CN110656897B - 一种集成一体化铁钻工 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成一体化铁钻工，包括门架，门架下方设置冲扣钳，门架通过链条悬吊于冲扣钳上，冲扣钳上部安装旋扣钳，旋扣钳与冲扣钳之间安装扶正器，扶正器两侧设置扶正油缸，冲扣钳一侧设置涂油装置，涂油装置的支撑旋转臂铰接于扶正器上，冲扣钳另一侧设置前端安装泥浆盒，门架整体连接伸缩臂，伸缩臂后方布置控制系统。一体化铁钻工结构上共用一个伸缩臂，集成了多种功能的井口机械化工具，节省了钻台面的占地空间；铁钻工、涂油装置、扶正器、泥浆盒的工作过程相互独立，实现了在钻台面井口作业的机械化，提高了钻井作业的安全性，提升了井口作业的工作效率。

Description

一种集成一体化铁钻工

技术领域

本发明属于机械设备技术领域，涉及一种集成一体化铁钻工。

背景技术

铁钻工是进行钻杆、钻铤接头上卸扣工作的自动化工具，代替了传统的液气大钳、B型钳，减轻了钻台操作工人的劳动强度。目前，铁钻工的作用仅仅是对钻具进行上卸扣，但在钻具上扣之前，还需要人工对钻杆进行涂抹丝扣油，将钻杆公扣接头对正送入到钻杆母扣接头中，在钻杆卸扣时，需要使用泥浆盒对钻杆中的泥浆进行防护，防止其四处喷溅，影响钻台面的清洁。现有井口管柱作业仍需一定的人力操作，设备需求除了铁钻工还需配置自动泥浆盒，占用钻台面的操作空间较大。

为了减轻钻台操作人员劳动强度以及节省钻台操作空间，国外威德福公司集成了涂抹丝扣油、泥浆盒、立柱扶正功能的一体化铁钻工，但有以下缺点：一是涂油装置输送臂安装在铁钻工侧边，需要旋转、伸缩两步动作才能到送到井口，效率较低；二是扶正器针对不同的钻柱，配有不同的扶正筒，因此在实际使用中，需要根据不同的钻柱及时更换扶正筒，操作繁琐；三是该一体化铁钻工为轨道式铁钻工集成，集成后体积较大，主要原因是泥浆盒体积较大，悬挂在铁钻工外面占用空间较大，该一体化铁钻工适用于海洋钻台面较为宽阔的平台使用，限制了其在陆地钻机的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成一体化铁钻工，解决了现有技术中铁钻工存在的涂油装置输送臂效率低，扶正筒需更换，体积大的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种集成一体化铁钻工，包括门架，门架下方设置冲扣钳，门架通过链条悬吊于冲扣钳上，冲扣钳上部安装旋扣钳，旋扣钳与冲扣钳之间安装扶正器，扶正器两侧设置扶正油缸，冲扣钳一侧设置涂油装置，涂油装置的支撑旋转臂铰接于扶正器上，冲扣钳另一侧设置前端安装泥浆盒，涂油装置、旋扣钳、扶正器、泥浆盒、冲扣钳集成安装在门架上，组成一个整体的钳头，门架整体连接伸缩臂，伸缩臂后方布置控制系统。

本发明技术方案的特点还在于，

控制系统包括液压多路阀及控制气阀，各个液压阀片通过液压管线控制各个系统油缸及马达的运动。

涂油装置包括喷头中心管，喷头中心管上部通过刚性架体一体连接位置传感器，喷头中心管下方连接护帽，喷头中心管底端安装喷头，喷头通过丝扣油管线连接喷油泵出油口，丝扣喷油泵进油口通过丝扣油管线连接丝扣油桶，喷头中心管连接钻机空气系统供给的气路。

扶正器连接液压控制系统，采用液压缸对夹方式夹紧钻具。

泥浆盒包括泥浆盒体，泥浆盒体开合为对开式结构，泥浆盒体接口处采用双挂钩方式泥浆盒挂钩。

护帽采用锥形结构，护帽上方两侧对称固定有两根导向滑杆，导向滑杆连接位置传感器的安装架，护帽可在位置传感器的安装架内上下滑动。

钻机空气系统提供一路气源，通过控制气阀控制气路的开断，最终与喷头中心管相连，用来吹散涂油装置中的丝扣油。

扶正器的夹持钳采用滚轮或V型块结构。

泥浆盒挂钩下方为锥型结构，泥浆盒挂钩与冲扣钳前端面板连接。

喷头上均布多个喷嘴。

本发明的有益效果是，一种集成一体化铁钻工，集成了上卸扣、涂抹丝扣油、立柱扶正、泥浆防喷功能，共用一个伸缩臂，占地面积小，减轻了钻台操作工人的劳动强度；扶正器不需要频繁更换扶正筒，适应钻柱的范围广；泥浆盒采用对开式结构体积小，同时采用悬挂式结构可方便拆卸，一种集成一体化铁钻工结构简单、易于操作和控制、降低生产成本。

附图说明

图1是本发明一种集成一体化铁钻工的结构示意图；

图2是本发明一种集成一体化铁钻工的俯视结构图；

图3是本发明一种集成一体化铁钻工涂油装置俯视结构图；

图4是本发明一种集成一体化铁钻工涂油装置一种实施例的工作原理图；

图5是本发明一种集成一体化铁钻工扶正器一种实施例的结构示意图；

图6是本发明一种集成一体化铁钻工泥浆盒结构示意图。

图中，1.涂油装置，2.门架，3.旋扣钳，4.扶正器，5.泥浆盒，6.冲扣钳，7.伸缩臂，8.钻杆，9.喷油泵，10.丝扣油桶，11.位置传感器，12.喷头中心管13.护帽，14.喷头，15.泥浆盒体，16.泥浆盒挂钩。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种集成一体化铁钻工的结构，如图1所示，包括门架2，门架2下方设置冲扣钳6，门架2通过链条悬吊于冲扣钳6上，冲扣钳6上部安装旋扣钳3，旋扣钳3与冲扣钳6之间安装扶正器4，扶正器4两侧设置扶正油缸，冲扣钳6一侧设置涂油装置1，涂油装置1的支撑旋转臂铰接于扶正器4上，冲扣钳6另一侧设置前端安装泥浆盒5，如图2所示，涂油装置1、旋扣钳3、扶正器4、泥浆盒5、冲扣钳6集成安装在门架2上，组成一个整体的钳头，门架2整体连接伸缩臂7。伸缩臂7可以旋转、伸缩、上下移动，带动钳头到达井口或鼠洞。

涂油装置1包括喷头中心管12，如图4所示，喷头中心管12上部通过刚性架体一体连接位置传感器11，喷头中心管12下方连接护帽13，喷头中心管12底端安装喷头14，喷头14插入钻杆8母扣环孔，喷头14上均布多个喷嘴。喷头14通过丝扣油管线连接丝扣喷油泵9出油口，丝扣喷油泵9进油口通过丝扣油管线连接丝扣油桶10，喷头中心管12连接钻机空气系统供给的气路，喷头中心管12进行油、气混合，采用气液混合并喷射到钻杆上的方式完成涂油过程。涂油装置布置1在冲扣钳6一侧，可一步到达井口位置，进行涂油功能，完成后可退出井口。

护帽13采用锥形结构，护帽13上方两侧对称固定有两根导向滑杆，导向滑杆上方套接传感器11的安装架，导向滑杆可在位置传感器11的安装架内对应的滑杆配合孔内滑动，护帽13可跟随导向滑杆上下滑动。当涂油装置1运动到钻杆上方，铁钻工向下运动，护帽13紧扣在钻杆母扣上，与导向滑杆保持静止，位置传感器11与喷头中心管12继续向下运动，导向滑杆触碰位置传感器11，位置传感器11与喷头中心管12停止运动，开始清洗喷油工作。

本发明一种集成一体化铁钻工在伸缩臂7的后方布置控制系统，控制系统包括液压多路阀及控制气阀，控制多个设备的动作，各个液压阀片通过液压管线控制各个系统油缸及马达的运动；钻机空气系统提供一路气源，通过控制气阀控制气路的开断，最终与喷头中心管12相连，用来吹散涂油装置1中的丝扣油。

本发明涂油装置1的一种实施例结构，如图3所示，喷涂主体主要由护帽13、位置传感器11、喷头14、喷嘴构成，喷涂主体靠铁钻工伸缩臂7带动下进行，当护帽13接触并紧扣到钻杆8时，触发位置传感器11，发出动作命令，控制气源及丝扣喷油泵9工作，先进行喷气，进行母扣清洗，然后喷油，使丝扣油喷到钻杆扣上，完成涂油工作。

本发明扶正器4的一种实施例结构，如图5所示，扶正器4连接液压控制系统，扶正器4采用液压缸对夹方式夹紧钻杆8，扶正器4的夹持钳采用滚轮或V型块结构夹持钻具，在对接钻杆的过程中，扶正器4夹紧液压缸同步伸出，本实施例中V型块结构夹持钳将钻杆8夹持到扶正器4中心，并与下部母钻杆同心，起到对中的作用。扶正器4采用油缸同步对夹方式夹持钻具，适用多种规格钻具的对正，避免了其他扶正器根据不同规格钻杆更换相对应扶正筒的弊端。

本发明泥浆盒5的一种实施例结构，如图6所示，泥浆盒5包括泥浆盒体15，泥浆盒体15开合为对开式结构，可对不同直径的钻杆泥浆进行防护，同时采用挂钩悬挂方式，可方便拆卸。泥浆盒体15接口处采用双挂钩方式泥浆盒挂钩16，泥浆盒挂钩16与冲扣钳6前端面板连接，泥浆盒挂钩16下方为锥型结构，采用对开式泥浆盒及双挂钩安装方式，本发明泥浆盒5在使用后可方便拆卸，泥浆盒5的泥浆盒挂钩16可方便进入铁钻工上安装的挂轴，在拆卸时，只需用风动绞车将泥浆盒拉起，挂钩脱离挂轴即可，实现了盒体体积轻巧、拆卸方便。

利用上述本发明一种集成一体化铁钻工的使用方法，具体按照以下步骤实施：

起钻时，根据钻井作业流程，先使用铁钻工冲扣钳6及旋扣钳3卸扣，然后使用泥浆盒5防喷；

伸缩臂7使铁钻工中心与井口位置同轴，铁钻工的旋扣钳3、冲扣钳6工作并卸开钻杆接头；泥浆盒体15张开，伸缩臂7运动使泥浆盒5中心与井口重合，伸缩臂7上下运动调整泥浆盒5工作位置，使得钻杆接头处于泥浆盒5的中间部位，随后泥浆盒体15关闭，如图1所示，然后上提钻杆，钻杆脱开一定距离，泥浆从泥浆盒5下部流出，避免了泥浆四处喷溅。泥浆盒5工作完毕后，盒体打开，伸缩臂7带动整个钳头退回初始位置，完成起钻的井口作业。

下钻时，根据钻井作业流程，先使用涂油装置1，然后使用扶正器4对正钻杆，最后使用铁钻工上扣。

首先卡瓦卡住下部钻杆，涂油装置1靠扶正器4上的旋转臂带动伸出到冲扣钳6前端，伸缩臂7带动整个钳头使涂油装置1的中心与井口中心重合，随后铁钻工带动涂油装置1向下移动，护帽13接触到钻杆母端后，导向滑杆触发位置传感器11，然后控制系统对钻杆内部开始自动喷油，如图2、图3所示；完成喷油动作后，涂油装置1逆动作返回初始位置；

然后吊卡带动上部钻杆接近下部钻杆，伸缩臂7带动整个钳头移动到扶正器4的中心与井口中心重合，扶正器4的夹持钳伸出，将上部钻杆抱紧并处于井口中心，如图4所示，然后下放上部钻杆，使得钻杆接头的公端进入下部钻杆接头母端，完成对扣工作；

最后，扶正器4的夹持钳退回原位，铁钻工旋扣钳3、冲扣钳6对钻杆进行紧扣，完成上扣动作。

由于这几个功能不同时使用，因此也不存在同时占用井口而干涉的情况。

本发明一种集成一体化铁钻工的工作原理，本发明的涂油装置1用于为钻杆母扣进行涂油，如图3所示，涂油装置1靠铁钻工伸缩臂7运动到钻杆上方后，护帽13及喷头14在铁钻工伸缩臂7的作用下向下运动，直到护帽13扣在钻杆上，喷头14恰好进入钻杆扣的内部；此时，位置传感器11被护帽13触发，喷头14继续下行，同时控制系统通过指令打开气源，空气通过喷头中心管12及喷头14上均布的喷嘴吹扫母扣，完成清洁钻杆扣的功能。随后，控制系统控制喷头上行，并打开喷油泵9及气源，丝扣油和空气在喷头中心管12混合均匀后，从喷嘴中喷到钻杆母扣上，完成涂油的工作。

本发明的集成多种功能的一体化铁钻工，结构上共用了一个伸缩臂，集成了多种井口机械化工具，节省了钻台面的占地空间；铁钻工、涂油装置、扶正器、泥浆盒的工作过程相互独立，实现了钻台面井口作业的机械化，提高了钻井作业的安全性，提升了井口作业的工作效率。

Claims (7)

1.一种集成一体化铁钻工，其特征在于，包括门架（2），门架（2）下方设置冲扣钳（6），所述门架（2）通过链条悬吊于冲扣钳（6）上，冲扣钳（6）上部安装旋扣钳（3），旋扣钳（3）与冲扣钳（6）之间安装扶正器（4），扶正器（4）两侧设置扶正油缸，冲扣钳（6）一侧设置涂油装置（1），涂油装置（1）的支撑旋转臂铰接于扶正器（4）上，冲扣钳（6）另一侧设置泥浆盒（5），所述涂油装置（1）、旋扣钳（3）、扶正器（4）、泥浆盒（5）、冲扣钳（6）集成安装在门架（2）上，组成一个整体的钳头，门架（2）整体连接伸缩臂（7），伸缩臂（7）后方布置控制系统；

所述控制系统包括液压多路阀及控制气阀，各个液压阀片通过液压管线控制各个系统油缸及马达的运动；

所述涂油装置（1）包括喷头中心管（12），喷头中心管（12）上部通过刚性架体一体连接位置传感器（11），喷头中心管（12）下方连接护帽（13），喷头中心管（12）底端安装喷头（14），喷头（14）通过丝扣油管线连接喷油泵（9）出油口，喷油泵（9）进油口通过丝扣油管线连接丝扣油桶（10），喷头中心管（12）连接钻机空气系统供给的气路；

所述护帽（13）采用锥形结构，护帽（13）上方两侧对称固定有两根导向滑杆，导向滑杆可在位置传感器（11）的安装架内对应的滑杆配合孔内滑动，护帽（13）可跟随导向滑杆上下滑动。

2.根据权利要求1所述的一种集成一体化铁钻工，其特征在于，所述扶正器（4）连接液压控制系统，采用液压缸对夹方式夹紧钻具。

3.根据权利要求1所述的一种集成一体化铁钻工，其特征在于，所述泥浆盒（5）包括泥浆盒体（15），泥浆盒体（15）开合为对开式结构，泥浆盒体（15）接口处采用双挂钩方式的泥浆盒挂钩（16）。

4.根据权利要求1所述的一种集成一体化铁钻工，其特征在于，所述钻机空气系统提供一路气源，通过控制气阀控制气路的开断，最终与喷头中心管（12）相连，用来吹散涂油装置（1）中的丝扣油。

5.根据权利要求2所述的一种集成一体化铁钻工，其特征在于，所述扶正器（4）的夹持钳采用滚轮或 V型块结构。

6.根据权利要求3所述的一种集成一体化铁钻工，其特征在于，所述泥浆盒挂钩（16）下方为锥型结构，泥浆盒挂钩（16）与冲扣钳（6）前端面板连接。

7.根据权利要求1所述的一种集成一体化铁钻工，其特征在于，所述喷头（14）上均布多个喷嘴。

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