CN105464604B - 开式管柱储存与排放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开式管柱储存与排放装置，解决了现有钻柱存储装置结构复杂，工艺流程繁琐，占用空间大、安全风险高等问题。装置采用模块化设计，由外盒机架、管柱起升装置、拨管机构、动力猫道几部分组成。外盒机架可对管柱进行分层存储，管柱起升装置可对整排管柱进行起升及下放，拔管机构能够将整排管柱运送到一定位置后完成管柱的移出，或是将动力猫道输送过来的管柱移入；动力猫道可沿拔管架上轨道升降，猫道上V型槽能够倾斜，自动完成管柱的放入和移出。装置的使用改善了控制操作环境，节省了人力，也保证了工人的作业安全。

Description

开式管柱储存与排放装置

技术领域

本发明涉及一种管柱排放及储存装置。

背景技术

石油钻采过程中需要大量对抽油杆、油管以及套管等进行起下、排放作业，在对管柱大量重复排放作业中，要求被起出来的管柱能够整齐的排列好，并在下管时按要求顺序放出。现有技术中完成管柱排放作业大多都是通过人工利用机械工具进行手工操作，这样不仅需要花费大量时间，而且劳动强度大，安全风险高；现有部分钻柱存储作业中管柱存放装置结构复杂，工艺流程繁琐，占用空间大，不能够很好的满足管柱存放与抓取的需要。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种开式管柱储存与排放装置，该装置可以快速、精确的实现油管的上下操作，不仅缩短了钻井周期，同时也减轻了钻井工人劳动强度，提高了工作效率。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种开式管柱储存与排放装置，包括机体，以及为机体提供动力的液压系统，所述机体由外盒机架、管柱起升装置、拨管机构、动力猫道组成；

所述外盒机架，其基体为方形盒，按基体长边为水平方向布置，基体的两侧设置挡板，基体的前后分别固定三组挡条，每组包括两根挡条，两根挡条并排设置，之间留有间隙，其中一组挡条固定在基体长边的中间位置，另两组对称固定在中间组挡条的两侧，且在这两组挡条上分别安装定滑轮组，定滑轮组中的两个定滑轮分别固定在挡条侧面的顶部及底部；

所述管柱起升装置，包括分隔杆及底板，所述底板置于外盒机架的底部；底板的一长边上设置三个凸块，这三个凸块的宽度可以插入到三组挡条的间隙中，凸块的上表面固定插头，底板的两长边两端还分别设置钢丝绳栓孔；所述分隔杆一端固定连接柱，连接柱的下端面中心设置插槽，底板的凸块插头插入到分隔杆插槽中；另外，还包括四个管柱起升液压缸，四个管柱起升液压缸水平均布于外盒机架的长边上，管柱起升液压缸的底部铰接在中间组挡条侧面的底端，管柱起升液压缸的顶端穿孔并固定钢丝绳，钢丝绳另一端依次绕过与其相邻的定滑轮组，钢丝绳的末端固定在底板上的钢丝绳栓孔上；

所述拨管机构，包括拔管架，拔管滑块及拨管液压缸；所述拨管架，其基体为长方形框，拔管架与外盒机架高度相同，宽度是管柱直径的2-3倍，拔管架焊接在外盒机架后面；拨管架的框内垂直等距固定四个拨管液压缸，拨管液压缸的顶端固定拨管滑块，拨管滑块正上方的拨管架框上开有扁孔，拨管滑块垂直升降通过该扁孔，拨管架后面左右两侧还分别设有垂直滑道；所述拨管滑块，其上方采用斜坡结构；其中，位于中间的两个拨管滑块的斜坡结构具有相同的倾斜方向，两端的两个拨管滑块的斜坡结构倾斜方向相同，而两端与中间的拨管滑块的斜坡结构的倾斜方向相反；

所述动力猫道，包括猫道起升机构、猫道造斜机构及钻杆推送机构；所述猫道起升机构，包括猫道垫块及两个猫道起升液压缸，猫道垫块后面设置滑槽，该滑槽与拨管架上的垂直滑道构成滑动副，两个猫道起升液压缸的底端分别铰接在拨管架底部的两侧，其顶杆分别固定在猫道垫块底面的左右两侧；

所述猫道造斜机构，由猫道下凹槽、H架、猫道上凹槽、猫道辊子、猫道造斜液压缸组成；猫道下凹槽上部设有凹形结构， H架、猫道上凹槽可嵌入在该凹形结构中，猫道下凹槽下部焊接在猫道垫块上；猫道上凹槽上部设有凹槽轨道，下部为平面结构，猫道上凹槽一端与猫道下凹槽铰接，猫道下凹槽和猫道上凹槽之间固定H架，H架的一端铰接在猫道下凹槽的凹形结构内，猫道辊子固定在H架的自由端，猫道辊子与猫道上凹槽的底面相切，猫道辊子可沿猫道上凹槽的底面滚动；猫道造斜液压缸上端铰接在H架上，其下端铰接在猫道垫块上；

所述钻杆推送机构，包括猫道上滑道、V型槽以及三个钻杆推送液压缸；猫道上滑道上表面等距排列有三个铰支结构，猫道上滑道两侧面的中部靠上处设有铰支座，猫道上滑道底部设有凹槽，在凹槽的一端设有挡板，猫道上滑道的两侧对称排放有滑块，该滑块与猫道上凹槽的凹槽轨道构成滑动副，猫道上滑道沿凹槽轨道滑动；V型槽底部设置三个铰支块，这三个铰支块与猫道上滑道顶端的三个铰支结构连接；上述三个钻杆推送液压缸，包括一个水平推送液压缸及两个翻转推送液压缸，水平推送液压缸底端用销轴连接在猫道上凹槽的铰支端，顶端铰接在猫道上滑道的挡板上；两个翻转推送液压缸的底部分别铰接在猫道上滑道侧面的铰支座上，顶端铰接在V型槽的两侧。

本发明有如下有益效果：

1、首先，管柱起升架采用板式结构，简单而且重量轻；安装的四个管柱起升液压缸，利用定滑轮组，把水平方向拉力改为竖直方向拉力，既能节省空间，又有利于管柱的提放和倾斜；

2、其次，当管柱从管柱仓库滑到猫道V型槽上时会卡在拔管架上，拨管机构平面上开有四个孔，每个孔中都有个液压缸推动一个拔管滑块，想要向外拨管时，两中间拨管液压缸伸长，推动其对应的拔管滑块伸出，将管柱像外推动；相反，向内拔管时，中间两拨管液压缸收缩，使其对应拔管滑块收缩到平面之下，另外两侧拨管液压缸伸长，使拔管滑块推动管柱向里移动，完成拔管。该拨管机构可以直接和管柱仓库相互配合，不用像传统的拨管机构一样伸出较长的臂，管柱可以直接从仓库滑到拨管平面上，节省很多空间；

3、另外，通过在每层管柱间安装横梁来将每层管柱分隔，也可以将重量传递到底层，缩小每层管柱间的空间，降低重心，每层油管之间的分隔杆采用单侧插拔方式安装，方便快捷。可逐层放入管柱，空间紧凑，装置整体尺寸小，重量轻；

4、最后，动力猫道上V型槽可左右翻转，也可随着猫道前后运动，能够有效的将管柱运送到指定位置，方便快捷；

本发明能够有效完成钻井作业中的管柱排放任务，有效减小了工人的劳动强度，提高了工作效率，同时也使管柱容易准确无误地下放到指定位置，使管柱储存与排放动化系统更加易于装卸、移运。

附图说明

图1是本发明开式管柱储存与排放装置的第一总装图。

图2是本发明开式管柱储存与排放装置的第二总装图。

图3是第一及第二总装图的后视图。

图4是外盒机架的结构示意图。

图5是管柱起升装置的结构示意图。

图6是底板的结构示意图。

图7是分隔杆的结构示意图。

图8是分隔杆连接柱的结构示意图。

图9是拨管机构的结构示意图。

图10是拔管架的结构示意图。

图11是拨管滑块的结构示意图。

图12是动力猫道连接在拨管架上的结构示意图。

图13是猫道垫块的结构示意图。

图14是猫道垫块与拔管架连接图。

图15是猫道造斜机构的结构示意图。

图16是猫道下凹槽的结构示意图。

图17是猫道上凹槽的结构示意图。

图18是H架的结构示意图。

图19是猫道辊子的结构示意图。

图20是钻杆推送机构结构图。

图21是猫道上滑道的俯视图。

图21A是猫道上滑道的仰视图。

图22是V型槽的结构示意图。

图23是本发明工作过程拔管机构向外拔管示意图。

图24是本发明工作过程钻杆推送机构向前推送管柱示意图。

图25是本发明工作过程猫道造斜机构下放管柱示意图。

图26是本发明工作过程拔管机构向内拔管示意图。

图27是本发明工作过程管柱起升装置下放管柱示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

一种开式管柱储存与排放装置，包括机体，以及为机体提供动力的液压系统，由图1结合图2、图3所示：所述机体由外盒机架1、管柱起升装置2、拨管机构3、动力猫道4组成。

由图4示：所述外盒机架1，其基体为方形盒，按基体长边为水平方向布置，基体的两侧设置挡板1-0，基体的前后分别固定三组挡条1-1，每组包括两根挡条1-1，两根挡条1-1并排设置，之间留有间隙，其中一组挡条1-1固定在基体长边的中间位置，另两组对称固定在中间组挡条1-1的两侧，且在这两组挡条1-1上分别安装定滑轮组1-2，定滑轮组1-2中的两个定滑轮分别固定在挡条1-1侧面的顶部及底部。

由图5所示：所述管柱起升装置2，包括分隔杆2-1及底板2-2，所述底板2-2置于外盒机架1的底部；结合图6所示：底板2-2的一长边上设置三个凸块2-2-1，这三个凸块2-2-1的宽度可以插入到三组挡条1-1的间隙中，凸块2-2-1的上表面固定插头2-2-2，底板2-2的两长边两端还分别设置钢丝绳栓孔223；由图7结合图8所示：所述分隔杆2-1一端固定连接柱2-1-1，连接柱2-1-1的下端面中心设置插槽2-1-2，底板的凸块插头2-2-2插入到分隔杆插槽2-1-2中；另外，管柱起升装置2还包括四个管柱起升液压缸2-3，四个管柱起升液压缸2-3水平均布于外盒机架1的长边上，管柱起升液压缸2-3的底部铰接在中间组挡条1-1侧面的底端，管柱起升液压缸2-3的顶杆上端穿孔并固定钢丝绳2-4，钢丝绳2-4另一端依次绕过与其相邻的滑轮组1-2，钢丝绳的末端栓在底板上的钢丝绳栓孔2-2-3上。

由图9所示：所述拨管机构3，包括拔管架3-1，拔管滑块3-2及拨管液压缸3-3；所述拨管架3-1，其基体为长方形框，拔管架3-1与外盒机架1高度相同，宽度是最大管柱直径的2-3倍，拔管架3-1焊接在外盒机架1后面；拨管架3-1的框内垂直等距固定四个拨管液压缸3-3，拨管液压缸的顶杆上端固定拨管滑块3-2，由图10所示：拨管滑块3-2正上方的拨管架框上开有扁孔3-1-1，拨管滑块3-2垂直升降可通过该扁孔3-1-1，拨管架3-1后面左右两侧还分别设有垂直滑道3-1-2；由图11所示：所述拨管滑块3-2，其上方采用斜坡结构3-3-1；其中，位于中间的两个拨管滑块3-2的斜坡结构3-3-1具有相同的倾斜方向，两端的两个拨管滑块3-2的斜坡结构3-3-1倾斜方向相同，而两端与中间的拨管滑块3-2的斜坡结构3-3-1的倾斜方向相反。

所述动力猫道4，包括猫道起升机构、猫道造斜机构及钻杆推送机构；由图12所示：所述猫道起升机构，包括猫道垫块4-1及两个猫道起升液压缸4-2，由图13结合图14所示：猫道垫块4-1后面设置滑槽4-1-1，该滑槽4-1-1与拨管架上的垂直滑道3-1-2构成滑动副，两个猫道起升液压缸4-2的底端分别铰接在拨管架3-1底部的两侧，其顶杆分别固定在猫道垫块4-1底面的左右两侧，猫道起升液压缸4-2伸缩，猫道垫块4-1沿垂直滑道3-1-2上下滑动。

由图15所示：所述猫道造斜机构，由猫道下凹槽4-3、H架4-4、猫道上凹槽4-5、猫道辊子4-6、猫道造斜液压缸4-7组成；猫道下凹槽4-3上部设有凹形结构4-3-1，具体见图16，H架4-4、猫道上凹槽4-5可嵌入在该凹形结构4-3-1中，猫道下凹槽4-3下部焊接在猫道垫块4-1上；猫道上凹槽4-5上部设有凹槽轨道4-5-1，下部为平面结构，具体见图17，猫道上凹槽4-5一端与猫道下凹槽4-3铰接，猫道下凹槽4-3和猫道上凹槽4-5之间固定H架4-4，H架4-4的一端铰接在猫道下凹槽的凹形结构4-3-1内，猫道辊子4-6固定在H架4-4的自由端，H架4-4与猫道辊子的结构见图18及图19，猫道辊子4-6与猫道上凹槽4-5的底面相切，猫道辊子4-6可沿猫道上凹槽4-5的底面滚动；猫道造斜液压缸4-7上端铰接在H架4-4上，其下端铰接在猫道垫块4-1上；猫道造斜液压缸4-7的伸缩可带动H架4-4起落，从而带动猫道上凹槽4-5的自由端升降。

由图20所示： 所述钻杆推送机构，包括猫道上滑道4-8、V型槽4-9以及三个钻杆推送液压缸；由图21及图21A所示：猫道上滑道4-8上表面等距排列有三个铰支结构4-8-1，猫道上滑道4-8两侧面的中部靠上处设有铰支座4-8-3，猫道上滑道4-8底部设有凹槽4-8-2，在凹槽4-8-2的一端设有挡板4-8-5，猫道上滑道4-8的两侧对称排放有滑块4-8-4，该滑块4-8-4与猫道上凹槽4-5的凹槽轨道4-5-1构成滑动副，猫道上滑道4-8沿凹槽轨道4-5-1滑动；由图22所示：V型槽4-9底部设置三个铰支块4-9-1，这三个铰支块4-9-1与猫道上滑道4-8顶端的三个铰支结构4-8-1连接；结合图20所示：上述三个钻杆推送液压缸，包括一个水平推送液压缸4-10及两个翻转推送液压缸4-11，水平推送液压缸4-10底端用销轴连接在猫道上凹槽4-5的铰支端，顶端铰接在猫道上滑道的挡板4-8-5上，水平推送液压缸4-10的伸缩可带动猫道上滑道4-8水平方向的前进和后退；两个翻转推送液压缸4-11的底部分别铰接在猫道上滑道4-8侧面的铰支座4-8-3上，顶端铰接在V型槽4-9的两侧，这样通过控制两侧的翻转推送液压缸4-11伸缩就可以控制V型槽4-9的翻转。

结合图23-图27所示：具体说明本装置作业过程：

一、释放管柱

1、将分隔杆取走，使管柱能够顺利从外盒机架中运动出来；

2、同时收缩四个管柱起升液压缸，使管柱起升液压缸通过绕在定滑轮组上的钢丝绳带动底板向上运动，将管柱提升，当管柱到达拔管架上表面的高度时停止；

3、收缩拨管架上的中间两个拨管液压缸，伸长两侧的拨管液压缸；然后调节起升装置液压缸，使底板倾斜，管柱向拔管架滑动；当第一根管柱滑到拔管架上时，伸长拨管架上的中间两个拨管液压缸，同时收缩两侧的两个拨管液压缸，让管柱滑到拨管架的中央，然后伸长两侧的两个拨管液压缸，同时收缩中间的两个拨管液压缸，这样一方面第一根管柱可以在拔管滑块的推动下向外运动，另一方面两侧液压缸上端的拔管滑块能够有效的将第一根管柱和其他管柱分隔开，使其他管柱不至于滑落，在拔管滑块的推动下管柱向外运动到猫道上，完成管柱从外盒机架到猫道的转移；

4、调节动力猫道，使V型槽高度与拔管架上表面一致，调节V型槽两侧的翻转推送液压缸，使V型槽处于侧翻状态，以便拔管滑块推动管柱向动力猫道上V型槽滑动；

5、管柱滑到V型槽后调节两侧的翻转推送液压缸，使V型槽恢复到初始水平状态，伸长水平推送液压缸，推动猫道上滑道向前运动，同时带动V型槽和V型槽内管柱向前运动；

6、最后当V型槽将管柱运送到指定位置后，调节翻转推送液压缸，使V型槽翻转，将管柱滑出，完成管柱的释放过程。

二、存储管柱

1、伸长水平推送液压缸，使猫道上V型槽处于待存储管柱的旁边；

2、调节翻转推送液压缸，将V型槽翻转，以便管柱顺利到达V型槽内，装上管柱后调节翻转推送液压缸，使V型槽转正；

3、伸长猫道造斜液压缸，使H架升高，带动升高猫道上凹槽和猫道上滑道，从而使V型槽倾斜，让V型槽内的管柱能够顺利滑动到V型槽的底端，以便管柱能够转移到拔管架上；

4、收缩猫道造斜液压缸，下放V型槽到水平状态；

5、将水平推送液压缸缩回，带动猫道上滑道往回运动，从而使V型槽内的管柱运动到拔管架的正前方；

6、调节两个猫道起升液压缸，让动力猫道整体上下移动，最终使V型槽底部与拔管架上表面处于同一水平高度；

7、调节翻转推送液压缸，使V型槽向内翻转，将其内部的管柱运送到拔管架上，管柱到达拔管架后将V型槽翻正；

8、同时收缩外盒机架上的四个管柱起升液压缸，使管柱起升液压缸通过钢丝绳带动底板上升，当上升到与拔管架上表面一致的高度时停止；

9、收缩拨管架两侧的拨管液压缸，伸长中间两个拨管液压缸；然后倾斜猫道V型槽，使管柱向拔管架滚动；当管柱滑到拔管架上时，伸长两侧的拨管液压缸，同时收缩中间的两个拨管液压缸，让管柱滑到拨管架的中央，然后伸长中间的两个拨管液压缸，同时收缩两侧的两个拨管液压缸，让拔管滑块推动管柱运行到底板上，完成管柱放入；

10、将三根分隔杆安装到底板上，使底板管柱整齐排好；

11、在内侧管柱起升液压缸长度不变的情况下，伸长外侧管柱起升液压缸，使底板处于向内倾斜状态，以便管柱能够滑动到外盒机架的内部位置；当管柱到达外盒机架内部位置后，在外侧管柱起升液压缸长度不变的情况下伸长内侧管柱起升液压缸，使底板恢复到水平位置状态；最后同时伸长四个管柱起升液压缸，下放底板到合适位置，完成管柱的存储过程。

Claims (1)

1.一种开式管柱储存与排放装置，包括机体，以及为机体提供动力的液压系统，所述机体由外盒机架、管柱起升装置、拨管机构、动力猫道组成； 其特征在于：

所述外盒机架，其基体为方形盒，按基体长边为水平方向布置，基体的两侧设置挡板，基体的前后分别固定三组挡条，每组包括两根挡条，两根挡条并排设置，之间留有间隙，其中一组挡条固定在基体长边的中间位置，另两组对称固定在中间组挡条的两侧，且在这两组挡条上分别安装定滑轮组，定滑轮组中的两个定滑轮分别固定在挡条侧面的顶部及底部；

所述管柱起升装置，包括分隔杆及底板，所述底板置于外盒机架的底部；底板的一长边上设置三个凸块，这三个凸块的宽度可以插入到三组挡条的间隙中，凸块的上表面固定插头，底板的两长边两端还分别设置钢丝绳栓孔；所述分隔杆一端固定连接柱，连接柱的下端面中心设置插槽，底板的凸块插头插入到分隔杆插槽中；另外，还包括四个管柱起升液压缸，四个管柱起升液压缸水平均布于外盒机架的长边上，管柱起升液压缸的底部铰接在中间组挡条侧面的底端，管柱起升液压缸的顶端穿孔并固定钢丝绳，钢丝绳另一端依次绕过与其相邻的定滑轮组，钢丝绳的末端固定在底板上的钢丝绳栓孔上；

所述拨管机构，包括拔管架，拔管滑块及拨管液压缸；所述拨管架，其基体为长方形框，拔管架与外盒机架高度相同，宽度是管柱直径的2-3倍，拔管架焊接在外盒机架后面；拨管架的框内垂直等距固定四个拨管液压缸，拨管液压缸的顶端固定拨管滑块，拨管滑块正上方的拨管架框上开有扁孔，拨管滑块垂直升降通过该扁孔，拨管架后面左右两侧还分别设有垂直滑道；所述拨管滑块，其上方采用斜坡结构；其中，位于中间的两个拨管滑块的斜坡结构具有相同的倾斜方向，两端的两个拨管滑块的斜坡结构倾斜方向相同，而两端与中间的拨管滑块的斜坡结构的倾斜方向相反；

所述动力猫道，包括猫道起升机构、猫道造斜机构及钻杆推送机构；所述猫道起升机构，包括猫道垫块及两个猫道起升液压缸，猫道垫块后面设置滑槽，该滑槽与拨管架上的垂直滑道构成滑动副，两个猫道起升液压缸的底端分别铰接在拨管架底部的两侧，其顶杆分别固定在猫道垫块底面的左右两侧；

所述猫道造斜机构，由猫道下凹槽、H架、猫道上凹槽、猫道辊子、猫道造斜液压缸组成；猫道下凹槽上部设有凹形结构， H架、猫道上凹槽可嵌入在该凹形结构中，猫道下凹槽下部焊接在猫道垫块上；猫道上凹槽上部设有凹槽轨道，下部为平面结构，猫道上凹槽一端与猫道下凹槽铰接，猫道下凹槽和猫道上凹槽之间固定H架，H架的一端铰接在猫道下凹槽的凹形结构内，猫道辊子固定在H架的自由端，猫道辊子与猫道上凹槽的底面相切，猫道辊子可沿猫道上凹槽的底面滚动；猫道造斜液压缸上端铰接在H架上，其下端铰接在猫道垫块上；

所述钻杆推送机构，包括猫道上滑道、V型槽以及三个钻杆推送液压缸；猫道上滑道上表面等距排列有三个铰支结构，猫道上滑道两侧面的中部靠上处设有铰支座，猫道上滑道底部设有凹槽，在凹槽的一端设有挡板，猫道上滑道的两侧对称排放有滑块，该滑块与猫道上凹槽的凹槽轨道构成滑动副，猫道上滑道沿凹槽轨道滑动；V型槽底部设置三个铰支块，这三个铰支块与猫道上滑道顶端的三个铰支结构连接；上述三个钻杆推送液压缸，包括一个水平推送液压缸及两个翻转推送液压缸，水平推送液压缸底端用销轴连接在猫道上凹槽的铰支端，顶端铰接在猫道上滑道的挡板上；两个翻转推送液压缸的底部分别铰接在猫道上滑道侧面的铰支座上，顶端铰接在V型槽的两侧。