CN112593873B - 一种托举式排放立根方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种托举式排放立根方法，涉及立根排放工艺领域。通过电控控制操作，实现二层台机械手、钻台机械手、托举装置同步作业，简化了起下钻作业流程，能够自动完成抓取，移动，排放的作业，替代了井架工和钻台工，减少了危险区域作业的人数，提高了钻井效率。可实现一键操作完成整个立根存取过程。

Description

一种托举式排放立根方法

技术领域

本发明涉及立根排放方法领域，具体涉及一种托举式排放立根方法。

背景技术

目前陆地钻机在钻井起下钻作业过程中，需要将立根由井口中心移送到钻台面立根盒和二层台指梁间区域或者从钻台面立根盒和二层台指梁间区域移送至井口中心。传统作业方式是起钻时，顶驱吊取立根上升至二层台上方一定距离，多名钻工在钻台面将立根下部推送至立根盒目标位置存放，然后二层台一名井架工站在二层台的舌台上，伸手到井口中心位置将立根从吊卡内取出，然后将立根上部存放在指梁间；下钻时，二层台井架工将立根从指梁间推送至井口中心附近，再站在二层台的舌台上，伸手到井口中心位置将立根接到顶驱的吊卡上，顶驱缓缓提起，钻台面多名钻工推扶立根至井口中心。

上述的作业方式在于将立根下端推送至立根盒或从立根盒推送至井口中心，二层台将立根从井口中心移送到指梁区域或将立根从指梁区域移送至井口中心附近都需要人力劳动作业，工人劳动强度大，危险性高，且需要司钻，二层台井架工，钻台面钻工多人配合完成，整个作业过程动作重复性高，长时间工作效率低下，钻井作业工作环境恶劣，劳动强度大，钻井工人容易产生疲劳，操作失误引发安全事故，且井架工长时间在高空作业，容易造成设备损坏或人身安全事故。

发明内容

本发明提供了一种托举式排放立根方法，其特点是采用托举式结构设计，降低吊卡在施工过程中所承载的负荷，设备整体采用自动化设计，使用操作方便，提高了立根排放效率和安全性，解放了劳动力。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种托举式排放立根方法，当立根从井口存入立根盒时，具体包括以下步骤：

A1:通过钻机井架上安装的顶驱配合吊卡提起立根，使立根下端高于钻机井架的钻台面。

A2:控制安装在钻台面上运移小车的钻台机械手达到距离井口最近的初始位置并伸出手臂，使钻台机械手的抓手抓取井口上方的立根。

A3:钻台机械手带动立根的下端缩回，并将立根的下方放置于运移小车上托举装置的正上方。

A4:顶驱及其挂有的吊卡带动立根下放，使立根置于托举装置的托手上。

A5:钻机井架上二层台的二层台机械手从距离井口中心线最近的初始位置伸出手臂抓取立根。

A6:顶驱挂有的吊卡打开，钻台机械手与二层台机械手配合带动立根，通过运移小车上的托举装置配合移动，使立根达到摆放位置。

A7:托举装置工作，其托手下移，使立根的下部着力于钻台面上，托手低于立根管接头受力部位，立根脱离托举装置立于立根盒里。

A8:二层台机械手和钻台面机械手松开抓手，钻台机械手和二层台机械手返回到初始位置，等待下一根立根进行排放。

当立根从立根盒运移至井口时，具体包括以下步骤：

B1:控制安装在钻台面上运移小车的钻台机械手运动至目标位置的立根处。

B2:钻机井架上二层台的二层台机械手和钻台机械手伸出机械手抓住立根。

B3:托举装置工作，使其托手下移抄起立根管接头下部锥管螺纹的小头；然后使托手前端上翘，使立根呈倾斜状，避免立根滑脱。

B4:运移小车的钻台机械手和二层台机械手携带立根运动至初始位置。

B5:钻机井架上安装顶驱倾斜臂驱动吊卡至立根上端，吊卡吊取立根并扣合吊卡。

B6:二层台机械手松开立根，手臂缩回初始位置，顶驱驱动吊卡5上提，使立根脱离钻台面。

B7:钻台机械手带动立根旋转面向井口，并调整方位使立根至井口正上方。

B8:顶驱驱动吊卡带动立根下放，与井口钻杆进行上扣连接。

B9:钻台面机械手松开立根，顶驱进行打钻工作；钻台机械手缩回初始位置等待下一根立根取用工作。

作为优化，所述运移小车包括水平导轨、水平驱动小车、垂直驱动小车和垂直导轨；所述托举装置和钻台机械手均安装于垂直驱动小车上；所述垂直驱动小车下方设有垂直导轨；所述垂直导轨的两端均设有水平驱动小车；所述水平驱动小车对应安装于钻台面上的水平导轨上。

作为优化，所述所述托举装置包括架体，所述架体上设有动力驱动电机，动力驱动电机的下端设有滚珠丝杠螺杆，滚珠丝杠螺杆上螺纹连接有连接滚轮；所述架体的下端通过连接耳板铰接有托手；所述托手的内端开设有滑槽，外端设有凹口状的托举槽；所述连接滚轮的两侧卡嵌于滑槽中；所述托手设有两个并对称分布于动力驱动电机的两侧。

作为优化，所述钻台面上设有电控箱及遥控手柄。

作为优化，所述动力驱动电机、水平驱动小车、垂直驱动小车和钻台机械手均与电控箱相连接，并通过遥控手柄进行控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：通过电控控制操作，实现二层台机械手、钻台机械手、托举装置同步作业，简化了起下钻作业流程，能够自动完成抓取，移动，排放的作业，替代了井架工和钻台工，减少了危险区域作业的人数，提高了钻井效率。可实现一键操作完成整个立根存取过程。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明钻台面的俯视图。

图3为本发明钻台面的主视图。

图4为本发明托举装置的结构示意图。

图5为本发明托举装置的实施效果图。

图6为本发明托手的结构示意图。

其中，立根1、钻机井架2、井口3、钻台机械手4、吊卡5、顶驱倾斜臂6、井架游车7、二层台机械手8、二层台9、顶驱10、托举装置11、钻台面12、立根盒13、水平导轨14、水平驱动小车15、垂直驱动小车16、垂直导轨17、托手111、支撑销轴112、连接耳板113、滑槽114、连接滚轮115、滚珠丝杠螺母116、滚珠丝杠螺杆117、动力驱动电机118、托举槽119。

具体实施方式

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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种托举式排放立根装置，包括钻机井架2；所述钻机井架2下部设有钻台面12，中部设有二层台9，上部设有井架游车7；所述井架游车7下方依次设有顶驱10、顶驱倾斜臂6和吊卡5；所述二层台9上设有二层台机械手8；所述钻台面12上设有托举装置11和钻台机械手4；所述托举装置11和钻台机械手4均安装于垂直驱动小车16上；所述垂直驱动小车16下方设有垂直导轨17；所述垂直导轨17的两端均设有水平驱动小车15；所述钻台面12的两侧设有立根盒13；所述立根盒13的上下端均设有水平导轨14；所述水平驱动小车15对应安装于水平导轨14上。

所述钻台面12上设有电控箱及遥控手柄。

所述托举装置11包括架体，所述架体上设有动力驱动电机118，动力驱动电机118的下端设有滚珠丝杠螺杆117，滚珠丝杠螺杆117上螺纹连接有连接滚轮115；所述架体的下端通过连接耳板113铰接有托手111；所述托手111的内端开设有滑槽114，外端设有凹口状的托举槽119；所述连接滚轮115的两侧卡嵌于滑槽114中。

所述托手111设有两个并对称分布于动力驱动电机118的两侧。

所述托手111呈折形结构，其中部设有通槽，通槽内设有支撑销轴112，托手111通过支撑销轴112与连接耳板113相铰接。

所述连接滚轮115的两侧外端设有口径大于滑槽114口径的挡板。

所述动力驱动电机118、水平驱动小车15、垂直驱动小车16和钻台机械手4均与电控箱相连接，并通过遥控手柄进行控制。

一种托举式排放立根方法，当立根1从井口3存入立根盒13时，具体包括以下步骤：

A1:通过钻机井架2上安装的顶驱10配合吊卡5提起立根1，使立根1下端高于钻机井架2的钻台面12。

A2:控制安装在钻台面12上运移小车的钻台机械手4达到距离井口3最近的初始位置并伸出手臂，使钻台机械手4的抓手抓取井口3上方的立根1。

A3:钻台机械手4带动立根1的下端缩回，并将立根1的下方放置于运移小车上托举装置11的正上方。

A4:顶驱10及其挂有的吊卡5带动立根1下放，使立根1置于托举装置11的托手111上。

A5:钻机井架2上二层台9的二层台机械手8从距离井口中心线最近的初始位置伸出手臂抓取立根1。

A6:顶驱10挂有的吊卡5打开，钻台机械手4与二层台机械手8配合带动立根1，通过运移小车上的托举装置11配合移动，使立根1达到摆放位置。

A7:托举装置11工作，其托手111下移，使立根1的下部着力于钻台面12上，托手111低于立根1管接头受力部位，立根1脱离托举装置11立于立根盒13里。

A8:二层台机械手8和钻台面机械手4松开抓手，钻台机械手4和二层台机械手8返回到初始位置，等待下一根立根1进行排放。

当立根1从立根盒13运移至井口3时，具体包括以下步骤：

B1:控制安装在钻台面12上运移小车的钻台机械手4运动至目标位置的立根1处。

B2:钻机井架2上二层台9的二层台机械手8和钻台机械手4伸出机械手抓住立根1。

B3:托举装置11工作，使其托手111下移抄起立根1管接头下部锥管螺纹的小头；然后使托手111前端上翘，使立根1呈倾斜状，避免立根1滑脱。

B4:运移小车的钻台机械手4和二层台机械手8携带立根1运动至初始位置。

B5:钻机井架2上安装顶驱倾斜臂6驱动吊卡5至立根1上端，吊卡5吊取立根1并扣合吊卡。

B6:二层台机械手8松开立根1，手臂缩回初始位置，顶驱10驱动吊卡5上提，使立根2脱离钻台面12。

B7:钻台机械手4带动立根1旋转面向井口3，并调整方位使立根1至井口3正上方。

B8:顶驱10驱动吊卡5带动立根1下放，与井口钻杆进行上扣连接。

B9:钻台面机械手4松开立根1，顶驱10进行打钻工作；钻台机械手4缩回初始位置等待下一根立根1取用工作。

其具体实施工作原理为：

本发明的钻机起钻过程中立根放置的方法为：起钻，立根1从井口3存入立根盒13和二层台9的指梁时，其实施步骤：

1、通过顶驱10配合吊卡5提起立根1，使立根1下端高于钻台面12。

2、钻台机械手4从距离井口3最近的初始位置伸出手臂，使钻台机械手4的抓手能够到井口3上方的立根1并抓取立根1。

3、钻台机械手4带动立根1的下端缩回，并将立根1的下方放置于托举装置11的正上方。

4、顶驱10及其挂有的吊卡5带动立根1下放，使立根1置于托举装置11的托手111上。

5、托举装置11的动力驱动电机118驱动滚珠丝杠螺杆117转动，连接滚轮115上移，托手111前端上翘，避免立根1滑脱。

6、二层台机械手8从距离井口中心线最近的初始位置伸出手臂抓取立根1。

7、顶驱10挂有的吊卡5打开，钻台机械手4与二层台机械手8配合带动立根1，通过水平驱动小车15和垂直驱动小车16的配合移动到立根1的摆放位置。

8、托举装置11工作，使托手111前端下移，立根1下部着力于钻台面12上，托手111低于立根1管接头受力部位，立根1脱离托举装置11立于立根盒13里。

9、二层台机械手8和钻台面机械手4松开抓手，钻台机械手4和二层台机械手8原路返回到初始位置，等待下一根立根进行排放。

本发明的钻机下钻过程中立根提取的方法为：下钻，立根1从立根盒13和二层台9的指梁处输送到井口3时，其实施步骤：

1、钻台机械手4由初始位置先沿水平导轨14和垂直导轨17运动至目标位置立根1处。

2、二层台机械手8和钻台机械手4伸出机械手抓住立根1。

3、托举装置11工作，使托手111前端下移，使托手111抄起立根1管接头下部锥管螺纹的小头；然后托举装置11继续工作，使托手111前端上翘，使立根1倾斜一定角度，避免立根1滑脱。

4、钻台机械手4沿水平导轨14和垂直导轨17运动至初始位置，同时二层台机械手8运动至初始位置。

5、顶驱倾斜臂6驱动吊卡5至立根1上端，吊卡5吊取立根1并扣合吊卡。

6、二层台机械手8松开立根1，手臂缩回初始位置，顶驱10驱动吊卡5上提，使立根1脱离钻台面12。

7、钻台机械手4带动立根1旋转面向井口3，并调整方位使立根1至井口3正上方。

8、顶驱10驱动吊卡5带动立根1下放，与井口钻杆进行上扣连接。

9、钻台面机械手4松开立根1，顶驱10进行打钻工作；钻台机械手4缩回初始位置等待下一根立根取用工作。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种托举式排放立根方法，其特征在于：

当立根（1）从井口（3）存入立根盒（13）时，具体包括以下步骤：

A1:通过钻机井架（2）上安装的顶驱（10）配合吊卡（5）提起立根（1），使立根（1）下端高于钻机井架（2）的钻台面（12）；

A2:控制安装在钻台面（12）上运移小车的钻台机械手（4）达到距离井口（3）最近的初始位置并伸出手臂，使钻台机械手（4）的抓手抓取井口（3）上方的立根（1）；

A3:钻台机械手（4）带动立根（1）的下端缩回，并将立根（1）的下方放置于运移小车上托举装置（11）的正上方；

A4:顶驱（10）及其挂有的吊卡（5）带动立根（1）下放，使立根（1）置于托举装置（11）的托手（111）上；

A5:钻机井架（2）上二层台（9）的二层台机械手（8）从距离井口中心线最近的初始位置伸出手臂抓取立根（1）；

A6:顶驱（10）挂有的吊卡（5）打开，钻台机械手（4）与二层台机械手（8）配合带动立根（1），通过运移小车上的托举装置（11）配合移动，使立根（1）达到摆放位置；

A7:托举装置（11）工作，其托手（111）下移，使立根（1）的下部着力于钻台面（12）上，托手（111）低于立根（1）管接头受力部位，立根（1）脱离托举装置（11）立于立根盒（13）里；

A8:二层台机械手（8）和钻台面机械手（4）松开抓手，钻台机械手（4）和二层台机械手（8）返回到初始位置，等待下一根立根（1）进行排放；

当立根（1）从立根盒（13）运移至井口（3）时，具体包括以下步骤：

B1:控制安装在钻台面（12）上运移小车的钻台机械手（4）运动至目标位置的立根（1）处；

B2:钻机井架（2）上二层台（9）的二层台机械手（8）和钻台机械手（4）伸出机械手抓住立根（1）；

B3:托举装置（11）工作，使其托手（111）下移抄起立根（1）管接头下部锥管螺纹的小头；然后使托手（111）前端上翘，使立根（1）呈倾斜状，避免立根（1）滑脱；

B4:运移小车的钻台机械手（4）和二层台机械手（8）携带立根（1）运动至初始位置；

B5:钻机井架（2）上安装顶驱倾斜臂（6）驱动吊卡（5）至立根（1）上端，吊卡（5）吊取立根（1）并扣合吊卡；

B6:二层台机械手（8）松开立根（1），手臂缩回初始位置，顶驱（10）驱动吊卡（5）上提，使立根（2）脱离钻台面（12）；

B7:钻台机械手（4）带动立根（1）旋转面向井口（3），并调整方位使立根（1）至井口（3）正上方；

B8:顶驱（10）驱动吊卡（5）带动立根（1）下放，与井口钻杆进行上扣连接；

B9:钻台面机械手（4）松开立根（1），顶驱（10）进行打钻工作；钻台机械手（4）缩回初始位置等待下一根立根（1）取用工作；

所述托举装置（11）包括架体，所述架体上设有动力驱动电机（118），动力驱动电机（118）的下端设有滚珠丝杠螺杆（117），滚珠丝杠螺杆（117）上螺纹连接有连接滚轮（115）；所述架体的下端通过连接耳板（113）铰接有托手（111）；所述托手（111）的内端开设有滑槽（114），外端设有凹口状的托举槽（119）；所述连接滚轮（115）的两侧卡嵌于滑槽（114）中；所述托手（111）设有两个并对称分布于动力驱动电机（118）的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种托举式排放立根方法，其特征在于：所述运移小车包括水平导轨（14）、水平驱动小车（15）、垂直驱动小车（16）和垂直导轨（17）；所述托举装置（11）和钻台机械手（4）均安装于垂直驱动小车（16）上；所述垂直驱动小车（16）下方设有垂直导轨（17）；所述垂直导轨（17）的两端均设有水平驱动小车（15）；所述水平驱动小车（15）对应安装于钻台面（12）上的水平导轨（14）上。

3.根据权利要求1所述的一种托举式排放立根方法，其特征在于：所述钻台面（12）上设有电控箱及遥控手柄。

4.根据权利要求3所述的一种托举式排放立根方法，其特征在于：所述动力驱动电机（118）、水平驱动小车（15）、垂直驱动小车（16）和钻台机械手（4）均与电控箱相连接，并通过遥控手柄进行控制。

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