CN110107347A - 一种自动化高效钻井猫道 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动化高效钻井猫道，包括猫道，猫道端部与钻台间设有坡道，坡道上设有坡道齿条，坡道齿条上滑动驱动小车，驱动小车底部设有与坡道齿条匹配的下驱动齿轮以及下驱动机构；猫道朝向坡道的端部与驱动小车间设有支架和送管梁，支架一端与猫道端部铰接，另一端与送管梁一端铰接，送管梁另一端搭设在驱动小车上，送管梁上表面设有管道槽，下表面设有上齿条，驱动小车顶部设有与上齿条匹配的上驱动齿轮以及用于驱动上驱动齿轮的上驱动机构；猫道上开设有用于容纳送管梁和支架的凹槽。本发明自动化程度高，传动效率高，安全可靠，受力更加合理，能够有效避免钢丝绳易磨损的问题，大大提高钻井猫道的使用寿命。

Description

一种自动化高效钻井猫道

技术领域

本发明涉及石油钻井机械技术领域，具体涉及一种自动化高效钻井猫道。

背景技术

钻井猫道是一种管具传送设备，可以在钻井平台和地面之间安全可靠的往返输送管具，具有可靠性高，适应性强，输送效率高，安全的特点，是钻井设备中很重要的一种管具输运设备。

现有的钻井猫道主要有以下三种：

1、钢丝绳驱动型动力猫道，依靠钢丝绳和卷扬机拉动猫道上的小车，由小车拉动钻杆，小车上有拉管卡头，靠管子接箍台阶受力，驱动管子，其早起产品只有下管功能，没有上管功能，这种钻井猫道的主要缺陷有：钻杆钻铤套管只能送到坡道，不能到钻台上井口位置，需要二次吊运；钻杆钻铤套管需要下钻台时，也需要先将管子吊运到钻台大门坡道上，才能下管，多一道工序，降低了安全性，不符合自动化钻井工艺要求；小车上的液压管线需要随着小车运动而不断伸长和收缩，因此而受到拉伸降低了使用寿命和可靠性。

2、四连杆型动力猫道，通过液缸推动支撑杆，使管子输送梁起升，直到钻台后，横梁上的液压缸或小车推动输送的管子到井口，这种钻井猫道的主要缺陷有：钻杆钻铤套管需要下钻台时，也需要先将管子头拉到横梁上，才能下管，不符合自动化钻井工艺要求；二是由于都是销轴链接，存在一定的间隙，在横梁空中起升时稳定性差。

3、钢丝绳坡道拉升型动力猫道，横梁一端靠链接杆支撑，另一端靠钻台大门坡道与横梁上滚轮支撑，同时靠两根钢丝绳通过卷扬机拉动连接在横梁靠中部位置的耳板，驱动横梁起升，并且横梁可以到达距离钻台上井口中心约500mm位置，将管子直接送到井口，下管时，管头可以方便地放入横梁V型槽内，横梁下降到猫道上,其主要缺点有：卷扬机配置功率较大，能耗高；钢丝绳易磨损，在拆装过程中容易损坏；钢丝绳多次使用在某一段，而且更换时难以定量确定磨损程度，可靠性下降。

因此，开发一种运行平稳，安全可靠，受力更加合理，自动化程度更高的钻井猫道十分有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动化高效钻井猫道，该钻井猫道自动化程度高，传动效率高，安全可靠，受力更加合理，能够有效避免钢丝绳易磨损的问题，大大提高钻井猫道的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种自动化高效钻井猫道，包括设在地面的猫道，所述猫道端部与钻台间设有坡道，所述坡道上设有坡道齿条，所述坡道齿条上滑动有驱动小车，所述驱动小车底部设有与所述坡道齿条匹配的下驱动齿轮以及用于驱动所述下驱动齿轮的下驱动机构；所述猫道朝向所述坡道的端部与所述驱动小车间还设有支架和送管梁，所述支架一端与所述猫道端部铰接，另一端与所述送管梁一端铰接，所述送管梁另一端搭设在所述驱动小车上，所述送管梁上表面设有管道槽，下表面设有上齿条，所述驱动小车顶部设有与所述上齿条匹配的上驱动齿轮以及用于驱动所述上驱动齿轮的上驱动机构；所述猫道上开设有用于容纳所述送管梁和支架的凹槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过上驱动齿轮和下驱动齿轮控制小车分别沿坡道齿条和上齿条滑动，上管初始状态送管梁和支架层叠设置在猫道的凹槽内，将管道放置在送管梁的管道槽内，通过下驱动机构控制下驱动齿轮沿坡道齿条滑动，带动送管梁上升直至驱动小车到达坡道顶部，接着通过上驱动机构控制上驱动齿轮转动，从而带动送管梁继续朝钻台移动直至到达钻台的钻孔旁卸下管道，下管控制相反进行，整个过程全部采用齿轮传动，传动效率高，并且能够一次性自动化完成管道在钻台和地面之间的转移，转移效率高，另外不采用钢丝绳结构，能够有效避免钢丝绳易磨损的问题，使用寿命很高；特别的上驱动齿轮、下驱动齿轮以及驱动小车的结构受力较现有的钻进猫道更加合理，运行的过程更加稳定。

进一步的，所述下驱动齿轮通过下行走轴安装在所述驱动小车底部，所述下驱动机构包括下液压马达和下传动轴，所述下液压马达固定在所述驱动小车一侧，且下液压马达的输出轴插入驱动小车内并套设固定有下马达齿轮，所述下传动轴沿所述下驱动齿轮轴向设置，且两端通过轴承安装在所述驱动小车内，所述下传动轴上套设固定有下增力齿轮和下主动齿轮，所述下增力齿轮与所述下马达齿轮啮合，所述下主动齿轮与所述下驱动齿轮啮合。

通过采用上述方案，下液压马达带动下马达齿轮旋转，之后通过大直径的下增力齿轮增大驱动力，下传动轴带动下主动齿轮驱动下驱动齿轮沿坡道齿条移动。

进一步的，所述下行走轴上还套设有扶正轮，所述坡道上设有与所述扶正轮匹配的扶正轮滑轨。

通过采用上述方案，单一的下主动齿轮无法保证驱动小车的稳定性，在下行走轴上加设扶正轮，保证驱动小车的稳定，避免倾斜。

进一步的，所述下驱动齿轮设置在所述驱动小车底部朝向所述钻台一端，所述驱动小车底部另一端下方通过下支撑架对称安装有支撑轮，所述坡道齿条两侧对称设有与所述支撑轮对应的下滑轨。

通过采用上述方案，将下驱动齿轮设置在驱动小车底部一端，在驱动小车底部增设一堆支撑轮，将驱动小车一端撑起并沿下滑轨移动，增加驱动小车稳定性，同时撑起后的驱动小车顶部的倾斜角度减少，能够减少对顶部的上驱动齿轮直径的限制，也减少了运输过程中送管梁的倾斜角度，避免管道运输时滑落。

进一步的，所述下支撑架与所述驱动小车底面垂直。

通过采用上述方案，下支撑架与驱动小车底面垂直，下支撑架仅收到轴向的压力，有效提高其支撑能力，提高整体结构强度。

进一步的，所述上驱动齿轮设置在所述驱动小车顶部朝向所述猫道一端。

通过采用上述方案，将上驱动齿轮设置在驱动小车顶部靠近猫道一端，仅仅需要较小的上驱动齿轮即可避免送管梁与驱动小车干涉，另外上驱动齿轮与下驱动齿轮分别设置在驱动小车的两对角上，能够保证受力平衡，运行时更加稳定。

进一步的，所述上驱动齿轮通过上行走轴安装在所述驱动小车顶部，所述上驱动机构包括上液压马达和上传动轴，所述上液压马达固定在所述驱动小车一侧，且上液压马达的输出轴插入驱动小车内并套设有固定有上马达齿轮，所述上传动轴沿所述上驱动齿轮轴向设置，且两端通过轴承安装在所述驱动小车内，所述上传动轴上套设固定有上增力齿轮和上主动齿轮，所述上增力齿轮与所述上马达齿轮啮合，所述上主动齿轮与所述上驱动齿轮啮合。

通过采用上述方案，上液压马达带动上马达齿轮旋转，之后通过大直径的上增力齿轮增大驱动力，上传动轴带动上主动齿轮驱动上驱动齿轮沿上齿条移动。

进一步的，所述上液压马达和下液压马达固定在所述驱动小车的不同侧面。

通过采用上述方案，上液压马达和下液压马达设置在不同侧面，提高驱动小车的受力平衡度，从而保证运行时的稳定。

进一步的，所述驱动小车顶部通过上支撑架对称安装有导向轮，所述送管梁两侧面设有与所述导向轮对应的上滑轨。

通过采用上述方案，导向轮将送管梁卡住，避免送管梁运送时移位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明的实施例的结构示意图。

图2是本发明的实施例的驱动小车的结构示意图。

图3是图2去除驱动小车侧面外壳的结构示意图。

图4是图2去除驱动小车左端外壳后的左视图。

图5是本发明的实施例的猫道的剖视结构示意图。

图6是本发明的实施例的坡道的剖视结构示意图。

图7是本发明的实施例的送管梁的剖视结构示意图。

图中所示：

1、猫道；101、凹槽；

2、坡道；201、坡道齿条；202、扶正轮滑轨；203、下滑轨；

3、驱动小车；

4、下驱动齿轮；

5、下行走轴；

6、下传动轴；

7、下液压马达；

8、下马达齿轮；

9、下增力齿轮；

10、下主动齿轮；

11、扶正轮；

12、下支撑架；

13、支撑轮；

14、上驱动齿轮；

15、上行走轴；

16、上液压马达；

17、上传动轴；

18、上马达齿轮；

19、上增力齿轮；

20、上主动齿轮；

21、上支撑架；

22、导向轮；

23、支架；

24、送管梁；2401、管道槽；2402、上齿条；2403、上滑轨；

25、钻台。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-6所示，本实施例提供的一种自动化高效钻井猫道1，包括设在地面的猫道1，猫道1端部与钻台25间设有坡道2，坡道2上设有坡道齿条201，坡道齿条201上滑动有驱动小车3，驱动小车3底部设有与坡道齿条201匹配的下驱动齿轮4以及用于驱动下驱动齿轮4的下驱动机构。

猫道1朝向坡道2的端部与驱动小车3间还设有支架23和送管梁24，支架23一端与猫道1端部铰接，另一端与送管梁24一端铰接，送管梁24另一端搭设在驱动小车3上，送管梁24上表面设有管道槽2401，下表面设有上齿条2402，驱动小车3顶部设有与上齿条2402匹配的上驱动齿轮14以及用于驱动上驱动齿轮14的上驱动机构；猫道1上开设有用于容纳送管梁24和支架23的凹槽101。

下驱动齿轮4通过下行走轴5安装在驱动小车3底部朝向钻台25一端，驱动小车3底部另一端下方通过下支撑架12对称安装有支撑轮13，坡道齿条201两侧对称设有与支撑轮13对应的下滑轨203。下支撑架12与驱动小车3底面垂直，下支撑架12仅受到轴向的压力，有效提高其支撑能力，提高整体结构强度。

将下驱动齿轮4设置在驱动小车3底部一端，在驱动小车3底部增设一堆支撑轮13，将驱动小车3一端撑起并沿下滑轨203移动，增加驱动小车3稳定性，同时撑起后的驱动小车3顶部的倾斜角度减少，能够减少对顶部的上驱动齿轮14直径的限制，也减少了运输过程中送管梁24的倾斜角度，避免管道运输时滑落。

下驱动机构包括下液压马达7和下传动轴6，下液压马达7固定在驱动小车3一侧，且下液压马达7的输出轴插入驱动小车3内并套设固定有下马达齿轮8，下传动轴6沿下驱动齿轮4轴向设置，且两端通过轴承安装在驱动小车3内，下传动轴6上套设固定有下增力齿轮9和下主动齿轮10，下增力齿轮9与下马达齿轮8啮合，下主动齿轮10与下驱动齿轮4啮合。

下液压马达7带动下马达齿轮8旋转，之后通过大直径的下增力齿轮9增大驱动力，下传动轴6带动下主动齿轮10驱动下驱动齿轮4沿坡道齿条201移动。

下行走轴5上还套设有扶正轮11，坡道2上设有与扶正轮11匹配的扶正轮11滑轨202。单一的下主动齿轮10无法保证驱动小车3的稳定性，在下行走轴5上加设扶正轮11，保证驱动小车3的稳定，避免倾斜。

上驱动齿轮14通过上行走轴15安装在驱动小车3顶部朝向猫道1一端。

将上驱动齿轮14设置在驱动小车3顶部靠近猫道1一端，仅仅需要较小的上驱动齿轮14即可避免送管梁24与驱动小车3干涉，另外上驱动齿轮14与下驱动齿轮4分别设置在驱动小车3的两对角上，能够保证受力平衡，运行时更加稳定。

上驱动机构包括上液压马达16和上传动轴17，上液压马达16固定在驱动小车3一侧，且上液压马达16的输出轴插入驱动小车3内并套设有固定有上马达齿轮18，上传动轴17沿上驱动齿轮14轴向设置，且两端通过轴承安装在驱动小车3内，上传动轴17上套设固定有上增力齿轮19和上主动齿轮20，上增力齿轮19与上马达齿轮18啮合，上主动齿轮20与上驱动齿轮14啮合。

上液压马达16带动上马达齿轮18旋转，之后通过大直径的上增力齿轮19增大驱动力，上传动轴17带动上主动齿轮20驱动上驱动齿轮14沿上齿条2402移动。

驱动小车3顶部通过上支撑架21对称安装有导向轮22，送管梁24两侧面设有与导向轮22对应的上滑轨2403。

导向轮22将送管梁24卡住，避免送管梁24运送时移位。

上液压马达16和下液压马达7固定在驱动小车3的不同侧面。

上液压马达16和下液压马达7设置在不同侧面，提高驱动小车3的受力平衡度，从而保证运行时的稳定。

本发明通过上驱动齿轮14和下驱动齿轮4控制小车分别沿坡道齿条201和上齿条2402滑动，上管初始状态送管梁24和支架23层叠设置在猫道1的凹槽101内，将管道放置在送管梁24的管道槽2401内，通过下驱动机构控制下驱动齿轮4沿坡道齿条201滑动，带动送管梁24上升直至驱动小车3到达坡道2顶部，接着通过上驱动机构控制上驱动齿轮14转动，从而带动送管梁24继续朝钻台25移动直至到达钻台25的钻孔旁卸下管道，下管控制相反进行，整个过程全部采用齿轮传动，传动效率高，并且能够一次性自动化完成管道在钻台25和地面之间的转移，转移效率高，另外不采用钢丝绳结构，能够有效避免钢丝绳易磨损的问题，使用寿命很高；特别的上驱动齿轮14、下驱动齿轮4以及驱动小车3的结构受力较现有的钻进猫道1更加合理，运行的过程更加稳定。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种自动化高效钻井猫道，其特征在于，包括设在地面的猫道，所述猫道端部与钻台间设有坡道，所述坡道上设有坡道齿条，所述坡道齿条上滑动有驱动小车，所述驱动小车底部设有与所述坡道齿条匹配的下驱动齿轮以及用于驱动所述下驱动齿轮的下驱动机构；所述猫道朝向所述坡道的端部与所述驱动小车间还设有支架和送管梁，所述支架一端与所述猫道端部铰接，另一端与所述送管梁一端铰接，所述送管梁另一端搭设在所述驱动小车上，所述送管梁上表面设有管道槽，下表面设有上齿条，所述驱动小车顶部设有与所述上齿条匹配的上驱动齿轮以及用于驱动所述上驱动齿轮的上驱动机构；所述猫道上开设有用于容纳所述送管梁和支架的凹槽。

2.根据权利要求1所述的一种自动化高效钻井猫道，其特征在于，所述下驱动齿轮通过下行走轴安装在所述驱动小车底部，所述下驱动机构包括下液压马达和下传动轴，所述下液压马达固定在所述驱动小车一侧，且下液压马达的输出轴插入驱动小车内并套设固定有下马达齿轮，所述下传动轴沿所述下驱动齿轮轴向设置，且两端通过轴承安装在所述驱动小车内，所述下传动轴上套设固定有下增力齿轮和下主动齿轮，所述下增力齿轮与所述下马达齿轮啮合，所述下主动齿轮与所述下驱动齿轮啮合。

3.根据权利要求2所述的一种自动化高效钻井猫道，其特征在于，所述下行走轴上还套设有扶正轮，所述坡道上设有与所述扶正轮匹配的扶正轮滑轨。

4.根据权利要求2所述的一种自动化高效钻井猫道，其特征在于，所述下驱动齿轮设置在所述驱动小车底部朝向所述钻台一端，所述驱动小车底部另一端下方通过下支撑架对称安装有支撑轮，所述坡道齿条两侧对称设有与所述支撑轮对应的下滑轨。

5.根据权利要求4所述的一种自动化高效钻井猫道，其特征在于，所述下支撑架与所述驱动小车底面垂直。

6.根据权利要求4所述的一种自动化高效钻井猫道，其特征在于，所述上驱动齿轮设置在所述驱动小车顶部朝向所述猫道一端。

7.根据权利要求2所述的一种自动化高效钻井猫道，其特征在于，所述上驱动齿轮通过上行走轴安装在所述驱动小车顶部，所述上驱动机构包括上液压马达和上传动轴，所述上液压马达固定在所述驱动小车一侧，且上液压马达的输出轴插入驱动小车内并套设有固定有上马达齿轮，所述上传动轴沿所述上驱动齿轮轴向设置，且两端通过轴承安装在所述驱动小车内，所述上传动轴上套设固定有上增力齿轮和上主动齿轮，所述上增力齿轮与所述上马达齿轮啮合，所述上主动齿轮与所述上驱动齿轮啮合。

8.根据权利要求7所述的一种自动化高效钻井猫道，其特征在于，所述上液压马达和下液压马达固定在所述驱动小车的不同侧面。

9.根据权利要求1至8任一所述的一种自动化高效钻井猫道，其特征在于，所述驱动小车顶部通过上支撑架对称安装有导向轮，所述送管梁两侧面设有与所述导向轮对应的上滑轨。