CN112431562A - 全自动钻具组合方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动钻具组合方法。该全自动钻具组合方法包括：在第一位置，当下排管机上的夹钳检测到第一管柱处于所述夹钳内时，关闭所述夹钳并将所述第一管柱移动至第一鼠洞的上方，控制所述第一管柱进入所述第一鼠洞，且使得所述下排管机的夹钳回复到所述第一位置；在所述第一位置，当所述下排管机上的夹钳检测到第二管柱处于所述夹钳内时，关闭所述夹钳并将所述第二管柱移动至第二鼠洞的上方，控制所述第二管柱进入所述第二鼠洞，且使得所述下排管机的夹钳回复到所述第一位置。本发明中的全自动钻具组合方法可以大幅缩短建立根所需要的时间，提高建立根的工作效率。

Description

全自动钻具组合方法

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，具体涉及一种全自动钻具组合方法。

背景技术

相关技术中，钻井设备在建立根的过程中，往往通过人工去观察各设备（例如、顶驱、下排管机、铁钻工等）是否准确地夹持住管柱，这样需要不断调整各设备与管柱之间的相对位置，且需要花费较多时间去观察管柱是否由各设备夹持装置，造成建立根所花费的时间长、工作效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种全自动钻具组合方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种全自动钻具组合方法，所述全自动钻具组合方法包括：

在第一位置，当下排管机上的夹钳检测到第一管柱处于所述夹钳内时，关闭所述夹钳并将所述第一管柱移动至第一鼠洞的上方，控制所述第一管柱进入所述第一鼠洞，且使得所述下排管机的夹钳回复到所述第一位置；

在所述第一位置，当所述下排管机上的夹钳检测到第二管柱处于所述夹钳内时，关闭所述夹钳并将所述第二管柱移动至第二鼠洞的上方，控制所述第二管柱进入所述第二鼠洞，且使得所述下排管机的夹钳回复到所述第一位置；

在所述第一位置，当所述下排管机上的夹钳检测到第三管柱处于所述夹钳内时，关闭所述夹钳并提升所述第三管柱，将所述第三管柱移动至所述第一鼠洞或者所述第二鼠洞的上方，控制所述第三管柱下移并靠近所述第一鼠洞中的所述第一管柱或者所述第二鼠洞中的所述第二管柱，铁钻工移动至所述第一鼠洞或者所述第二鼠洞，当所述铁钻工检测到所述第三管柱的接头位于钳体内时，对所述第一管柱和所述第三管柱进行上扣以形成双根、或者对所述第二管柱和所述第三管柱进行上扣以形成双根，退出所述铁钻工；

控制所述双根上升并转移至所述第二鼠洞或者所述第一鼠洞的上方，所述铁钻工移动至所述第二鼠洞或者所述第一鼠洞，当所述铁钻工检测到所述双根的接头位于钳体内时，对所述双根和所述第二管柱进行上扣以形成立根、或者对所述双根和所述第一管柱进行上扣以形成立根，退出所述铁钻工；

由顶驱将所述立根从所述第一鼠洞或者所述第二鼠洞提离，当所述下排管机的夹钳检测到所述立根处于所述夹钳内时，关闭所述夹钳并将所述立根的下部移动至指梁的下方，所述顶驱释放所述立根，由上排管机夹持所述立根的上部并移动至所述指梁的上方。

可选地，在所述当下排管机上的夹钳检测到第一管柱处于所述夹钳内时的步骤之前，所述全自动钻具组合方法还包括：

检测经由猫道向上输送的第一管柱是否位于所述顶驱的吊卡内，若所述第一管柱的接头位于所述吊卡内则关闭该吊卡并由游车控制所述顶驱带动所述第一管柱向上提升以与钻台间隔开。

可选地，所述顶驱包括第一测距传感器、第二测距传感器、标定构件、顶驱本体、所述吊卡以及两个可相对所述顶驱本体转动的顶驱吊环，所述第一测距传感器设置在所述顶驱本体和所述顶驱吊环中的其中一者上，所述标定构件设置在所述顶驱本体和所述顶驱吊环中的另一者上，当所述第一测距传感器和所述标定构件中的其中一者随所述顶驱吊环转动时，所述第一测距传感器与所述标定构件之间的距离呈现连续变化；

所述吊卡设置在两个所述顶驱吊环之间，所述吊卡设置有用于夹持管柱且沿所述吊卡上下方向延伸的容纳空间，所述第二测距传感器设置在所述吊卡上且与所述容纳空间相对应；

所述检测经由猫道输送的第一管柱是否位于顶驱的吊卡内的步骤包括：

获取所述第一测距传感器与所述标定构件之间的距离变化，根据所述距离变化将所述顶驱吊环翻转到与所述第一管柱的接头对应的第二位置；

利用所述第二测距传感器检测所述第一管柱是否位于所述吊卡内。

可选地，所述吊卡设置有沿所述容纳空间周向延伸且用于与管柱的变径段相配合的倾斜面，所述吊卡上开设有安装孔，该安装孔自所述倾斜面向所述吊卡的内部延伸，所述第二测距传感器设置在所述安装孔内。

可选地，所述当下排管机上的夹钳检测到第一管柱处于所述夹钳内时，关闭所述夹钳并将所述第一管柱移动至第一鼠洞的上方的步骤包括：在所述下排管机的所述夹钳夹持并将所述第一管柱移动至所述第一鼠洞的上方的过程中，所述顶驱吊环翻转，以使得所述第一管柱在移动过程中保持直立。

可选地，所述顶驱包括第三测距传感器、第一待测量部、顶驱本体以及可相对于该顶驱本体回转的旋转头，所述第三测距传感器设置在所述顶驱本体和所述旋转头中的其中一者上，所述第一待测量部设置在所述顶驱本体和所述旋转头的另一者上，所述第三测距传感器的探测头与所述第一待测量部相对应，当所述第三测距传感器和所述第一待测量部中的其中一者随所述旋转头转动时，所述第三测距传感器与所述第一待测量部之间的距离呈现连续变化；

所述当所述下排管机上的夹钳检测到第二管柱处于所述夹钳内时，关闭所述夹钳并将所述第二管柱移动至第二鼠洞的上方的步骤包括：在所述下排管机的所述夹钳夹持所述第二管柱的下部并向所述第二鼠洞的上方的移动过程中，所述顶驱吊环翻转且所述旋转头相对所述顶驱本体回转，以使得所述第二管柱呈直立状地移动。

可选地，在所述当关闭该吊卡并由游车控制所述顶驱带动所述第一管柱向上提升以与钻台间隔开的步骤之后，通过设置在钻台上的限位机构限制管柱向井口转动，其中，管柱是在自身重力作用下以管柱和所述顶驱的吊卡之间的接触点为圆心转动。

可选地，在所述下排管机将管柱移动至所述第一鼠洞或者所述第二鼠洞上方时，降低该限位机构的高度以解除所述限位机构对管柱的限位。

可选地，所述限位机构包括限位件、位于钻台上方的第一安装部和第二安装部以及设置在所述钻台上和/或井架上的升降机构，所述限位件的两端分别与所述第一安装部和所述第二安装部连接，所述第一安装部和所述第二安装部分别与所述升降机构连接以由所述升降机构带动升降；

所述降低该限位机构的高度以接触所述限位机构对管柱的限位的步骤包括：

通过所述升降机构降低所述限位件的高度，以使所述限位件与管柱脱离。

可选地，所述夹钳包括第一夹臂、第二夹臂和第四测距传感器，所述第一夹臂的一端与所述第二夹臂的一端铰接，当所述第一夹臂的另一端和所述第二夹臂的另一端相互靠近时，所述第一夹臂和所述第二夹臂形成用于夹持管柱的夹持空间，所述第四测距传感器设置在所述第一夹臂和/或所述第二夹臂上，所述第四测距传感器用于检测管柱是否处于所述夹持空间内；

所述当下排管机上的夹钳检测到第一管柱处于所述夹钳内时的步骤包括：驱动所述夹钳接近第一管柱，当所述第四测距传感器所测量的数值呈现连续变化时，则该第一管柱处于所述夹持空间。

本发明至少具有以下有益效果：本发明实施例的方法通过下排管机上的夹钳可以自动检测管柱是否处于夹钳内，相比通过人工观察而言，这样可以准确、快速地夹持管柱，从而缩短夹持管柱的时间，由此，可以极大缩短建立根所需的时间，提高建立根的工作效率。

附图说明

图1为本发明示例性实施例提供的钻井设备的结构示意图；

图2为钻井设备的部分俯视图；

图3为本发明示例性实施例提供的顶驱的结构示意图，其中，未示出两个顶驱吊环之间的吊卡；

图4为图3的另一种状态的结构示意图；

图5为本发明示例性实施例提供的吊卡的结构示意图；

图6为图5中A-A的结构示意图；

图7为顶驱本体、旋转头、第三测距传感器和第一待测量部的结构示意图；

图8为图7的另一种状态的结构示意图；

图9为本发明一示例性实施例提供的夹钳的结构示意图；

图10为本发明另一示例性实施例提供的夹钳的结构示意图；

图11为钻台、电机、导轨、滑块和第一安装体/第二安装体的结构示意图；

图中，100-钻台；101-井口；102-第一鼠洞；103-第二鼠洞；110-井架；120-顶驱；121-顶驱本体；122-旋转头；123-顶驱吊环；124-标定构件；1241-第二待测量部；125-第一测距传感器；126-第三测距传感器；127-第一待测量部；128-吊卡；1281-倾斜面；1282-安装孔；1283-容纳空间；129-第二测距传感器；130-下排管机；131-第一夹臂；132-第二夹臂；133-夹持空间；134-基体；135-第四测距传感器；140-铁钻工；150-猫道；161-第一安装体；162-第二安装体；163-限位件；170-管柱；181-电机；182-滑块；183-导轨；190-上排管机；200-指梁。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

参照图1和图2，其中，本实施例中的管柱170可以是钻杆、钻铤等。钻井设备包括钻台100、井架110、顶驱120、铁钻工140、下排管机130、猫道150和上排管机190等。

本发明实施例提供一种全自动钻具组合方法，全自动钻具组合方法包括：

在第一位置，当下排管机130上的夹钳检测到第一管柱处于夹钳内时，关闭夹钳并将第一管柱移动至第一鼠洞102的上方，控制第一管柱进入第一鼠洞102，且使得下排管机130的夹钳回复到第一位置；

在第一位置，当下排管机130上的夹钳检测到第二管柱处于夹钳内时，关闭夹钳并将第二管柱移动至第二鼠洞103的上方，控制第二管柱进入第二鼠洞103，且使得下排管机130的夹钳回复到第一位置；

在第一位置，当下排管机130上的夹钳检测到第三管柱处于夹钳内时，关闭夹钳并提升第三管柱，将第三管柱移动至第一鼠洞102或者第二鼠洞103的上方，控制第三管柱下移并靠近第一鼠洞102中的第一管柱或者第二鼠洞103中的第二管柱，铁钻工140移动至第一鼠洞102或者第二鼠洞103，当铁钻工140检测到第三管柱的接头位于钳体内时，对第一管柱和第三管柱进行上扣以形成双根、或者对第二管柱和第三管柱进行上扣以形成双根，退出铁钻工140；

控制双根上升并转移至第二鼠洞103或者第一鼠洞102的上方，铁钻工140移动至第二鼠洞103或者第一鼠洞102，当铁钻工140检测到双根的接头位于钳体内时，对双根和第二管柱进行上扣以形成立根、或者对双根和第一管柱进行上扣以形成立根，退出铁钻工140；

由顶驱120将立根从第一鼠洞102或者第二鼠洞103提离，当下排管机130的夹钳检测到立根处于夹钳内时，关闭夹钳并将立根的下部移动至指梁200的下方，顶驱120释放立根，由上排管机190夹持立根的上部并移动至指梁200的上方。当立根位于第一鼠洞102或者第二鼠洞103中时，立根相对钻台100大致垂直，立根由顶驱120从第一鼠洞102或者第二鼠洞103中提离并先由下排管机130将立根的下部移动至指梁200的下方，此时，立根的上部仍然由顶驱120所夹持，然后，上排管机190从顶驱120中接收立根的上部，此时，立根的下部立于钻台100上，即，立根的整体重量无需由上排管机190或者下排管机130所承载（立根的重量较重），通过移动上排管机190即可将立根放入到指梁200内。

其中，这里的上排管机190和下排管机130为用于夹持管柱170的机械手，即，通过具有夹持功能的机械手来移动管柱170。

在本实施例中，每建一立根，需要三根管柱170，即第一管柱、第二管柱和第三管柱，由此，每建一立根，下排管机130需要分别夹持并移动第一管柱、第二管柱和第三管柱。在建立根的过程中，需要依次将第一管柱、第二管柱和第三管柱从地面输送到钻台面。

上述方法通过下排管机130上的夹钳可以自动检测管柱170是否处于夹钳内，相比通过人工观察而言，这样可以准确、快速地夹持管柱170，从而缩短夹持管柱170的时间，由此，可以极大缩短建立根所需的时间，提高建立根的工作效率。

可选地，在当下排管机130上的夹钳检测到第一管柱处于夹钳内时的步骤之前，全自动钻具组合方法还包括：

检测经由猫道150向上输送的第一管柱是否位于顶驱120的吊卡128内，若第一管柱的接头位于吊卡128内则关闭该吊卡128并由游车控制顶驱120带动第一管柱向上提升以与钻台100间隔开。一般而言，管柱170可以通过猫道150从地面向钻台100输送，即，管柱170倾斜地向上输送并使管柱170的上端位于钻台100的上方，这样就可以利用顶驱120来抓取并提升管柱170。在本发明实施例中，可以利用顶驱120来检测管柱170的接头是否处于顶驱120的吊卡128内，相比通过人工观察管柱170的上端是否处于顶驱120的吊卡128内而言，确保顶驱120可以准确地抓取管柱170，从而可以缩短建立根的时间。需要说明的是，这里不限于通过下排管机130上的夹钳检测第一管柱，同时，第二管柱、第三管柱也需要通过下排管机130上的夹钳进行检测。

参照图3、图4、图5和图6，具体而言，顶驱120包括第一测距传感器125、第二测距传感器129、标定构件124、顶驱本体121、吊卡128以及两个可相对顶驱本体121转动的顶驱吊环123，第一测距传感器125设置在顶驱本体121和顶驱吊环123中的其中一者上，标定构件124设置在顶驱本体121和顶驱吊环123中的另一者上，也就是说，第一测距传感器125和标定构件124可以有两种布置方式，第一种：第一测距传感器125安装在顶驱本体121上，而标定构件124安装在顶驱吊环123上，第二种：第一测距传感器125安装在顶驱吊环123上，而标定构件124安装在顶驱本体121上，当第一测距传感器125和标定构件124中的其中一者随顶驱吊环123转动时，第一测距传感器125与标定构件124之间的距离呈现连续变化。进一步地，标定构件124包括第二待测量部1241，第二待测量部1241可以为设置在标定构件124上的螺旋形的弧面结构。

在此之前，可以预先计算出顶驱吊环123倾斜角度与第一测距传感器125和标定构件124之间距离的对应关系，例如，顶驱吊环123倾斜角度为1°时，第一测距传感器125和标定构件124之间的距离为1cm；顶驱吊环123倾斜角度为5°时，第一测距传感器125和标定构件124之间的距离为1.2cm；顶驱吊环123倾斜角度为20°时，第一测距传感器125和标定构件124之间的距离为1.5cm，即顶驱吊环123每个位置的倾斜角度对应唯一的距离值。当顶驱吊环123相对顶驱本体121转动时，第一测距传感器125与标定构件124之间的距离会呈现出连续变化，根据第一测距传感器125和标定构件124之间的距离可以得到顶驱吊环123的倾斜角度，即，准确地测量出顶驱吊环123的倾斜角度，这样有利于提高作业效率，降低使用成本，无需工作人员手动对顶驱吊环123进行操作，可以避免发生安全事故，同时，可以提升顶驱120作业的自动化程度。由此，通过预先获取顶驱吊环123旋转到与管柱170上端对应的位置的旋转角度，当第一测距传感器125确定顶驱吊环123由竖直状翻转到该旋转角度，即可确定顶驱吊环123达到与管柱170上端对应的位置。

参照图4和图5，吊卡128设置在两个顶驱吊环123之间，吊卡128设置有用于夹持管柱170且沿吊卡128上下方向延伸的容纳空间1283，第二测距传感器129设置在吊卡128上且与容纳空间1283相对应，在测量之前，可以提前通过第二测距传感器129获取到第二测距传感器129与容纳空间1283之间距离的预设值，当管柱170的上端进入容纳空间1283后，且测量到的数值等于预设值时，便可判断管柱170的上端已经进入到容纳空间1283中，这里的预设值是指当管柱170刚好处于容纳空间1283的中心位置时，第二测距传感器129与管柱170之间的距离，预设值可以在作业前预先测量获得。

检测经由猫道150输送的第一管柱是否位于顶驱120的吊卡128内，包括：

获取第一测距传感器125与标定构件124之间的距离变化，根据距离变化将顶驱吊环123翻转到与第一管柱的接头对应的第二位置，其中，这里的第二位置即为与管柱170上端对应的位置，也可以为图1中所示的猫道150的顶端处；

利用第二测距传感器129检测第一管柱是否位于吊卡128内。

由此，通过第一距离传感器可以准确判断顶驱吊环123是否到达第二位置，再通过第二距离传感器可以判断出管柱170的上端是否位于吊卡128内，这样便可准确、快速地抓取管柱170，提高抓取管柱170的准确性，提高作业效率，缩短建立根的时间。需要说明的是，这里不限于通过顶驱120的吊卡128检测第一管柱，同时，第二管柱、第三管柱也需要通过顶驱120的吊卡128进行检测。

参照图6，进一步地，吊卡128设置有沿容纳空间1283周向延伸且用于与管柱170的变径段相配合的倾斜面1281，吊卡128上开设有安装孔1282，该安装孔1282自倾斜面1281向吊卡128的内部延伸，第二测距传感器129设置在安装孔1282内，将第二测距传感器129设置在安装孔1282内，可以降低第二测距传感器129的占用空间，使得顶驱吊卡128的结构更加紧凑。

可选地，当下排管机130上的夹钳检测到第一管柱处于夹钳内时，关闭夹钳并将第一管柱移动至第一鼠洞102的上方的步骤包括：在下排管机130的夹钳夹持并将第一管柱移动至第一鼠洞102的上方的过程中，顶驱吊环123翻转，以使得第一管柱在移动过程中保持直立。其中，下排管机130的夹钳夹持管柱170的下部，而顶驱120的吊卡128抓取管柱170的上部，且管柱170的重力主要由顶驱120承载，这样，通过顶驱120和下排管机130的共同作用，可以快速将第一管柱放置于第一鼠洞102内。

参照图7和图8，在一些实施例中，顶驱120包括第三测距传感器126、第一待测量部127、顶驱本体121以及可相对于该顶驱本体121回转的旋转头123，第三测距传感器126设置在顶驱本体121和旋转头123中的其中一者上，第一待测量部127设置在顶驱本体121和旋转头123的另一者上，第三测距传感器126和第一待测量部127可以有两种布置方式，第一种：第三测距传感器126安装在顶驱本体121上，第一待测量部127设置在旋转头123上，第二种：第三测距传感器126安装在旋转头123上，第一待测量部127设置在顶驱本体121上，第三测距传感器126的探测头与第一待测量部127相对应，当第三测距传感器126和第一待测量部127中的其中一者随旋转头123转动时，第三测距传感器126与第一待测量部127之间的距离呈现连续变化。

在此之前，可以预先计算出旋转头123的旋转角度与第三测距传感器126和第一待测量部127之间距离的对应关系，例如，当旋转头123相对于初始位置旋转10°时，第三测距传感器126和第一待测量部127之间的距离为1.0cm，当当旋转头123相对于初始位置旋转20°时，第三测距传感器126和第一待测量部127之间的距离为1.2cm，即，旋转头123每旋转一定角度，旋转头123的旋转角度对应第三测距传感器126和第一待测量部127之间的距离是唯一的。基于此，当旋转头123相对于顶驱本体121转动时，第三测距传感器126与第一待测量部127之间的距离会呈现出连续变化，由此可以根据第三测距传感器126和第一待测量部127之间的距离变化计算出旋转头123的旋转角度，由此，可以准确测量出旋转头123的旋转角度，有利于提高作业效率，降低使用成本，无需操作人员手动对旋转头123进行角度测量，可以避免发生安全事故，且有利于提高顶驱120作业的自动化程度。并且，由于第三测距传感器126不会与第一待测量部127接触，这样可以大大提高第三测距传感器126的使用寿命。其中，第一待测量部127可以设置为螺旋形的弧面结构。

当下排管机130上的夹钳检测到第二管柱处于夹钳内时，关闭夹钳并将第二管柱移动至第二鼠洞103的上方的步骤包括：在下排管机130的夹钳夹持第二管柱的下部并向第二鼠洞103的上方的移动过程中，顶驱吊环123翻转且旋转头123相对顶驱本体121回转，以使得第二管柱呈直立状地移动。由此，当第二管柱到达第二鼠洞103的上方时，可以快速将第二管柱放入到第二鼠洞103中，相比先移动第二管柱的下部、再移动第二管柱的上部，或者先移动第二管柱的上部、再移动第二管柱的下部，可以缩短移动第二管柱的时间，从而缩短建立根的时间，提高工作效率。

在当关闭该吊卡128并由游车控制顶驱120带动第一管柱向上提升以与钻台100间隔开的步骤之后，通过设置在钻台100上的限位机构限制管柱170向井口101转动，其中，管柱170是在自身重力作用下以管柱170和顶驱120的吊卡128之间的接触点为圆心转动，其中，这里的管柱170泛指第一管柱、第二管柱和第三管柱，即，第一管柱、第二管柱和第三管柱均需要通过顶驱120带动向上提升以与钻台100间隔开。通过限位机构可以防止第一管柱向井口101方向转动，以避免管柱170与井口101处的设备发生碰撞，需要说明的是，在本实施例中，限位机构不限于对于第一管柱进行限位，同时还会对第二管柱、第三管柱进行限位。

在下排管机130将管柱170移动至第一鼠洞102或者第二鼠洞103上方时，降低该限位机构的高度以解除限位机构对管柱170的限位，当接触限位机构对管柱170的作用之后，可以方便移动管柱170，从而保证管柱170快速地移动。其中，这里的管柱170是指第一管柱、第二管柱和第三管柱，也就是说，在第一管柱、第二管柱和第三管柱移动至第一鼠洞102或者第二鼠洞103上方时，均需要降低限位机构的高度。

参照图1和图2，可选地，限位机构包括限位件163、位于钻台100上方的第一安装部和第二安装部以及设置在钻台100上和/或井架110上的升降机构，限位件163的两端分别与第一安装部和第二安装部连接，第一安装部和第二安装部分别与升降机构连接以由升降机构带动升降。其中，第一安装部和第二安装部可以形成在井架110上，也就是说，可以利用井架110作为安装载体，从而将限位件163的两端分别与井架110进行连接，升降机构可以为沿井架110高度方向延伸的线性模组，例如，可以是丝杠螺母组件或者直线导轨组件，由此，在升降机构的作用下，可以带动限位件163升降。其中，丝杠螺母组件或者直线导轨组件可以由伺服电机控制，从而准确、快速地升降限位件163。另外，限位机构还包括第一安装体161、第二安装体162，第一安装部可以设置在第一安装体161上，第二安装部可以设置在第二安装体162上，换言之，第一安装部可以为第一安装体161的一部分，第二安装部可以为第二安装体162的一部分。第一安装体161和第二安装体162可以设置为设置在钻台100上的杆状结构。参照图2，其中，限位件163可以为分别系于第一安装体161和第二安装体162的绳索。

降低该限位机构的高度以接触限位机构对管柱170的限位的步骤包括：

通过升降机构降低限位件163的高度，以使限位件163与管柱170脱离。

参照图2和图11，在一些实施例中，限位机构还包括电机181、导轨183和滑块182，导轨183安装在钻台100上，滑块153可滑动地设置在导轨183上并由电机151驱动，第一安装体161和第二安装体162中的至少一者安装在滑块182上，由此，可以通过移动第一安装体161和/或第二安装体162，使得限位件163不再对管柱170进行限位。

参照图9，夹钳包括第一夹臂131、第二夹臂132和第四测距传感器135，第一夹臂131的一端与第二夹臂132的一端铰接，当第一夹臂131的另一端和第二夹臂132的另一端相互靠近时，第一夹臂131和第二夹臂132形成用于夹持管柱170的夹持空间133，第四测距传感器135设置在第一夹臂131和/或第二夹臂132上，第四测距传感器135用于检测管柱170是否处于夹持空间133内。

参照图10，在一些实施例中，第一夹臂131的一端与第二夹臂132的一端分别铰接于基体134，即，第一夹臂131和第二夹臂132并铰接在一起，而是第一夹臂131和第二夹臂132分别铰接在基体134上。

在测量前，可以预先使得第一夹臂131和第二夹臂132相互靠近，以形成夹持空间133，并通过第四测距传感器135测量得到第四测距传感器135与夹持空间133之间的预设距离值，由此，当管柱170进入夹持空间133内且第四测距传感器135测量得到的数值与预设距离值相等时，则可判断管柱170已经完全进入到夹持空间133内。其中，预设距离值不仅仅距离数值的本身，也可以是其他形式的数值通过转换成距离值。

当下排管机130上的夹钳检测到第一管柱处于夹钳内时的步骤包括：驱动夹钳接近第一管柱，当第四测距传感器135所测量的数值呈现连续变化时，则该第一管柱处于夹持空间133。当第一管柱未进入夹持空间133时，第四测距传感器135测量到的数值为零，当第一管柱进入夹持空间133时，第四测距传感器135所测量的数值随着对应管柱170不同部位而不断变化，由此，可以通过第四测距传感器135测量出管柱170是否进入夹钳内。

在本实施例中，第一测距传感器125、第二测距传感器129、第三测距传感器126、第四测距传感器135为电感式位移传感器、超声波测距传感器、激光传感器、红外测距传感器、位移传感器中的至少一者。当上述的测距传感器为电感式位移传感器时，标定构件124和第一待测量部127/第二待测量部1241应当为金属结构，以使电感式位移传感器能够感知标定构件124和第一待测量部127/第二待测量部1241，另外，电感式位移传感器还能够在恶劣环境下使用，例如，电感式位移传感器不受风沙、雨雪等影响。

另外，在本实施例中，还包括分别与第一测距传感器125、第二测距传感器129、第三测距传感器126、第四测距传感器135连接的控制器（图中未示出），控制器用于将接收到的电信号转换成距离值，控制器可以为PLC。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全自动钻具组合方法，其特征在于，所述全自动钻具组合方法包括：

在第一位置，当下排管机上的夹钳检测到第一管柱处于所述夹钳内时，关闭所述夹钳并将所述第一管柱移动至第一鼠洞的上方，控制所述第一管柱进入所述第一鼠洞，且使得所述下排管机的夹钳回复到所述第一位置；

在所述第一位置，当所述下排管机上的夹钳检测到第二管柱处于所述夹钳内时，关闭所述夹钳并将所述第二管柱移动至第二鼠洞的上方，控制所述第二管柱进入所述第二鼠洞，且使得所述下排管机的夹钳回复到所述第一位置；

在所述第一位置，当所述下排管机上的夹钳检测到第三管柱处于所述夹钳内时，关闭所述夹钳并提升所述第三管柱，将所述第三管柱移动至所述第一鼠洞或者所述第二鼠洞的上方，控制所述第三管柱下移并靠近所述第一鼠洞中的所述第一管柱或者所述第二鼠洞中的所述第二管柱，铁钻工移动至所述第一鼠洞或者所述第二鼠洞，当所述铁钻工检测到所述第三管柱的接头位于钳体内时，对所述第一管柱和所述第三管柱进行上扣以形成双根、或者对所述第二管柱和所述第三管柱进行上扣以形成双根，退出所述铁钻工；

控制所述双根上升并转移至所述第二鼠洞或者所述第一鼠洞的上方，所述铁钻工移动至所述第二鼠洞或者所述第一鼠洞，当所述铁钻工检测到所述双根的接头位于钳体内时，对所述双根和所述第二管柱进行上扣以形成立根、或者对所述双根和所述第一管柱进行上扣以形成立根，退出所述铁钻工；

由顶驱将所述立根从所述第一鼠洞或者所述第二鼠洞提离，当所述下排管机的夹钳检测到所述立根处于所述夹钳内时，关闭所述夹钳并将所述立根的下部移动至指梁的下方，所述顶驱释放所述立根，由上排管机夹持所述立根的上部并移动至所述指梁的上方。

2.根据权利要求1所述的全自动钻具组合方法，其特征在于，在所述当下排管机上的夹钳检测到第一管柱处于所述夹钳内时的步骤之前，所述全自动钻具组合方法还包括：

检测经由猫道向上输送的第一管柱是否位于所述顶驱的吊卡内，若所述第一管柱的接头位于所述吊卡内则关闭该吊卡并由游车控制所述顶驱带动所述第一管柱向上提升以与钻台间隔开。

3.根据权利要求2所述的全自动钻具组合方法，其特征在于，所述顶驱包括第一测距传感器、第二测距传感器、标定构件、顶驱本体、所述吊卡以及两个可相对所述顶驱本体转动的顶驱吊环，所述第一测距传感器设置在所述顶驱本体和所述顶驱吊环中的其中一者上，所述标定构件设置在所述顶驱本体和所述顶驱吊环中的另一者上，当所述第一测距传感器和所述标定构件中的其中一者随所述顶驱吊环转动时，所述第一测距传感器与所述标定构件之间的距离呈现连续变化；

所述吊卡设置在两个所述顶驱吊环之间，所述吊卡设置有用于夹持管柱且沿所述吊卡上下方向延伸的容纳空间，所述第二测距传感器设置在所述吊卡上且与所述容纳空间相对应；

所述检测经由猫道输送的第一管柱是否位于顶驱的吊卡内的步骤包括：

获取所述第一测距传感器与所述标定构件之间的距离变化，根据所述距离变化将所述顶驱吊环翻转到与所述第一管柱的接头对应的第二位置；

利用所述第二测距传感器检测所述第一管柱是否位于所述吊卡内。

4.根据权利要求3所述的全自动钻具组合方法，其特征在于，所述吊卡设置有沿所述容纳空间周向延伸且用于与管柱的变径段相配合的倾斜面，所述吊卡上开设有安装孔，该安装孔自所述倾斜面向所述吊卡的内部延伸，所述第二测距传感器设置在所述安装孔内。

5.根据权利要求3所述的全自动钻具组合方法，其特征在于，所述当下排管机上的夹钳检测到第一管柱处于所述夹钳内时，关闭所述夹钳并将所述第一管柱移动至第一鼠洞的上方的步骤包括：在所述下排管机的所述夹钳夹持并将所述第一管柱移动至所述第一鼠洞的上方的过程中，所述顶驱吊环翻转，以使得所述第一管柱在移动过程中保持直立。

6.根据权利要求2所述的全自动钻具组合方法，其特征在于，所述顶驱包括第三测距传感器、第一待测量部、顶驱本体以及可相对于该顶驱本体回转的旋转头，所述第三测距传感器设置在所述顶驱本体和所述旋转头中的其中一者上，所述第一待测量部设置在所述顶驱本体和所述旋转头的另一者上，所述第三测距传感器的探测头与所述第一待测量部相对应，当所述第三测距传感器和所述第一待测量部中的其中一者随所述旋转头转动时，所述第三测距传感器与所述第一待测量部之间的距离呈现连续变化；

所述当所述下排管机上的夹钳检测到第二管柱处于所述夹钳内时，关闭所述夹钳并将所述第二管柱移动至第二鼠洞的上方的步骤包括：在所述下排管机的所述夹钳夹持所述第二管柱的下部并向所述第二鼠洞的上方的移动过程中，所述顶驱吊环翻转且所述旋转头相对所述顶驱本体回转，以使得所述第二管柱呈直立状地移动。

7.根据权利要求2所述的全自动钻具组合方法，其特征在于，在所述当关闭该吊卡并由游车控制所述顶驱带动所述第一管柱向上提升以与钻台间隔开的步骤之后，通过设置在钻台上的限位机构限制管柱向井口转动，其中，管柱是在自身重力作用下以管柱和所述顶驱的吊卡之间的接触点为圆心转动。

8.根据权利要求7所述的全自动钻具组合方法，其特征在于，在所述下排管机将管柱移动至所述第一鼠洞或者所述第二鼠洞上方时，降低该限位机构的高度以解除所述限位机构对管柱的限位。

9.根据权利要求7或8所述的全自动钻具组合方法，其特征在于，所述限位机构包括限位件、位于钻台上方的第一安装部和第二安装部以及设置在所述钻台上和/或井架上的升降机构，所述限位件的两端分别与所述第一安装部和所述第二安装部连接，所述第一安装部和所述第二安装部分别与所述升降机构连接以由所述升降机构带动升降；

所述降低该限位机构的高度以接触所述限位机构对管柱的限位的步骤包括：

通过所述升降机构降低所述限位件的高度，以使所述限位件与管柱脱离。

10.根据权利要求1所述的全自动钻具组合方法，其特征在于，所述夹钳包括第一夹臂、第二夹臂和第四测距传感器，所述第一夹臂的一端与所述第二夹臂的一端铰接，当所述第一夹臂的另一端和所述第二夹臂的另一端相互靠近时，所述第一夹臂和所述第二夹臂形成用于夹持管柱的夹持空间，所述第四测距传感器设置在所述第一夹臂和/或所述第二夹臂上，所述第四测距传感器用于检测管柱是否处于所述夹持空间内；

所述当下排管机上的夹钳检测到第一管柱处于所述夹钳内时的步骤包括：驱动所述夹钳接近第一管柱，当所述第四测距传感器所测量的数值呈现连续变化时，则该第一管柱处于所述夹持空间。

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