CN113585987A - 一种新型钻杆提升机及其钻具装载方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型钻杆提升机，包括滑车总成单元模块、门型架总成、拉杆总成、钢丝绳、滑轮组件、电动绞车，所述滑车总成单元模块包括滑车架、滚子、连杆组件、夹持油缸、夹持钳、钳连接架、扶持钳、扶持油缸、变幅油缸、调斜油缸、回转组件、回转减速器。所述拉杆总成连接井架，所述钢丝绳在所述电动绞车的带动下绕过所述滑轮组件连接滑车总成在所述门型架总成内上下滑动。本发明的新型钻杆提升机通过夹持钳、扶持钳、变幅油缸、调斜油缸和电动绞车相互配合工作，实现了钻具从猫道到井口、猫道到弹夹、井口到猫道、弹夹到猫道、井口到弹夹、弹夹到井口的自动输送，且实现了接钻杆的离线作业，提高了钻具的输送效率，节约了钻具的输送成本，生产过程中故障少、效率高。

Description

一种新型钻杆提升机及其钻具装载方法

技术领域

本发明属于石油钻探设备技术领域，具体涉及一种新型钻杆提升机及其钻具装载方法。

背景技术

钻杆提升机是钻机管柱排放系统的一个重要组成部分，钻杆提升机是用于提升、下放、输送钻杆的装置，属于输送部分，通过相应的操作可将钻井用的钻杆、钻铤等工具从猫道输送至井口或弹夹，井口或弹夹到猫道，井口到弹夹，弹夹到井口以完成相应的钻具输送操作，其结构布局的合理性和操作性直接影响着钻井作业的速度、效率、稳定性及安全可靠性。在传统的钻井作业中，陆上钻机大多采用常规配套的猫道与钻台工具组合，主要人工手动操作，将位于猫道上的钻具转移到井口，或者从井口直接到猫道。

目前国际上的还没有大规模的使用钻杆提升机，部分使用的提升机只能作单一的夹持、提升钻具的动作，在使用过程中，需要大量的辅助工具和人员，且下钻过程中需要花费大量时间接立根，效率很低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种新型钻杆提升机，本发明能够解决了现有技术中钻杆提升机和猫道每次只能分步装载、输送钻具，输送效率低的问题。此外，本发明还要提供一种钻具装载方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种新型钻杆提升机，包括滑车总成单元模块、门型架总成、拉杆总成、钢丝绳、滑轮组件、电动绞车，所述滑车总成单元模块包括滑车架、滚子、连杆组件、夹持油缸、夹持钳、钳连接架、扶持钳、扶持油缸、变幅油缸、调斜油缸、回转组件、回转减速器。所述拉杆总成连接井架，所述钢丝绳在所述电动绞车的带动下绕过所述滑轮组件连接所述滑车总成在所述门型架总成内上下滑动。本发明的新型钻杆提升机通过夹持钳、扶持钳、变幅油缸、调斜油缸和电动绞车相互配合工作，实现了钻具从猫道到井口、猫道到弹夹、井口到猫道、弹夹到猫道、井口到弹夹、弹夹到井口的自动输送，即实现了接钻杆的离线作业 ；

作为优选的技术方案，所述门型架总成下端与底座通过销轴连接，上端与所述拉杆总成通过销轴连接，所述拉杆总成另一端与井架通过销轴连接；

作为优选的技术方案，所述滑轮组件与所述门型架总成通过销轴连接，所述电动绞车安装固定在底座上；

作为优选的技术方案，所述钢丝绳一端连接在所述电动绞车上，绕过所述滑轮组件，另一端连接在所述滑车总成上，所述滑车总成在所述门型架总成内上下可滑动；

作为优选的技术方案，所述滑车总成单元模块包括滑车架、滚子、连杆组件、夹持油缸、夹持钳、钳连接架、扶持钳、扶持油缸、变幅油缸、调斜油缸、回转组件、回转减速器，所述滚子安装在所述滑车架上下两侧，所述回转组件安装在所述滑车架上，所述回转减速器安装在所述回转组件上端，所述变幅油缸一端与所述回转组件铰接，另一端与所述连杆组件用销轴连接，所述连杆组件为平行四边形机构，一端与所述回转组件用销轴连接，另一端与所述钳连接架上端用销轴连接，所述连杆组件底端与所述调斜油缸一端用销轴连接，所述调斜油缸另一端与所述钳连接架下端用销轴连接，所述扶持钳和所述夹持钳分别安装在所述钳连接架上下两端，所述扶持油缸安装在所述扶持钳尾部，所述夹持油缸安装在所述夹持钳尾部。

本发明的第二方面，提供一种钻具装载方法，采用上述的新型钻杆提升机，包括以下步骤：

步骤一、将滑车总成单元模块、门型架总成、拉杆总成、钢丝绳、滑轮组件、电动绞车进行安装，在井场摆放到位；

步骤二、滑车总成在初始待命位置，滑车总成在门型架总成最上端（高出钻台面约26~27m），变幅油缸完全缩回，调斜油缸完全伸出，扶持油缸、夹持油缸完全缩回；

步骤三、电动绞车转动，滑车总成向下运动，同时调斜油缸缩回到一定位置（联动），最终使钳连接架与坡道送上的钻杆平行，且使扶持钳尽量靠近钻杆接头位置；

步骤四、当扶持钳和夹持钳中心与钻杆同心时（超声波传感器判定），扶持油缸、夹持油缸完全伸出，夹住钻杆（压力传感器检测是否夹紧）；

步骤五、电动绞车转动，滑车总成向上运动，同时释放调斜油缸压力，待钻杆下端离开坡道时调斜油缸恢复压力，上升到钻杆下端超过钻台面后，调节调斜油缸伸出到设定行程使钻杆垂直于地面，同时回转减速器转动到左鼠洞设定角度或者右鼠洞设定角度，变幅油缸伸出（联动），保证钻杆与左鼠洞或者右鼠洞中心同心并锁定变幅油缸、调斜油缸、回转减速器；

步骤六、电动绞车转动，滑车总成向下运动，使钻杆下放到鼠洞指定位置后，待动力鼠洞两个夹持钳夹住并悬持住钻杆时，提升机扶持油缸、夹持油缸完全缩回；

步骤七、滑车总成恢复到猫道抓钻杆时的姿态，且滑车总成上升到安全区域（高出钻台面约3~4m），等待下一根钻杆到达坡道指定位置；

步骤八、待猫道下一根钻杆到位后，重复步骤三、步骤四、步骤五，抓取下一根钻杆并送至左鼠洞或者右鼠洞中心（完成后滑车总成高出钻台面约13~14m）；

步骤九、电动绞车转动，滑车总成向下运动，使上下两钻杆对扣后，待铁钻工伸出到位后，夹持油缸完全缩回，待铁钻工完成上扣后，夹持油缸伸出夹紧钻杆；

步骤十、待铁钻工退出一定距离、动力鼠洞松开夹持后，电动绞车转动，滑车总成向上运动，待下端钻杆的最下端超过钻台面后，调节回转减速器转动到井眼中心设定角度，同时上升到门型架总成顶部指定位置（高出钻台面约26~27m），变幅油缸伸出 (与扶正臂联动)，把钻杆送到顶驱，保证钻杆与井眼中心同心，待顶驱吊卡抱紧钻杆后，夹持油缸、扶持油缸缩回，两钳打开，然后恢复到步骤二的初始位置；

步骤十一、结束工作或者重复步骤二、步骤三、步骤四、步骤五、步骤六、步骤七、步骤八、步骤九、步骤十进行新一轮循环。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明的新型钻杆提升机具有结构紧凑、自动化程度高、操作简单、效率高、安装快速、工作可靠、系统稳定性高等特点，可满足多用途，多工种作业要求；

（2）本发明的新型钻杆提升机通过电动绞车、夹持油缸、扶持油缸、变幅油缸、调斜油缸、回转减速器相互配合工作，实现了钻具从猫道到井口的自动输送，提高了钻具的输送效率，节约了钻具的输送成本，生产过程中故障少、效率高；

（3）本发明的新型钻杆提升机采用模块化设计，方便了钻杆提升机的收纳、储存和运输，大大降低了钻杆提升机的安装、运输要求。钻具输送过程不存在碰撞死点，钻具轨迹定位准确，装置自动化程度高、工作效率高；

（4）本发明的钻杆提升机装置使用广泛，能够举升多种类型的不同尺寸的钻杆，即能够适用于单鼠洞钻机，也能够适用于双鼠洞钻机，通用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明新型钻杆提升机的整体结构示意图；

图2为本发明新型钻杆提升机中滑车总成的结构示意图；

图3 为本发明新型钻杆提升机中滑车总成的结构示意图（侧面）；

其中，附图标记具体说明如下：滑车总成单元模块1、门型架总成2、拉杆总成3、钢丝绳4、滑轮组件5、电动绞车6、滑车架1-1、滚子1-2、连杆组件1-3、夹持油缸1-4、夹持钳1-5、钳连接架1-6、扶持钳1-7、扶持油缸1-8、变幅油缸1-9、回转组件1-10、回转减速器1-11、调斜油缸1-12。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

如图1所示，本实施例的新型钻杆提升机，包括滑车总成单元模块1、门型架总成2、拉杆总成3、钢丝绳4、滑轮组件5、电动绞车6，钢丝绳4一端连接在电动绞车6上，绕过滑轮组件5，另一端连接在滑车总成1上，滑车总成1在门型架总成2内上下可滑动。

如图2、图3所示，钻杆提升机单元模块1包括滑车架1-1、滚子1-2、连杆组件1-3、夹持油缸1-4、夹持钳1-5、钳连接架1-6、扶持钳1-7、扶持油缸1-8、变幅油缸1-9、回转组件1-10、回转减速器1-11、调斜油缸1-12，滚子1-2安装在滑车架1-1上下两侧，使滑车总成1在门型架总成2内上下可滑动，回转组件1-10安装在滑车架1-1上，使其可以带动上面所安装的连杆组件1-3转动，回转减速器1-11安装在回转组件1-10上端，变幅油缸1-9一端与连杆组件1-3下半段上端铰接，另一端与回转组件1-10下端用销轴连接，连杆组件1-3为平行四边形机构，一端与回转组件1-10用销轴连接，另一端与钳连接架1-6上端用销轴连接，连杆组件1-3底端与调斜油缸1-12一端用销轴连接，调斜油缸1-12另一端与钳连接架1-6下端用销轴连接，扶持钳1-7和夹持钳1-5分别安装在钳连接架1-6上下两端，扶持油缸1-8安装在扶持钳1-7尾部，夹持油缸1-4安装在夹持钳1-5尾部。

本实施例在进行钻杆7输送时，包括以下步骤：

步骤一、将滑车总成单元模块1、门型架总成2、拉杆总成3、钢丝绳4、滑轮组件5、电动绞车6进行安装，在井场摆放到位；

步骤二、滑车总成1在初始待命位置，滑车总成1在门型架总成2最上端（高出钻台面约26~27m），变幅油缸1-9完全缩回，调斜油缸1-12完全伸出，扶持油缸1-8、夹持油缸1-4完全缩回；

步骤三、电动绞车6转动，滑车总成1向下运动，调斜油缸1-12缩回到一定位置（联动），最终使钳连接架1-6与坡道送上的钻杆7平行，且使扶持钳1-7尽量靠近钻杆7接头位置；

步骤四、当扶持钳1-7和夹持钳1-5中心与钻杆7同心时（超声波传感器判定），扶持油缸1-8、夹持油缸1-4完全伸出，夹住钻杆7（压力传感器检测是否夹紧）；

步骤五、电动绞车6转动，滑车总成1向上运动，同时释放调斜油缸1-12压力，待钻杆7下端离开坡道时调斜油缸1-12恢复压力，上升到钻杆7下端超过钻台面后， 调节调斜油缸1-12伸出到设定行程使钻杆7垂直于地面，同时回转减速器1-11转动到左鼠洞设定角度或者右鼠洞设定角度，变幅油缸1-9伸出（联动），保证钻杆7与左鼠洞或者右鼠洞中心同心并锁定变幅油缸1-9、调斜油缸1-12、回转减速器1-11；

步骤六、电动绞车6转动，滑车总成1向下运动，使钻杆7下放到鼠洞指定位置后，待动力鼠洞两个夹持钳夹住并悬持住钻杆7时，提升机扶持油缸1-8、夹持油缸1-4完全缩回；

步骤七、滑车总成1恢复到猫道抓钻杆7时的姿态，且滑车总成1上升到安全区域（高出钻台面约3~4m），等待下一根钻杆7到达坡道指定位置；

步骤八、待猫道下一根钻杆7到位后，重复步骤三、步骤四、步骤五，抓取下一根钻杆7并送至左鼠洞或者右鼠洞中心（完成后滑车总成1高出钻台面约13~14m）；

步骤九、电动绞车6转动，滑车总成1向下运动，使上下两钻杆7对扣后，待铁钻工伸出到位后，夹持油缸1-4完全缩回，待铁钻工完成上扣后，夹持油缸1-4伸出夹紧钻杆7；

步骤十、待铁钻工退出一定距离、动力鼠洞松开夹持后，电动绞车6转动，滑车向总成1上运动，待下端钻杆7的最下端超过钻台面后，调节回转减速器1-11转动到井眼中心设定角度，同时滑车向总成1上运动到门型架总成2顶部指定位置（高出钻台面约26~27m），变幅油缸1-9伸出 (与扶正臂联动)，把钻杆7送到顶驱，保证钻杆7与井眼中心同心，待顶驱吊卡抱紧钻杆7后，夹持油缸1-4、扶持油缸1-8缩回，两钳打开，然后恢复到步骤二的初始位置；

步骤十一、结束工作或者重复步骤二、步骤三、步骤四、步骤五、步骤六、步骤七、步骤八、步骤九、步骤十进行新一轮循环。

尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

Claims (3)

1.一种新型钻杆提升机及其钻具装载方法，其特征在于主要由滑车总成单元模块、门型架总成、拉杆总成、钢丝绳、滑轮组件、电动绞车构成；所述的滑车总成单元模块由滑车架、滚子、连杆组件、夹持油缸、夹持钳、钳连接架、扶持钳、扶持油缸、变幅油缸、调斜油缸、回转组件、回转减速器组成。

2.根据权利要求1所述的一种新型钻杆提升机及其钻具装载方法，其特征在于实现了钻具从猫道到井口、猫道到弹夹、井口到猫道、弹夹到猫道、井口到弹夹、弹夹到井口的自动输送。

3.根据权利要求1所述的一种新型钻杆提升机及其钻具装载方法，其特征在于实现了接钻杆的离线作业。

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