CN112096312A - 一种钻井船或浮式钻井平台用游车大钩装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻井船或浮式钻井平台用游车大钩装置，通过二维旋转结构可适应钻井船或者浮式钻井平台的摇摆工况，保证吊环、吊卡和井底钻具处于竖直状态，其中，定位锁紧机构采用油缸顶伸结构顶住钩体，通过更换角度限位块总成Ⅰ和角度限位块总成Ⅱ可以适应不同的倾斜角度需求，吊环倾斜机构可实现吊环前倾、后倾和浮动动作，定位锁紧机构和吊环倾斜机构采用电控逻辑互锁。该游车大钩结构合理、安全可靠，也可以配合动力猫道、铁钻工实现自动化管子处理作业，大大减轻工人的劳动强度。

Description

一种钻井船或浮式钻井平台用游车大钩装置

技术领域

本发明属于石油钻探设备技术领域，涉及一种钻井船或浮式钻井平台用游车大钩装置。

背景技术

如附图1所示，传统游车大钩装置主要由游车部分和大钩部分组成，游车大钩和吊环、吊卡配合使用，通过绞车可实现钻具的起升和下放作业，该结构适用于陆地钻机和固定钻井平台，并不适用钻井船或者浮式钻井平台作业工况。钻井船或浮式钻井平台随着海浪发生横摇时，游车大钩1随着钻井船横摇，吊环和吊卡也随着横摇，但是钻具保持竖直状态，因此，会造成吊环单个受力和吊卡倾斜状态提钻具的状态，会对吊环、吊卡和吊环倾斜机构等设备造成过度损耗，甚至破坏，导致钻台面工人的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种钻井船或浮式钻井平台用游车大钩装置，增加的定位锁紧机构和吊环倾斜机构可以配合动力猫道和铁钻工，实现自动化管子处理作业，极大减轻钻台面工人的劳动强度。

本发明采用的技术方案是，一种钻井船或浮式钻井平台用游车大钩装置包括游车大钩、导向滑车、导轨总成、定位锁紧机构和吊环倾斜机构；

游车大钩连接两个间隔设置的吊环，两个吊环之间设置有吊卡，游车大钩和吊环之间由上往下依次设置有定位锁紧机构和吊环倾斜机构；定位锁紧机构和吊环倾斜机构采取互锁联动功能在吊环前、后倾作业时吊环倾斜机构自动锁住，起、下钻作业时吊环倾斜机构的旋转关节自动打开，保证海底钻柱导致的偏载沿主承力结构传递到井架上；

游车大钩的一侧安装有竖直方向的导轨总成，导轨总成内设置有沿导轨总成滑动的导向滑车，导向滑车固定在游车大钩上。

定位锁紧机构包括筒体、角度限位块总成Ⅰ、角度限位块总成Ⅱ、限位底板和锁紧油缸；筒体上端连接游车大钩、下端连接吊环倾斜机构，筒体的两侧对称安装有竖直方向的锁紧油缸，两个锁紧油缸同时伸出后可顶正钩体；角度限位块总成Ⅰ、角度限位块总成Ⅱ分别设置在筒体的侧边和底面，通过限制锁紧油缸的缸筒外壁实现调整锁紧油缸的初始安装角度，限位底板固定在吊环倾斜机构上端、正对锁紧油缸。

锁紧油缸为铰轴式油缸，

吊环倾斜机构包括钩体、倾斜油缸、倾斜臂、连接臂、关节轴承和吊环卡子，钩体与筒体铰接，倾斜臂用销轴安装在钩体下部的一侧，倾斜臂可以绕销轴旋转，倾斜臂和连接臂用销轴连接，连接臂上的销孔为长孔以适应吊环倾斜偏差，连接臂和吊环卡子之间设置关节轴承以适应吊环的倾斜角度，倾斜油缸安装在钩体下部的另一侧，倾斜油缸推动倾斜臂，倾斜臂带动连接臂和吊环卡子最终带动吊环实现前倾、后倾和中位浮动动作。

导向滑车包括滑车体，游车大钩通过单、双耳板和销轴连接滑车体，滑车体通过滚轮沿导轨总成作上、下滑动。

导轨总成的后侧与井架各段后背梁固连、导轨总成的顶部连接在天车底部用于悬吊导轨总成，导轨总成的下端通过两个横向设置的连接销轴对滑车体进行限位。.

限位底板上表面为弧形面，较高的一侧位于锁紧油缸外侧。

本发明的有益效果是，解决了游车大钩、大钩或者顶驱装置在起下钻时无法适应钻井船横摇的问题，增加的定位锁紧机构和吊环倾斜机构可以配合动力猫道和铁钻工，实现自动化管子处理作业，极大减轻钻台面工人的劳动强度。

附图说明

图1是传统游车大钩装置结构示意图；

图2是本发明游车大钩装置结构示意图；

图3是本发明游车大钩的结构示意图；

图4是本发明筒体的结构示意图；

图5是本发明钩体的结构示意图；

图6是本发明倾斜臂的结构示意图；

图7是本发明角度限位块总成Ⅱ11的结构示意图；

图8是本发明限位底板的结构示意图；

图9是本发明定位锁紧机构和吊环倾斜机构电控互锁逻辑图；

图10是本发明导向滑车的结构示意图。

图中，1.游车大钩，2.吊环，3.吊卡，4.钻具，5.导向滑车，6.导轨总成，7.定位锁紧机构，8.吊环倾斜机构，9.筒体，10.角度限位块总成Ⅰ，11.角度限位块总成Ⅱ，12.限位底板，13.锁紧油缸，14.钩体，15.倾斜油缸，16.倾斜臂，17.连接臂，18.关节轴承，19.吊环卡子，20.滑车体。

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。

参照图2、图3、图4、图5，本发明的一种钻井船或浮式钻井平台用游车大钩装置主要结构包括游车大钩1、导向滑车5、导轨总成6、定位锁紧机构7和吊环倾斜机构8；

游车大钩1连接两个间隔设置的吊环2，两个吊环2之间设置有吊卡3，游车大钩1和吊环2之间由上往下依次设置有定位锁紧机构7和吊环倾斜机构8；定位锁紧机构7和吊环倾斜机构8采取互锁联动功能在吊环2前、后倾作业时吊环倾斜机构8自动锁住，起、下钻作业时吊环倾斜机构8的旋转关节自动打开，保证海底钻柱导致的偏载沿主承力结构传递到井架上；

游车大钩1的一侧安装有竖直方向的导轨总成6，导轨总成6内设置有沿导轨总成6滑动的导向滑车5，导向滑车5固定在游车大钩1上。

定位锁紧机构7包括筒体9、角度限位块总成Ⅰ10、角度限位块总成Ⅱ11、限位底板12和锁紧油缸13；筒体9上端连接游车大钩1、下端连接吊环倾斜机构8，筒体9的两侧对称安装有竖直方向的锁紧油缸13，两个锁紧油缸13同时伸出后可顶正钩体14；角度限位块总成Ⅰ10、角度限位块总成Ⅱ11分别设置在筒体9的侧边和底面，通过限制锁紧油缸13的缸筒外壁实现调整锁紧油缸13的初始安装角度，限位底板12固定在吊环倾斜机构8上端、正对锁紧油缸13。

锁紧油缸13为铰轴式油缸，

吊环倾斜机构8包括钩体14、倾斜油缸15、倾斜臂16、连接臂17、关节轴承18和吊环卡子19，钩体14与筒体9铰接，倾斜臂16用销轴安装在钩体14下部的一侧，倾斜臂16可以绕销轴旋转，倾斜臂16和连接臂17用销轴连接，连接臂17上的销孔为长孔以适应吊环倾斜偏差，连接臂17和吊环卡子19之间设置关节轴承18以适应吊环3的倾斜角度，倾斜油缸15安装在钩体14下部的另一侧，倾斜油缸15推动倾斜臂16，倾斜臂16带动连接臂17和吊环卡子19最终带动吊环3实现前倾、后倾和中位浮动动作。

导向滑车5包括滑车体20，游车大钩1通过单、双耳板和销轴连接滑车体20，滑车体20通过滚轮沿导轨总成6作上、下滑动。

滚轮总成Ⅱ22采用行星轮结构，中间是太阳轮，四个行星轮分布在太阳轮四周，行星轮可以绕着太阳轮旋转。

导轨总成6的后侧与井架各段后背梁固连、导轨总成6的顶部连接在天车底部用于悬吊导轨总成6，导轨总成6的下端通过两个横向设置的连接销轴对滑车体20进行限位。.

限位底板12上表面为弧形面，较高的一侧位于锁紧油缸13外侧。

其中，游车大钩1包括游车部分和大钩部分，两者之间采用双销轴连接，筒体9与钩体14之间采用单销轴连接，钩体可以绕销轴中心相对旋转，实现钩体左、右方向倾斜，游车大钩1与导向滑车5之间采用销轴耳板连接，游车大钩1相对井口中心位置可在前、后方向和左、右方向调整，导向滑车5通过两向滚轮结构将载荷传递到导轨总成6上，导轨总成6与井架各段后背梁固连。

本发明的一种钻井船或浮式钻井平台用游车大钩装置的主要特点是钻井船或者浮式钻井平台横摇时，钩体14与筒体9可以相对旋转，钻井船或者浮式钻井平台纵摇时，吊环2相对钩体14的两侧副钩可以旋转，保证吊环2、吊卡3和钻具4保持竖直状态，从而实现二维旋转功能。上述的二维旋转功能可保证钻井船或者浮式钻井平台横摇或者纵摇时，井底钻具产生的侧向偏载可通过传力主路径传递到井架后背梁，具体传力路径是井底钻具4--吊卡3--吊环2--钩体14--筒体9--游车侧板--滑车总成5--导轨总成6--井架各段后背梁。

参照图3、图4、图7、图8，定位锁紧机构7的主要结构包括筒体9、角度限位块总成Ⅰ10、角度限位块总成Ⅱ11、限位底板12和锁紧油缸13，其特点是定位锁紧机构7安装在筒体9上，用锁紧油缸13顶住钩体10，锁紧油缸13布置在钩体两侧，不论左偏斜或右偏斜，2个锁紧油缸13同时伸出后均可顶正钩体14，另外，通过更换角度限位块总成Ⅰ10和角度限位块总成Ⅱ11可以调整定位锁紧机构7的安装角度，从而控制钩体10的允许旋转角度，适应不同海域的不同钻井船或者浮式钻井平台的需求，锁紧油缸13杆腔头部和限位底板14采用球面点接触型式，保证锁紧13油缸顶伸动作的可靠性。

参照图3、图5、图6，吊环倾斜机构8的主要结构包括钩体14、倾斜油缸15、倾斜臂16、连接臂17、关节轴承18、吊环卡子19，其特点是倾斜臂16用销轴安装在钩体14下部的一侧，倾斜臂16可以绕销轴旋转，倾斜臂16和连接臂17用销轴连接，连接臂17上的销孔设计为长孔以适应吊环倾斜偏差，连接臂17和吊环卡子19之间设置关节轴承18以适应吊环3的倾斜角度，倾斜油缸15安装在钩体14下部的另一侧，倾斜油缸15推动倾斜臂16，倾斜臂16带动连接臂17和吊环卡子19，最终带动吊环3实现前倾、后倾和中位浮动动作，前倾距离可将吊卡3送至动力猫道处，配合动力猫道处理钻具，后倾可避让开井口位置，便于钻具4的上、卸扣作业，中位吊环浮动可使吊卡3自动回复到月池中心位置，便于对扣作业。

定位锁紧机构7和吊环倾斜机构8配合作业，具体工作过程是吊环2前倾/后倾时，钩体14不能左右摆动，便于配合动力猫道处理钻具4，吊环2浮动时，钩体14可以左右摆动，避免钻井船横摇时对设备本体造成过度磨损甚至破坏。上述工作过程通过电控互锁联动实现，具体逻辑关系是吊环2前倾或者后倾前，自动检查定位锁紧机构7是否锁住，确认锁住后执行吊环前倾或者后倾动作(如未锁紧先执行锁紧指令后再执行吊环前倾或者后倾动作)，吊环2浮动前，自动检查定位锁紧机构7是否松开，确认松开后执行吊环浮动动作(如未松开先执行松开指令后再执行吊环浮动动作)，再进行起、下井底钻具作业，具体过程如附图9所示。

参照图10，导向滑车5与游车大钩1通过单、双耳板和销轴连接，通过滑车体20上的滚轮沿导轨总成6作上、下滑动。其中，滚轮采用行星轮结构，中间是太阳轮，四个行星轮分布在太阳轮四周，行星轮可以绕着太阳轮旋转，工作时，两个对角的行星轮与导轨面接触，该结构既可以适应较大的滚轮和导轨面间隙，允许更大的导轨制造和安装误差，又能保证滚轮和导轨面接触，实现更好的导向作用。

本发明的主要功能是用于悬吊、起下钻杆柱，更换钻头，下套管等作业；配合动力猫道和铁钻工，实现自动化管子处理作业；其二维旋转功能可适应适应钻井船或者浮式平台横摇和纵摇的工况。因此，本发明主要适用于钻井船作业的起下钻工况，也可用于陆地和固定平台的起下钻工况。

Claims (8)

1.一种钻井船或浮式钻井平台用游车大钩装置，其特征在于：包括游车大钩(1)、导向滑车(5)、导轨总成(6)、定位锁紧机构(7)和吊环倾斜机构(8)；

所述游车大钩(1)连接两个间隔设置的吊环(2)，两个所述吊环(2)之间设置有吊卡(3)，所述游车大钩(1)和吊环(2)之间由上往下依次设置有定位锁紧机构(7)和吊环倾斜机构(8)；所述定位锁紧机构(7)和吊环倾斜机构(8)采取互锁联动功能在吊环(2)前、后倾作业时吊环倾斜机构(8)自动锁住，起、下钻作业时吊环倾斜机构(8)的旋转关节自动打开，保证海底钻柱导致的偏载沿主承力结构传递到井架上；

所述游车大钩(1)的一侧安装有竖直方向的导轨总成(6)，所述导轨总成(6)内设置有沿导轨总成(6)滑动的导向滑车(5)，所述导向滑车(5)固定在游车大钩(1)上。

2.根据权利要求1所述的一种钻井船或浮式钻井平台用游车大钩装置，其特征在于：所述定位锁紧机构(7)包括筒体(9)、角度限位块总成Ⅰ(10)、角度限位块总成Ⅱ(11)、限位底板(12)和锁紧油缸(13)；所述筒体(9)上端连接游车大钩(1)、下端连接吊环倾斜机构(8)，所述筒体(9)的两侧对称安装有竖直方向的锁紧油缸(13)，两个所述锁紧油缸(13)同时伸出后可顶正钩体(14)；所述角度限位块总成Ⅰ(10)、角度限位块总成Ⅱ(11)分别设置在筒体(9)的侧边和底面，通过限制锁紧油缸(13)的缸筒外壁实现调整锁紧油缸(13)的初始安装角度，所述限位底板(12)固定在吊环倾斜机构(8)上端、正对所述锁紧油缸(13)。

3.根据权利要求2所述的一种钻井船或浮式钻井平台用游车大钩装置，其特征在于：所述锁紧油缸(13)为铰轴式油缸。

4.根据权利要求2所述的一种钻井船或浮式钻井平台用游车大钩装置，其特征在于：所述吊环倾斜机构(8)包括钩体(14)、倾斜油缸(15)、倾斜臂(16)、连接臂(17)、关节轴承(18)和吊环卡子(19)，所述钩体(14)与筒体(9)铰接，所述倾斜臂(16)用销轴安装在钩体(14)下部的一侧，倾斜臂(16)可以绕销轴旋转，所述倾斜臂(16)和连接臂(17)用销轴连接，所述连接臂(17)上的销孔为长孔以适应吊环倾斜偏差，所述连接臂(17)和吊环卡子(19)之间设置关节轴承(18)以适应吊环(3)的倾斜角度，所述倾斜油缸(15)安装在钩体(14)下部的另一侧，所述倾斜油缸(15)推动倾斜臂(16)，所述倾斜臂(16)带动连接臂(17)和吊环卡子(19)最终带动吊环(3)实现前倾、后倾和中位浮动动作。

5.根据权利要求1所述的一种钻井船或浮式钻井平台用游车大钩装置，其特征在于：所述导向滑车(5)包括滑车体(20)，所述游车大钩(1)通过单、双耳板和销轴连接滑车体(20)，所述滑车体(20)通过滚轮沿导轨总成(6)作上、下滑动。

6.根据权利要求5所述的一种钻井船或浮式钻井平台用游车大钩装置，其特征在于：所述滚轮总成Ⅱ(22)采用行星轮结构，中间是太阳轮，四个行星轮分布在太阳轮四周，行星轮可以绕着太阳轮旋转。

7.根据权利要求5所述的一种钻井船或浮式钻井平台用游车大钩装置，其特征在于：所述导轨总成(6)的后侧与井架各段后背梁固连、导轨总成(6)的顶部连接在天车底部用于悬吊导轨总成(6)，所述导轨总成(6)的下端通过两个横向设置的连接销轴对滑车体(20)进行限位。

8.根据权利要求2所述的一种钻井船或浮式钻井平台用游车大钩装置，其特征在于：所述限位底板(12)上表面为弧形面，较高的一侧位于锁紧油缸(13)外侧。

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