CN105201424A - 用于指梁的自动锁紧卡板装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于指梁的自动锁紧卡板装置，包括卡板座、卡板、动力执行机构，卡板座固定在指梁上，卡板经销轴与卡板座连接；动力执行机构带动卡板在卡板座上旋转。采用本发明自动锁紧卡板装置的钻机可通过软件编程来实现指梁的自动化控制，卡板的打开/闭合状态都能显示在司钻房操作显示屏上。操作人员可以在司钻房里远程操作，控制卡板打开/闭合，减少了操作人员高空作业的危险。

Description

用于指梁的自动锁紧卡板装置

技术领域

本发明属于油气钻采设备领域，尤其涉及一种用于指梁的自动锁紧卡板装置。

背景技术

钻具（钻杆、钻铤、套管等）是钻井的重要工具之一，是组成立根的基本部分，其主要作用是加深井眼、传递扭矩和形成钻井液循环通道。

指梁是指位于井架的二层台靠近井口一边的指状悬臂梁，主要用以约束立根盒中的立根。每根指梁上都有很多的卡板，卡板可以使立根排列整齐，同时也可稳定和约束立根。卡板目前为翻转式，由操作人员单个手动翻转。

虽然手动翻转卡板简单，但每次存/取立根时，操作人员均需在二层台上高空作业，存在很大的安全隐患。另外，钻井平台（船）工作时有时会起伏摇摆，卡板有可能甩开、脱离原始状态。再者，由于钻井时所需立根数量较多，操作人员翻转卡板工作量较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足，提供一种安全、可靠、方便、带自动锁紧功能的指梁卡板装置。

为此，本发明提供了一种用于指梁的自动锁紧卡板装置，包括卡板座、卡板、动力执行机构，卡板座固定在指梁上，卡板经销轴与卡板座连接；动力执行机构带动卡板在卡板座上旋转。

上述动力执行机构可以是和钻机电源系统相连的电动推杆，或者是和钻机恒压液压站连接的液压缸，或者是和气控箱相连接的气缸。

作为优选，本发明的动力执行机构为气缸，经气管线和置于二层台上的气控箱相连通；汽缸的缸筒与卡板座螺纹连接，汽缸的活塞杆固定连接在汽缸接头，汽缸接头和卡板之间经弧形连接板铰接；汽缸接头与卡板座之间配有无油自润滑的轴承。

作为进一步优化，上述卡板与卡板座之间的销轴上，以及弧形连接板和汽缸接头、卡板的铰接轴上配有无油自润滑的轴承。轴承具有无油自润滑功能，既提高了结构的灵活性能，也降低了两相对旋转件间的磨损。

作为进一步改进，卡板座上下位置有挡板，卡板只能在限制范围内旋转，卡板碰到下挡板时，卡板为闭合状态；卡板碰到上挡板时，卡板为打开状态。

打开气源，汽缸内充气后活塞杆伸出；连接板带动卡板绕销轴转动至碰到上挡板，卡板为打开状态。关闭气源，气缸内置弹簧回弹通过连接板带动卡板绕销轴转动至下挡板，卡板为闭合状态。

汽缸接头和卡板之间通过连接板铰接，可以有效避免立根靠在卡板上的靠力及冲击传递到汽缸活塞杆上，影响汽缸使用寿命。连接板为弧形结构，与直板结构相比，打开卡板时所需汽缸推力更小，闭合卡板时内置弹簧也更省力。

由于卡板的翻转由动力执行机构自动驱动，因此采用本发明自动锁紧卡板装置的钻机可通过软件编程来实现指梁的自动化控制，卡板的打开/闭合状态都能显示在司钻房操作显示屏上。操作人员可以在司钻房里远程操作，控制卡板打开/闭合；自然状态下，卡板在汽缸弹簧回弹作用下自动处于闭合状态，自动锁紧卡板装置的结构安全、可靠，不需要人员在二层台操作，即使钻井平台（船）工作时起伏摇摆，装置也不会有大的晃动，也不存在人员的高空作业安全隐患。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步详细说明本发明：

图1为本发明用于指梁的自动锁紧卡板装置所在井架结构示意图；

图2为图1所示井架的俯视图；

图3为图2中A-A处的局部剖视图；

图4为本发明用于指梁的自动锁紧卡板装置处于闭合状态的结构示意图；

图5为本发明用于指梁的自动锁紧卡板装置处于打开状态的结构示意图；

图6为本发明用于指梁的自动锁紧卡板装置的爆炸示意图。

附图中：1.二层台；2.栏杆；3.操作人员；4.井架；5.立根；6.立根盒；7.气控箱；8.中间操作台；9.指梁；10.自动锁紧卡板装置；11.井眼中心；12.卡板；13.卡板座；14.上限位挡板；15.销轴；16.挡板；17.汽缸；18.下限位挡板；19.连接板；20.大轴承；21.自制螺栓；22.螺栓；23.螺钉；24.紧定螺钉；25.汽缸接头；26.长轴承；27.小轴承。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

本发明的实施方式不限于以下实施例，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。

如图1、图2、图3所示，指梁9位于井架4的二层台1的高度位置，处于井眼中心11一侧。二层台1周边有栏杆2，以保护操作人员3的安全；立根盒6之间有中间操作台8，便于操作人员3进行一些辅助操作。气控箱7放置在二层台1上，图4中汽缸17与气控箱7之间用气管线连通；立根5下端放置在立根盒6中，上端靠在指梁9中的卡板12空档中。

如图4、图5、图6所示，本实施例一种指梁上用的自动锁紧卡板装置，包括汽缸17，汽缸17的缸筒与卡板座13连接；汽缸17的活塞杆与汽缸接头25连接，并安装紧定螺钉24防止汽缸17的活塞杆与汽缸接头25之间连接松动，汽缸接头25与卡板座13之间配有长轴承26，具有无油自润滑功能，用于润滑、导向和承受径向力；卡板12与汽缸接头25之间用弧形连接板19连接，分别用一个自制螺栓21和螺钉23连接，转动位置配有小轴承27，具有无油自润滑功能，可灵活转动；卡板12通过销轴15与卡板座13连接，销轴15与卡板12之间配有大轴承20，具有无油自润滑功能，可灵活转动；销轴15端部用挡板16挡住，并用螺栓22将挡板16固定到卡板座13上，已防止销轴15的转动和窜动；卡板座13用螺栓固定在指梁9上。

存放立根5到立根盒6区：

操作人员3在司钻室操作控制面板，选定立根5存放位置，点击打开模式，程序控制选定位置之前的所有自动锁紧卡板装置10的进气阀打开；

汽缸17的缸筒内充气，推动汽缸17的活塞杆伸出，带动弧形连接板19上行；

同时带动卡板12绕着销轴15旋转，至碰到卡板座13的上限位挡板停止，此时卡板12处于竖直打开状态，如图5所示；

然后管子排放装置抓取立根5放入选定位置；

在司钻室操作控制面板，点击关闭模式，程序控制关闭选定位置之前的所有自动锁紧卡板装置10的进气阀，汽缸17的缸筒内无气体进入，活塞杆在缸筒内置弹簧的回弹作用下缩回，从而带动弧形连接板19下行，带动卡板12绕着销轴15旋转，至碰到卡板座13的下限位挡板停止，此时卡板12处于水平闭合状态，如图4所示；

管子排放装置准备抓取下一个立根，完成一个立根的排放，其他立根如此反复操作。

从立根盒6区取出立根5：

管子排放装置抓住某一列指梁10最外排的立根5，此时只抓紧不运动；

在司钻室操作控制面板，选定立根5存放位置，点击打开模式，待程序控制抓取位置之前的所有自动锁紧卡板装置10的进气阀打开，卡板12处于竖直打开状态后（如图5所示）；

管子排放装置沿着路径取出立根5，待立根5离开立根盒6区后，点击关闭模式，程序控制关闭自动锁紧卡板装置10的进气阀，卡板12将处于水平闭合状态（如图4所示）；

完成一个立根5的取出，具体操作细节和存放立根5的过程完全相反。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.用于指梁的自动锁紧卡板装置，包括卡板座、卡板，其特征在于：还包括动力执行机构；上述卡板座固定在指梁上，卡板经销轴与卡板座连接；动力执行机构带动卡板在卡板座上旋转。

2.根据权利要求1所述的用于指梁的自动锁紧卡板装置，其特征在于：上述动力执行机构是和钻机电源系统相连的电动推杆，或者是和钻机恒压液压站连接的液压缸，或者是和气控箱相连接的气缸。

3.根据权利要求2所述的用于指梁的自动锁紧卡板装置，其特征在于：上述气缸经气管线和置于二层台上的气控箱相连通；汽缸的缸筒与卡板座螺纹连接，汽缸的活塞杆固定连接在汽缸接头，汽缸接头和卡板之间经弧形连接板铰接。

4.根据权利要求3所述的用于指梁的自动锁紧卡板装置，其特征在于：上述汽缸接头与卡板座之间配有无油自润滑的轴承；卡板与卡板座之间的销轴上，以及弧形连接板和汽缸接头、卡板的铰接轴上配有无油自润滑的轴承。

5.根据权利要求2或4所述的用于指梁的自动锁紧卡板装置，其特征在于：卡板座在上下位置设有限制挡板翻转范围的挡板。