CN104481428B - 一种陆地深井钻机节能动力猫道 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种陆地深井钻机节能动力猫道,主要由翻板送料机构、水平推送小车、翻板回料机构、V轮举升机构、斜坡小车、举升机械手和钻台面V轮小车组成。猫道的主体分为水平推送部分和斜坡提升部分,其中水平推送部分为单滑道,斜坡提升部分为三滑道,钻杆上行时只使用斜坡提升部分的中间滑道,下行时,使用斜坡部分的两侧滑道。本发明能自动实现低位排放钻杆、钻杆平稳上钻台及顺利下钻台等一系列功能,从而减少钻工人数,减轻工人劳动强度,缩短接单根时间,降低建井周期和成本,并可大大地节约能量。
Description
技术领域
本发明涉及一种陆地深井钻机节能动力猫道。
背景技术
猫道是钻机管柱排放系统的一个重要组成部分,属于输送部分,通过相应的操作可将钻井用的钻杆、钻铤等工具输送至钻井平台上以完成相应的钻井工艺操作,其结构布局的合理性和操作性直接影响着钻井作业的速度、效率、稳定性及安全可靠性。在传统的钻井作业中,多数采用绞车、钢丝绳等实现钻杆柱的水平传送与上下钻台,需钻进工人与钻杆直接接触,手动操作,工作效率低,也存在较大的危险性。
随着钻井深度的增加,钻井自动化的需求越来越高,国内外科技工作者对传统的钻杆输送装置进行了多方面的改进,研制出了一系列自动化程度比较高的猫道系统,使钻杆柱的输送效率和可靠性大大提高,也可有效地降低作业成本。如固定式动力猫道、举升式动力猫道等等,固定式猫道以镶嵌在猫道和坡道中的V型槽作为钻具的运动轨道。靠设置在猫道下的动力装置推动钻具沿着猫道和坡道的V型槽滑上钻台,实现各类钻具在猫道和钻台之间的相互传递。该种猫道结构最简单,但钻具与V型槽之间的摩擦大,对钻具的保护不够。举升式动力猫道中的V型槽可以举升到一定高度,置于V型槽中的钻具随V型槽被举升到一定位置,然后再由V型槽内部专门的机构推送到井口相对位置,这种猫道不适用深井钻机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陆地深井钻机节能动力猫道,以提高钻杆柱的输送效率和安全可靠性。
本发明的目的是这样实现的:所发明的节能动力猫道结构主要由翻板送料机构、水平推送小车、翻板回料机构、V轮举升机构、斜坡小车、举升机械手和钻台面V轮小车组成。猫道的主体分为水平推送部分和斜坡提升部分,其中水平推送部分为单滑道,斜坡提升部分为三滑道,钻杆上行时只使用斜坡提升部分的中间滑道,下行时,使用斜坡部分的两侧滑道。水平推送部分和斜坡提升部分之间用圆滑过渡段连接。
水平推送小车安装在猫道水平推送部分,沿水平推送部分移动。斜坡小车则置于斜坡提升部分,并沿其移动。两套翻板送料机构安装于水平推送部分的同一侧,可将料场管架台上的钻杆翻送到动力猫道的水平推送部分,两套翻板回料机构则安装在水平推送部分的下方,上钻杆处于非工作状态,此时翻板跟猫道面持平,下钻杆时翻板液压缸启动可将钻杆翻送回料场管架台,V轮举升机构亦安装在水平推送部分的下方,靠近动力猫道的弧形部分,举升机械手安装在斜坡提升部分上端的下方,V轮小车安装在猫道的近钻台部分。
所发明的节能动力猫道可完成钻杆上下钻台操作,钻杆上钻台工作过程如下:
1、两套翻板送料机构同时动作由管架台向猫道的水平部分翻送钻杆。
2、水平推送小车沿猫道水平推动部分推送钻杆到指定位置。
3、V轮举升机构动作,提升钻杆前端,斜坡小车接钻杆。
4、斜坡小车在绞车、钢丝绳带动下上行,上行到一定位置后,V轮举升机构浮动接送钻杆,避免对滑道面的损伤,同时将V轮举升机构归位。
5、斜坡小车提升钻杆到猫道顶端后,举升机械手动作,夹持住钻杆,举升机械手松开钻杆由抱紧钻杆改为夹持钻杆,摆动缸保持浮动状态,举升机械臂旋转,实现钻柱的推送。
6、吊卡提升钻杆,控制钻台面V轮小车、举升机械手和吊卡配合动作,实现钻柱的最后提升。
7、吊卡提升钻杆至一定高度后,钻台面V轮小车在马达的驱动下向井口方向移动,V轮摆臂扶住钻杆下端,避免吊卡提升最终阶段钻杆下端的晃动。
下钻杆时,将斜坡小车拆卸掉,同时将水平猫道面被裁减的部分填补上,保证钻杆的顺利下行。钻杆沿两侧V道滑下,钻杆下滑到底端后,水平推送小车前行靠近钻杆。小车到达钻杆位置后,摆动扣爪动作扣住钻杆加厚端,小车马达反向旋转,小车向远离井口的方向运动,带动钻杆向远离井口方向运动,在两套翻板回料机构的同时作用下移送至料场。
本发明与目前常用的动力猫道相比具有如下优点:
1.本发明由水平滑道和弧形的提升滑道组成,而传统的管柱输送系统是钻井管柱与举升机架整体举升,消耗的能量远大于提升单根钻柱的能量,因而本发明更节能。
2.钻台V轮小车装置的使用可避免提升最终管柱的晃动,同时消除斜坡小车对提升的干扰。
3.V轮举升机构的工作需裁减掉一段水平滑道面,钻杆回收时举升机构不工作,将裁掉的滑道面补上,保证钻杆的顺利下行。
4.钻杆下行时两侧V道可同时工作,可同时下放两根钻杆,提高了运行效率。
附图说明
图1是本发明所述陆地深井钻机节能动力猫道整体结构示意图。
图2是翻板送料机构示意图。
图3是水平推送小车示意图。
图4是V轮举升机构示意图。
图5是举升机械手举升状态示意图。
图6是斜坡小车示意图。
图7是钻台面V轮小车示意图。
图8是翻板回料机构示意图。
图中,1-翻板送料机构,2-水平推送小车,3-翻板回料机构,4-V轮举升机构,5-斜坡小车,6-举升机械手,7-钻台面V轮小车,8-猫道斜坡提升部分,9-猫道水平推送部分,10-送料翻板,11-送料翻板液压缸,12-V轮举升液压缸,13-举升机械臂,14-举升液压缸,15-回料翻板液压缸。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来详细描述本发明。
参见图1,本发明所述的陆地深井钻机节能动力猫道主要包括翻板送料机构1、水平推送小车2、翻板回料机构3、V轮举升机构4、斜坡小车5、举升机械手6和钻台面V轮小车7。翻板送料机构1主体由两个液压缸驱动,其中一个液压缸为双销轴连接,另一个液压缸为后法兰连接,系统启动后,翻板送料机构1的两个液压缸首先动作,液压缸伸出使翻料装置升起至与猫道滑道面平齐,钻杆到达猫道水平部分的滑道内。左侧液压缸行程较长,可使送料装置倾斜一定的角度,便于钻杆的进出(参见图2);翻板送料机构1设计安装一个摆爪机构,由液压缸驱动,当需要将最靠近猫道的钻杆送出时,液压缸收缩,摆爪顺时针摆动,摆爪前端下降后端升起,使得前端钻杆送出的同时挡住后方钻杆,控制翻板送料机构每次只输送一根钻杆。水平推送小车2采用双马达驱动,链轮链条传动方式,链条焊接在水平推送部分主体的两侧,马达驱动链轮使水平推送小车相对链条做线性移动,水平推送小车与猫道接触面安装无油润滑轴承,可减少对水平推送小车和猫道的损伤。水平推送小车2上部设计摆动扣爪,上钻杆时,摆动扣爪竖起,避开钻杆,水平推送小车推送钻杆前行。下钻杆时,钻杆沿猫道斜坡下行,钻杆下行到底端后,水平推送小车前行至钻杆下端,摆动扣爪动作扣住钻杆加厚端缩减处,水平推送小车的马达反向旋转,水平推送小车带动钻杆向远离井口的方向运动,在翻板回料机构3的作用下移送至料场。水平推送小车的驱动马达正向旋转,带动链轮使小车相对链条做线性移动,小车与猫道接触面安装无油润滑轴承,减少对小车和猫道的损伤;当水平推送小车2推送钻杆到靠近V轮举升机构4时,其控制液压缸动作使V轮举升机构4将钻杆前端升起,V轮举升机构不工作时,隐藏在猫道主体内部。斜坡小车5由小车主体和小车机械手组成,由绞车作为动力,通过滑轮、钢丝绳实现斜坡小车的上行和下放。斜坡小车5上的机械手抓取升起的钻杆前端,机械手由摆动缸控制进行不同角度的旋转,以便抓取V轮举升机构举起的钻杆。斜坡小车两侧均安装上下两组共三个小轮,两组小轮分别卡在猫道面的上下两侧,可避免小车的倾覆。为保证斜坡小车顺利通过弧形滑道面,上方小轮配合安装弹簧钢板,使上下小轮间距能够随外力自动调整,斜坡小车在绞车、滑轮、钢丝绳的作用下沿猫道斜坡提升部分上升,斜坡小车提升钻杆到一定位置后,举升机械手动作,夹持住钻杆,斜坡小车上的机械手松开钻杆,举升机械手机械臂旋转,实现钻柱的推送。为避免举升机械手工作时与斜坡滑道面产生干涉,裁剪中间滑道面2400mmX522mm部分,同时将机械手臂设计为两个单臂组装而成,减少对斜坡滑道面的损伤,滑道面裁剪部分不影响两侧V道,钻杆下行时可顺利通过。吊卡提升钻杆时,钻台面的V轮小车、举升机械手和吊卡配合动作,实现钻柱的最后提升,保证钻杆下端不与斜坡小车发生碰撞,同时避开斜坡滑道面被裁减的部分。钻台面V轮小车为双马达驱动,其上安装有摆动缸驱动的长摆臂V轮,当吊卡提升后,钻台面V轮小车在马达的驱动下向井口方向移动,V轮摆臂扶住钻杆下端,避免吊卡提升最终阶段钻杆下端的晃动。
钻杆下行时,将斜坡小车5拆卸掉,同时将水平猫道面被裁减的部分填补上,保证钻杆的顺利下行。钻杆沿两侧V道滑下,钻杆下滑到底端后,水平推送小车2前行靠近钻杆。小车到达钻杆位置后,摆动扣爪动作扣住钻杆加厚端,小车马达反向旋转,小车向远离井口的方向运动,带动钻杆向远离井口方向运动,在翻板回料机构3的作用下移送至料场。
本发明是针对国内陆地深井钻机需要设计的一种新型动力猫道,能自动实现低位排放钻杆、钻杆平稳上钻台及顺利下钻台等一系列功能,从而减少钻工人数,减轻工人劳动强度,缩短接单根时间,降低建井周期和成本,并可大大地节约能量。
Claims (4)
1.一种陆地深井钻机节能动力猫道,主要包括翻板送料机构(1)、水平推送小车(2)、翻板回料机构(3)、V轮举升机构(4)、斜坡小车(5)、举升机械手(6)和钻台面V轮小车(7),猫道的主体分为水平推送部分和斜坡提升部分,两部分之间用圆滑过渡段连接,以保证输送钻杆时由水平到倾斜的顺利过渡,保证输送稳定性;其中水平推送部分为单滑道,斜坡提升部分为三滑道,钻杆上行时只使用斜坡提升部分的中间滑道,下行时,使用斜坡部分的两侧滑道;水平推送小车(2)安装在猫道水平推送部分,沿猫道水平推送部分移动;斜坡小车(5)则置于斜坡提升部分,并沿其移动;两套翻板送料机构(1)安装于水平推送部分的同一侧,两者的驱动油缸采用同步回路,可将料场管架台上的钻杆平稳翻送到动力猫道的水平推送部分;为节省空间两套翻板回料机构(3)则安装在猫道水平推送部分的下方,上钻杆时翻板回料机构(3)处于非工作状态,此时翻板跟猫道面持平,下钻杆时翻板液压缸启动,翻板倾斜,可将钻杆顺利翻送回料场管架台,V轮举升机构(4)亦安装在水平推送部分的下方,当水平推送小车(2)推动钻杆靠近V轮举升装置时,液压缸动作使V轮将钻杆前端举起,以待下一步的操作;举升机械手(6)安装在斜坡提升部分上端的下方,钻台面V轮小车(7)安装在猫道的近钻台部分,其特征是所述水平推送小车(2)采用双马达驱动,链轮链条传动方式,链条焊接在水平推送部分主体的两侧,马达驱动链轮使水平推送小车相对链条做线性移动,水平推送小车与猫道接触面安装无油润滑轴承,可减少对水平推送小车和猫道的损伤;水平推送小车(2)上部设计摆动扣爪,上钻杆时,摆动扣爪竖起,避开钻杆,水平推送小车推送钻杆前行;下钻杆时,钻杆沿猫道斜坡下行,钻杆下行到底端后,水平推送小车前行至钻杆下端,摆动扣爪动作扣住钻杆加厚端缩减处,水平推送小车的马达反向旋转,水平推送小车带动钻杆向远离井口的方向运动,在翻板回料机构(3)的作用下移送至料场。
2.依据权利要求1所述的陆地深井钻机节能动力猫道,其特征在于:所述翻板送料机构(1)主体由两个液压缸驱动,其中一个液压缸为双销轴连接,另一个液压缸为后法兰连接;水平推送小车(2)工作时,两个液压缸缩回,机构上端面下降,避开水平推送小车(2)的驱动链轮,由料场向猫道移送钻杆时,液压缸伸出使翻板送料机构(1)升起至与猫道滑道面平齐,左侧液压缸行程较长,使翻板倾斜,便于钻杆的进出;翻板送料机构(1)设计安装一个摆爪机构,由液压缸驱动,当需要将最靠近猫道的钻杆送出时,液压缸收缩,摆爪顺时针摆动,摆爪前端下降后端升起,使得前端钻杆送出的同时挡住后方钻杆,控制翻板送料机构每次只输送一根钻杆。
3.依据权利要求1所述的陆地深井钻机节能动力猫道,其特征在于:所述斜坡小车(5)由小车主体和小车机械手组成,由绞车作为动力,通过滑轮、钢丝绳实现斜坡小车的上行和下放;斜坡小车(5)两侧均安装上下两组共三个小轮,两组小轮分别卡在猫道面的上下两侧,避免斜坡小车的倾覆;为保证斜坡小车的顺利通过弧形滑道面,上方小轮配合安装弹簧钢板,使上下小轮间距能够随外力自动调整;斜坡小车机械手由摆动缸控制进行不同角度的旋转,以便抓取V轮举升机构(4)举起的钻杆。
4.依据权利要求1所述的陆地深井钻机节能动力猫道,其特征在于:所述举升机械手(6)的手臂设计为由两个单臂组装而成,可减少对斜坡滑道面的损伤,举升机械手(6)工作时,根据举升机械手(6)的安装位置及机械臂运动空间裁剪中间滑道面2400mmX522mm部分,以避免机械手与滑道面的干涉,滑道面裁剪部分不影响两侧V道,钻杆下行时可顺利通过。
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