CN108397144A - 一种钻杆自动排放系统的扶持机械手装置 - Google Patents

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葛乐通
孙俊林
石浦
史文杰
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/14—Racks, ramps, troughs or bins, for holding the lengths of rod singly or connected; Handling between storage place and borehole
    • E21B19/15—Racking of rods in horizontal position; Handling between horizontal and vertical position
    • E21B19/155—Handling between horizontal and vertical position

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Abstract

本发明一种钻杆自动排放系统的扶持机械手装置，该装置中的平行四杆机构的运动是由电动缸数控技术控制，通过电动缸精确控制平行四边形的运动，达到扶持机械手的钳头到达正确同步位置，同时扶持机械手整体可以进行旋转和横向直线运动达到跟踪配合夹持机械手的运动将钻杆移运到排管架内或井口，达到自动排管的要求。在非工作期间扶持机械手可以移动到钻井平台两端，不影响平台上的其他操作工作。

Description

一种钻杆自动排放系统的扶持机械手装置
技术领域
本发明涉及石油井口设备领域，是钻杆自动排放系统中的一种电动缸控制平行四杆机构组成的扶持机械手装置。
技术背景
在整个钻井过程中，需要在起下钻过程中需要将钻杆从井口移送到排放架或从排放架移送到井口，即钻杆排放操作。目前国内钻井平台普遍的采用人工的方式扶持立根配合顶部驱动装置来完成排放。工人站在二层台处工作条件差，危险性高，工作效率低，尤其是在高温、高寒、缺氧的作业环境中，人工处理将严重影响钻井效率。自动化的排管系统能够取代二层台的井架工，极大的提高钻井效率和钻井工人的安全性，降低作业成本。
本发明利用一种电动缸控制的扶持机械手，实现一种无立柱分体式的全自动钻杆排放系统，可满足所需的自动排管要求。安全高效，安装维护便捷。
发明内容
本发明为提高钻井自动化水平，提出一种扶持机械手装置配合夹持机械手进行上下同步自动排管的工作。提高了钻井工作的效率和钻井工人的安全性。
本发明的结构特征：其结构最大的特点是结构灵活，拆装方便，该装置的平行四杆机构的运动是由电动缸数控技术控制，通过电动缸精确控制平行四边形的运动，达到扶持机械手的钳头到达正确位置，同时扶持机械手整体可以进行旋转和横向直线运动达到跟踪配合上端夹持机械手的运动，将钻杆移运到排管架内或井口，达到自动排管的要求。
本发明的有益效果：本装置扶持机械手通过电缸的伸缩和整体的旋转同步跟踪夹持机械手的运动将钻杆移运到排管架内，在非工作期间扶持机械手装置可以移动到平台两端，不影响平台上的其他操作工作。在钻井工作中具有实用性，自动化程度高，大幅度提高效率和安全性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是自动排管装置的总体布置三维视图；
图2是扶持机械手的三维视图；
1-机架；2-排管架；3-机架上导轨；4-夹持机械手；5-扶持机械手；6-机架下导轨；
7-井口；8-钻杆；9-扶持机械手滚轮；10-扶持机械手底座；11-扶持机械手转盘；
12-扶持机械手钳头；13-扶持机械手横梁；14-扶持机械手前臂；15-扶持机械手后
臂；16-电动缸
具体实施方式
如图1所示，自动排管系统机架1安放在钻井平台井口7上。机架1两端装有排管架2，夹持机械手4安装在机架上导轨3内，扶持机械手5安装在机架下导轨6内。夹持机械手4和扶持机械手5都可以进行整体旋转和整体横向直线运动。扶持机械手5在非工作期间可以移动到机架1两端，不影响钻井过程的其他工作。
当钻杆8从井口7提出时，上端夹持机械手4与下端扶持机械手8进行同步操作夹持钻杆8，达到夹持机械手4与扶持机械手的钳头12同步保持钻杆8垂直。此过程中扶持机械手5扶持钻杆8与夹持机械手4往同步移动，同时扶持机械手5需要收缩钳头，保证扶持机械手5和夹持机械手4在竖直方向保持同步。当钻杆8到达指定排管架2某一槽口对应位置时，夹持机械手4和扶持机械手5同时沿各自导轨往管架3方向平行移动，将钻杆8运输到排管架3内，完成所需的钻杆排放工作。
如图2所示，扶持机械手转盘11可以在扶持机械手底座10上进行旋转运动，扶持机械手滚轮9可以在对应导轨内横向进行直线滚动移动。扶持机械手钳头12通过铰链连接在扶持机械手横梁13的前端。扶持机械手横梁13、扶持机械手前臂14、扶持机械手后臂15和扶持机械手转盘11上的支架通过铰链组成可变形的平行四杆机构，平行四杆机构由扶持机械手转盘11、扶持机械手横梁13、扶持机械手前臂14和扶持机械手后臂15组成，电动缸16的伸缩可以驱动扶持机械手前臂14和扶持机械手后臂15同时平行旋转，从而控制扶持机械手钳头12相对于扶持机械手底座10的水平移动。
需要说明的是在上述基础上所作出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (1)

1.一种钻杆自动排放系统的扶持机械手装置，其特征是：扶持机械手(5)底部安装扶持机械手滚轮(9)，可在机架下导轨(6)内做整体装置的直线运动；扶持机械手转盘(11)在扶持机械手底座(10)内进行水平旋转运动；扶持机械手(5)是由平行四杆机构组成，平行四杆机构由扶持机械手转盘(11)、扶持机械手横梁(13)、扶持机械手前臂(14)和扶持机械手后臂(15)组成，通过电动缸(16)的伸缩控制与平行四杆机构相连接的扶持机械手钳头(12)的水平伸长量，达到同步跟踪上端夹持机械手(4)的运动。
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