CN112502643A - 绷绳支撑式牵引型动力猫道和钻井平台管具输送方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绷绳支撑式牵引型动力猫道和钻井平台管具输送方法。绷绳支撑式牵引型动力猫道设于钻井平台与猫道基座之间，包括设于猫道基座上的管具输送架，固定于地面或猫道基座的绷绳动力机构和牵引动力机构，及固定于钻井平台侧边缘的钻井平台绷绳架；钻井平台绷绳架的上端设有钻井平台绷绳架导轮，下方设有用于穿过钻井平台管具的避空区域；还包括用于支撑所述管具输送架的绷绳和用于牵引管具输送架的牵引绳。本发明采用了正向引紧力或反向张紧力的绷绳来为管具运输时提供支撑力，使得采用牵引绳进行提升牵引时，对管具输送架起支撑和导向的作用，可实现更安全的牵引提升操作。因为牵引绳和绷绳均为柔性结构，易于施工安装，降低了石油装备外围设备的成本。

Description

绷绳支撑式牵引型动力猫道和钻井平台管具输送方法

技术领域

本发明涉及石油管具输送设备，更具体地说是一种绷绳支撑式牵引型动力猫道和钻井平台管具输送方法。

背景技术

我国石油机械行业随着自动化技术水平的提高，对钻机配套的主体设备进行了深入的研究，钻机的自动化程度有了一定的提高。但是，对钻机外围配套设备的机械自动化的研究和投入明显不足。虽然市面上已经出现部分自动化猫道，但是钻台工人劳动强度大，工作危险系数高的问题依然存在。目前，国内外现有钻井平台的管具主要包括钻杆，钻铤和套管三种类型，钻杆和钻铤管径较小并且相似，套管的管径较大一般为钻杆的两到三倍。国内部分具有初步外围配套自动化设备的钻井作业平台大都是沿用国外的动力猫道设备，其大体可分为固定式动力猫道，举升式动力猫道，机械手臂这三类。这三种猫道其运输方式都为单根管具运输，这就导致每个猫道都是针对指定作业平台进行尺寸设计，并且只能运输固定尺寸的钻杆和钻铤，对于大管径的套管，目前钻井平台的运输方式还是通过气动葫芦辅助进行人工搬运。

我国的钻机主要有两大特点：1钻台面高、2井口与大门坡道之间的距离较远。因此国外的设备形状大部分不能满钻我国现有钻井平台外围设备的配置需求。行业内存在以下问题：1.一般动力猫道只能进行单根管具的运输，运输效率低，一次作业需要猫道多次工作，导致其使用寿命减少；2. 一般动力猫道都是针对指定钻井平台进行设计与制造，其普适性很差，无法在各种不同作业平台来回使用；3.现有举升式动力猫道与机械手臂两种运输方式的生产成本相对较高，固定式则只能应用于小型钻井平台。

用牵引绳作为一种动力方式，被技术人员广泛使用。于是，本发明人根据检索关键词“摘要＝((机构or结构or设备or装置or动力)and (猫道or钻具)and(升降or搬运)and牵引and绳)”检索出来有三件专利文献，其中的CN201420313955.8号专利文献公开了一种多功能钻具升降机，其适合近距离输送，由于是固定式结构，尺寸有限，难于广泛使用于不同高度的钻井平台。

因此，有必要开发出更具有柔性的动力猫道，以适合不同高度的钻井平台，不同输送距离的猫道基座。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种绷绳支撑式牵引型动力猫道和钻井平台管具输送方法。

本发明的目的通过下列技术方案来实现：

本发明绷绳支撑式牵引型动力猫道，设于钻井平台与猫道基座之间，包括设于猫道基座上的管具输送架，固定于地面或猫道基座的绷绳动力机构和牵引动力机构，及固定于钻井平台侧边缘的钻井平台绷绳架；所述钻井平台绷绳架的上端设有钻井平台绷绳架导轮，所述钻井平台绷绳架的下方设有用于穿过钻井平台管具的避空区域；还包括固定于地面或猫道基座的动力底座，以固定所述的绷绳动力机构和所述的牵引动力机构；还包括用于支撑所述管具输送架的绷绳，所述绷绳的上端固定于所述钻井平台绷绳架，下端与所述绷绳动力机构连接，中段与所述管具输送架底面设有的滑轮滚动联接；还包括用于牵引所述管具输送架从猫道基座至钻井平台的牵引绳，所述牵引绳的外端与所述管具输送架近钻井平台的一端固定联接，牵引端与所述牵引动力机构联接，中段与所述钻井平台绷绳架导轮滚动联接；所述绷绳动力机构的动力为所述绷绳提供反向张紧力，以对所述管具输送架的移动过程提供支撑力；所述牵引动力机构通过所述牵引绳为所述管具输送架提供提升至钻井平台的牵引力。

本发明绷绳支撑式牵引型动力猫道，设于钻井平台与猫道基座之间，包括设于猫道基座上的管具输送架，固定于地面或猫道基座的绷绳动力机构和牵引动力机构，及固定于钻井平台侧边缘的钻井平台绷绳架；所述钻井平台绷绳架的上端设有钻井平台绷绳架导轮，所述钻井平台绷绳架的下方设有用于穿过钻井平台管具的避空区域；还包括固定于地面或猫道基座的动力底座，以固定所述的绷绳动力机构和所述的牵引动力机构；还包括用于支撑所述管具输送架的绷绳，所述绷绳的固定端与所述猫道基座或所述动力底座固定联接，活动端与所述绷绳动力机构连接，中段下部分与所述管具输送架底面设有的滑轮滚动联接，中段上部分绕过所述钻井平台绷绳架设有的绷绳导轮组；还包括用于牵引所述管具输送架从猫道基座至钻井平台的牵引绳，所述牵引绳的外端与所述管具输送架近钻井平台的一端固定联接，牵引端与所述牵引动力机构联接，中段与所述钻井平台绷绳架导轮滚动联接；所述绷绳动力机构的动力为所述绷绳提供正向张紧力，以对所述管具输送架的移动过程提供支撑力；所述牵引动力机构通过所述牵引绳为所述管具输送架提供提升至钻井平台的牵引力。

其进一步技术方案为：所述的绷绳为二根；所述管具输送架的滑轮包括近于钻井平台的前滑轮和近于动力底座的后滑轮，均为二个。

其进一步技术方案为：还包括底层绷绳组，所述底层缘绳组包括设于所述动力底座上的主撑杆，及设于所述主撑杆顶部的底层导轮；所述动力底座内设有用于构成所述绷绳动力机构的第一卷绳器和用于构成所述牵引动力机构的第二卷绳器；所述底层导轮包括作用于绷绳的绷绳底层导轮和作用于牵引绳的牵引绳底层导轮。

其进一步技术方案为：所述主撑杆的下端与所述动力底座相铰接，且所述主撑杆的中段与所述动力底座之间设有辅助撑杆；所述辅助撑杆的两端分别与所述主撑杆、所述动力底座相铰接。

其进一步技术方案为：所述钻井平台的外边缘处设有位于所述避空区域下方的辅助卡座；所述辅助卡座上设有辅助卡管；所述管具输送架的前端下方设有与所述辅助卡管相适配的开槽。

其进一步技术方案为：所述管具输送架包括架体，所述架体上设有横梁；所述横梁下方通过滑轮组连接有夹臂；所述横梁设有二个，分别为第一横梁、第二横梁，并位于所述架体的前后两端；所述夹臂设有二个，分别为第一夹臂、第二夹臂；所述第一夹臂位于第一横梁下方左端的滑轮组和第二横梁下方左端的滑轮组之间；所述第二夹臂位于第一横梁下方右端的滑轮组和第二横梁下方右端的滑轮组之间；所述第一横梁上第一夹臂和第二夹臂之间设有第一横梁推缸；所述第二横梁上第一夹臂和第二夹臂之间设有第二横梁推缸；所述第一夹臂和第二夹臂上对称设有若干的夹爪；所述夹爪的外端面上设有凹槽。

其进一步技术方案为：所述管具输送架的底部设有作用于所述猫道基座上表面的脚轮；所述猫道基座设有止回挡板，及用于驱动止回挡板的止回挡板动力件。

其进一步技术方案为：所述钻井平台绷绳架的内侧设有位于所述避空区域上方的升降架，及用于驱动所述升降架上下移动的升降动力件，所述升降架的下端面设有至少二个导向滚轮；所述管具输送架的上端面设有作用于所述导向滚轮的上触压面；所述管具输送架被牵引至最高点时，所述升降架下压，使所述管具输送架近于水平状态，以降低钻井管具取出时的操作难度。

本发明钻井平台管具输送方法，采用前述的绷绳支撑式牵引型动力猫道；当所需输送管具的重量超出设定值时，输送时，所述绷绳动力机构先工作，当与所述管具输送架接触的绷绳坡度低于设定坡度时，再启动牵引动力机构的工作，以较低坡度牵引所述管具输送架；当所需输送管具的重量未超出设定值时，输送时，所述牵引动力机构先工作，所述管具输送架被水平牵引至设定位置时，所述止回挡板动力件得电工作，所述止回挡板突出于所述猫道基座的上表面，挡住所述管具输送架近于动力底座的脚轮，所述牵引动力机构继续工作，所述管具输送架工作以较高坡度被牵引提升，直至最高点停止，再启动所述绷绳动力机构的工作，直至所述绷绳近于拉直状态时，所述管具输送架呈现较低坡度。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：采用了正向引紧力或反向张紧力的绷绳来为管具运输时提供支撑力，使得采用牵引绳进行提升牵引时，对管具输送架起支撑和导向的作用，可实现更安全的牵引提升操作。因为牵引绳和绷绳均为柔性结构，易于施工安装，使得猫道结构大大简化，降低了石油装备外围设备的成本。采用牵引运输方式，提高了猫道设备的普适性，可应用于不同高度的钻井平台。进一步采用平动型机械手，可同时抓取3根管具，极大的提升了运输效率，缩短钻井作业的管具运输时间。采用机械手的夹紧方式，扩大了可运输的管径范围，可适用于大部分型号的钻井管具运输。

附图说明

图1A为本发明绷绳支撑式牵引型动力猫道具体实施例一(反向张紧力方向，向下拉产生张紧力)的结构示意图。

图1B为本发明绷绳支撑式牵引型动力猫道具体实施例二(正向张紧力方向，向上拉产生张紧力)的结构示意图。

图1C为本发明绷绳支撑式牵引型动力猫道具体实施例三(正向张紧力方向，向上拉产生张紧力；管具重量较低的状态)的结构示意图及其局部放大图。

图1D为本发明绷绳支撑式牵引型动力猫道具体实施例四(正向张紧力方向，向上拉产生张紧力；钻井平台设有升降架)的局部结构放大示意图。

图2A为本发明绷绳支撑式牵引型动力猫道具体实施例五的结构示意图。

图2B为本发明绷绳支撑式牵引型动力猫道具体实施例五的输送过程中的结构示意图。

图3为本发明具体实施例五达到钻井平台时的结构示意图。

图4为本发明具体实施例五底层绷绳组的结构示意图。

图5为本发明图3中B处的结构放大图。

图6为本发明图3中A处的结构放大图。

图7为本发明具体实施例五猫道基座的立体结构示意图。

图8为本发明具体实施例五猫道基座的俯视图。

图9为本发明图7中C处的结构放大图。

图10为本发明图7中D处的结构放大图。

图11为本发明具体实施例五管具输送架的立体图。

图12为本发明具体实施例五管具输送架的俯视图。

图13为本发明具体实施例五图11中E处的结构放大图。

图14为本发明具体实施例五的举升装置和辅助装置的分布示意图。

图15为本发明具体实施例五举升装置的结构示意图。

图16为本发明具体实施例五辅助装置的结构示意图。

图17为本发明具体实施例五中举升装置的使用操作示意图。

图1A至图1D的附图标记

S1 绷绳支撑式牵引型动力猫道

S2 绷绳支撑式牵引型动力猫道

10 钻井平台 20 猫道基座

21 止回挡板 22 止回挡板动力件

30 管具输送架 30 猫道基座

311 前滑轮 312 后滑轮

31 滑轮 38 脚轮

40 动力底座 41 绷绳动力机构

42 牵引动力机构 500 避空区域

50 钻井平台绷绳架 51 钻井平台绷绳架导轮

590 绷绳导轮架 591 绷绳导轮

59 绷绳导轮组

70 升降架 71 升降动力件

72 导向滚轮 79 导柱

P1 绷绳 P2 绷绳

Q 牵引绳

图2A至图17的附图标记

猫道基座1、侧支架11、铰接板12、固定板13、销轴14、卡柱15、卡槽16、连接板17、丝杆升降机18、丝杆升降机伸缩端19、卡环101、定位柱102、升降驱动轴103、转接头104、连接杆105、挂板106、底座 107、立柱108、加强筋109、管具输送架2、架体21、第一横梁22、第二横梁23、第一横梁推缸24、第二横梁推缸25、第一夹臂26、第二夹臂27、夹爪28、四边形铰接板29、联动板201、滑轮组202、滑轮203、滑轮卡板204、辅助滑轮205、底挡板206、加强架207、钻井平台3、底层绷绳组4、底层绷绳底座41、主撑杆42、辅助撑杆43、底层绷绳导轮44、第一卷绳器45、第二卷绳器46、钻井平台绷绳架5、钻井平台绷绳架导轮51、钻井平台绷绳架固定板52、管具输送架第一滑轮53、管具输送架第二滑轮 54、管具输送架固定板55、辅助卡座56、辅助卡管57、第一绷绳58、第二绷绳59、举升装置6、第一推缸61、第二推缸62、V形架63、支撑座 64、滑槽65、辅助装置7、倾斜推缸71、外爪套72、内勾爪73、限位板 74、限位柱75、限位孔76、连接槽77、固定开槽78

具体实施方式

下面将通过以下实施例进行清楚、完整地描述本发明的技术方案中显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

如图1A所示的本发明绷绳支撑式牵引型动力猫道实施例一，采用反向张紧力，向下拉产生张紧力，具体说明如下：

绷绳支撑式牵引型动力猫道S1，设于钻井平台10与猫道基座20之间，包括设于猫道基座20上的管具输送架30，固定于地面(也可以固定于猫道基座)的动力底座40，以固定绷绳动力机构41和牵引动力机构42；还包括固定于钻井平台10侧边缘的钻井平台绷绳架50。钻井平台绷绳架50的上端设有钻井平台绷绳架导轮51，钻井平台绷绳架50的下方设有用于穿过钻井平台管具的避空区域500；还包括用于支撑管具输送架30的绷绳P1，绷绳P1的上端固定于钻井平台绷绳架50，下端与绷绳动力机构41连接，中段与管具输送架30底面设有的滑轮31滚动联接；还包括用于牵引管具输送架30从猫道基座20至钻井平台10的牵引绳Q，牵引绳Q的外端与管具输送架30近钻井平台的一端固定联接，牵引端与牵引动力机构42联接，中段与钻井平台绷绳架导轮51滚动联接；绷绳动力机构41的动力为绷绳P1提供反向张紧力，以对管具输送架30的移动过程提供支撑力；牵引动力机构42通过牵引绳Q 为管具输送架30提供提升至钻井平台10的牵引力。其中的绷绳动力机构41 和牵引动力机构42可以采用带有自锁(又称为刹车功能)的卷扬机。

如图1B所示的本发明绷绳支撑式牵引型动力猫道实施例二，采用正向张紧力，向上拉产生张紧力，具体说明如下：

绷绳支撑式牵引型动力猫道S2，设于钻井平台10与猫道基座20之间，包括设于猫道基座20上的管具输送架30，固定于地面(也可以固定于猫道基座)的动力底座40，以固定绷绳动力机构41和牵引动力机构42；还包括固定于钻井平台10侧边缘的钻井平台绷绳架50。钻井平台绷绳架50的上端设有钻井平台绷绳架导轮51，钻井平台绷绳架50的下方设有用于穿过钻井平台管具的避空区域500；还包括用于支撑管具输送架30的绷绳P2，绷绳P2的固定端与动力底座40(也可以是猫道基座)固定联接，活动端与绷绳动力机构41连接，中段下部分与管具输送架30底面设有的滑轮31滚动联接，中段上部分绕过钻井平台绷绳架50设有的绷绳导轮组59(主要有二个绷绳导轮591，二者的距离至少要大于管具输送架的高度，它们均固定于绷绳导轮架590上,具体结构可参见图1D)；还包括用于牵引管具输送架30从猫道基座20至钻井平台10的牵引绳Q，牵引绳Q的外端与管具输送架30近钻井平台的一端固定联接，牵引端与牵引动力机构42联接，中段与钻井平台绷绳架导轮51滚动联接；绷绳动力机构41的动力为绷绳P2提供正向张紧力，以对管具输送架30的移动过程提供支撑力；牵引动力机构42通过牵引绳Q为管具输送架30提供提升至钻井平台10的牵引力。

上述二个实施例中的绷绳优选为二根；管具输送架30的滑轮31包括近于钻井平台的前滑轮311和近于动力底座的后滑轮312，均为二个。

在图1B实施例二的基础之上，进一步优化了管具输送架的结构，变成了图1C的本发明绷绳支撑式牵引型动力猫道实施例三。该实施例是在管具输送架30的底部设有作用于猫道基座20上表面的脚轮38；猫道基座20设有止回挡板21，及用于驱动止回挡板21的止回挡板动力件22。这样的结构，可以猫道基座为支撑，在牵引动力机构的作用下，先水平移动一段距离，再向上提升牵引。适合于重量轻的管具输送。

在图1B实施例二的基础之上，进一步优化了钻井平台绷绳架的结构，变成了图1D的本发明绷绳支撑式牵引型动力猫道实施例四。该实施例更具体的结构为：钻井平台绷绳架50的内侧通过四个导柱79，滑动联接有位于避空区域500上方的升降架70，及用于驱动升降架70上下移动的升降动力件 71(优选油缸结构，也可以是电机加丝杆的结构)，升降架70的下端面设有至少二个导向滚轮72；管具输送架的上端面设有作用于导向滚轮72的上触压面；管具输送架被牵引至最高点时(参见图6，此时有一个铰接支撑点)，升降架70下压，使管具输送架近于水平状态，以降低钻井管具取出时的操作难度。因为牵引绳和绷绳，很难使管具输送架变成十分接近水平的状态，始终有一个向下的坡度，这对于管具的取出操作，增加了难度和危险系数，当有升降架的下压作用之后，管具输送架受刚性约束力的作用，在管具取出时，管具输送架处于较为稳固的固定状态，大大地提高管具取出的安全系数。

于其它实施例中，为了适应不同管具的输送，钻井平台的避空区域，不一定是处于竖面平面的区域，还可以是斜向下的区域。钻井平台绷绳架也可以突出钻井平台的本体部分，向外延伸一些，有利于形成更大面积的避空区域，且让绷绳和牵引绳有一个更佳的受力角度。

本发明还公开了一种钻井平台管具输送方法，它采用实施例三结构的绷绳支撑式牵引型动力猫道；它主要有一个重量分级的判断过程：

当所需输送管具的重量超出设定值时，输送时，所述绷绳动力机构先工作，当与所述管具输送架接触的绷绳坡度低于设定坡度时，再启动牵引动力机构的工作，以较低坡度牵引所述管具输送架；

当所需输送管具的重量未超出设定值时，输送时，所述牵引动力机构先工作，所述管具输送架被水平牵引至设定位置时(需要让绷绳动力机释放拉力，具体可以通过检测管具输送架的前端是否被提起来为判断标准，也可通过角度来计算二个动力机构的转速，使得管具输送架未到达设定位置前一直保持水平状态的移动)，所述止回挡板动力件得电工作，所述止回挡板突出于所述猫道基座的上表面，挡住所述管具输送架近于动力底座的脚轮，所述牵引动力机构继续工作，所述管具输送架工作以较高坡度被牵引提升，直至最高点停止，再启动所述绷绳动力机构的工作，直至所述绷绳近于拉直状态时，所述管具输送架呈现较低坡度。

本发明绷绳支撑式牵引型动力猫道也可以依照实际情况，灵活采用具体操作时的输送方法。

如图2A至图17的实施五，为本发明绷绳支撑式牵引型动力猫道的一个更为具体的实施例，在该实施例中，将绷绳和牵引绳合并称为绷绳装置，同时对底层绷绳组、管具输送架等部件做了详细说明，具体内容如下：

一种绷绳式动力猫道，包括猫道基座1、管具输送架2、钻井平台3和绷绳装置；所述管具输送架2位于猫道基座1的上方；所述猫道基座1上设有举升装置6；所述猫道基座1和钻井平台3之间设有绷绳装置，且管具输送架2 悬挂于绷绳装置上。

所述绷绳装置包括位于猫道基座1上的底层绷绳组4和位于钻井平台3 上的钻井平台绷绳架5；所述管具输送架2的两侧前后分别设有管具输送架第一滑轮53和管具输送架第二滑轮54；所述管具输送架2的上方设有管具输送架固定板55。所述底层绷绳组4包括底层绷绳底座41；所述底层绷绳底座 (又叫动力底座)41上设有主撑杆42；所述主撑杆42的顶部设有底层绷绳导轮44(又叫做绷绳底层导轮)；所述底层绷绳底座41内设有第一卷绳器45和第二卷绳器46。所述钻井平台绷绳架5上方设有钻井平台绷绳架导轮51 和钻井平台绷绳架固定板52。所述钻井平台绷绳架固定板52、管具输送架第一滑轮53、管具输送架第二滑轮54、底层绷绳导轮44和第一卷绳器45之间设有第一绷绳58(相当于实施例一至四的绷绳)。所述管具输送架固定板55、钻井平台绷绳架导轮51、底层绷绳导轮44和第二卷绳器46之间设有第二绷绳59(相当于实施例一至四中的牵引绳)。所述主撑杆42的下端与底层绷绳底座41相铰接，且主撑杆42与底层绷绳底座41之间设有辅助撑杆 43；所述辅助撑杆43的两端分别与主撑杆42和底层绷绳底座41相铰接。所述钻井平台3的外边缘处设有辅助卡座56；所述辅助卡座56上设有辅助卡管 57；所述管具输送架2的前端下方设有与辅助卡管57相适配的开槽。所述管具输送架固定板55位于管具输送架2的上方前端处。

所述猫道基座1的两侧对称设有至少2个的侧支架11；所述猫道基座1上与侧支架11相接处设有铰接板12；所述铰接板12的上方设有开孔，下方设有卡槽16，且铰接板12的上方开孔内设有销轴14，销轴14上设有连接板17；所述侧支架11上与猫道基座1相接处设有固定板13；所述固定板13呈“コ”形状，且固定板13的上端与连接板17相铰接；所述固定板13的下端设有卡柱15；所述卡柱15卡嵌于卡槽16中；所述侧支架11的外端设有升降气缸。所述升降气缸的下端铰接有底座107；所述底座107的一侧设有卡环101；所述猫道基座1的两侧设有与卡环101相适配的定位柱102。所述侧支架11上均布有若干的立柱108。相邻的所述立柱108之间设有加强筋109。

进一步的，可以将升降气缸替换成丝杆升降机18，其中丝杆升降机是一种体积小、使用方便、安装灵活的升降机构，起重能力可达到120吨。该装置为现有技术，具体是通过蜗杆传动涡轮，同时涡轮内设有内螺纹，与升降丝杆相适配，以实现升降功能。所述丝杆升降机18下端的丝杆升降机伸缩端19与底座107相铰接。所述丝杆升降机18的升降驱动轴103上铰接有转接头104，转接头104上连接有L形的连接杆105，且连接杆105的末端设有把手。所述丝杆升降机18的侧壁上设有挂板106；所述连接杆105卡嵌于挂板106中。该设计具体为提高人力转动蜗杆的效率，同时并使其具备可收放的功能。采用丝杆升降机18相对于升降气缸成本较低，其使用也相对较为方便。

所述举升装置6设有两个，并分别位于猫道基座1的前后两端；所述举升装置6包括第一推缸61、第二推缸62和V形架63；所述第一推缸61和第二推缸62的下端均固定于猫道基座1的底座上；所述V形架63的两侧分别设有滑槽65和铰接点；所述第一推缸61的自由端卡嵌于V形架63一侧的滑槽65 中；所述第二推缸62的自由端与V形架63另一侧的铰接点相铰接。所述V形架63的两侧下方和其相对应的第一推缸61和第二推缸62上方之间均设有支撑座64；所述第一推缸61和第二推缸62的自由端均处于最下端时；所述V 形架63的两侧均卡嵌于支撑座64中。所述V形架63的两侧均设有辅助装置7；所述辅助装置7包括倾斜推缸71、外爪套72、内勾爪73和限位板74；所述限位板74固定安装于猫道基座1上；所述倾斜推缸71呈向外倾斜状，倾斜推缸 71的下端铰接于猫道基座1的底座上，倾斜推缸71的自由端与外爪套72的外侧下端相铰接；所述外爪套72的内侧下端与限位板74相铰接；所述内勾爪 73内嵌于外爪套72中。所述内勾爪73和外爪套72上均设有连接槽77，且两者连接槽77通过销轴固定连接。所述限位板74的上方设有若干的限位孔76，且任一限位孔76中插设有限位柱75。所述内勾爪73的侧身上设有若干到等距分布的固定开槽78。

所述管具输送架2包括架体21。所述架体21上设有横梁；所述横梁下方通过滑轮组202连接有夹臂；所述横梁设有2个分别为第一横梁22和第二横梁23，并位于架体21的前后两端。所述夹臂设有2个分别为第一夹臂26和第二夹臂27。所述第一夹臂26位于第一横梁22下方左端的滑轮组202和第二横梁23下方左端的滑轮组202之间。所述第二夹臂27位于第一横梁22下方右端的滑轮组202和第二横梁23下方右端的滑轮组202之间。所述第一横梁22上第一夹臂26和第二夹臂27之间设有第一横梁推缸24；所述第二横梁23上第一夹臂26和第二夹臂27之间设有第二横梁推缸25；所述第一夹臂26和第二夹臂27上对称设有若干的夹爪28。所述夹爪28的外端面上设有凹槽。所述架体21的内端设有底挡板206；所述底挡板206与架体21之间设有加强架 207。

进一步的，所述第一横梁推缸24的固定端固定于第一横梁22上方，第一横梁推缸24的自由端通过联动板201与第一横梁22下方第二夹臂27上的滑轮组202相连接；所述第二横梁推缸25的固定端固定于第二横梁23上方，第二横梁推缸25的自由端通过联动板201与第二横梁23下方第一夹臂26上的滑轮组202相连接。

进一步的，所述滑轮组202包括滑轮203和滑轮卡板204；所述滑轮卡板 204通过滑轮203卡嵌于横梁的两侧；所述滑轮卡板204与夹臂固定连接，且滑轮卡板204与横梁的底端面之间设有辅助滑轮205。

进一步的，所述第一夹臂26和第二夹臂27之间铰接有四边形铰接板29；所述四边形铰接板29的四端均为铰接状结构。

具体将钻井平台管具从猫道基座输送至钻井平台，包括以下步骤：

A1：在钻井井场上安装猫道基座1，然后将猫道基座1上一侧铰接的侧支架11打开，并通过将侧支架11的外端通过升降杆升起，使得管具通过自身重力滚入猫道基座1上的V形架63内；

A2：通过猫道基座1内安装的举升装置6将V形架63托起；

A3：通过猫道基座1上方的管具输送架2将V形架63托起的管具进行夹取；

A4：通过在钻井井场和钻井平台上架设绷绳装置，并将管具输送架2悬挂于绷绳装置上。

A5：驱动绷绳装置将管具输送架2和管具从钻井井场整体运移至钻井平台3上，完成管具的输送作业。

其中，A2中通过所述举升装置6对管具进行托举作业，具体包括以下步骤：

B1：第二推缸62收缩，第一推缸61拉伸，使得V形架63呈倾斜状；

B2：第二推缸62一侧的倾斜推缸71收缩，使得内勾爪73下移，使得管具自然滚落入V形架63内；

B3:第二推缸62一侧的倾斜推缸71拉伸，使得内勾爪73上移，对管具形成保护，防止其滚落，同时配合第二推缸62拉伸，第一推缸61收缩，确保管具位于V形架63内；

B4:同时驱动第二推缸62和第一推缸61，将管具通过V形架63完成托举作业。

其中，A3中通过所述管具输送架2对管具进行夹抓作业，具体包括以下步骤：

C1：同时驱动第一横梁推缸24和第二横梁推缸25带动第一夹臂26和第二夹臂27收缩；

C2当第一夹臂26和第二夹臂27上对称设置的夹爪28完全闭合后，实现对管具的夹取。

其中，A4和A5中通过绷绳装置对管具和管具输送架2进行整体输送作业，具体包括以下步骤：

D1:同时驱动第一卷绳器45和第二卷绳器46旋转，其中第二卷绳器46带动的第二绷绳59对管具输送架2整体起到上拉作用，第一卷绳器45带动的第一绷绳58对管具输送架2整体起到承托作用；

D2:管具输送架固定板55设于管具输送架2的前端处，使得管具输送架2 在运输过程中呈倾斜状运移；同时在管具输送架2的上设有底挡板206，防止管具滑落；

D3：当管具输送架2的前端到达钻井平台3时，通过其前端夹爪28上的凹槽与钻井平台3上设有的辅助卡座56上的辅助卡管57相卡接，以提高卸管时管具输送架2的稳定性。

进一步的，所述步骤D2中，管具输送架2在运输过程中倾斜角度范围为 25°-40°。

其各部件工作原理为：

1、通过绷绳装置将管具输送架2放置于猫道基座1上，然后连接调整好各部件位置关系，检查设备牢固性。

然后启动第二卷绳器46，使其旋转收紧第二绷绳59，以此通过钻井平台绷绳架导轮51拉拽管具输送架2向上进行运输。

在这个过程中，同时启动第一卷绳器45，使其旋转收紧有第一绷绳58，同时通过管具输送架第一滑轮53和管具输送架第二滑轮54保证输送过程中的稳定性。

这里具体可以设置3个底层绷绳导轮44，分别对两根第一绷绳58和一根第二绷绳59起到导向作用。

当管具输送架2的前端达到钻井平台3时，通过钻井平台3的外边缘处辅助卡座56上的辅助卡管57，使其与管具输送架2的前端下方夹爪28上的凹槽相卡接，以提高其安全可靠性。

进一步的，所述钻井平台绷绳架5为伸缩式结构。所述辅助撑杆43为伸缩式气缸。提高了其角度支撑的灵活性，可根据情况实时调整。

上述步骤为管具从井场底层运输至钻井平台3的过程。

2、将猫道基座1上两侧的侧支架11打开形成了管具输送的通道，同时也起到了稳定猫道基座1的作用。

当进行管具输送时，侧支架11外端的升降气缸通过伸缩，使得侧支架 11的两侧发生落差，从而实现管具通过重力自动输送的目的。同时固定板 13的上端与连接板17相铰接；固定板13下端的卡柱15也可以在卡槽16内实现滑动，保证了侧支架11与猫道基座1连接的可靠性。

最后，升降气缸下端铰接的底座107，也提高了其与地面接触的稳定性。

当需要将侧支架11收起时，将卡环101挂放于猫道基座1的定位柱102上即可。实现了整体移运的功能。

上述步骤为将管具运输至猫道基座1上方的过程。

3、管具通过侧支架11输送至猫道基座1的上方，进入到V形架63内，然后第一推缸61和第二推缸62同时推动，使得V形架63整体上升，实现管具的托举，然后通过管具输送架2上的机械夹爪将管具抓取即可。

当需要对V形架63内的管具进行卸管时，任一的第一推缸61和第二推缸62进行收缩，使得V形架63发生倾斜，由于第一推缸61的上端卡嵌滑动于V 形架63的滑槽65中，确保了设备的正常运行。

在管具进行上管和卸管作业时，倾斜推缸71的伸缩，使得外爪套72实现上下位移，从而起到辅助上管和卸管的作用，同时当外爪套72均上移时，还确保了管具不会发生脱落。

进一步的，内勾爪73和外爪套72采用可拆卸式结构，使得在设备停用时，可以将外爪套72卸下，然后通过其测身上的固定开槽78将其固定于猫道基座1的侧架上，此处参照图1所示。

进一步的，通过加设支撑座64，使得在第一推缸61和第二推缸62完全收缩时，V形架63的重量承载在支撑座64上，提高了运输过程中的安全性和可靠性。

上述步骤为将管具托举至管具输送架2下方的过程。

4、然后通过猫道基座1上设立的举升装置6将管具托起，此时第一横梁推缸24和第二横梁推缸25同时启动，推动联动板201带动滑轮组202上的第一夹臂26和第二夹臂27同时运动，对管具进行夹取操作。第一夹臂26和第二夹臂27两者之间铰接的四边形铰接板29，提高了第一夹臂26和第二夹臂 27运动时的稳定性，同时滑轮组202中的滑轮203和辅助滑轮205进一步的起到限位导向的作用，以提高其稳定效果。架体21的内端设有底挡板206，防止管具在运输过程中从一端脱落。

由于管具输送架2除了有管具夹取的功能还起到运输的作用，因此在夹爪28的外端面上设有凹槽，是为了当管具输送架2整体采用绷绳方式运输时，也就是通过绷绳装置将其整体从下端的井场运输到上端的钻井平台后，可以通过在钻井平台3放置辅助卡管57配合凹槽，实现管具输送架2前端与钻井平台3的铰接，提高卸管时的稳定性。

上述步骤为将猫道基座1通过举升装置6配合管具输送架2对管具进行夹抓的过程。

综上所述，采用了正向引紧力或反向张紧力的绷绳来为管具运输时提供支撑力，使得采用牵引绳进行提升牵引时，对管具输送架起支撑和导向的作用，可实现更安全的牵引提升操作。因为牵引绳和绷绳均为柔性结构，易于施工安装，使得猫道结构大大简化，降低了石油装备外围设备的成本。采用牵引运输方式，提高了猫道设备的普适性，可应用于不同高度的钻井平台。进一步采用平动型机械手，可同时抓取3根管具，极大的提升了运输效率，缩短钻井作业的管具运输时间。采用机械手的夹紧方式，扩大了可运输的管径范围，可适用于大部分型号的钻井管具运输。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.绷绳支撑式牵引型动力猫道，设于钻井平台与猫道基座之间，其特征在于包括设于猫道基座上的管具输送架，固定于地面或猫道基座的绷绳动力机构和牵引动力机构，及固定于钻井平台侧边缘的钻井平台绷绳架；所述钻井平台绷绳架的上端设有钻井平台绷绳架导轮，所述钻井平台绷绳架的下方设有用于穿过钻井平台管具的避空区域；还包括固定于地面或猫道基座的动力底座，以固定所述的绷绳动力机构和所述的牵引动力机构；还包括用于支撑所述管具输送架的绷绳，所述绷绳的上端固定于所述钻井平台绷绳架，下端与所述绷绳动力机构连接，中段与所述管具输送架底面设有的滑轮滚动联接；还包括用于牵引所述管具输送架从猫道基座至钻井平台的牵引绳，所述牵引绳的外端与所述管具输送架近钻井平台的一端固定联接，牵引端与所述牵引动力机构联接，中段与所述钻井平台绷绳架导轮滚动联接；所述绷绳动力机构的动力为所述绷绳提供反向张紧力，以对所述管具输送架的移动过程提供支撑力；所述牵引动力机构通过所述牵引绳为所述管具输送架提供提升至钻井平台的牵引力。

2.绷绳支撑式牵引型动力猫道，设于钻井平台与猫道基座之间，其特征在于包括设于猫道基座上的管具输送架，固定于地面或猫道基座的绷绳动力机构和牵引动力机构，及固定于钻井平台侧边缘的钻井平台绷绳架；所述钻井平台绷绳架的上端设有钻井平台绷绳架导轮，所述钻井平台绷绳架的下方设有用于穿过钻井平台管具的避空区域；还包括固定于地面或猫道基座的动力底座，以固定所述的绷绳动力机构和所述的牵引动力机构；还包括用于支撑所述管具输送架的绷绳，所述绷绳的固定端与所述猫道基座或所述动力底座固定联接，活动端与所述绷绳动力机构连接，中段下部分与所述管具输送架底面设有的滑轮滚动联接，中段上部分绕过所述钻井平台绷绳架设有的绷绳导轮组；还包括用于牵引所述管具输送架从猫道基座至钻井平台的牵引绳，所述牵引绳的外端与所述管具输送架近钻井平台的一端固定联接，牵引端与所述牵引动力机构联接，中段与所述钻井平台绷绳架导轮滚动联接；所述绷绳动力机构的动力为所述绷绳提供正向张紧力，以对所述管具输送架的移动过程提供支撑力；所述牵引动力机构通过所述牵引绳为所述管具输送架提供提升至钻井平台的牵引力。

3.根据权利要求1或2所述的绷绳支撑式牵引型动力猫道，其特征在于所述的绷绳为二根；所述管具输送架的滑轮包括近于钻井平台的前滑轮和近于动力底座的后滑轮，均为二个。

4.根据权利要求3所述的绷绳支撑式牵引型动力猫道，其特征在于还包括底层绷绳组，所述底层缘绳组包括设于所述动力底座上的主撑杆，及设于所述主撑杆顶部的底层导轮；所述动力底座内设有用于构成所述绷绳动力机构的第一卷绳器和用于构成所述牵引动力机构的第二卷绳器；所述底层导轮包括作用于绷绳的绷绳底层导轮和作用于牵引绳的牵引绳底层导轮。

5.根据权利要求4所述的绷绳支撑式牵引型动力猫道，其特征在于所述主撑杆的下端与所述动力底座相铰接，且所述主撑杆的中段与所述动力底座之间设有辅助撑杆；所述辅助撑杆的两端分别与所述主撑杆、所述动力底座相铰接。

6.根据权利要求5所述的绷绳支撑式牵引型动力猫道，其特征在于所述钻井平台的外边缘处设有位于所述避空区域下方的辅助卡座；所述辅助卡座上设有辅助卡管；所述管具输送架的前端下方设有与所述辅助卡管相适配的开槽。

7.根据权利要求5所述的绷绳支撑式牵引型动力猫道，其特征在于，所述管具输送架包括架体，所述架体上设有横梁；所述横梁下方通过滑轮组连接有夹臂；所述横梁设有二个，分别为第一横梁、第二横梁，并位于所述架体的前后两端；所述夹臂设有二个，分别为第一夹臂、第二夹臂；所述第一夹臂位于第一横梁下方左端的滑轮组和第二横梁下方左端的滑轮组之间；所述第二夹臂位于第一横梁下方右端的滑轮组和第二横梁下方右端的滑轮组之间；所述第一横梁上第一夹臂和第二夹臂之间设有第一横梁推缸；所述第二横梁上第一夹臂和第二夹臂之间设有第二横梁推缸；所述第一夹臂和第二夹臂上对称设有若干的夹爪；所述夹爪的外端面上设有凹槽。

8.根据权利要求1或2所述的绷绳支撑式牵引型动力猫道，其特征在于所述管具输送架的底部设有作用于所述猫道基座上表面的脚轮；所述猫道基座设有止回挡板，及用于驱动止回挡板的止回挡板动力件。

9.根据权利要求6所述的绷绳支撑式牵引型动力猫道，其特征在于所述钻井平台绷绳架的内侧设有位于所述避空区域上方的升降架，及用于驱动所述升降架上下移动的升降动力件，所述升降架的下端面设有至少二个导向滚轮；所述管具输送架的上端面设有作用于所述导向滚轮的上触压面；所述管具输送架被牵引至最高点时，所述升降架下压，使所述管具输送架近于水平状态，以降低钻井管具取出时的操作难度。

10.钻井平台管具输送方法，其特征在于采用权利要求8所述的绷绳支撑式牵引型动力猫道；当所需输送管具的重量超出设定值时，输送时，所述绷绳动力机构先工作，当与所述管具输送架接触的绷绳坡度低于设定坡度时，再启动牵引动力机构的工作，以较低坡度牵引所述管具输送架；当所需输送管具的重量未超出设定值时，输送时，所述牵引动力机构先工作，所述管具输送架被水平牵引至设定位置时，所述止回挡板动力件得电工作，所述止回挡板突出于所述猫道基座的上表面，挡住所述管具输送架近于动力底座的脚轮，所述牵引动力机构继续工作，所述管具输送架工作以较高坡度被牵引提升，直至最高点停止，再启动所述绷绳动力机构的工作，直至所述绷绳近于拉直状态时，所述管具输送架呈现较低坡度。

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