、安全性差、操作工人劳动强度大、工效低的问题，特别是可有效的解决钻杆上、下钻台过程中工作人员的安全问题。

附图说明

图1是本发明一种实施例的立体图；

图2是图1中坡道车的立体放大图；

图3是图1中坡道推挡机构和翻转机构部分的立体放大图

图4是图1中翻转机构的立体放大图；

图5是图1中猫道车的立体放大图；

图6是图1中举升机构的左视放大图。

具体实施方式

参照图1，本实施例的钻杆上下钻台自动作业装置，包括：坡道4斜上方搭接在钻井平台1上，下方连同猫道10被固定在地面12上的支撑架上。在坡道4上设有与坡道滑动配合的坡道车2，在坡道下端部设有坡道推挡机构5。在猫道10前端(即与坡道对接部)设有翻转机构6，沿翻转机构6向后的猫道上依次是举升机构7、猫道车8、两组间隔的钻杆推卸机构9和猫道车防脱块11。钻杆3位于翻转机构6和坡道车2上。

参照附图2，坡道车2的主体14中间连接钻杆下卡座13，其一端铰链钻杆上卡座18，在其铰链端连接坡道车驱动缸17，带动钻杆上卡座18与钻杆下卡座13进行开闭配合，用于卡固和释放钻杆。在坡道车的主体14两端分别设有轮辊15和限位卡块16，限位卡块16与坡道4两侧的斜轨23(见图3)滑动和限位配合。

参照附图3，坡道推挡机构5是在坡道4下端内侧轴连V形挡板20，挡板20由连接在坡道上的挡板驱动缸19驱动旋转配合。其作用是下钻杆过程中，将钻杆下端部阻挡在挡板上。

参照附图4，翻转机构6为翻板25轴连在猫道的前端部，翻板25下方与翻板驱动缸24连接，使翻板沿其轴26构成往复翻转。在翻板的连轴26上设有与举升机构7钻杆顶板上凹槽配合的三个V形爪27。其作用是在钻杆端部落在其翻板上，翻转翻板钻杆端部抬起并在V形爪的限位下，顺利送入猫道车支撑板和钻杆卡座内。

参照附图5，猫道车8车体29两端分别设有辊轮32和边座31，辊轮32和边座31与猫道两侧的滑道28(见图4)构成滑动配合，车体前侧设有搭接钻杆的支撑板34，支撑板34上轴连钻杆卡座33，钻杆卡座33的转轴上连接猫道车驱动缸30，钻杆卡座33设有三个凹槽，并与钻杆3构成卡固配合，猫道车8由设在猫道下部的电机与拉绳或链条配合进行往复直线运动。其作用是在上、下钻杆时，锁定钻杆的下接头后推动和拖动钻杆沿猫道前行和后退，达到输送钻杆的作用。为了控制猫道车在猫道上前后行程，在猫道的前后分别设有猫道车前、后行程止动开关，以保证猫道车到达指定位置后即时停止。

参照附图6，举升机构7是由钻杆顶板35和位于钻杆顶板下方的顶板驱动缸36连接，构成钻杆顶板的上下往复移动配合，钻杆顶板上端面设有三个平行排列的凹槽。其作用是上钻杆过程中将钻杆前端部升举后，由猫道车推动前行至坡道车的卡座内。钻杆推卸机构9与升举机构7结构相似，不同是由钻杆顶板下方的驱动缸为两只。其作用是，下钻杆时，通过升举一侧驱动缸使钻杆顶板倾斜翻转，钻杆滚向一侧的钻杆架上；上钻杆时，驱动缸使钻杆顶板下降到钻杆架以下，将钻杆架上的钻杆放入的钻杆顶板上后举升到猫道上面，由猫道车推动前行。

本实施例中的坡道推挡机构、翻转机构、举升机构、推卸机构和猫道车钻杆卡座均可采用液压或气压驱动，与之配合的驱动缸采用液压或气压驱动缸。本装置中优先采用气动驱动方式。本装置的所有操作机构通过有线或无线方式连接到控制器，便于进一步提高本装置的自动化程度，可以对整个控制进行全程自动控制。

下面就本装置的工作过程做进一步描述，以便对本发明更好的理解。

钻杆上下钻台自动作业装置主要具有上钻杆和下钻杆两大功能，其中下钻杆可三根钻杆同时进行，上钻杆需单根的操作，现以一根钻杆为例，分述如下：

下钻杆过程：

1、用钻台气动绞车将单根钻杆沿着钻杆坡道上的凹槽从上向下滑至翻转机构上(每三根一组)。

2、启动猫道车前行，猫道车沿猫道向前运行，在接近前行终点位置时停止，使猫道车停止在预定位置(该位置设有停止行程开关，如按停止按钮不及时，猫道车会在行程开关的控制下自动停止)。

3、启动猫道车钻杆卡座气缸，钻杆卡座张开，同时前行程开关启动，锁止挡块上升，挡住猫道车，此时电路自保停止在上位。

4、启动钻杆翻转机构，钻杆由翻转机构的翻板翻转到猫道车的前支撑板上，随后翻转机构复位并停留在复位位置。

5、启动猫道车钻杆卡座气缸，伸出卡座将三根钻杆紧紧压住。在猫道车向后运行中，随着钻杆沿坡道向下滑动倾斜角减小，气缸杆不断伸出，始终将钻杆压紧。

6、启动猫道车前行程开关，猫道车锁止挡块下降，并保持在低位。

7、启动猫道车后退，猫道车在电动机和传动系统的带动下开始向后移动。在猫道车运行到预定的钻杆排放位置时，由于该位置设有行程位置开关，猫道车自行停止，同时猫道车后行程开关启动，钻杆卡座上升抬起，并保持在高位。

8、猫道车继续后退，猫道车在电机和传动系统的带动下重新开始向后移动，

在钻杆惯性力的作用下，钻杆会落在猫道的钻杆推卸机构上。猫道车继续后行，直至运行到离开钻杆适当位置后停止运行。

9、启动钻杆顶板左(右)侧翻气缸，3根钻杆在钻杆推卸机构的作用下，向猫道左(右)侧的钻杆架滚去。

10、钻杆从猫道上滚下去后，钻杆顶板左(右)侧翻气缸恢复原状。

11、再次启动猫道车前行，猫道车向前运行，开始下一个工作循环。

上钻杆过程：

与下钻杆方法相反。与下钻杆不同操作处：首先钻杆推卸机构下放到低点，钻杆进入推卸机构的钻杆顶板上，启动推卸机构上升，猫道车前行进入钻杆末端下部，然后抬卸钻杆机构落下，钻杆落入猫道车前置支撑板上，被卡座卡紧。

钻杆在猫道车推动下前行至升举机构后，举升机构将钻杆前端头举离猫道面，猫道车继续顶着钻杆前行，使钻杆在一定角度时进入坡道猫道车的卡座中。

本发明实施例装置的特点

1、生产效率高，劳动强度低，操作安全、简便。

2、工作原理先进简单，全部机械化操作。

3、搬家安装方便，占用场地大小与井队现用猫道基本相同。

4、气源采用钻机气路系统气源，不需另行配置。

5、除电机主回路采用380伏3相电源外，其他控制回路均使用低压(交流24V)工作电压，主回路设有漏电保护开关，极大限度保证操作人员用电安全。

6、气路管线主要采用PU管，猫道(前、后支架)断开处及气源总接口采用自封式快插接头，防止灰尘进入气路系统，连接方便，PU管在老化后更换非常方便。

7、电路信号线在猫道(前后支架)断开处采用航空电路插头，拆装方便。

8、钻杆翻转气缸为点动工作方式，不按动时气缸即刻复位；气缸为自保工作方式，可以分别停止在高低两个工作位置，在无信号时，均位于低位等待位置，给工作信号后上升并自保，中断工作信号时，迅速返回等待位置。

9、对钻杆左侧或右侧翻转操作，设置方向选择开关，防止非预期方向误操作。

10、猫道车在运行时，靠电路互锁，各气缸均不会动作。

Claims (4)

1.钻杆上下钻台自动作业装置，包括坡道、猫道、猫道支撑架及与猫道滑动配合的猫道车，其特征是：在坡道上设有与坡道滑动配合的坡道车，在坡道的下端与猫道对接处分别设有坡道推挡机构和翻转机构，在靠近翻转机构的猫道上设有举升机构，猫道中部还间隔设置不少于两个钻杆推卸机构；所述坡道车是钻杆下卡座的一端铰链钻杆上卡座，在其铰链端连接坡道车驱动缸，带动钻杆上卡座与钻杆下卡座进行开闭配合，在钻杆下卡座的两端分别设有轮辊和限位卡块，限位卡块与坡道两侧的斜轨滑动配合；所述坡道推挡机构是在坡道下端内侧轴连V形挡板，挡板由连接在坡道上的挡板驱动缸驱动旋转配合；所述翻转机构是翻板轴连在猫道的前端部，翻板下方与翻板驱动缸连接构成翻转配合；所述举升机构是由钻杆顶板和位于钻杆顶板下方的顶板驱动缸连接，构成钻杆顶板的上下往复移动配合，钻杆顶板上端面设有数个平行排列的凹槽；所述推卸机构是由钻杆顶板和下方连接的顶板驱动缸组成，构成钻杆顶板的升举和翻转配合；所述猫道车车体两端分别设有辊轮和边座，辊轮和边座与猫道两侧构成滑动配合，车体前侧设有搭接钻杆的支撑板，支撑板上轴连钻杆卡座，钻杆卡座的转轴上连接猫道车驱动缸，钻杆卡座设有与举升机构钻杆顶板上设置的凹槽相对应的凹槽，并与钻杆构成卡固配合，猫道车由电机与拉绳或链条配合的往复驱动连接；前述坡道推挡机构、翻转机构、举升机构、推卸机构和猫道车钻杆卡座均采用液压或气压驱动，与之配合的驱动缸采用液压或气压缸。

2.根据权利要求1所述的钻杆上下钻台自动作业装置，其特征是：在翻板的连轴上设有与举升机构钻杆顶板上的凹槽相对应的V形爪。

3.根据权利要求1或2所述的钻杆上下钻台自动作业装置，其特征是：在猫道的前后分别设有猫道车前、后行程止动开关，在猫道尾部设有猫道车防脱块。

4.根据权利要求3所述的钻杆上下钻台自动作业装置，其特征是：本装置中的所有操作机构通过有线或无线方式连接到控制器。

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