CN113898300B - 液控管柱存储系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液控管柱存储系统，包括外盒体和内盒体，内盒体可拆卸的设在外盒体内，外盒体的两侧分别设置有两个第一防护栏，第一防护栏的内侧分别对称设有两个液压缸，液压缸上设有顶升导轮，顶升导轮通过钢丝绳和内盒体连接，第一防护栏上中间位置还设有限位柱，内盒体的外侧相对设置有两个定位滚轮，定位滚轮滑设在第一防护栏上。本发明结构巧妙，解决了钻杆在存放和取出过程中的不便，且整个过程安全性和可靠性较低，效率相对较低，控制不精准的问题。

Description

液控管柱存储系统

技术领域

本发明涉及石油钻采设备技术领域，尤其是涉及一种液控管柱存储系统。

背景技术

传统的钻杆上猫道作业，多数是将钻杆层叠、成排地放在排管架上。工作人员将一根一根排到猫道上，还需要将钻杆上扣、卸扣，这种在恶劣现场环境的人工管柱处理方式下，有时钻柱处理人员间交流不畅和处理管柱的工具安全性差，会导致需要很大的劳动强度且这是钻井作业中最危险的工作之一，工作时稍有不慎就可能会出现被钻杆碰伤，甚至会从猫道上跌落。

现在有少数在作业现场摆放钻杆盒，都是一体式的。一体式的钻杆盒是由钻杆盒体、起升杆、液压缸、动力液压站、手动换向阀组成。液压缸固定在盒体上，它的伸缩带动起升杆的升降，然后将整盒钻杆抬出，通过外力将钻杆摆放在排管架上。还有一体式钻柱运输储存盒，在盒体两端安装有带齿条的导轨，端头轨道上安装有抓管机，通过抓管机上设置的伸缩油缸和夹紧油缸同步动作来实现无人化钻柱的抓取处理，对两侧的伸缩油缸和夹紧油缸同步动作性要求极高，操作控制很难。也有的一体式钻杆盒将钻杆分层存在盒体内的，是由钻杆盒体、起升杆、承重杆组、液压缸、动力液压站、手动换向阀组成。这类钻杆盒多了承重杆组，用于每一层钻杆承重和限位的，但承重杆组需要人力搬移。一体式钻杆盒不能有效自动控制多个钻杆排出和入进，需要再借助油缸推动完成下一步作业；钻杆排出和入进角度不可调性，给现场作业带来更多麻烦；运输时需要固定钻杆，带来不便。

中国专利文献CN 205602519 U记载了一种管柱输送系统及其管柱存放装置，该结构通过设置分隔杆将盒体分隔成多个存放区域，但是在钻杆取出时很不方便，且由于分隔杆的设置导致内部存放钻杆的空间减少，因此使用存在缺陷，因此需要改进。

发明内容

本发明提供了一种液控管柱存储系统，解决了钻杆在存放和取出过程中的不便，且整个过程安全性和可靠性较低，效率相对较低，控制不精准的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种液控管柱存储系统，包括外盒体和内盒体，内盒体可拆卸的设在外盒体内，外盒体的两侧分别设置有两个第一防护栏，第一防护栏的内侧分别对称设有两个液压缸，液压缸上设有顶升导轮，顶升导轮通过钢丝绳和内盒体连接，第一防护栏上中间位置还设有限位柱，内盒体的外侧相对设置有两个定位滚轮，定位滚轮滑设在第一防护栏上。

优选的方案中，所述外盒体包括第一底板，第一底板上沿纵向均匀设置有多个第一横杆，多个第一横杆的两侧分别通过第一纵杆连接，第一防护栏设置在第一纵杆上，位于最外侧的第一横杆中间位置还设有第二防护栏，第二防护栏一侧设有定位基础，定位基础内可拆卸的连接有固定座。

优选的方案中，所述内盒体包括相对设置的四个立杆，四个立杆通过从上到下均匀设置的多个框架连接，框架包括首尾相连的两个第二横杆和两个第二纵杆，第二横杆和第二纵杆之间还设有加强杆，定位滚轮固设在最下端的第二纵杆的底部，最下端的第二横杆底部还平行设置有两个导向滚轮，导向滚轮用于对内盒体滑动导向，第二纵杆上还设有用于导向的导向柱，限位柱滑设在导向柱上。

优选的方案中，所述钢丝绳的两侧分别设有两个连接头，第一防护栏一侧设有连接板，液压缸和连接板固定连接，连接板一侧设有第一固定头， 内盒体的底部设有第二固定头，两个连接头分别和第一固定头及第二固定头连接，钢丝绳绕设在顶升导轮上。

优选的方案中，所述第二横杆一侧相对设置有两个限位机构，限位机构用于对钻杆进行限位，限位柱包括耳板，耳板一侧设有限位滚轮，限位滚轮中心轴线到导向柱内侧壁的距离和定位滚轮的中心轴线到第二纵杆的外侧壁的距离相等。

优选的方案中，所述导向柱和立杆之间还设有降速装置，降速装置用于对钻杆的存入或取出进行平缓降速。

优选的方案中，所述降速装置包括第二底板，第二底板上均匀设有多个固定筒，固定筒内设有第一弹簧，固定筒螺纹连接有盖板，盖板的内侧设有弹球，弹球的两侧分别抵靠在第一弹簧和盖板上。

优选的方案中，所述第二底板一侧设有卡板，卡板通过轴杆和翻板铰接，卡板上设有第二弹簧，第二弹簧抵靠在翻板的下侧。

优选的方案中，所述卡板上部设有第一斜面和第二斜面，第二斜面的斜率小于第一斜面，第二斜面上相对设置有两个连接座，第二弹簧固设在连接座内，第二斜面的中间贯穿设有腰圆槽并向底板一侧延伸，腰圆槽内可拆卸的设有限位杆，限位杆一端固设在翻板上。

优选的方案中，所述翻板上设有沉孔，限位杆一端和沉孔螺纹连接，限位杆另一端通过销钉铰接有限位板，限位板位于盖板外侧。

本发明的有益效果为：通过设置在钢丝绳两侧设置连接头，然后分别固定在外盒体和内盒体上，再在液压缸的驱动下可以快速的完成内盒体的顶升和下方，并通过两侧的液压缸的行程差，可以完成内盒体的翻转，由此内盒体能更好的完成钻杆的存入和取出，使用更加简单方便，借助降速装置可以在钻杆存入或取出的过程中抵消掉由于重力作用带来的动量冲击，同时避免了由于钻杆之间的碰撞导致的外壁损伤的问题，安装快捷，制作简单，使用高效可靠。

1. 连接头调整起升钢丝绳的松紧度、通过导向滚轮和定位滚轮调控更好地使内盒体起落和偏转平稳、更好地使液压缸执行同步，增加了整体安全性和可靠性；

2.合理布局液压缸，伸缩行程位移为内盒体起落行程位移的一半，钢丝绳的长度减短了，降低成本；

3.合理布局液压缸，一个液压缸仅安装一个顶升导轮，合理减少了滑轮组的数量，提高了传动效率；

4.合理设计的内盒体结构，在相同钻杆容量下，举升重量明显降低，耗能更少；

5.外盒体的通用性设计，固定座在其左右两侧都可以安装，并且整个设备在井队作业现场可左右互换。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明的内盒体装入外盒体整体结构示意图；

图2是本发明的内盒体移出外盒体整体结构示意图；

图3是本发明的外盒体结构示意图；

图4是本发明的内盒体结构示意图；

图5是本发明的降速装置整体结构示意图状态一；

图6是本发明的降速装置俯视示意图；

图7是图6的A-A剖视示意图；

图8是图7的C处放大示意图；

图9是本发明的降速装置整体结构示意图状态二；

图10是图9的B处放大示意图。

图中：外盒体1；第一横杆101；第一纵杆102；第一防护栏103；第二防护栏104；定位基础105；第一底板106；第一固定头107；连接板108；内盒体2；第二横杆201；第二纵杆202；立杆203；加强杆204；框架205；第二固定头206；导向柱207；液压缸3；导向滚轮4；定位滚轮5；连接头6；钻杆7；固定座8；限位机构9；降速装置10；第二底板1001；固定筒1002；第一弹簧1003；弹球1004；盖板1005；卡板11；第一斜面1101；第二斜面1102；连接座1103；第二弹簧1104；腰圆槽1105；轴杆12；翻板13；沉孔1301；限位杆1302；销钉1303；限位板1304；钢丝绳14；限位柱15；耳板1501；限位滚轮1502；顶升导轮16；调节丝杆17。

具体实施方式

如图1-10中，一种液控管柱存储系统，包括外盒体1和内盒体2，内盒体2可拆卸的设在外盒体1内，外盒体1的两侧分别设置有两个第一防护栏103，第一防护栏103的内侧分别对称设有两个液压缸3，液压缸3上设有顶升导轮16，顶升导轮16通过钢丝绳14和内盒体2连接，第一防护栏103上中间位置还设有限位柱15，内盒体2的外侧相对设置有两个定位滚轮5，定位滚轮5滑设在第一防护栏103上。顶升导轮16下侧还设有调节丝杆17，由此结构，以使得在液压缸3的驱动下，钢丝绳14可以带动内盒体2从外盒体1的内部抬升，定位滚轮5则能对内盒体2的上升过程起到引导辅助的作用，同时用户通过调节丝杆17可以调节钢丝绳的松紧度，便于内盒体2的起升。

优选的方案中，所述外盒体1包括第一底板106，第一底板106上沿纵向均匀设置有多个第一横杆101，多个第一横杆101的两侧分别通过第一纵杆102连接，第一防护栏103设置在第一纵杆102上，位于最外侧的第一横杆101中间位置还设有第二防护栏104，第二防护栏104一侧设有定位基础105，定位基础105内可拆卸的连接有固定座8。由此结构，以使得整体刚性好，第二防护栏104用于防止内盒体2内的钻杆7滑出，固定座8可以根据使用的需要安装在不同的定位基础105上，同时根据钻杆的规格不同，长度不一，固定座8可以靠内或靠外安装，定位基础105对称设置在两侧的第一横杆101上，整体安装时更加便利，互换性和通用性更好。

优选的方案中，所述内盒体2包括相对设置的四个立杆203，四个立杆203通过从上到下均匀设置的多个框架205连接，框架205包括首尾相连的两个第二横杆201和两个第二纵杆202，第二横杆201和第二纵杆202之间还设有加强杆204，定位滚轮5固设在最下端的第二纵杆202的底部，最下端的第二横杆201底部还平行设置有两个导向滚轮4，导向滚轮4用于对内盒体2滑动导向，第二纵杆202上还设有用于导向的导向柱207，限位柱15滑设在导向柱207上。每一侧的两个液压缸3均由一组独立的液压系统控制液压缸3的伸缩。由此结构，以使得整体结构紧凑，且承载刚性好，加强杆204保证了钻杆7放入时，钻杆7两侧受力均衡，不会发生倾斜，导向滚轮4也起到了防止内盒体2碰撞外盒体1内侧的作用。

优选的方案中，所述钢丝绳14的两侧分别设有两个连接头6，第一防护栏103一侧设有连接板108，液压缸3和连接板108固定连接，连接板108一侧设有第一固定头107， 内盒体2的底部设有第二固定头206，两个连接头6分别和第一固定头107及第二固定头206连接，钢丝绳14绕设在顶升导轮16上。由此结构，以使得通过钢丝绳14两侧牢固的固定在外盒体1和内盒体2上，钢丝绳14借助顶升导轮完成内盒体2的抬升作用。

优选的方案中，所述第二横杆201一侧相对设置有两个限位机构9，限位机构9用于对钻杆7进行限位，限位柱15包括耳板1501，耳板1501一侧设有限位滚轮1502，限位滚轮1502中心轴线到导向柱207内侧壁的距离和定位滚轮5的中心轴线到第二纵杆202的外侧壁的距离相等。由此结构，以使得在内盒体2抬升运动的过程中，整体受力均匀，定位滚轮5和限位滚轮1502相互配合，同时限位滚轮502避免了内盒体2抬升过高。

优选的方案中，所述导向柱207和立杆203之间还设有降速装置10，降速装置10用于对钻杆7的存入或取出进行平缓降速。由此结构，以使得保证钻杆7进入到内盒体2内是的平稳安全。

优选的方案中，所述降速装置10包括第二底板1001，第二底板1001上均匀设有多个固定筒1002，固定筒1002内设有第一弹簧1003，固定筒1002螺纹连接有盖板1005，盖板1005的内侧设有弹球1004，弹球1004的两侧分别抵靠在第一弹簧1003和盖板1005上。由此结构，以使得钻杆7进入或移出内盒体2时，钻杆7两侧分别挤压弹球1004，弹球1004对钻杆7起到降速的作用。

优选的方案中，所述第二底板1001一侧设有卡板11，卡板11通过轴杆12和翻板13铰接，卡板11上设有第二弹簧1104，第二弹簧1104抵靠在翻板13的下侧。由此结构，以使得翻板13对钻杆7的位置进行校准，保证钻杆7进入时的位置准确。

优选的方案中，所述卡板11上部设有第一斜面1101和第二斜面1102，第二斜面1102的斜率小于第一斜面1101，第二斜面1102上相对设置有两个连接座1103，第二弹簧1104固设在连接座1103内，第二斜面1102的中间贯穿设有腰圆槽1105并向底板1001一侧延伸，腰圆槽1105内可拆卸的设有限位杆1302，限位杆1302一端固设在翻板13上。第一斜面1101限制了翻板13的翻转角度,第二斜面1102则可以调整第二弹簧1104压缩受力的方向,由此结构，以使得第二弹簧1104可以保证翻板13的位置稳定，当钻杆7进入的位置不准确时，可以起到调整的作用。

优选的方案中，所述翻板13上设有沉孔1301，限位杆1302一端和沉孔1301螺纹连接，限位杆1302另一端通过销钉1303铰接有限位板1304，限位板1304位于盖板1005外侧。由此结构，以使得限位板1304对翻板13的翻转角度限位，避免了翻板13离开工作区域，导致功能失效。

工作原理：

当进行钻杆7排出操作时，解锁内盒体2上的钻杆限位机构9，随着液压缸3的伸出，内盒体2中钻杆7逐渐地被拉起。当第一层出盒侧的钻杆7最低点升高到外盒体1上固定座8最高点时，出盒对侧的两个液压缸3继续伸出，整个内盒体2慢慢地向出盒侧倾斜，当达到一定的角度，整层钻杆7出盒，排到动力猫道的排放杆上，液压缸3停止工作。第一排钻杆7出盒后，两侧的液压缸3继续工作。如果第二层钻杆7满足条件了，可以继续排出盒，剩余钻杆7可以重复上述操作，直至排完钻杆为止。

当进行钻杆7的装入操作时，内盒体2在液压缸3、连接头6带动下升起并倾斜一定角度，通过排放杆一排钻杆7进入内盒体底层后，液压缸3带动内盒体2降落，反复上述操作，直至最上层钻杆7排满为止，最后安装内盒体2上的钻杆限位机构9，锁住出盒侧的钻杆7。

装在外盒体1和内盒体2两端的定位滚轮5是用于调控外盒体1和内盒体2的装配。

内盒体2采用对称结构，使其快速安装到外盒体1内，内盒体1可以左右互换；外盒体1采用通用性设计，固定座8在其左右两侧都可以安装，并且整个设备在井队作业现场可左右互换。整个现场使用设备时，两组管盒共同使用，左右布置在猫道两侧，互换性好。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种液控管柱存储系统，其特征是：包括外盒体（1）和内盒体（2），内盒体（2）可拆卸的设在外盒体（1）内，外盒体（1）的两侧分别设置有两个第一防护栏（103），第一防护栏（103）的内侧分别对称设有两个液压缸（3），液压缸（3）上设有顶升导轮（16），顶升导轮（16）通过钢丝绳（14）和内盒体（2）连接，第一防护栏（103）上中间位置还设有限位柱（15），内盒体（2）的外侧相对设置有两个定位滚轮（5），定位滚轮（5）滑设在第一防护栏（103）上；

所述内盒体（2）包括相对设置的四个立杆（203），四个立杆（203）通过从上到下均匀设置的多个框架（205）连接，框架（205）包括首尾相连的两个第二横杆（201）和两个第二纵杆（202），第二横杆（201）和第二纵杆（202）之间还设有加强杆（204），定位滚轮（5）固设在最下端的第二纵杆（202）的底部，最下端的第二横杆（201）底部还平行设置有两个导向滚轮（4），导向滚轮（4）用于对内盒体（2）滑动导向，第二纵杆（202）上还设有用于导向的导向柱（207），限位柱（15）滑设在导向柱（207）上；

所述导向柱（207）和立杆（203）之间还设有降速装置（10），降速装置（10）用于对钻杆（7）的存入或取出进行平缓降速；

所述降速装置（10）包括第二底板（1001），第二底板（1001）上均匀设有多个固定筒（1002），固定筒（1002）内设有第一弹簧（1003），固定筒（1002）螺纹连接有盖板（1005），盖板（1005）的内侧设有弹球（1004），弹球（1004）的两侧分别抵靠在第一弹簧（1003）和盖板（1005）上；

所述第二底板（1001）一侧设有卡板（11），卡板（11）通过轴杆（12）和翻板（13）铰接，卡板（11）上设有第二弹簧（1104），第二弹簧（1104）抵靠在翻板（13）的下侧；

所述卡板（11）上部设有第一斜面（1101）和第二斜面（1102），第二斜面（1102）的斜率小于第一斜面（1101），第二斜面（1102）上相对设置有两个连接座（1103），第二弹簧（1104）固设在连接座（1103）内，第二斜面（1102）的中间贯穿设有腰圆槽（1105）并向第二底板（1001）一侧延伸，腰圆槽（1105）内可拆卸的设有限位杆（1302），限位杆（1302）一端固设在翻板（13）上。

2.根据权利要求1所述液控管柱存储系统，其特征是：所述外盒体（1）包括第一底板（106），第一底板（106）上沿纵向均匀设置有多个第一横杆（101），多个第一横杆（101）的两侧分别通过第一纵杆（102）连接，第一防护栏（103）设置在第一纵杆（102）上，位于最外侧的第一横杆（101）中间位置还设有第二防护栏（104），第二防护栏（104）一侧设有定位基础（105），定位基础（105）内可拆卸的连接有固定座（8）。

3.根据权利要求1所述液控管柱存储系统，其特征是：所述钢丝绳（14）的两侧分别设有两个连接头（6），第一防护栏（103）一侧设有连接板（108），液压缸（3）和连接板（108）固定连接，连接板（108）一侧设有第一固定头（107）， 内盒体（2）的底部设有第二固定头（206），两个连接头（6）分别和第一固定头（107）及第二固定头（206）连接，钢丝绳（14）绕设在顶升导轮（16）上。

4.根据权利要求1所述液控管柱存储系统，其特征是：所述第二横杆（201）一侧相对设置有两个限位机构（9），限位机构（9）用于对钻杆（7）进行限位，限位柱（15）包括耳板（1501），耳板（1501）一侧设有限位滚轮（1502），限位滚轮（1502）中心轴线到导向柱（207）内侧壁的距离和定位滚轮（5）的中心轴线到第二纵杆（202）的外侧壁的距离相等。

5.根据权利要求1所述液控管柱存储系统，其特征是：所述翻板（13）上设有沉孔（1301），限位杆（1302）一端和沉孔（1301）螺纹连接，限位杆（1302）另一端通过销钉（1303）铰接有限位板（1304），限位板（1304）位于第二底板（1001）外侧。