CN114776237A - 一种动力猫道及送并排多根钻具上、下钻台的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力猫道及送并排多根钻具上、下钻台的方法，动力猫道包括基础总成、坡道总成、加长短节、钻具支撑梁和伸缩旋臂，坡道总成上设有坡道支撑轮、第三支撑导轨、第四支撑导轨、短节行走轨道面和导向缓冲轮，加长短节设有滚轮组件、缓冲装置、第一支撑导轨、第二支撑导轨和凸型定位支撑件，钻具支撑梁设有滑靴、翻料机构、拨料机构、限料机构、第一挡料机构、凹型定位支撑件、支撑梁导轨、支撑滚轮和第二挡料机构；钻具上钻台方法包括从钻具支撑梁上进料到将钻具送至钻台处，钻具下钻台方法包括从钻台处将钻具送至基础总成处；通过动力猫道，能够使上下钻具的操作过程更加顺畅，提高了上下钻具的操作流畅性、平稳性和安全性。

Description

一种动力猫道及送并排多根钻具上、下钻台的方法

技术领域

本发明涉及钻修井机械技术领域，特别涉及一种动力猫道及送并排多根钻具上、下钻台的方法。

背景技术

在油气开发过程中，钻修井机用钻具上下钻台通常有两种方法：一是通过机械猫道和气动绞车，在人工操作下借助机械坡道实现钻具在地面钻杆架与井口之间往返输送。二是通过动力猫道实现钻具在地面钻杆架与井口之间的往返输送。

使用传统的机械猫道、气动绞车以及结合人工的操作方法，往往涉及到大量的人工操作以及繁重的劳动，且多数情况下只能单根输送，使得工作效率低下。即使偶尔能够实现人工单次多根输送，也会使得劳动强度更大、安全风险更高。

使用主流的动力猫道，虽然可以减轻劳动强度，使工作人员远离钻杆以及设备，较大程度的降低了安全风险。但是，目前市场上在役的动力猫道，在送甩钻具上、下钻台的单个工作循环，只能每次输送单根钻杆，导致动力猫道的利用率低下、使用成本较高、能耗高。即使有个别类型的动力猫道能够实现每次多根输送，但是普遍存在操作安全性低下、可操控性较差，钻具上下钻台时不流畅，操作平稳性和安全性不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述钻具上下钻台时不流畅、操作平稳性不足的问题，提供一种动力猫道及送并排多根钻具上、下钻台的方法，能够在单个送、甩钻具工作循环内，可同时输送多根并排放置的钻具上钻台或下钻台，方便钻具输送，提高钻具上下钻台的流畅性，操作更加稳定、安全。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种动力猫道，包括基础总成、与基础总成连接的坡道总成、与基础总成连接的伸缩旋臂，以及与伸缩旋臂一端铰接的钻具支撑梁，其还包括铰接于钻具支撑梁端部的加长短节，加长短节的顶部设有V型槽，加长短节的底部设有滚轮组件，坡道总成的顶面设有短节行走轨道面，滚轮组件用于行走在短节行走轨道面上，加长短节和钻具支撑梁之间设有缓冲装置，缓冲装置用于加长短节转动至与钻具支撑梁平齐时提供缓冲力，加长短节的底部设有支撑导轨，支撑导轨用于与坡道总成的顶端匹配并能够相对滑动。

通过加长短节在坡道总成上行走，能够引导钻具支撑梁抬升高度，在上钻具过程中，加长短节所在方向与钻具支撑梁所在方向呈锐角，起到一定的限制钻具位置的作用，同时使得钻具支撑梁的端部在坡道总成上的移动更加稳定，避免了现有钻具支撑梁端部脱离坡道总成的可能性，通过缓冲装置的减震缓冲作用，更加安全可靠，通过加长短节与坡道总成顶端相配合，加长短节能够在到达坡道总成顶端后自动调节角度，使加长短节自动调节至与钻具支撑梁对齐的状态，便于钻具输送，同时加长短节起到了输送过程的过渡作用，使得坡道总成顶端与钻具支撑梁的接触更加牢固可靠，使得在坡道总成顶端上下钻具的操作过程更加顺畅，提高了上下钻具的操作流畅性、平稳性和安全性。

在发明的较佳方案中，上述缓冲装置的一端与加长短节或钻具支撑梁的铰接端面固定连接，缓冲装置的另一端为自由端；通过加长短节或钻具支撑梁为缓冲装置提供安装的位置，通过缓冲装置为加长短节和钻具支撑梁提供缓冲力。

在发明的较佳方案中，上述支撑导轨包括第一支撑导轨和第二支撑导轨，第一支撑导轨从加长短节的悬臂端延伸至铰接端，第二支撑导轨的一端对接第一支撑导轨，且另一端与钻具支撑梁底部设置的支撑梁导轨对齐，第二支撑导轨位于缓冲装置底部；第一支撑导轨和第二支撑导轨之间具有较小的角度过渡，第一支撑导轨和第二支撑导轨能够依次与导向缓冲轮配合，使得加长短节能够顺畅地从短节行走轨道面脱离，同时使加长短节与钻具支撑梁对齐。

在发明的较佳方案中，上述加长短节的铰接端和钻具支撑梁的铰接端处分别设有相互匹配的定位件；进一步地，加长短节的铰接端设有凸型定位支撑件，钻具支撑梁的铰接端设有凹型定位支撑件；通过定位件，将加长短节与钻具支撑梁进行对齐，限制加长短节继续转动，同时起到了一定的承受倾覆力作用。

在发明的较佳方案中，上述坡道总成的顶端设有一段用于缓冲加长短节的弧形段结构，弧形段结构设有坡道支撑轮和导向缓冲轮，坡道支撑轮通过与支撑梁导轨配合支撑钻具支撑梁，导向缓冲轮通过与支撑导轨配合支撑加长短节；通过坡道支撑轮对钻具支撑梁进行支撑，引导钻具支撑梁的移动，通过导向缓冲轮对加长短节起到了支撑和减震的作用，降低加长短节向下运动时导致的冲击，支撑加长短节的悬臂端，避免加长短节的悬臂端与钻台或其它部件接触和干涉。

在发明的较佳方案中，上述坡道总成还设有第三支撑导轨和第四支撑导轨，第三支撑导轨和第四支撑导轨分别从坡道总成的底端延伸至弧形段结构的悬挑端，且第三支撑导轨和第四支撑导轨分别位于短节行走轨道面两侧，第三支撑导轨和第四支撑导轨分别用于钻具支撑梁底部设置的支撑滚轮相配合；通过第三支撑导轨和第四支撑导轨引导钻具支撑梁在坡道总成上移动，同时便于对钻具支撑梁进行限位，限定在一定位置进行上下运动。

在发明的较佳方案中，上述钻具支撑梁顶部设有与加长短节的V型槽相匹配且对接的V型槽，钻具支撑梁的顶面处还设有滑靴、翻料机构、拨料机构和限料机构，翻料机构、拨料机构和限料机构分别相对于钻具支撑梁可升出或缩回，限料机构设有至少一组，相邻两根钻具之间通过限料机构分隔开，翻料机构升出的同时能够相对于钻具支撑梁向外侧转动，拨料机构升出的同时能够相对于钻具支撑梁转动，滑靴相对于钻具支撑梁沿其钻具支撑梁长度方向可来回移动；通过滑靴能够抵住钻具进行来回动作，能够将钻具推出钻具支撑梁，也能够将钻具装载至钻具支撑梁中，通过翻料机构，能够从支撑梁内甩钻具至钻具架，方便出料操作，通过拨料机构，能够将钻具摆放至钻具支撑梁的V型槽的两侧面，通过限料机构，能够将各钻具分隔开，同时避免钻具回落至V型槽底。

在发明的较佳方案中，上述钻具支撑梁两侧分别设有挡料机构，挡料机构包括第一挡料机构和第二挡料机构，第一挡料机构和第二挡料机构分别相对于钻具支撑梁可升起或下放；；通过第一挡料机构和第二挡料机构，能够将钻具限位在V型槽底，避免钻具在上下输送过程中从钻具支撑梁中掉落。

在发明的较佳方案中，上述动力猫道还包括基础总成和伸缩旋臂，伸缩悬臂的顶端与钻具支撑梁铰接，伸缩旋臂的底端安装在基础总成上，伸缩旋臂相对于基础总成可转动，坡道总成的底端连接至基础总成的一端；通过基础总成提供出料和进料的基础结构，通过伸缩旋臂，能够实现钻具支撑梁爬升至钻台、从钻台上下放至水平状态，提供驱动力。

一种动力猫道的送并排多根钻具上钻台的方法，采用上述的动力猫道，其包括以下步骤：

S11、初始状态时，钻具支撑梁处于水平位置，加长短节处于坡道总成的底端，从钻具支撑梁的侧面开始进料，钻具落入钻具支撑梁的V型槽内，升起拨料机构并通过拨料机构将钻具拨离V型槽的槽底至设定位置，升起限料机构卡住钻具阻止其回落，复位拨料机构，再通过限料机构和/或拨料机构操作，放置完所有钻具；

S12、操作滑靴移动并抵住钻具的底端，加长短节在短节行走轨道面向上移动，通过加长短节、第三支撑导轨和第四支撑导轨将钻具支撑梁引导至坡道总成的顶端；

S13、加长短节继续向上运动，加长短节通过支撑导轨与导向缓冲轮滚动接触，使滚轮组件和短节行走轨道面脱离，加长短节自动调节角度直至与钻具支撑梁对接平齐，通过定位件将加长短节与钻具支撑梁进行对准，通过缓冲装置对加长短节与钻具支撑梁之间的冲击进行缓冲，直至加长短节到达钻台上设定位置；

S14、通过滑靴将钻具推动向井口移动至预定位置，通过钻台的游吊系统吊离钻具，滑靴返回至钻具支撑梁上的初始位置，钻具支撑梁上的一侧限料机构复位，部分钻具回落至V型槽底，重复该步骤直至推送完所有钻具。

通过向钻具支撑梁中进料放置多钻具、伸缩旋臂起升、加长短节和钻具支撑梁移动至坡道总成的顶端、推送钻具，能够顺畅地将钻具从基础总成处输送至钻台，通过加长短节相对于钻具支撑梁转动、加长短节在坡道总成顶端的角度转换，确保了输送过程的流畅性、平稳性。

在发明的较佳方案中，上述步骤S11中，在进料前，设置在钻具支撑梁进料侧对侧的挡料机构升起，在放置完所有钻具后，设置在钻具支撑梁进料侧的挡料机构升起；通过挡料机构设置，钻具进入钻具支撑梁的V型槽后，在上钻过程中，能够防止钻具掉落出钻具支撑梁。

一种动力猫道的送并排多根钻具下钻台的方法，采用上述的动力猫道，其包括以下步骤：

S21、初始状态时，加长短节已到达钻台位置，通过钻台的游吊系统下放钻具至钻具支撑梁内，操作滑靴向井口方向移动，使钻具的底端进入滑靴内，操作滑靴后退至钻具支撑梁底端，使钻具移动至V型槽底；

S22、升起拨料机构并通过拨料机构将钻具拨离V型槽的槽底至设定位置，升起限料机构卡住钻具阻止其回落，复位拨料机构，重复步骤S-S放置钻具，直至最后一根钻具通过步骤S放置；

S23、加长短节开始向下移动，加长短节移动至坡道总成顶端，加长短节通过支撑导轨与导向缓冲轮滚动接触自动调节角度，加长短节转动并使滚轮组件进入短节行走轨道面，加长短节继续向下运动，通过加长短节、第三支撑导轨和第四支撑导轨将钻具支撑梁引导至坡道总成的底端，钻具支撑梁回落至水平状态；

S24、下放两侧的限料机构，复位至低位，操作滑靴脱离钻具，钻具滚动放置到一起，通过翻料机构将所有钻具甩出钻具支撑梁，最后动力猫道复位。

通过向钻具支撑梁中下放钻具、放置多钻具、伸缩旋臂下降、加长短节和钻具支撑梁移动至坡道总成的顶端、加长短节和钻具支撑梁向下移动至初始状态，能够顺畅地将钻具从钻台输送至基础总成处，通过加长短节相对于钻具支撑梁转动、加长短节在坡道总成顶端的角度转换，确保了输送过程的流畅性、平稳性。

在发明的较佳方案中，上述步骤S21中，下放钻具前，设置在钻具支撑梁两侧的挡料机构升起；步骤S24中，翻料机构操作之前，设置在钻具支撑梁两侧的挡料机构下放；通过挡料机构设置，钻具进入钻具支撑梁的V型槽后，在上钻过程中，能够防止钻具掉落出钻具支撑梁。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、通过动力猫道，能够引导钻具支撑梁抬升高度，使得钻具支撑梁的端部在坡道总成上的移动更加稳定，加长短节能够在到达坡道总成顶端后自动调节角度，同时加长短节起到了输送过程的过渡作用，使得坡道总成顶端与钻具支撑梁的接触更加牢固可靠，使得在坡道总成顶端上下钻具的操作过程更加顺畅，提高了上下钻具的操作流畅性、平稳性和安全性。

2、在输送钻具上、下钻台过程中，可同时运输并排放置的多根钻具，提高管柱输送的效率、提高动力猫道单个工作循环的利用率、降低送甩钻具过程中的能量消耗、降低钻井成本。

3、通过上钻台方法和下钻台方法，送钻具过程中，使钻具在钻具支撑梁内得到有序排放和操作，使动力猫道与游吊系统钻具交接过程更平稳、更安全。

附图说明

图1为动力猫道同时送多根钻具上钻台或下钻台的轴测示意图；

图2为钻具支撑梁和加长短节的平齐状态示意图；

图3为钻具支撑梁和加长短节的操作状态示意图；

图4为钻具支撑梁布置的局部示意图；

图5为钻具支撑梁的翻料机构、拨料机构和限料机构的状态图一；

图6为钻具支撑梁的翻料机构、拨料机构和限料机构的状态图二；

图7为钻具支撑梁的翻料机构、拨料机构和限料机构的状态图三；

图8为翻料机构示意图；

图9为拨料机构示意图；

图10为加长短节的轴测图；

图11为加长短节的剖视图；

图12为坡道总成与基座总成相互位置关系图；

图13为坡道总成的顶端结构图；

图14为坡道总成的顶端侧视图；

图15为动力猫道初始状态局部示意图；

图16为动力猫道上钻过程状态局部示意图；

图17为动力猫道上钻过程状态局部示意图；

图18为动力猫道上钻过程状态局部示意图；

图19为动力猫道上钻过程状态局部示意图；

图20为动力猫道上钻过程状态局部示意图；

图21为动力猫道下钻过程状态局部示意图；

图中标记：100-动力猫道，10-基础总成，20-坡道总成，2010-坡道支撑轮，2020-第三支撑导轨，2030-第四支撑导轨，2040-短节行走轨道面，2060-导向缓冲轮，30-加长短节，3010-滚轮组件，3030-缓冲装置，3050-第一支撑导轨，3060-第二支撑导轨，3070-凸型定位支撑件，40-钻具支撑梁，4010-滑靴，4020-翻料机构，4030-拨料机构，4040-限料机构，4050-第一挡料机构，4060-凹型定位支撑件，4070-支撑梁导轨，4080-支撑滚轮，4090-第二挡料机构，50-伸缩旋臂，60-钻具。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

请参照图1，本实施例提供一种动力猫道，动力猫道100包括基础总成10、坡道总成20、加长短节30、钻具支撑梁40、伸缩旋臂50和钻具60，坡道总成20上设有坡道支撑轮2010、第三支撑导轨2020、第四支撑导轨2030、短节行走轨道面2040和导向缓冲轮2060，加长短节30设有滚轮组件3010、缓冲装置3030、第一支撑导轨3050、第二支撑导轨3060和凸型定位支撑件3070，钻具支撑梁40设有滑靴4010、翻料机构4020、拨料机构4030、限料机构4040、第一挡料机构4050、凹型定位支撑件4060、支撑梁导轨4070、支撑滚轮4080和第二挡料机构4090，其中，本发明的钻具60包括但不限于钻杆、钻铤、套管、油管等，钻修井作业中涉及到的所有细长圆柱型工具均包含在本发明的钻具60内；该动力猫道100方便钻具60输送，同时加长短节30起到了输送过程的过渡作用，使得坡道总成20顶端与钻具支撑梁40的接触更加牢固可靠，使得在坡道总成20顶端上下钻具60的操作过程更加顺畅，提高了上下钻具60的操作流畅性、平稳性和安全性。

本实施例中，基础总成10为动力猫道100的基础结构，伸缩旋臂50为动力猫道100的驱动结构，伸缩旋臂50与基础总成10铰接并安装，基础总成10和伸缩旋臂50均为现有的结构，其中，基础总成10的两侧均设有进料出料的通道，伸缩旋臂50的底端两侧均设有起升油缸，起升油缸为伸缩旋臂50提供支撑力和驱动力；伸缩悬臂的顶端与钻具支撑梁40的一端铰接，铰接处为铰链结构，伸缩旋臂50的底端安装在基础总成10上，伸缩旋臂50相对于基础总成10可转动，坡道总成20的底端连接至基础总成10的一端，同样采用铰接结构，但坡道总成20与基础总成10相对固定，坡道总成20的底端压在基础总成10的端部，通过销轴耳板的铰接方式进行连接，而加长短节30、钻具支撑梁40分别与坡道总成20的顶端接触并限位；这样形成了动力猫道100的基本结构，在伸缩旋臂50起升过程中，坡道总成20、伸缩旋臂50和钻具支撑梁40形成三角形结构，起升过程中，该三角形结构不断变化；通过基础总成10提供出料和进料的基础结构，通过伸缩旋臂50，能够实现钻具支撑梁40爬升至钻台、从钻台上下放至水平状态，提供驱动力。

请参照图2和图3，本实施例中，钻具支撑梁40顶部设有与加长短节30的V型槽相匹配且对接的V型槽，使得钻具支撑梁40和加长短节30在对接时，两个V型槽正好组成一条V型槽的通道，以便于对钻具60进行推送；在钻具支撑梁40的V型槽两侧位置分别设有挡料机构，挡料机构包括第一挡料机构4050和第二挡料机构4090，第一挡料机构4050和第二挡料机构4090为相同的结构，其分别包括挡料杆、连杆和驱动杆，连杆间隔地设有多根，每根驱动杆连接至钻具支撑梁40内置或外置的驱动装置上，驱动装置采用常见的驱动功能器件，驱动杆的两端分别连接有连杆，而连杆的顶端分别通过销轴铰接至挡料杆，这样，通过驱动杆转动，同时带动多个连杆转动，两侧的挡料机构分别驱动，从而实现第一挡料机构4050和第二挡料机构4090分别相对于钻具支撑梁40可升起或下放，通过第一挡料机构4050和第二挡料机构4090，能够将钻具60限位在V型槽内，避免钻具60在上下输送过程中从钻具支撑梁40中掉落。

请参照图4-图7，在V型槽的槽内两表面处分别设有上下两组进出料操作结构，每一组进出料操作结构包括用于甩出钻具60的翻料机构4020、用于摆放钻具60的拨料机构4030和用于分隔钻具60的限料机构4040，钻具支撑梁40顶部的底端还设有用于推拉钻具60的滑靴4010，其中，滑靴4010为动力猫道100上现有的结构，滑靴4010相对于钻具支撑梁40沿其钻具支撑梁40长度方向可来回移动，滑靴4010通过支撑梁40内置的驱动装置驱动钻具支撑梁40外侧布置的链条机构，带动滑靴4010相对于V型槽上下滑动，进而实现钻具60的推拉，钻具60可卡入滑靴4010设置的孔内进行匹配；翻料机构4020、拨料机构4030和限料机构4040分别相对于钻具支撑梁40可升出或缩回其顶面。

翻料机构4020、拨料机构4030和限料机构4040的操作状态如图5、图6和图7，本实施例设置了2组限料机构4040，设置了一组拨料机构4030和一组翻料机构4020，上述三部件也可分别设置多组，一个V型槽的槽面至少设置1组限料机构4040，1组限料机构4040包含有至少2个限料机构，每组的两个限料机构4040之间设置一定的距离，可根据实际需要和钻具支撑梁40的宽度设置，而拨料机构4030和翻料机构4020设置在V型槽的槽面位置，翻料机构4020的顶部和拨料机构4030的顶部分别支撑住放置在V型槽内的钻具60。翻料机构4020是用于抛出钻具60的，而限料机构4040与拨料机构4030是进行配合使用的，使用时一个拨料机构4030和两个限料机构4040对应并依次动作，钻具60放置至拨料机构4030顶部后，拨料机构4030升起并转动带动钻具60至钻具支撑梁40的V型槽的槽面一侧，钻具60放置到该槽面后，限料机构4040升起，并阻挡钻具60回落，拨料机构4030再缩回至钻具支撑梁40内，如此实现拨料机构4030与限料机构4040之间的配合，而需出料时，限料机构4040复位缩回，翻料机构4020通过升起和翻转的方式将钻具60抛出钻具支撑梁40的V型槽；通过限料机构4040的升起可将钻具支撑梁40的V型槽分为三个用于放置钻具的区域，通过拨料机构4030的拨料操作和限料机构4040的限制作用，可将多个钻具60进行排列和布置，通过翻料机构4020升起和翻转能够将多个钻具60抛出V型槽。

请参照图8和图9，翻料机构4020设有驱动装置和四连杆结构，四连杆结构的顶部为翻料板，翻料板呈与V型槽相一致的V型，翻料板为异形，如图8，翻料板的底部设有两个铰接点，作为四连杆结构的两个连接位，而翻料板的底部还设有驱动装置，四连杆结构的底部铰接处与驱动装置连接，通过四连杆结构和驱动装置的伸缩配合，实现翻料机构4020的翻转操作；如图9，拨料机构4030与翻料机构4020类似，拨料机构4030设有拨料板、驱动装置和固定座，固定座通过螺栓或焊接方式固定在钻具支撑梁40内，固定座的顶底两端分别通过销轴连接拨料板、驱动装置底部，而驱动装置顶端与拨料板的一端通过销轴固定连接，这样形成了三角型结构，通过驱动装置的驱动实现拨料机构4030的拨料操作；翻料机构4020和拨料机构4030结构简单，方便操作，而限料机构4040为简单的多连杆结构，也设有驱动装置，通过驱动装置的伸缩作用调节限料机构4040伸出V型槽或缩回，限料机构4040易实现，如图4。通过滑靴4010能够抵住钻具60进行来回动作，能够将钻具60推出钻具支撑梁40，也能够将钻具60装载至钻具支撑梁40中，通过翻料机构4020，能够从支撑梁内甩钻具60至钻具架，方便出料操作，通过拨料机构4030，能够将钻具60摆放至钻具支撑梁40的V型槽内的两侧面，通过限料机构4040，能够将各钻具60分隔开，同时避免钻具60回落至V型槽底。

请参照图10和图11，本实施例中，加长短节30的顶部设有与钻具支撑梁40顶面相同的V型槽，加长短节30的底部设有滚轮组件3010，滚轮组件3010包括两个滚轮，滚轮嵌入安装在加长短节30底部的两侧，分别位于加长短节30中部的靠悬臂端位置，滚轮组件3010用于行走在短节行走轨道面2040上，行走时，第三支撑导轨2020和第四支撑导轨2030将加长短节30卡在两者之间，加长短节30引导钻具支撑梁40抬升高度；加长短节30的底部设有支撑导轨，支撑导轨凸出于加长短节30的底面，这样设置使得支撑导轨与坡道总成20的顶端匹配并相对滑动时，滚轮组件3010脱离短节行走轨道面2040，支撑导轨包括与加长短节30一体成型的：第一支撑导轨3050和第二支撑导轨3060，第一支撑导轨3050从加长短节30的悬臂端延伸至铰接端，第二支撑导轨3060的一端对接第一支撑导轨3050，且另一端与钻具支撑梁40底部设置的支撑梁导轨4070位置相对，第一支撑导轨3050和第二支撑导轨3060，第二支撑导轨3060固定在缓冲装置3030底部，第一支撑导轨3050和第二支撑导轨3060所在方向的夹角小于30度，第一支撑导轨3050和第二支撑导轨3060之间具有较小的角度过渡，第一支撑导轨3050和第二支撑导轨3060能够依次与导向缓冲轮2060配合，使得加长短节30能够顺畅地从短节行走轨道面2040脱离，同时使加长短节30与钻具支撑梁40对齐，缓冲装置3030为内置有弹性元件的缓冲结构，本实施例中为弹簧，该缓冲结构基于缓冲装置两端对弹簧挤压的原理提供缓冲力，该结构易于实现，也可采用现有的其他能够提供缓冲力的装置，在本实施例中缓冲装置3030的一端通过螺栓固定在加长短节30的铰接端，缓冲装置3030的另一端正对钻具支撑梁40的铰接端，缓冲装置3030的该端为自由端且不与其他结构接触，其用于与钻具支撑梁40抵接，当加长短节30与钻具支撑梁40的顶面旋转至一个水平面时，缓冲装置3030的自由端正好与钻具支撑梁40的铰接端抵接，缓冲装置3030用于加长短节30转动至与钻具支撑梁40平齐时提供缓冲力，通过缓冲使得上钻过程更加安全可靠；加长短节30的铰接端和钻具支撑梁40的铰接端处分别设有相互匹配的定位件，具体地，加长短节30的铰接端设有与加长短节30一体成型的凸型定位支撑件3070，呈凸型，钻具支撑梁40的铰接端设有与加长短节30一体成型的凹型定位支撑件4060，呈凹型，凸型定位支撑件3070正好卡入凹型定位支撑件4060相互匹配，通过定位件，将加长短节30与钻具支撑梁40进行对齐，限制加长短节30继续转动，同时起到了一定的承受倾覆力作用。

请参照图12、图13和图14，本实施例中，坡道总成20的顶面，从底端至顶端分别设有第三支撑导轨2020和第四支撑导轨2030，第三支撑导轨2020与第四支撑导轨2030分别与坡道总成20一体成型，第三支撑导轨2020和第四支撑导轨2030分别从坡道总成20的底端延伸至弧形段结构的悬挑端，且第三支撑导轨2020和第四支撑导轨2030分别位于短节行走轨道面2040两侧，第三支撑导轨2020和第四支撑导轨2030分别用于钻具支撑梁40底部设置的支撑滚轮4080相配合，操作时，支撑滚轮4080正好卡在第三支撑导轨2020和第四支撑导轨2030上，实现了钻具支撑梁40的导向，通过第三支撑导轨2020和第四支撑导轨2030引导钻具支撑梁40在坡道总成20上移动，同时便于对钻具支撑梁40进行限位，限定在一定位置进行上下运动；坡道总成20的顶端设有一段用于缓冲加长短节30的弧形段结构，该弧形段结构为坡道总成20沿斜向上的方向延伸至水平方向形成，弧形段结构的端部通过铁链固定在钻井平台，弧形段结构的顶面设有坡道支撑轮2010和导向缓冲轮2060，坡道支撑轮2010设有两个且分别安装在第三支撑导轨2020的内侧和第四支撑导轨2030的内侧，坡道支撑轮2010通过与钻具支撑梁40的支撑梁导轨4070配合，坡道支撑轮2010的轮面设为凹口状，即支撑梁导轨4070卡在坡道支撑轮2010上，通过坡道支撑轮2010对钻具支撑梁40进行支撑，导向缓冲轮2060通过与支撑导轨配合支撑加长短节30，通过加长短节30与坡道总成20顶端相配合，加长短节30能够在到达坡道总成20顶端后自动调节角度，使加长短节30自动调节至与钻具支撑梁40对齐的状态，上钻具60操作时，第一支撑导轨3050和第二支撑导轨3060先后压在导向缓冲轮2060上，加长短节30所在方向与钻具支撑梁40所在方向呈锐角，起到一定的限制钻具60位置的作用，同时使得钻具支撑梁40的端部在坡道总成20上的移动更加稳定，避免了现有钻具支撑梁40端部脱离坡道总成20的可能性，通过缓冲装置3030的减震缓冲作用；通过坡道支撑轮2010对钻具支撑梁40进行支撑，引导钻具支撑梁40的移动，通过导向缓冲轮2060对加长短节30起到了支撑和减震的作用，降低加长短节30向下运动时导致的冲击，支撑加长短节30的悬臂端，避免加长短节30的悬臂端与钻台或其它部件接触和干涉。

实施例2

请参照图15-图20，本实施例提供一种动力猫道的送并排多根钻具上钻台的方法，采用实施例1的动力猫道100，其包括以下步骤：

S11、初始状态时，钻具支撑梁40和伸缩旋臂50处于水平位置，加长短节30处于坡道总成20的底端的短节行走轨道面2040，从钻具支撑梁40的侧面开始进料，钻具60落入钻具支撑梁40的V型槽内，位于进料侧对侧的挡料机构升起，升起进料侧对侧的拨料机构4030并通过拨料机构4030将钻具60拨离V型槽的槽底至设定位置，升起进料侧对侧的限料机构4040卡住钻具60，并阻止钻具60回落，复位拨料机构4030，再通过限料机构4040和/或拨料机构4030操作，放置完所有钻具60；

其中，第二根钻具60进料后，拨料机构4030不操作，而升起进料侧的限料机构4040，该限料机构4040用于挡住第三根钻具60，再进第三根钻具60，最后升起进料侧的挡料机构；采用实施例1中的动力猫道100，可进行送并排两根、三根钻具60上钻台，也可根据需要送并排多根钻具60上钻台，送并排多根钻具60时，采用的动力猫道100中的钻具支撑梁40上的限料机构4040根据需要同样设置多组，通过限料机构4040和拨料机构4030的配合实现多根钻具60的排布和放置。

S12、操作滑靴4010移动并抵住钻具60的底端，启动伸缩旋臂50起升，在伸缩旋臂50推动下，加长短节30在短节行走轨道面2040向上移动，通过加长短节30、第三支撑导轨2020和第四支撑导轨2030将钻具支撑梁40引导至坡道总成20的顶端；

S13、加长短节30继续向上运动，加长短节30通过支撑导轨与导向缓冲轮2060滚动接触，使滚轮组件3010和短节行走轨道面2040脱离，加长短节30自动调节角度直至与钻具支撑梁40对接平齐，加长短节30是在自身重量下，加长短节30相对于钻具支撑梁40转动，使得凸型定位支撑件3070正好与凹型定位支撑件4060匹配卡住，这样通过定位件将加长短节30与钻具支撑梁40进行对准，通过缓冲装置3030对加长短节30与钻具支撑梁40之间的冲击进行缓冲，直至加长短节30到达钻台上设定位置时，伸缩旋臂50停止起升；

S14、通过滑靴4010将钻具60推动向井口移动至预定位置，通过钻台的游吊系统吊离钻具60，滑靴4010返回至钻具支撑梁40上的初始位置，钻具支撑梁40上的一侧限料机构4040复位，部分钻具60回落至V型槽底，重复该步骤直至推送完所有钻具60。

通过向钻具支撑梁40中进料放置多钻具60、伸缩旋臂50起升、加长短节30和钻具支撑梁40移动至坡道总成20的顶端、推送钻具60，能够顺畅地将钻具60从基础总成10处输送至钻台，通过加长短节30相对于钻具支撑梁40转动、加长短节30在坡道总成20顶端的角度转换，确保了输送过程的流畅性、平稳性。

实施例3

请参照图21，本实施例提供一种动力猫道的送并排多根钻具下钻台的方法，采用实施例1的动力猫道100，下面通过钻具支撑梁40、加长短节30和坡道总成20运行时三者之间的相互作用关系，说明钻具支撑梁40从钻台上返回至基础总成10内，钻具支撑梁40在坡道上运行过程，具体如下：

钻具支撑梁40在钻台上设定位置处，坡道支撑轮2010与支撑梁导轨4070接触，支撑钻具支撑梁40前端，此时加长短节30和钻具支撑梁40保持对齐，凸型定位支撑与凹型定位支撑啮合克服加长短节30的重力矩；

随着钻具支撑梁40下降，在某一瞬间，坡道支撑轮2010与支撑梁导轨4070接触，同时支撑滚轮4080与第三支撑导轨2020和第四支撑导轨2030接触。此后随钻具支撑梁40进一步下降，坡道支撑轮2010与支撑梁导轨4070脱离，实现首次运动交接；

当钻具支撑梁40继续下降，第一支撑导轨3050和第二支撑导轨3060先后轮流与导向缓冲轮2060接触，支撑住加长短节30前端，实现第二次运动交接；

随钻具支撑梁40进一步下降，在某一瞬间，第一支撑导轨3050与导向缓冲轮2060即将脱离接触前，滚轮组件3010与短节行走轨道面2040接触。此后，随着钻具支撑梁40下降，第一支撑导轨3050与导向缓冲轮2060完全脱离，实现第三运动交接；

此后，在钻具支撑梁40完全下降至基础总成10内的过程中(此时钻具支撑梁40上表面呈水平状态)，滚轮组件3010与短节行走轨道面2040始终保持接触以支撑加长短节30前端，支撑滚轮4080与第三支撑导轨2020、第四支撑导轨2030接触始终保持接触以支撑钻具支撑梁40前端。

钻具支撑梁40从底座内初始位上升至钻台面设定位置的过程，与上述过程相反。

具体地，送并排多根钻具60下钻台地方法包括以下步骤：

S21、初始状态时，加长短节30已到达钻台位置，通过钻台的游吊系统下放钻具60至钻具支撑梁40内，操作滑靴4010向井口方向移动，使钻具60的底端进入滑靴4010内，操作滑靴4010后退至钻具支撑梁40底端，使钻具60移动至V型槽底；

S22、升起拨料机构4030并通过第一侧的拨料机构4030将钻具60拨离V型槽的槽底至设定位置，升起限料机构4040卡住钻具60阻止回落，复位拨料机构4030，重复步骤S21-S22放置钻具60，直至最后一根钻具60通过步骤S21放置；

其中，第二根钻具60的操作和第一根相同，通过步骤S21下放钻具60至钻具支撑梁40的V型槽底，再通过步骤S22通过另一侧的拨料机构4030将钻具60拨离V型槽的槽底至设定位置，使得第一根钻具60和第二根钻具60分别位于V型槽的两侧，第三根钻具60直接通过步骤S21放入钻具支撑梁40的V型槽内，完成三根钻具60的放置；通过该操作可放置两根、三根钻具60，也可根据实际需要，放置多根钻具60，送并排多根钻具60下钻台，放置时，采用实施例1中的动力猫道100，送并排多根钻具60时，采用的动力猫道100中的钻具支撑梁40上的限料机构4040根据需要同样设置多组，通过限料机构4040和拨料机构4030的配合实现多根钻具60的排布和放置；

S23、启动伸缩旋臂50下放，加长短节30开始向下移动，加长短节30移动至坡道总成20顶端，加长短节30通过支撑导轨与导向缓冲轮2060滚动接触自动调节角度，此时由于加长短节30继续向下移动，导向缓冲轮2060对加长短节30施加向上的力，凸型定位支撑件3070与凹型定位支撑件4060脱离，加长短节30转动并使滚轮组件3010进入短节行走轨道面2040，加长短节30继续向下运动，通过加长短节30、第三支撑导轨2020和第四支撑导轨2030将钻具支撑梁40引导至坡道总成20的底端，钻具支撑梁40和伸缩旋臂50回落至水平状态；

S24、下放钻具支撑梁40两侧的限料机构4040，复位至低位，低位可为与钻具支撑梁40两侧边缘平齐位置，操作滑靴4010脱离钻具60，所有钻具60滚动并重新放置到一起，通过翻料机构4020将所有钻具甩出钻具支撑梁40，翻料机构4020升出，同时向钻具支撑梁40外侧翻转，实现向外甩钻具60的动作，钻具60抛出，最后动力猫道100复位。

通过向钻具支撑梁40中下放钻具60、放置多钻具60、伸缩旋臂50下降、加长短节30和钻具支撑梁40移动至坡道总成20的顶端、加长短节30和钻具支撑梁40向下移动至初始状态，能够顺畅地将钻具60从钻台输送至基础总成10处，通过加长短节30相对于钻具支撑梁40转动、加长短节30在坡道总成20顶端的角度转换，确保了输送过程的流畅性、平稳性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种动力猫道，包括基础总成(10)、与基础总成(10)连接的坡道总成(20)、与基础总成(10)连接的伸缩旋臂(50)，以及与伸缩旋臂(50)一端铰接的钻具支撑梁(40)，其特征在于，还包括铰接于钻具支撑梁(40)端部的加长短节(30)，所述加长短节(30)的顶部设有V型槽，所述加长短节(30)的底部设有滚轮组件(3010)，坡道总成(20)的顶面设有短节行走轨道面(2040)，所述滚轮组件(3010)用于行走在所述短节行走轨道面(2040)上，所述加长短节(30)和所述钻具支撑梁(40)之间设有缓冲装置(3030)，所述缓冲装置(3030)用于所述加长短节(30)转动至与所述钻具支撑梁(40)平齐时提供缓冲力，所述加长短节(30)的底部设有支撑导轨，所述支撑导轨用于与坡道总成(20)的顶端匹配并能够相对滑动。

2.根据权利要求1所述的动力猫道，其特征在于，所述缓冲装置(3030)的一端与所述加长短节(30)或钻具支撑梁(40)的铰接端面固定连接，所述缓冲装置(3030)的另一端为自由端。

3.根据权利要求1所述的动力猫道，其特征在于，所述支撑导轨包括第一支撑导轨(3050)和第二支撑导轨(3060)，所述第一支撑导轨(3050)从所述加长短节(30)的悬臂端延伸至铰接端，所述第二支撑导轨(3060)的一端对接第一支撑导轨(3050)，且另一端与所述钻具支撑梁(40)底部设置的支撑梁导轨(4070)对齐，所述第二支撑导轨(3060)位于所述缓冲装置(3030)底部。

4.根据权利要求1所述的动力猫道，其特征在于，所述加长短节(30)的铰接端和所述钻具支撑梁(40)的铰接端处分别设有相互匹配的定位件。

5.根据权利要求3所述的动力猫道，其特征在于，所述坡道总成(20)的顶端设有一段用于缓冲加长短节(30)的弧形段结构，所述弧形段结构设有坡道支撑轮(2010)和导向缓冲轮(2060)，所述坡道支撑轮(2010)通过与所述支撑梁导轨(4070)配合支撑钻具支撑梁(40)，所述导向缓冲轮(2060)通过与所述支撑导轨配合支撑所述加长短节(30)。

6.根据权利要求5所述的动力猫道，其特征在于，所述坡道总成(20)还设有第三支撑导轨(2020)和第四支撑导轨(2030)，所述第三支撑导轨(2020)和所述第四支撑导轨(2030)分别从所述坡道总成(20)的底端延伸至所述弧形段结构的悬挑端，且所述第三支撑导轨(2020)和第四支撑导轨(2030)分别位于所述短节行走轨道面(2040)两侧，所述第三支撑导轨(2020)和所述第四支撑导轨(2030)分别用于钻具支撑梁(40)底部设置的支撑滚轮(4080)相配合。

7.根据权利要求6所述的动力猫道，其特征在于，所述钻具支撑梁(40)顶部设有与所述加长短节(30)的V型槽相匹配且对接的V型槽，所述钻具支撑梁(40)的顶面处还设有滑靴(4010)、翻料机构(4020)、拨料机构(4030)和限料机构(4040)，所述翻料机构(4020)、所述拨料机构(4030)和所述限料机构(4040)分别相对于所述钻具支撑梁(40)可升出或缩回，所述限料机构(4040)设有至少一组，相邻两根钻具(60)之间通过所述限料机构(4040)分隔开，所述翻料机构(4020)升出的同时能够相对于钻具支撑梁(40)向外侧转动，所述拨料机构(4030)升出的同时能够相对于钻具支撑梁(40)转动，所述滑靴(4010)相对于钻具支撑梁(40)沿其钻具支撑梁(40)长度方向可来回移动。

8.根据权利要求7所述的动力猫道，其特征在于，所述钻具支撑梁(40)两侧分别设有挡料机构，所述挡料机构包括第一挡料机构(4050)和第二挡料机构(4090)，所述第一挡料机构(4050)和第二挡料机构(4090)分别相对于所述钻具支撑梁(40)可升起或下放。

9.根据权利要求8所述的动力猫道，其特征在于，还包括基础总成(10)和伸缩旋臂(50)，所述伸缩悬臂(50)的顶端与所述钻具支撑梁(40)铰接，所述伸缩旋臂(50)的底端安装在所述基础总成(10)上，所述伸缩旋臂(50)相对于所述基础总成(10)可转动，所述坡道总成(20)的底端连接至基础总成(10)的一端。

10.一种动力猫道的送并排多根钻具上钻台的方法，采用权利要求7所述的动力猫道，其特征在于，包括以下步骤：

S11、初始状态时，钻具支撑梁(40)处于水平位置，加长短节(30)处于坡道总成(20)的底端，从钻具支撑梁(40)的侧面开始进料，钻具(60)落入钻具支撑梁(40)的V型槽内，升起拨料机构(4030)并通过拨料机构(4030)将钻具(60)拨离V型槽的槽底至设定位置，升起限料机构(4040)卡住钻具(60)阻止其回落，复位拨料机构(4030)，再通过限料机构(4040)和/或拨料机构(4030)操作，放置完所有钻具(60)；

S12、操作滑靴(4010)移动并抵住钻具(6)的底端，加长短节(30)在短节行走轨道面(2040)向上移动，通过加长短节(30)、第三支撑导轨(2020)和第四支撑导轨(2030)将钻具支撑梁(40)引导至坡道总成(20)的顶端；

S13、加长短节(30)继续向上运动，加长短节(30)通过支撑导轨与导向缓冲轮(2060)滚动接触，使滚轮组件(3010)和短节行走轨道面(2040)脱离，加长短节(30)自动调节角度直至与钻具支撑梁(40)对接平齐，通过定位件将加长短节(30)与钻具支撑梁(40)进行对准，通过缓冲装置(3030)对加长短节(30)与钻具支撑梁(40)之间的冲击进行缓冲，直至加长短节(30)到达钻台上设定位置；

S14、通过滑靴(4010)将钻具(60)推动向井口移动至预定位置，通过钻台的游吊系统吊离钻具(60)，滑靴(4010)返回至钻具支撑梁(40)上的初始位置，钻具支撑梁(40)上的一侧限料机构(4040)复位，部分钻具(60)回落至V型槽底，重复该步骤直至推送完所有钻具(60)。

11.根据权利要求10所述的动力猫道的送并排多根钻具上钻台的方法，其特征在于，所述步骤S11中，在进料前，设置在钻具支撑梁(40)进料侧对侧的挡料机构升起，在放置完所有钻具(60)后，设置在钻具支撑梁(40)进料侧的挡料机构升起。

12.一种动力猫道的送并排多根钻具下钻台的方法，采用权利要求7所述的动力猫道，其特征在于，包括以下步骤：

S21、初始状态时，加长短节(30)已到达钻台位置，通过钻台的游吊系统下放钻具(60)至钻具支撑梁(40)内，操作滑靴(4010)向井口方向移动，使钻具(60)的底端进入滑靴(4010)内，操作滑靴(4010)后退至钻具支撑梁(40)底端，使钻具(60)移动至V型槽底；

S22、升起拨料机构(4030)并通过拨料机构(4030)将钻具(60)拨离V型槽的槽底至设定位置，升起限料机构(4040)卡住钻具(60)阻止其回落，复位拨料机构(4030)，重复步骤S21-S22放置钻具(60)，直至最后一根钻具(60)通过步骤S21放置；

S23、加长短节(30)开始向下移动，加长短节(30)移动至坡道总成(20)顶端，加长短节(30)通过支撑导轨与导向缓冲轮(2060)滚动接触自动调节角度，加长短节(30)转动并使滚轮组件(3010)进入短节行走轨道面(2040)，加长短节(30)继续向下运动，通过加长短节(30)、第三支撑导轨(2020)和第四支撑导轨(2030)将钻具支撑梁(40)引导至坡道总成(20)的底端，钻具支撑梁(40)回落至水平状态；

S24、下放两侧的限料机构(4040)，复位至低位，操作滑靴(4010)脱离钻具(60)，钻具(60)滚动放置到一起，通过翻料机构(4020)将所有钻具(6)甩出钻具支撑梁(40)，最后动力猫道复位。

13.根据权利要求12所述的动力猫道的送并排多根钻具下钻台的方法，其特征在于，所述步骤S21中，下放钻具(60)前，设置在钻具支撑梁(40)两侧的挡料机构升起；所述步骤S24中，翻料机构(4020)操作之前，设置在钻具支撑梁(40)两侧的挡料机构下放。

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