CN110005350A - 一种石油钻机动力钻杆盒及其钻具装载方法 - Google Patents

一种石油钻机动力钻杆盒及其钻具装载方法 Download PDF

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刘江
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    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
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    • E21B19/155Handling between horizontal and vertical position

Abstract

本发明公开了一种石油钻机动力钻杆盒,包括钻杆盒单元模块、折叠三脚架、移动小车、钻具吊装装置,所述钻杆盒单元模块包括钻杆盒体及行车导轨,所述钻杆盒体靠近猫架的一侧连接所述折叠三脚架,所述移动小车包括行车架及车体,所述车体设置为两个,所述行车架的两端分别连接两个所述车体,所述车体在动力机构的带动下在所述行车导轨及所述卸装导轨之间运动,所述钻具吊装装置安装于所述行车架上且位于所述行车架的下方。本发明的石油钻机动力钻杆盒通过钻具吊装装置和移动小车相互配合工作,实现了钻具从钻杆盒到猫道的自动输送,提高了钻具的输送效率,节约了钻具的输送成本,生产过程中故障少、效率高。

Description

一种石油钻机动力钻杆盒及其钻具装载方法
技术领域
本发明属于石油钻探设备技术领域,具体涉及一种石油钻机动力钻杆盒及其钻具装载方法。
背景技术
钻杆盒是钻机管柱排放系统的一个重要组成部分,钻杆盒是用于存储钻杆的装置,属于输送部分,通过相应的操作可将钻井用的钻杆、钻铤等工具输送至猫道上以完成相应的钻具输送操作,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,陆上以及海上钻机大多采用常规配套的猫道与钻杆架组合,主要人工手动操作,将位于钻杆架上的钻具滚动到猫道上。
目前国际上的钻杆盒只能起到存储钻具和运输钻具的作用,在使用过程中,必须首先把钻杆盒中的所有钻具依次摆放到钻杆架上,再从钻杆架中人工手动滚动到猫道上,继而进行之后的操作,需要花费大量时间等待钻具,效率很低。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明提供一种石油钻机动力钻杆盒,本发明能够解决了现有技术中钻杆盒和钻杆架每次只能分步装载、输送钻具,输送效率低的问题。此外,本发明还要提供一种钻具装载方法。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明的第一方面,提供一种石油钻机动力钻杆盒,包括钻杆盒单元模块、折叠三脚架、移动小车、钻具吊装装置,所述钻杆盒单元模块包括钻杆盒体及行车导轨,所述行车导轨设置于所述上端部相对的两侧,所述行车导轨与所述钻杆盒体内的钻杆垂直,所述钻杆盒体靠近猫架的一侧连接所述折叠三脚架,所述折叠三脚架包括架体及卸装导轨,所述卸装导轨设置于所述架体的上端,所述卸装导轨与所述行车导轨连接且位于同一条直线上,所述移动小车包括行车架及车体,所述车体设置为两个,所述行车架的两端分别连接两个所述车体,所述车体在动力机构的带动下在所述行车导轨及所述卸装导轨之间运动,所述钻具吊装装置安装于所述行车架上且位于所述行车架的下方,所述钻具吊装装置包括由上至下依次设置的安装基座、伸缩机构及电磁铁,所述伸缩机构带动所述电磁铁上下往复运动。
作为优选的技术方案,所述钻杆盒单元模块设置为复数个,两两相邻的钻杆盒体之间通过盒体连接耳板与轴销连接,两两相邻的行车导轨端部连接且位于同一条直线上。
作为优选的技术方案,所述折叠三脚架与所述钻杆盒单元模块通过三脚架连接耳与轴销连接,所述三脚架连接耳上设置有两个轴销孔,所述轴销安装于所述轴销孔内。
作为优选的技术方案,所述动力机构包括驱动电机及减速箱,所述驱动电机连接所述减速箱,所述减速箱连接所述车体的车轮。
作为优选的技术方案,所述伸缩机构包括两个第一连杆、两个第二连杆、两个第三连杆,两个所述第二连杆交叉设置且通过转轴连接,两个所述第二连杆的上端分别与两个所述第一连杆的一端铰接,两个所述第一连杆的另外一端连接所述安装基座的下端面,两个所第二连杆的下端分别与两个所述第三连杆的一端铰接,两个所述第三连杆的另一端连接所述电磁铁的上端面,两个所述第二连杆之间通过液压缸连接。
作为优选的技术方案,所述伸缩机构还包括导向滑槽及导向滑块,所述导向滑槽竖直设置,所述导向滑槽的上端连接所述安装基座,所述导向滑块连接所述转轴,所述导向滑块安装于所述导向滑槽内。
作为优选的技术方案,所述电磁铁的下端面设置有圆弧形凹面,所述圆弧形凹面的直径大于所述钻杆的直径。
本发明的第二方面,提供一种钻具装载方法,采用上述的石油钻机动力钻杆盒,包括以下步骤:
步骤一、将钻杆盒单元模块、折叠三脚架、移动小车、钻具吊装装置进行安装,在井场摆放到位;
步骤二、移动小车带动钻具吊装装置行走到需要使用的钻杆正上方位置,关闭动力机构,将车体锁死;
步骤三、钻具吊装装置的伸缩机构带动电磁铁向下运动,直至电磁铁的下表面贴合钻杆,电磁铁通电,吸住钻杆后,伸缩机构带动电磁铁向上运动,提起钻杆至钻杆超过钻杆盒体的上平面;
步骤四、启动动力机构,移动小车带动钻具吊装装置及钻杆运行至折叠三脚架的卸装导轨,关闭动力机构,将车体锁死;
步骤五、钻具吊装装置的伸缩机构带动电磁铁向下运动,直到钻杆放在猫道上,电磁铁断电,将钻杆卸下,伸缩机构提起电磁铁至超过钻杆盒体的上平面;
步骤六、结束工作或者重复步骤二、步骤三、步骤四、步骤五进行新一轮循环。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明的石油钻机动力钻杆盒具有结构紧凑、操作简单、效率高、安装快速、工作可靠、系统稳定性高等特点,可满足多用途,多工种作业要求。
(2)本发明的石油钻机动力钻杆盒通过钻具吊装装置和移动小车相互配合工作,实现了钻具从钻杆盒到猫道的自动输送,提高了钻具的输送效率,节约了钻具的输送成本,生产过程中故障少、效率高。
(3)本发明的石油钻机动力钻杆盒采用模块化设计,方便了钻杆盒的收纳、储存和运输,大大降低了钻杆盒的安装、运输要求。钻杆盒单元模块可以单个使用,也可以几个模块组合使用。钻具输送过程不存在碰撞死点,钻具轨迹定位准确,装置自动化程度高、工作效率高。
(4)本发明的动力钻杆盒装置使用广泛,能够举升多种类型的不同尺寸的钻杆,通用性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明石油钻机动力钻杆盒的整体结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为本发明石油钻机动力钻杆盒中钻杆盒单元模块的结构示意图。
图4为本发明石油钻机动力钻杆盒中折叠三脚架的结构示意图。
图5为本发明石油钻机动力钻杆盒中移动小车的结构示意图。
图6为本发明石油钻机动力钻杆盒中钻具吊装装置的结构示意图。
其中,附图标记具体说明如下:钻杆盒单元模块1、折叠三脚架2、移动小车3、钻具吊装装置4、钻杆5、行车导轨1-1、钻杆盒体1-2、防碰垫木1-3、盒体连接耳板1-4、架体2-1、卸装导轨2-2、三脚架连接耳2-3、行车架3-1、车体3-2、车轮3-3、驱动电机3-4、减速箱3-5、安装基座4-1、第一连杆4-2、导向滑槽4-3、液压缸4-4、第二连杆4-5、导向滑块4-6、第三连杆4-7、电磁铁4-8。
具体实施方式
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
如图1及图2所示,本实施例的石油钻机动力钻杆盒,包括钻杆盒单元模块1、折叠三脚架2、移动小车3、钻具吊装装置4。
如图3所示,钻杆盒单元模块1包括钻杆盒体1-2、行车导轨1-1、盒体连接耳板1-4及防碰垫木1-3,行车导轨1-1设置于上端部相对的两侧,行车导轨1-1与钻杆盒体1-2内的钻杆5垂直,钻杆盒体1-2的内部设置有防碰垫木1-3,防碰垫木1-3位于钻杆5的两端,为了避免钻杆5受损。本实施例中,钻杆盒单元模块1设置为4个,两两相邻的钻杆盒体1-2之间通过盒体连接耳板1-4与轴销连接,且轴销设置为2个,避免了钻杆盒体1-2发生移位,两两相邻的行车轨导轨1-1部连接且位于同一条直线上。
钻杆盒体1-2靠近猫架的一侧连接折叠三脚架2,如图4所示,折叠三脚架2包括架体2-1及卸装导轨2-2,卸装导轨2-2设置于架体2-1的上端,卸装导轨2-2与行车导轨1-1连接且位于同一条直线上,折叠三脚架2与钻杆盒单元模块1通过三脚架连接耳2-3与轴销连接,三脚架连接耳2-3上设置有两个轴销孔,轴销安装于轴销孔内。折叠三脚架2可以通过拆除一个销轴,然后通过旋转和钻杆盒单元模块1一起整体运输。
如图5所示,移动小车3包括行车架3-1及车体3-2,车体3-2设置为两个,行车架3-1的两端分别连接两个车体3-2,车体3-2在动力机构的带动下在行车导轨1-1及卸装导轨2-2之间运动。动力机构包括驱动电机3-4及减速箱3-5,驱动电机3-4连接减速箱3-5,减速箱3-5连接车体3-2的车轮3-3。
如图6所示,钻具吊装装置4安装于行车架3-1上且位于行车架3-1的下方,钻具吊装装置4设置为2个,钻具吊装装置4包括由上至下依次设置的安装基座4-1、伸缩机构及电磁铁4-8,伸缩机构带动电磁铁4-8上下往复运动。伸缩机构包括两个第一连杆4-2、两个第二连杆4-5、两个第三连杆4-7、导向滑槽4-3及导向滑块4-6,两个第二连杆4-5交叉设置且通过转轴连接,两个第二连杆4-5的上端分别与两个第一连杆4-2的一端铰接,两个第一连杆4-2的另外一端连接安装基座4-1的下端面,两个所第二连杆4-5的下端分别与两个第三连杆4-7的一端铰接,两个第三连杆4-7的另一端连接电磁铁4-8的上端面,两个第二连杆4-5之间通过液压缸4-4连接。导向滑槽4-3竖直设置,导向滑槽4-3的上端连接安装基座4-1,导向滑块4-6连接转轴,导向滑块4-6安装于导向滑槽4-3内。电磁铁4-8的下端面设置有圆弧形凹面,圆弧形凹面的直径大于钻杆5的直径。
本实施例在进行钻杆5输送时,包括以下步骤:
步骤一、将钻杆盒单元模块1、折叠三脚架2、移动小车3、钻具吊装装置4进行安装,在井场摆放到位。
步骤二、移动小车3带动钻具吊装装置4行走到需要使用的钻杆5正上方位置,关闭动力机构,将车体3-2锁死。
步骤三、钻具吊装装置4的伸缩机构带动电磁铁4-8向下运动,直至电磁铁4-8的下表面贴合钻杆5,电磁铁4-8通电,吸住钻杆5后,伸缩机构带动电磁铁4-8向上运动,提起钻杆5至钻杆5超过钻杆盒体1-2的上平面。
步骤四、启动动力机构,移动小车3带动钻具吊装装置4及钻杆5运行至折叠三脚架2的卸装导轨2-2,关闭动力机构,将车体3-2锁死。
步骤五、钻具吊装装置4的伸缩机构带动电磁铁4-8向下运动,直到钻杆5放在猫道上,电磁铁4-8断电,将钻杆5卸下,伸缩机构提起电磁铁4-8至超过钻杆盒体1-2的上平面。
步骤六、结束工作或者重复步骤二、步骤三、步骤四、步骤五进行新一轮循环。
尽管上述实施例已对本发明作出具体描述,但是对于本领域的普通技术人员来说,应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进,这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

Claims (8)

1.一种石油钻机动力钻杆盒,其特征在于,包括钻杆盒单元模块(1)、折叠三脚架(2)、移动小车(3)、钻具吊装装置(4),所述钻杆盒单元模块(1)包括钻杆盒体(1-2)及行车导轨(1-1),所述行车导轨(1-1)设置于所述上端部相对的两侧,所述行车导轨(1-1)与所述钻杆盒体(1-2)内的钻杆(5)垂直,所述钻杆盒体(1-2)靠近猫架的一侧连接所述折叠三脚架(2),所述折叠三脚架(2)包括架体(2-1)及卸装导轨(2-2),所述卸装导轨(2-2)设置于所述架体(2-1)的上端,所述卸装导轨(2-2)与所述行车导轨(1-1)连接且位于同一条直线上,所述移动小车(3)包括行车架(3-1)及车体(3-2),所述车体(3-2)设置为两个,所述行车架(3-1)的两端分别连接两个所述车体(3-2),所述车体(3-2)在动力机构的带动下在所述行车导轨(1-1)及所述卸装导轨(2-2)之间运动,所述钻具吊装装置(4)安装于所述行车架(3-1)上且位于所述行车架(3-1)的下方,所述钻具吊装装置(4)包括由上至下依次设置的安装基座(4-1)、伸缩机构及电磁铁(4-8),所述伸缩机构带动所述电磁铁(4-8)上下往复运动。
2.如权利要求1所述的一种石油钻机动力钻杆盒,其特征在于,所述钻杆盒单元模块(1)设置为复数个,两两相邻的钻杆盒体(1-2)之间通过盒体连接耳板(1-4)与轴销连接,两两相邻的行车导轨(1-1)端部连接且位于同一条直线上。
3.如权利要求1所述的一种石油钻机动力钻杆盒,其特征在于,所述折叠三脚架(2)与所述钻杆盒单元模块(1)通过三脚架连接耳(2-3)与轴销连接,所述三脚架连接耳(2-3)上设置有两个轴销孔,所述轴销安装于所述轴销孔内。
4.如权利要求1所述的一种石油钻机动力钻杆盒,其特征在于,所述动力机构包括驱动电机(3-4)及减速箱(3-5),所述驱动电机(3-4)连接所述减速箱(3-5),所述减速箱(3-5)连接所述车体(3-2)的车轮(3-3)。
5.如权利要求1所述的一种石油钻机动力钻杆盒,其特征在于,所述伸缩机构包括两个第一连杆(4-2)、两个第二连杆(4-5)、两个第三连杆(4-7),两个所述第二连杆(4-5)交叉设置且通过转轴连接,两个所述第二连杆(4-5)的上端分别与两个所述第一连杆(4-2)的一端铰接,两个所述第一连杆(4-2)的另外一端连接所述安装基座(4-1)的下端面,两个所第二连杆(4-5)的下端分别与两个所述第三连杆(4-7)的一端铰接,两个所述第三连杆(4-7)的另一端连接所述电磁铁(4-8)的上端面,两个所述第二连杆(4-5)之间通过液压缸(4-4)连接。
6.如权利要求5所述的一种石油钻机动力钻杆盒,其特征在于,所述伸缩机构还包括导向滑槽(4-3)及导向滑块(4-6),所述导向滑槽(4-3)竖直设置,所述导向滑槽(4-3)的上端连接所述安装基座(4-1),所述导向滑块(4-6)连接所述转轴,所述导向滑块(4-6)安装于所述导向滑槽(4-3)内。
7.如权利要求6所述的一种石油钻机动力钻杆盒,其特征在于,所述电磁铁(4-8)的下端面设置有圆弧形凹面,所述圆弧形凹面的直径大于所述钻杆(5)的直径。
8.一种钻具装载方法,采用权利要求1-7任一项所述的石油钻机动力钻杆盒,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、将钻杆盒单元模块(1)、折叠三脚架(2)、移动小车(3)、钻具吊装装置(4)进行安装,在井场摆放到位;
步骤二、移动小车(3)带动钻具吊装装置(4)行走到需要使用的钻杆(5)正上方位置,关闭动力机构,将车体(3-2)锁死;
步骤三、钻具吊装装置(4)的伸缩机构带动电磁铁(4-8)向下运动,直至电磁铁(4-8)的下表面贴合钻杆(5),电磁铁(4-8)通电,吸住钻杆(5)后,伸缩机构带动电磁铁(4-8)向上运动,提起钻杆(5)至钻杆(5)超过钻杆盒体(1-2)的上平面;
步骤四、启动动力机构,移动小车(3)带动钻具吊装装置(4)及钻杆(5)运行至折叠三脚架(2)的卸装导轨(2-2),关闭动力机构,将车体(3-2)锁死;
步骤五、钻具吊装装置(4)的伸缩机构带动电磁铁(4-8)向下运动,直到钻杆(5)放在猫道上,电磁铁(4-8)断电,将钻杆(5)卸下,伸缩机构提起电磁铁(4-8)至超过钻杆盒体(1-2)的上平面;
步骤六、结束工作或者重复步骤二、步骤三、步骤四、步骤五进行新一轮循环。
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