CN109611038B - 一种海洋钻井平台自动排管装置 - Google Patents

一种海洋钻井平台自动排管装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海洋钻井平台自动排管装置,包括固定在钻井平台上的排放架机构,所述排放架机构包括放置架,放置架的顶部安装有用于存放钻杆立根的导轨架a,放置架的下部对称安装有与导轨架a配合的导轨架b和导轨架c,导轨架a上设置有钻杆立根抓取装置,导轨架a上开设有钻杆立根取放口,且导轨架a上连接有能够打开或关闭钻杆立根取放口的钻杆立根取放口锁紧装置,导轨架b和导轨架c上设置有与钻杆立根抓取装置配合的若干钻杆立根固定和移动装置,所述钻杆立根抓取装置、钻杆立根取放口锁紧装置以及钻杆立根固定和移动装置均通过PLC控制。本发明可以使钻杆立根移送更高效。

Description

一种海洋钻井平台自动排管装置
技术领域
本发明涉及一种钻井施工设备,具体涉及一种海洋钻井平台自动排管装置。
背景技术
自动排管系统的主要作用是将钻杆立根在井口和排放架之间传送。传统的自动排放系统移送钻杆立根都是通过立柱上夹持爪夹住钻杆立根,然后通过导轨小车在导轨上运送到指定位置。由于立根排放位置不是唯一点,所以传统的自动排放系统必然需要通过导轨来调整立柱位置来保证立根运送到指定位置。显然,这样的排管方案由于需要在立柱导轨上运移,必然会使排放周期长,工作效率低下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海洋钻井平台自动排管装置,以解决现有技术的问题,本发明可以使钻杆立根移送更高效。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种海洋钻井平台自动排管装置,包括固定在钻井平台上的排放架机构,所述排放架机构包括放置架,放置架的顶部安装有用于存放钻杆立根的导轨架a,放置架的下部对称安装有与导轨架a配合的导轨架b和导轨架c,导轨架a上设置有钻杆立根抓取装置,导轨架a上开设有钻杆立根取放口,且导轨架a上连接有能够打开或关闭钻杆立根取放口的钻杆立根取放口锁紧装置,导轨架b和导轨架c上设置有与钻杆立根抓取装置配合的若干钻杆立根固定和移动装置,所述钻杆立根抓取装置、钻杆立根取放口锁紧装置以及钻杆立根固定和移动装置均通过PLC控制。
进一步地,所述钻杆立根抓取装置包括连接在导轨架a上的立柱以及连接在立柱上的夹持爪。
进一步地,所述钻杆立根固定和移动装置包括设置在导轨架b和导轨架c之间的小车,小车的下部穿过导轨架c的导轨连接至驱动装置,小车的上部穿过导轨架b的导轨连接至钻杆立根固定装置。
进一步地,驱动装置包括连接在小车下部的齿轮a,且相邻的齿轮a啮合,还包括两个步进电机a,两个步进电机a的输出端均连接有带轮,两个带轮之间连接有双面齿带,所述齿轮a与双面齿带啮合。
进一步地,钻杆立根固定装置包括连接在小车上部主轴,钻杆立根套设在主轴上,主轴的下部固定有用于对钻杆立根进行轴向限位的凸台a,凸台a与导轨架b之间设置有连接件,相邻的钻杆立根固定装置通过连接件相连。
进一步地,凸台a的侧面固定有竖杆,且竖杆位于相邻的两个凸台a之间,竖杆的顶部连接有横杆,所述横杆位于导轨架a的导轨中,且横杆的两端通过车轴b连接有车轮b,导轨架a的导轨中对称设置有与车轮b配合的轨道,当钻杆立根套设在主轴上时,相邻的两个横杆对钻杆立根进行径向限位。
进一步地,小车与导轨架b之间通过车轮a连接,所述车轮a通过车轴a和螺母与小车固定。
进一步地,钻杆立根取放口锁紧装置包括固定在导轨架a侧面的横板,且横板位于钻杆立根取放口的一侧,横板上设置有步进电机b,步进电机b的输出端连接有齿轮b,横板上还设有与齿轮b啮合的齿条,齿条的端部连接有能够将钻杆立根取放口关闭的钻杆立根取放口锁紧件。
进一步地,齿条的端部通过凸台b连接至钻杆立根取放口锁紧件,且凸台b上设置有齿轮d,导轨架a的侧面还连接有步进电机c,步进电机c的输出端连接有齿轮c,当钻杆立根取放口锁紧件移动至钻杆立根取放口时,齿轮c与齿轮d啮合,齿轮c能够带动齿轮d转动进而使钻杆立根取放口锁紧件旋转对钻杆立根取放口进行封堵。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
传统的海洋钻井平台自动排管机排管的时间顺序为:首先夹持爪夹持并且钻杆立根提升;然后钻杆立根通过导轨移动至排放架位置,接着夹持爪将钻杆立根放置在排放架上,最后夹持爪归到初始位置进行新的钻杆抓取。而本发明装置通过新的方案设计,将钻杆立根的储存单元化,相比传统的排管方案,本发明的排管方案的排管顺序为:首先钻杆立根抓取装置夹持钻杆立根,然后钻杆立根抓取装置将钻杆立根放置在用来存放钻杆立根的钻杆立根固定和移动装置上,接着钻杆立根抓取装置返回井口继续抓取钻杆立根同时存放钻杆立根的钻杆立根固定和移动装置向前移动一个工位使后面没有存放立根的钻杆立根固定和移动装置补位向前等待钻杆立根抓取装置将钻杆立根放置,最后等所有钻杆立根排放完成,关闭钻杆立根取放口,可以看出本发明的排管方案可以实现钻杆立根抓取装置将钻杆抓取提升的过程与钻杆立根抓取装置将钻杆放置在排放架的过程同时进行,也就是相对传统的排管方案节省了夹持爪通过导轨移动至排放架位置的时间,同比估算提高了20%效率。
进一步地,通过步进电机a、带轮、双面齿带以及齿轮a的配合带动小车,进而带动用于放置钻杆立根的主轴进行补位,排管更加高效。
进一步地,通过设置凸台a可以对钻杆立根进行轴向限位,同时将凸台a采用连接件连接,保证了主轴补位的连贯性。
进一步地,通过设置竖杆和横杆可以对钻杆立根进行全方位的限位,防止在排管过程中的晃动。
进一步地,通过步进电机b、齿轮b和齿条的配合能够在排管结束后将钻杆立根取放口锁紧件移动至钻杆立根取放口进行封堵。
进一步地,通过步进电机c、齿轮c和齿轮d的配合可以使钻杆立根取放口锁紧件旋转至将钻杆立根取放口彻底封堵。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图;
图2为图1下部局部结构放大图;
图3为图1上部局部结构放大图;
图4为图1下部局部结构正视图;
图5为图1下部局部结构侧视图;
图6为导轨架a的俯视图;
图7为导轨架b和导轨架c的俯视图。
其中:1-导轨架a;2-导轨架b;3-导轨架c;4-立柱;5-夹持爪;6-竖杆;7-带轮;8-齿轮a;9-车轴a;10-小车;11-凸台a;12-主轴;13-连接件;14-车轮a;15-螺母;16-双面齿带;17-步进电机a;18-齿轮b;19-齿条;20-螺钉;21-车轮b;22-车轴b;23-横杆;24-齿轮c;25-钻杆立根取放口;26-钻杆立根取放口锁紧件;27-步进电机c;28-齿轮d;29-凸台b;30-步进电机b;31-横板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述:
参见图1至图7,一种海洋钻井平台自动排管装置,包括抓取和排放钻杆的钻杆立根抓取装置、与钻杆立根抓取装置相配套的液压系统;还包括排放钻杆立根的排放架机构、与排放架机构相配套的控制系统。排放架机构固定于钻井平台之上,所述排放架机构包括放置架,放置架的顶部安装有用于存放钻杆立根的导轨架a1,放置架的下部对称安装有与导轨架a1配合的导轨架b2和导轨架c3,导轨架a1上设置有钻杆立根抓取装置,导轨架a1上开设有钻杆立根取放口25,且导轨架a1上连接有能够打开或关闭钻杆立根取放口25的钻杆立根取放口锁紧装置,导轨架b2和导轨架c3上设置有与钻杆立根抓取装置配合的若干钻杆立根固定和移动装置,所述钻杆立根抓取装置、钻杆立根取放口锁紧装置以及钻杆立根固定和移动装置均通过PLC控制。钻杆立根抓取装置包括连接在导轨架a1上的立柱4以及连接在立柱4上的夹持爪5,夹持爪5运动范围为立柱4左侧0°到90°钻杆立根取放口25处,夹持爪5的型号为MPR-70A型全液压自动排管机所配套的夹持爪,夹持爪5与立柱4之间360°旋转连接。夹持爪5用来夹持钻杆立根,用于套设钻杆立根的主轴12设置在导轨架c3上,所述导轨架c3通道设置有若干主轴12,所述主轴12底部设置有齿轮a8,齿轮a8与主轴12通过平键连接,所述齿轮a8外侧通过啮合活动安装有双面齿带16,两个带轮7与双面齿带16内啮合安装,所述导轨架c3与导轨架b2之间安装有小车10、小车10与车轮a14的连接通过车轴a9和螺母15连接,车轮a14卡在导轨架c3、导轨架b2的导轨间,所述小车10上端设置有连接件13,连接件13用来连接导轨架通道里若干个主轴12,所述连接件13上端设置有凸台a11,凸台a11侧端设置有竖杆6,凸台a11与竖杆6通过螺钉连接,所述竖杆6上端设置有横杆23,横杆23与与竖杆6通过螺钉20连接,所述横杆23上安装有车轮b21,车轮b21和横杆23通过车轴b22连接,所述导轨架a1、导轨架b2、导轨架c3之间通过支撑杆连接,所述导轨架a的侧面设置有横板31,横板31上设置有齿条19,所述齿条19与齿轮b18通过啮合安装,所述齿条19右端设置有凸台b29,凸台b29中间中空,钻杆立根取放口锁紧件26一端通过两个凸台b29相对连接,所述钻杆立根取放口锁紧件26上设置有齿轮d28,导轨架a1的侧面还连接有步进电机c27,步进电机c27的输出端连接有齿轮c24,当钻杆立根取放口锁紧件26移动至钻杆立根取放口25时,齿轮c24与齿轮d28啮合,齿轮c24能够带动齿轮d28转动进而使钻杆立根取放口锁紧件26旋转对钻杆立根取放口25进行封堵。
下面对本发明的操作过程做详细描述:
本发明包括固定在钻井平台上的排放架机构,所述排放架机构包括放置架,放置架的顶部安装有用于存放钻杆立根的导轨架a1,放置架的下部对称安装有与导轨架a1配合的导轨架b2和导轨架c3,导轨架a1上设置有钻杆立根抓取装置,导轨架a1上开设有钻杆立根取放口25,且导轨架a1上连接有能够打开或关闭钻杆立根取放口25的钻杆立根取放口锁紧装置,导轨架b2和导轨架c3上设置有与钻杆立根抓取装置配合的若干钻杆立根固定和移动装置,所述钻杆立根抓取装置、钻杆立根取放口锁紧装置以及钻杆立根固定和移动装置均通过PLC控制。钻杆立根抓取装置包括:固定在导轨架a1上的立柱4、与立柱360°旋转式相连接的夹持爪5。钻杆立根固定和移动装置包括用来固定和移动单个钻杆立根的主轴12、用来连接主轴12的连接件13、连接件13与连接件13之间通过螺栓连接、用来使主轴12能够一起移动的齿轮a8、用来驱动齿轮a8的双面齿带16、用来驱动双面齿带16的带轮7、用来驱动带轮7的步进电动机a17、用来卡与主轴12连接的小车10的导轨架b2和导轨架c3、用来存放钻杆立根的导轨架a1、用来锁死钻杆取放口25的钻杆立根取放口锁紧件26、用来驱动钻杆立根取放口锁紧件26旋转的齿轮d28、用来驱动齿轮d28的齿轮c24,用于驱动齿轮c27的步进电动机c27、用来驱动钻杆立根取放口锁紧件26左右移动的齿条19、用来驱动齿条19左右移动的齿轮b18、用来驱动齿轮b18的步进电动机b30、用来放置钻杆立根的凸台a11、用来约束钻杆立根的横杆23、用来保证横杆可以在导轨架a1移动的车轮b21、用来约束车轮b21的车轴b22、用来约束钻杆立根和横杆23与凸台a11的竖杆6、用来连接齿条19和钻杆立根取放口锁紧件26的凸台b29。
本发明的往排放架移送钻杆立根的排管步骤为:
一、接通动力源,夹持爪5将井口钻杆立根夹持提起,然后旋转90°到导轨架a1钻杆立根取放口25处,将钻杆立根放置在钻杆立根固定和移动装置的主轴12上,然后返回井口继续夹持钻杆立根。
二、排放架机构放置钻杆立根的通道内侧设置有若干个主轴12,它们通过连接件13连接,通过齿轮a8相互啮合排满整个通道。这时排放架控制系统给予步进电动机a17一个信号,步进电动机a17旋转一定角度,通过平键带动两个带轮7旋转,通过两个带轮7带动双面齿带16旋转,通过双面齿带16带动齿轮a8旋转一定角度,使主轴12向左移动一个工位。由于主轴12通过连接件13相连,通过齿轮a8相互啮合,所以保证了主轴12向左移动一个工位时,它后面与他相啮合的未放置钻杆立根单元的主轴12迅速补位到钻杆立根取放口25处。
三、这样依次类推直到把所有钻杆立根排满整个排放架通道。
四、待到将所有钻杆立根排放完成后,排放架控制系统给步进电动机b30一个信号,步进电动机b30带动齿轮b18旋转一定角度,齿轮b18带动齿条19移动,齿条19带动钻杆立根取放口锁紧件26向右移动,使钻杆立根取放口锁紧件26上的齿轮d28与齿轮c24相啮合,这时排放架控制系统给步进电动机c27一个信号,使齿轮c24旋转一定角度,齿轮c24带动齿轮d27旋转,齿轮d27通过键带动钻杆立根取放口锁紧件26旋转逆时针180°将钻杆立根取放口25锁死。
本发明往井口移送立根的排管步骤为:
一、接通动力源,排放架控制系统给步进电动机c27一个信号,使齿轮c24旋转一定角度,齿轮c24带动齿轮d28旋转,齿轮d28通过键带动钻杆立根取放口锁紧件26顺时针旋转180°将钻杆立根取放口25打开。然后排放架控制系统给步进电动机b30一个信号,步进电动机b30带动齿轮b18旋转一定角度,齿轮b18带动齿条19移动,使齿条19带动钻杆立根取放口锁紧件26向左移动到不干涉钻杆移送的位置。
二、此时排放架控制系统给步进电机a17一个信号,使左边最靠近钻杆脱离口处的装有钻杆立根的主轴12向右移送到钻杆取放口25处,这时夹持爪5旋转90°将钻杆立根取走,这时排放架再给步进电机a17一个信号,步进电机a17旋转一定角度,通过平键带动两个带轮7旋转,通过两个带轮7带动双面齿带16旋转,通过双面齿带16带动齿轮a8旋转一定角度,使左边与取走钻杆立根的主轴12相啮合的装有钻杆立根的主轴12迅速补位到钻杆立根取放口25处以待夹持爪5下次夹取。
三、依次类推,直到将所有钻杆立根从排放架移送到井口。

Claims (9)

1.一种海洋钻井平台自动排管装置,其特征在于,包括固定在钻井平台上的排放架机构,所述排放架机构包括放置架,放置架的顶部安装有用于存放钻杆立根的导轨架a(1),放置架的下部对称安装有与导轨架a(1)配合的导轨架b(2)和导轨架c(3),导轨架a(1)上设置有钻杆立根抓取装置,导轨架a(1)上开设有钻杆立根取放口(25),且导轨架a(1)上连接有能够打开或关闭钻杆立根取放口(25)的钻杆立根取放口锁紧装置,导轨架b(2)和导轨架c(3)上设置有与钻杆立根抓取装置配合的若干钻杆立根固定和移动装置,所述钻杆立根抓取装置、钻杆立根取放口锁紧装置以及钻杆立根固定和移动装置均通过PLC控制。
2.根据权利要求1所述的一种海洋钻井平台自动排管装置,其特征在于,所述钻杆立根抓取装置包括连接在导轨架a(1)上的立柱(4)以及连接在立柱(4)上的夹持爪(5)。
3.根据权利要求1所述的一种海洋钻井平台自动排管装置,其特征在于,所述钻杆立根固定和移动装置包括设置在导轨架b(2)和导轨架c(3)之间的小车(10),小车(10)的下部穿过导轨架c(3)的导轨连接至驱动装置,小车(10)的上部穿过导轨架b(2)的导轨连接至钻杆立根固定装置。
4.根据权利要求3所述的一种海洋钻井平台自动排管装置,其特征在于,驱动装置包括连接在小车(10)下部的齿轮a(8),且相邻的齿轮a(8)啮合,还包括两个步进电机a(17),两个步进电机a(17)的输出端均连接有带轮(7),两个带轮(7)之间连接有双面齿带(16),所述齿轮a(8)与双面齿带(16)啮合。
5.根据权利要求3所述的一种海洋钻井平台自动排管装置,其特征在于,钻杆立根固定装置包括连接在小车(10)上部主轴(12),钻杆立根套设在主轴(12)上,主轴(12)的下部固定有用于对钻杆立根进行轴向限位的凸台a(11),凸台a(11)与导轨架b(2)之间设置有连接件(13),相邻的钻杆立根固定装置通过连接件(13)相连。
6.根据权利要求5所述的一种海洋钻井平台自动排管装置,其特征在于,凸台a(11)的侧面固定有竖杆(6),且竖杆(6)位于相邻的两个凸台a(11)之间,竖杆(6)的顶部连接有横杆(23),所述横杆(23)位于导轨架a(1)的导轨中,且横杆(23)的两端通过车轴b(22)连接有车轮b(21),导轨架a(1)的导轨中对称设置有与车轮b(21)配合的轨道,当钻杆立根套设在主轴(12)上时,相邻的两个横杆(23)对钻杆立根进行径向限位。
7.根据权利要求3所述的一种海洋钻井平台自动排管装置,其特征在于,小车(10)与导轨架b(2)之间通过车轮a(14)连接,所述车轮a(14)通过车轴a(9)和螺母(15)与小车(10)固定。
8.根据权利要求1所述的一种海洋钻井平台自动排管装置,其特征在于,钻杆立根取放口锁紧装置包括固定在导轨架a(1)侧面的横板(31),且横板(31)位于钻杆立根取放口(25)的一侧,横板(31)上设置有步进电机b(30),步进电机b(30)的输出端连接有齿轮b(18),横板(31)上还设有与齿轮b(18)啮合的齿条(19),齿条(19)的端部连接有能够将钻杆立根取放口(25)关闭的钻杆立根取放口锁紧件(26)。
9.根据权利要求8所述的一种海洋钻井平台自动排管装置,其特征在于,齿条(19)的端部通过凸台b(29)连接至钻杆立根取放口锁紧件(26),且凸台b(29)上设置有齿轮d(28),导轨架a(1)的侧面还连接有步进电机c(27),步进电机c(27)的输出端连接有齿轮c(24),当钻杆立根取放口锁紧件(26)移动至钻杆立根取放口(25)时,齿轮c(24)与齿轮d(28)啮合,齿轮c(24)能够带动齿轮d(28)转动进而使钻杆立根取放口锁紧件(26)旋转对钻杆立根取放口(25)进行封堵。
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