CN103422820B - 一种猫道机及猫道装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种猫道机及猫道装置，该猫道机包括移动架、双面推车、隔水管支撑车、钻杆扶正臂、隔水管扶正臂以及控制系统，其中双面推车、钻杆扶正臂、隔水管扶正臂均安装在移动架上；移动架上设置有高度可伸缩托板，双面推车上设有钻杆支撑板、隔水管支撑板、导向轮和限位轮，移动架底部设有至少两个齿轮；该猫道装置包括上述猫道机，还包括钻台面、轨道，轨道内设有与齿轮对应的两个齿条，轨道两端还设有限位块。该猫道机可分别运输钻杆和隔水管，提高了集成度、节约了空间，降低了生产成本和劳动强度，增加了安全性，提高了生产效率；该猫道装置减少了设备数量，操作简单，运输方便，降低了运输费用。

Description

一种猫道机及猫道装置

技术领域

本发明涉及石油勘探及开采设备，特别涉及一种自动化程度高，能同时满足钻杆、钻挺、套管、隔水管及其他特殊工具（如转盘等某些钻井设备）运输要求的猫道机，以及一种猫道装置。

背景技术

随着经济的快速发展，世界各国对于石油的需求不断增加，促使海洋石油勘探开发发展迅速，但是由于海洋石油开发与陆地石油开发相比，场地空间少，费用昂贵，工作环境恶劣，安全系数要求高，故海洋石油开发设备需满足自动化程度高，设备集成度高，重量、体积尽可能小等要求。海上作业的三分之一时间用在起下钻杆和管子的处理上，而且管子处理系统使用频繁，操作人员劳动强度大，危险性高，所以管子处理系统的自动化可显著提高人员安全性、钻井效率；管子处理系统的集成度高可减少设备重量、节省空间。

目前一般采用猫道机来作为钻杆和管子的处理，其承担着把钻杆、钻挺、套管等运送到井口及运出钻台的工作，传统的猫道机需要和坡道、风动绞车配合使用，自动化程度低，占用空间大、劳动强度大，不适用于海洋钻井平台；另外海洋钻井作业的特殊性，在管子处理系统中又会使用到一种新的管具类型——隔水管。在深海钻井设备——半潜式钻井平台和钻井船上，通常需要分开处理钻杆类和隔水管，这就需要两套自动化猫道机，一套用于运送钻杆类管子；一套用于运送隔水管。由于隔水管和钻杆类管子都是分别集中处理，无交叉处理的状况，即钻井初期，集中下隔水管，完成隔水管串后，再集中下钻杆、套管等，所以在钻井过程中，一定有一套猫道机处于闲置状态；这样两套猫道机，虽然提高了自动化，但是增加了成本，而且占用空间大，增加了设备质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的常规猫道机需要分开运送钻杆和隔水管的单一功能，其占用空间大、集成化程度低的上述不足，提供一种猫道机及猫道装置，采用一台猫道机即可分别实现运送钻杆和隔水管的功能，提高了集成度、节约了空间、降低了生产成本和设备重量，降低了劳动强度，增加了安全性，同时可远距离操作，实现猫道机的自动化操作，该猫道机还可以用于陆路钻井作业。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种猫道机，包括移动架，还包括双面推车、钻杆扶正臂、隔水管扶正臂、隔水管支撑车以及控制系统，所述双面推车设可滑动设于所述移动架上，所述钻杆扶正臂和所述隔水管扶正臂分别设于所述移动架两端，所述隔水管支撑车可拆卸设于所述移动架上，所述移动架上还设有可升降托板。

该猫道机上设置有钻杆扶正臂和所述隔水管扶正臂，以及配套使用的双面推车、隔水管支撑车、控制系统，与传统猫道机相比，能同时满足钻杆、隔水管的运输要求，自动化程度高，扩展了功能、提高了集成度、降低了生产成本和设备重量，减轻了现场操作人员的劳动强度，增加了安全性。

优选地，所述双面推车上设有钻杆支撑板和隔水管支撑板，所述隔水管支撑板可转动连接在所述双面推车上。

双面推车可以分别实现对隔水管和钻杆的支撑和运输，增加了双面推车的功能，在分别进行隔水管和钻杆的支撑时，不需要更换支撑设备，提高了运输效率；可旋转的隔水管支撑板能在运输或吊装隔水管时，灵活适应隔水管随吊装装置上行时其端部角度的变化，避免了隔水管对双面推车的冲击。

上述移动架上设有钻杆侧液压管线拖链和隔水管侧液压管线拖链，该钻杆侧液压管线拖链和隔水管侧液压管线拖链分别用来运输钻杆或隔水管时，便于将其液压管线收放。

优选地，所述双面推车上设有导向轮和限位轮，所述移动架上设有与所述导向轮适配的双面推车导轨和能驱动所述双面推车移动的双面推车马达。

双面推车马达可驱动双面推车在移动架上运动，其通过导向轮沿着双面推车导轨导轨移动，限位轮能够防止双面推车偏离双面推车导轨。

优选地，所述移动架底部设有至少两个齿轮，即齿轮一、齿轮二。

齿轮能够在驱动装置的驱动下，在齿条上移动，进而带动移动架的车轮沿着轨道移动。

优选地，所述齿轮一、所述齿轮二轴向垂直于所述移动架。

由于移动架的车轮和轨道啮合，故将两个齿轮设置为轴向垂直于移动架，即齿轮轴向和车轮轴向相互垂直，齿轮沿齿条啮合移动带动车轮移动，相比齿轮与车轮同向接触轨道移动，其并不承载移动架的重量，因此减少了滚动摩擦力，提高了该齿轮的使用寿命。

优选地，所述移动架上设有至少一个可拆卸运输平台。

由于该猫道机的移动架上表面为双面推车导轨和托板，并不是实心平板，在运输特殊工具或者某些钻机设备时（如转盘等）很不方便，因此可以通过先在移动架上安装好可拆卸运输平台，该可拆卸平台表面为实心平板，再使用吊机将特殊工具或某些钻机设备放在运输平台上，方便快捷。

优选地，所述移动架上设有吊装耳板，方便该猫道机的整体吊装。

为了实现本发明目的，本发明还提供了一种猫道机装置。

一种猫道机装置，除了包括上述的猫道机，还包括钻台面和轨道，所述轨道沿所述钻台面两端延伸，所述轨道内设有至少一根齿条，所述轨道两端分别为钻杆类存贮区、隔水管存贮区，所述猫道机上的齿轮与所述齿条适配。

猫道机在运送隔水管到钻台时，移动架移动至隔水管存贮区，安装好隔水管支撑车同时调节双面推车到合适位置，隔水管吊机将隔水管吊装并放置在隔水管支撑车和双面推车上的隔水管支撑板上，然后移动架整体向钻台方向移动，移动到顶驱吊环可以接触的范围内；隔水管在卸下时，先用吊卡卡住隔水管，双面推车切换为从动方式，顶驱上行吊起隔水管，双面推车同时向前运送隔水管，双面推车上隔水管支撑板可以绕轴转动，以自适应隔水管随顶驱上行时的角度变化，之后当隔水管将要离开移动架时，隔水管扶正臂伸出，调节其姿态，从下端扶正隔水管，防止隔水管的惯性冲击，然后交由顶驱完成下隔水管等其它作业。回收隔水管时，再由隔水管扶正臂、顶驱吊卡配合，将隔水管放回到双面推车和隔水管支撑车上，运出钻台面。

猫道机在运送钻杆（或钻挺、套管）到钻台时，先拆除隔水管支撑车，将双面推车移动到合适位置，然后液缸推动托板升高至适当位置与双面推车适配，关节吊将钻杆吊放在猫道机托板上，之后液缸带动托板下降缩回，移动架整体向钻台内前进，到达指定位置后，双面推车推动再钻杆前进，当钻杆离钻杆扶正臂一定距离后，钻杆扶正臂在液缸的驱动下抬起，将钻杆倾斜一定得角度，方便机械手抓取钻杆送往小鼠洞或井眼中心；当该猫道机运送钻杆（或钻挺、套管）出钻台时，钻杆扶正臂抬起，机械手将钻杆放在钻杆扶正臂及双面推车上的钻杆支撑板上，钻杆扶正臂缩回，双面推车向钻台外方向移动，将钻杆整体拖动至移动架上，移动架整体再向钻台外方向行驶，行驶到关节吊吊装范围内后，液缸再次推动托板伸高，方便关节吊抓取钻杆放回钻杆存贮区。

猫道机在运输特殊工具或者某些钻机设备（如转盘等）进出钻台时，则需要预先安装好运输平台，使用吊机将其放在运输平台上，随着移动架一起运送入钻台，再使用钻台上的各种吊装设备取下使用和安装，然后猫道机退出钻台。

优选地，所述轨道内设有两根所述齿条，即齿条一、齿条二，所述齿条一、所述齿条二对称分布在所述钻台面两侧且所述齿条一、所述齿条二均延伸至所述钻台面内，位于所述钻台面内的所述齿条一、所述齿条二端部均设有可移动小齿条，两个所述小齿条均可分别移动至与所述齿条一、齿条二啮合。

该猫道机在钻杆侧完成运输后需移动至隔水管侧，为了保证该猫道机在钻台面上的轨道上顺利过渡，在钻台面两侧均设有齿条一、齿条二与移动架上的齿轮一、齿轮二相对应，该移动架在钻杆处时，齿轮一、齿轮二均与齿条一啮合，当移动架一端移动至钻台面时，其中一个齿轮二脱离齿条一的啮合同时齿轮一仍于齿条一啮合，直到齿轮二与位于钻台面另一侧的齿条二相互啮合时，该移动架一端已经进入隔水管侧，驱动装置再驱动移动架移动，直到齿轮一脱离齿条一而与齿条二啮合，此时移动架便完全进入了隔水管侧。为了保证移动架在齿条一、齿条二之间的顺利过渡，在两侧齿条一、齿条二的端头均设置有小齿条，当需要时，分别移动两个小齿条与相应一侧齿条一或齿条二啮合，即可实现移动架在钻杆侧和隔水管侧的顺利过渡。

优选地，所述轨道两端设有垂直所述轨道的限位块。

在轨道的两侧均设置限位块，在该猫道机快驶出轨道时及时停止，防止造成事故。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明所述猫道机上设置有钻杆扶正臂和所述隔水管扶正臂，以及配套的双面推车、隔水管支撑车、控制系统，能满足钻杆、隔水管以及特殊工具和某些钻井设备（如转盘、钻挺、套管等）的运输要求，与传统猫道机相比，扩展了功能、提高了集成度、降低了生产成本、降低了现场操作人员的劳动强度，自动化程度高，增加了安全性。

2、本发明所述双面推车上同时设置隔水管支撑板和钻杆支撑板，可以分别实现对隔水管和钻杆的支撑和运输，增加了双面推车的功能，不需要更换支撑设备，提高了运输效率；同时隔水管支撑板可转动连接在双面推车上，方便配合隔水管扶正臂对隔水管的装卸；

3、本发明所述移动架上两个齿轮设置为轴向垂直于移动架，该两个齿轮与齿条啮合移动时，其并不承载移动架的重量，因此减少了滚动摩擦力，提高了该齿轮的使用寿命；

4、本发明所述猫道装置，通过猫道机与钻台面、轨道的配合，将钻杆存贮区与隔水管存贮区分别设于钻台面两侧，猫道机可以在运输完一侧的钻杆或隔水管后运行至另一侧进行运输，该猫道装置提高了钻井、隔水管的运输效率；

5、本发明所述猫道装置通过在钻台面内的齿条一、齿条二端部设置小齿条，方便了猫道机在钻台面两侧的轨道上来回过渡；

6、本发明所述猫道装置减少了设备数量，操作简单，运输方便，一个猫道机即能实现钻杆和隔水管的全部运输，降低了运输费用。

附图说明：

图1为本发明所述一种猫道机结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明所述一种猫道机运输钻杆的示意图；

图4为本发明所述一种猫道机运输隔水管的示意图；

图5为本发明中所述一种猫道机安装运输平台后的示意图；

图6为图1中的A向视图；

图7为图1中的B向视图；

图8为本发明中所述一种猫道机的双面推车结构示意图；

图9为图8的右视图；

图10为本发明所述的猫道装置的整体布置示意图（其图中猫道机均为同一台）；

图11为图10的俯视图；

图12为本发明所述的猫道装置的轨道和支座示意图；

图13为图11中的局部结构Ⅰ的示意图；

图14为图12中的局部结构Ⅱ的示意图。

图中标记：

1、猫道机，2、钻台面，3、转盘，4、轨道，5、齿条一，6、控制系统，7、隔水管侧支座，8、钻杆侧支座，9、钻杆侧液压管线拖链，10、隔水管侧液压管线拖链，11、隔水管，12、小齿条，13、限位块，14、移动架，15、双面推车，151、隔水管支撑板，152、钻杆支撑板，16、钻杆扶正臂，17、隔水管扶正臂，18、运输平台接口，19、双面推车马达，20、调节液缸，21、链条，22、车轮，23、链轮，24、双面推车导轨，25、齿轮一，26吊装耳板，27、导向轮，28、限位轮，29、运输平台，30、隔水管支撑车，31、销轴，32、钻杆，33、托板，34、齿轮二，35、齿条二。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

具体实施例1

一种猫道机1，如图1、2所示，包括移动架14、双面推车15、隔水管支撑车30、钻杆扶正臂16、隔水管扶正臂17以及控制系统6组成，其中双面推车15、钻杆扶正臂16、隔水管扶正臂17均安装在移动架14上，控制系统6能够控制移动架14的移动；移动架14上设置有托板33，托板33高度可伸缩，方便将钻杆32从猫道机1上放入和取下，如图3所示，隔水管支撑车30可拆卸安装在移动架14上，在运输隔水管11进出钻台时安装在移动架14上，如图4所示；该移动架14上还设有运输平台29，其通过运输平台接口18可拆卸安装在移动架14上，在需要运输特殊工具或其他设备时使用该运输平台29上，如图5所示。

上述的移动架14为焊接结构件，主要起支撑作用；上面设有的双面推车导轨24、支撑运输平台的接口18以及四个吊装耳板26，能够实现整体吊装；钻杆扶正臂16和隔水管扶正臂17均可以通过液缸控制实现姿态调整，完成各种工况下的扶正作用。运输平台31结构为焊接桁架结构，自身具有足够的强度支撑特殊工具及其他设备，通过运输平台接口18安装在移动架14上。

其中双面推车15通过双面推车导轨24可移动设于移动架14上，并由双面推车马达19驱动，通过链条21与链轮23的配合实现移动，双面推车15还设有调节液缸20来控制链条21松紧度，如图6、7所示，该双面推车马达19还具有自锁功能，可以将移动架14，双面推车15停止在任何位置上，以保障安全。双面推车15的两侧结构不同，如图8、9所示，一侧设有用于推钻杆32前进钻杆支撑板152，另一侧设有用于支撑隔水管11的隔水管支撑板151，其中隔水管支撑板151通过销轴31固定在双面推车15上，且隔水管支撑板151可以绕销轴31转动，当顶驱提起隔水管11时，隔水管支撑板151能随着隔水管11角度的变换转动，以起到支撑隔水管11的作用。双面推车15上还设有推车导向轮27沿着双面推车导轨24移动，在其前后设置有限位轮28，防止双面推车15偏离双面推车导轨24。

其中隔水管支撑车32结构与双面推车15上的隔水管支撑板151结构相似，亦是通过导向轮、限位轮保证其顺利移动，但其支撑隔水管11的支撑板（图中未标记）是固定的，不可以转动，这样可以避免放置隔水管11在猫道机上运输时发生晃动。

具体实施例2

一种猫道装置，如图10、11、12所示，除了包括具体实施例1中的猫道机1外，还还包括钻台面2和轨道4，该轨道4沿钻台面2两端延伸，轨道4两端分别为钻杆类存贮区、隔水管存贮区，轨道4内设有两根齿条，即齿条一5、齿条二35，其对称分布在钻台面2两侧，该猫道机1上同样设置有齿轮一25、齿轮二34均与齿条一5或齿条二35适配。

由于一般深海钻井设备为半潜式平台或者位于钻井船上，通常将钻杆32类管子布置在钻台面2一侧，隔水管11布置在钻台面2另一侧，两侧的钻杆32或隔水管11均为平放。针对这种布置方式，应用该猫道装置时，考虑隔水管11及钻杆32类管子是分时段集中处理的，故在钻井初期，将猫道机1置于隔水管存贮区工作，处理完隔水管11后，猫道机1上的齿轮一25、齿轮二34与齿条一5配合，由驱动机构驱动，沿着轨道4运动，从转盘3上面穿过钻台面4行走到钻杆存贮区；在钻台面2上设置两个控制系统6，以方便近距离控制猫道机1，同时也可以在司钻房控制猫道机1；在钻台面2的两侧还分别设置隔水管侧支座7、钻杆侧支座8来支撑猫道机1，如图12所示。考虑钻台面2上的设备比较多，故设置两套液压管线拖链，即钻杆侧液压管线拖链9、隔水管侧液压管线拖链10，当猫道机1位于不同区域时采用不同的液压管线拖链，避免了液压管线拖过钻台面2，钻杆侧液压管线拖链9放置在钻杆侧支座8上，隔水管侧液压管线拖链10放置在隔水管侧支座7上。齿条一5、齿条二35分别固定在钻杆侧支座8、隔水管侧支座7上，且端部均延伸至钻台面2上，齿轮一25、齿轮二34分别安装在移动架14底部两端。在钻杆侧和隔水管侧分别使用不同的齿轮（齿轮一25或齿轮二34）驱动移动架14行走，为了保证可以顺利过渡，在位于钻台面2的齿轮一25、齿轮二34端部均设置小齿条12，如图12、图13所示。在轨道4的两侧设置了限位块13，防止猫道机1驶出轨道4，造成事故，如图14所示。

以上的配置能使猫道机1可以穿过钻台面2，分别从钻杆类管子存贮区、隔水管存储区将钻杆、隔水管送入或送出钻台面，满足钻井需求，下面分不同被运输工具，其操作方法如下：

1、运输隔水管11，先将猫道机1移动至隔水管11存贮区一侧，调节双面推车15到移动架14后端的合适位置，在移动架14上安装隔水管支撑车30，利用隔水管吊机将隔水管11放在隔水管支撑车30和双面推车15上；移动架14整体向钻台面2方向移动，移动到顶驱吊环可以接触的范围内后，吊卡卡住隔水管11，顶驱上行吊起隔水管11，双面推车15同时向前推送隔水管11，而隔水管支撑车30固定在原地，双面推车15上隔水管支撑板151绕销轴31转动，以自适应隔水管11随顶驱上行时的角度变化；当隔水管11将要离开移动架14时，隔水管扶正臂17伸出，调节其姿态，从下端扶正隔水管11，防止隔水管的惯性冲击；最后交由顶驱完成下放隔水管11的其它作业，移动架14整体退出钻台面2，继续按相同方式运输下一根隔水管11到钻台面2井口。当回收隔水管11时，由隔水管扶正臂17、顶驱吊卡配合，将隔水管11放回到双面推车15和隔水管支撑车30上，运出钻台面。

2、移动猫道机1至钻杆存贮区，当下完隔水管11后，猫道机1继续向钻台方向移动，当移动架14上的齿轮一25快要到达齿条一5尽头时，即齿轮二34则将要接触到齿条二35时，停止移动架驱动马达，拆卸隔水管侧液压管线拖链10，连接钻杆侧液压管线拖链9，调节齿轮二34，液缸驱动小齿条12伸出，使齿轮二34与小齿条12顺利啮合，驱动猫道机1继续向前移动至齿轮二34与齿条二35啮合，直至猫道机1整体移动到钻杆侧，为下钻杆32做准备。

3、运输钻杆32，先将双面推车15移动到移动架14上合适位置，液缸推动托板33升高至一定高度；吊机再将钻杆32吊放在托板33上，液缸带动托板33缩回，移动架14整体向钻台内前进，到达指定位置后，双面推车15推动钻杆32前进；当钻杆32移动过钻杆扶正臂16一定的距离后，扶正臂16在液缸的驱动下抬起，使钻杆35倾斜一定角度，方便机械手抓取钻杆32送往小鼠洞或井眼中心；机械手抓取钻杆32后，钻杆扶正臂16收回，猫道机1继续回到初始位置运输下一个钻杆（或钻挺、套管）。当需要回收钻杆32时，移动架14整体向钻台外方向行驶，行驶到关节吊能力范围内后，液缸推动托板33伸出，托出钻杆32，方便关节吊抓取钻杆32放回管子堆场，猫道机1回到钻台面附近继续运输下一个钻杆、钻挺。

4、运输其他钻具，当猫道机1运输特殊工具或者某些钻机设备，如转盘3，先将猫道机1移动至钻台，运输平台29与移动架14上的运输平台接口18适配，将其安装在移动架14上，再使用吊机将转盘3放在运输平台29上，移动架马达驱动移动架14移动至钻台，再使用钻台上的各种吊装设备取下转盘，然后退出钻台；当运输转盘3出钻台时，过程相反。

当需要运输和吊装上述猫道机1时，将运输平台29、隔水管支撑车30均安装在移动架14上，一次运输和吊装，移动方便。

Claims (10)

1.一种猫道机(1)，包括移动架(14)，其特征在于，还包括双面推车(15)、钻杆扶正臂(16)、隔水管扶正臂(17)、隔水管支撑车(30)以及控制系统(6)，所述双面推车(15)设于所述移动架(14)上，所述双面推车(15)相对所述移动架(14)可移动，所述钻杆扶正臂(16)和所述隔水管扶正臂(17)分别设于所述移动架(14)两端，所述隔水管支撑车(30)可拆卸设于所述移动架(14)上，所述移动架(14)上还设有可升降托板(33)。

2.根据权利要求1所述的一种猫道机(1)，其特征在于，所述双面推车(15)上设有钻杆支撑板(152)和隔水管支撑板(151)，所述隔水管支撑板(151)可转动连接在所述双面推车(15)上。

3.根据权利要求2所述的一种猫道机(1)，其特征在于，所述双面推车(15)上设有导向轮(27)和限位轮(28)，所述移动架(14)上设有与所述导向轮(27)适配的双面推车导轨(24)和能驱动所述双面推车(15)移动的双面推车马达(19)。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种猫道机(1)，其特征在于，所述移动架(14)底部设有至少两个齿轮，即齿轮一(25)、齿轮二(34)。

5.根据权利要求4所述的一种猫道机(1)，其特征在于，所述齿轮一(25)、所述齿轮二(34)轴向垂直于所述移动架(14)。

6.根据权利要求4所述的一种猫道机(1)，其特征在于，所述移动架(14)上设有至少一个可拆卸运输平台(29)。

7.根据权利要求4所述的一种猫道机(1)，其特征在于，所述移动架(14)上设有吊装耳板(26)。

8.一种猫道装置，包括如权利要求1-7任一所述的猫道机(1),其特征在于，还包括钻台面(2)和轨道(4)，所述轨道(4)沿所述钻台面(2)两端延伸，所述轨道(4)内设有至少一根齿条，所述轨道(4)两端分别为钻杆类存贮区、隔水管存贮区，所述猫道机(1)上的齿轮与所述齿条适配。

9.根据权利要求8所述的一种猫道装置，其特征在于，所述轨道(4)内设有两根所述齿条，即齿条一(5)、齿条二(35)，所述齿条一(5)、所述齿条二(35)对称分布在所述钻台面(2)两侧，且所述齿条一(5)、所述齿条二(35)均延伸至所述钻台面(2)内，位于所述钻台面(2)内的所述齿条一(5)、所述齿条二(35)端部均设有可移动小齿条(12)，两个所述小齿条(12)均可分别移动至与所述齿条一(5)、齿条二(35)啮合。

10.根据权利要求9所述的一种猫道装置，其特征在于，所述轨道(4)两端设有垂直所述轨道(4)的限位块(13)。