CN115012858A - 一种可以连续下放管柱的动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可以连续下放管柱的动力装置，包括导向框架、传动装置、导向锥和控制模块，起出下放管柱主要由多组传动装置配合实现，每组传动装置感应管柱外径变化，并传递信号给控制模块，控制模块根据管柱外径变化，控制传动装置与管柱的接触情况，使得管柱不管是接箍位置还是管体位置，均与传动装置紧密接触，并且可在传动装置的带动下上行或下入。通过多组传动装置的配合，可保证管柱在通过本装置时可以均匀受力，不造成应力集中的现象，保证管柱在不受损的情况下平稳下放、起出。

Description

一种可以连续下放管柱的动力装置

技术领域

本发明涉及海洋钻井技术领域，特别是涉及一种可以连续下放管柱的动力装置。

背景技术

海洋钻井作业成本高，对于单井架作业平台或者钻探船，为节省作业成本，提高作业效率，可在主井口被占用作业时，利用相对空闲的月池区域并行进行起下管柱工序。由于单井架作业平台或钻探船只有一套提升系统，无法在主井口被占用时进行并行起下管柱作业，因此额外需要一套提升系统或提升动力装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以连续下放管柱的动力装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现了连续起下管柱，而且在起出、下方过程中可以在管柱通过时任意位置悬停，本发明采用多组滚轮与管柱贴合，避免对管柱本身造成挤压损伤，有效保证钻井安全。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种可以连续下放管柱的动力装置，包括

导向框架，所述导向框架为动力装置的支撑框架，传动装置内置于所述导向框架中；

传动装置，所述导向框架内沿管柱的移动方向顺次设置有多组所述传动装置；每组所述传动装置包括对称分布在所述导向框架两侧且结构相同的左传动装置和右传动装置，所述左传动装置和右传动装置之间留有中心通孔，所述中心通孔用于放置管柱；所述传动装置用于感应所述管柱的外径变化并夹紧所述管柱上升或下降；

导向锥，所述导向框架的内壁位于所述传动装置的顶部设置有所述导向锥，所述导向锥呈开口向上的喇叭口状；

控制模块，所述传动装置中感应的所述管柱的外径变化的信息传递给所述控制模块，所述控制模块用于控制所述传动装置夹紧所述管柱并带动所述管柱上升或下降。

在其中一个实施例中，所述传动装置包括传感器，所述传感器用于感应所述管柱的外径变化并将所述管柱的外径信息反馈到所述控制模块。

在其中一个实施例中，所述导向框架内设置有多组轮组支架，每组所述轮组支架包括对称分布在所述导向框架两侧且结构相同的左轮组支架和右轮组支架，所述左传动装置和右传动装置分别对应设置在所述左轮组支架和右轮组支架上。

在其中一个实施例中，所述左传动装置包括油缸、传动滚轮、推拉支架和电机，所述油缸的缸座与所述左轮组支架和导向框架内壁相固定，所述油缸的伸缩杆末端安装有所述推拉支架，所述传动滚轮通过辊轴安装在所述推拉支架内，且所述传动滚轮的滚动方向与所述管柱的移动方向一致，所述传动滚轮的外周面与所述管柱紧贴；所述电机用于驱动所述传动滚轮正转或反转。

在其中一个实施例中，所述左轮组支架上与所述传动滚轮对应的位置安装有两个从动轮，两个所述从动轮与所述传动滚轮相配合转动。

在其中一个实施例中，所述动力装置还包括液压泵站，所述液压泵站用于为所述油缸提供液压动力。

在其中一个实施例中，所述左传动装置中的传感器设置于所述油缸的顶部。

在其中一个实施例中，所述导向框架内位于所述传动装置的底部还设置有一组传感器，所述传感器用于感应所述管柱的外径变化并将所述管柱的外径信息反馈到所述控制模块。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明中的可以连续下放管柱的动力装置，起出下放管柱主要由多组传动装置配合实现，每组传动装置感应管柱外径变化，并传递信号给控制模块，控制模块根据管柱外径变化，控制传动装置与管柱的接触情况，使得管柱不管是接箍位置还是管体位置，均与传动装置紧密接触，并且可在传动装置的带动下上行或下入。通过多组传动装置的配合，可保证管柱在通过本装置时可以均匀受力，不造成应力集中的现象，保证管柱在不受损的情况下平稳下放、起出。

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为本发明实施例中可以连续下放管柱的动力装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中传动装置的俯视图(接头或接箍通过时传动装置的状态图)；

图3为管柱的管体通过时传动装置的状态图；

其中，1导向框架；2传动装置；3导向锥；4管柱；5传动滚轮；6从动轮；7传感器；8油缸；9轮组支架；10控制模块；11液压泵站；12电机；13推拉支架。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图3所示，本发明提供一种可以连续下放管柱的动力装置，包括

导向框架1，导向框架1为动力装置的支撑框架，传动装置2内置于导向框架1中；

传动装置2，导向框架1内沿管柱4的移动方向顺次设置有多组传动装置2；每组传动装置2包括对称分布在导向框架1两侧且结构相同的左传动装置和右传动装置，左传动装置和右传动装置之间留有中心通孔，中心通孔用于放置管柱4；传动装置2用于感应管柱4的外径变化并夹紧管柱4上升或下降；

导向锥3，导向框架1的内壁位于传动装置2的顶部设置有导向锥3，导向锥3呈开口向上的喇叭口状；管柱4下入时，由于锥体面积大，管柱4可能先接触到锥体，并沿锥体进入动力装置中间通孔，导向锥3起到引导、导向作用；

控制模块10，传动装置2中感应的管柱4的外径变化的信息传递给控制模块10，控制模块10用于控制传动装置2夹紧管柱4并带动管柱4上升或下降。

在其中一个实施例中，传动装置2包括传感器7，传感器7用于感应管柱4的外径变化并将管柱4的外径信息反馈到控制模块10。通过传感器7传来的管柱4外径变化信息，来控制油缸8的推拉动作，由管体变化为接箍通过时，外径变大，控制模块10收到信息后，控制油缸8拉动传动滚轮5，使得中间通孔变大，接箍部分通过后，传感器7感应到外径变小，控制模块10控制油缸8推动传动滚轮5，使得中间通孔变小。控制模块10通过控制电机12正转反转，带动传动滚轮5回转，进而带动管柱4上升下降。

在其中一个实施例中，导向框架1内设置有多组轮组支架9，为了保证轮组支架9对传动装置2的支撑稳定性，可以将轮组支架9设置为截面呈三角形的支撑台结构，每组轮组支架9包括对称分布在导向框架1两侧且结构相同的左轮组支架和右轮组支架，左传动装置和右传动装置分别对应设置在左轮组支架和右轮组支架上。

左传动装置包括油缸8、传动滚轮5、推拉支架13和电机12，油缸8的缸座与左轮组支架和导向框架1内壁相固定，油缸8的伸缩杆末端安装有推拉支架13，传动滚轮5通过辊轴安装在推拉支架13内，且传动滚轮5的滚动方向与管柱4的移动方向一致，传动滚轮5的外周面与管柱4紧贴；电机12用于驱动传动滚轮5正转或反转。右传动装置与左传动装置结构相同且对称布置。

左轮组支架上与传动滚轮5对应的位置安装有两个从动轮6，两个从动轮6与传动滚轮5相配合转动；液压泵站11用于为油缸8提供液压动力。

于本实施例中，油缸8通过推拉支架13控制同组两个传动滚轮5中间的距离，保证两个传动滚轮5始终紧贴管柱4，电机12通过外接动力电缆为传动滚轮5提供动力，控制其正转反转，进而控制管柱4上升下降，从动轮6配合传动滚轮5转动，避免传动滚轮5与轮组支架9直接摩擦造成磨损，轮组支架9支撑传动装置2的所有组件。

在其中一个实施例中，左传动装置中的传感器7设置于油缸8的顶部。

在其中一个实施例中，导向框架1内位于传动装置2的底部还设置有一组传感器7，传感器7用于感应管柱4的外径变化并将管柱4的外径信息反馈到控制模块10。传感器7在动力装置最底部额外布放一组，这样管柱7从下方起出时也可以感应外径变化，从而控制油缸8调整传动滚轮5位置。

本发明中的可以连续下放管柱的动力装置工作原理如下：

利用本动力装置作业时，需要将其安装在月池区可移动台车上。作业时将管柱4(以管柱4为例)从钻台面下入到导向锥3内，并进入动力装置中心通孔，第一组传动装置的传感器7开始工作，并记录管柱4外径数据。通过控制模块10调整油缸8及传动滚轮5位置，使得第一组传动装置的传动滚轮5夹紧管柱4，借助摩擦力使管柱4保持相对稳定。利用第一组传动装置电机12控制传动滚轮5回转，使得管柱4缓慢下移至第二组传动装置，第二组传动装置传感器7开始工作并记录管柱4外径数据。同样通过控制模块10调整油缸8及传动滚轮5位置，使得第二组传动装置的传动滚轮5夹紧管柱4，借助摩擦力与第一组传动装置配合使管柱4保持相对稳定。第一二组传动装置的电机12同时工作，带动两组传动装置2同时回转，使得管柱4缓慢下移至第三组传动装置，如此重复，使得管柱4缓慢下放。当下放至管柱4接箍部分进入动力装置时，第一组传动装置传感器7感应到外径变化，将信息传递给控制模块10，控制模块10控制油缸8调整传动滚轮5位置，使得中心通孔直径变大，接箍部分可以顺利通过，通过后传感器7再次感应到管柱4外径变化，控制模块10控制油缸8调整传动滚轮5位置，使得中心通孔直径变小，接箍部分通过其他传动装置时操作工序相同，实现不管是管柱4管体部分还是接箍部分通过时，都能保证传动滚轮5贴死抱紧管柱4。从动轮6为传动滚轮5提供支撑，可跟随其转动，避免传动滚轮5的磨损。

本发明提供了一种可以连续下放管柱的动力装置，起出下放管柱4主要由多组传动装置2配合实现，每组传动装置2通过传感器7感应管柱4外径变化，并传递信号给控制模块10，控制模块10根据管柱4外径变化，调节油缸8的推拉动作，控制传动滚轮5与管柱4的接触情况，使得管柱4不管是接箍位置还是管体位置，均被油缸8推动的传动滚轮5紧密接触，并且可在传动滚轮5的带动下上行或下入。通过多组传感器7、油缸8、传动滚轮5组成的传动装置2的配合，可保证管柱4在通过本装置时可以均匀受力，不造成应力集中的现象，保证管柱4在不受损的情况下平稳下放、起出。

本发明主要通过液压泵站11为油缸8提供动力，动力电缆为电机12提供动力，依靠油缸8推力夹紧管柱4，并在管柱4重力作用下传动滚轮5与管柱4接触面产生的摩擦力来悬持管柱4，依靠电机12带动传动滚轮5回转控制管柱4上升下降。传动滚轮5为U型轮，与管柱4的接触面尽可能大，应做到同一组的两个传动滚轮5几乎能抱死管柱4。当有较长的管柱4通过本装置下放时，可适当增加传动装置2数量，使得整套管柱4的重量平均分配到多组传动装置上，避免应力集中造成管体被挤压受损。

本发明中的可以连续下放管柱的动力装置具有以下优点：

1、本动力装置实现了连续起下管柱，而且在起出、下方过程中可以在管柱4通过时任意位置悬停，与同样可以在任意位置悬停管柱4的卡瓦抱死方式不同的是，本发明采用多组滚轮与管柱4贴合，通过摩擦力保持管柱4的稳定悬持，不会像卡瓦一样造成应力集中，作用力集中在管柱4一点，避免对管柱4本身造成挤压损伤，有效保证钻井安全。

2、本发明可以实现对套管等大直径管柱的连续起出、下放，且在任意位置悬停。套管相对于钻杆直径大、管体相对比较薄，悬持套管现有操作方法一般采用吊卡悬持接箍部分进行吊运、起出、下放等工序，这样就造成必须有完整的提升系统才可以进行套管的连续起出、下放。本发明因为多组传动装置的设计，使得管柱4整体重量被均匀分配到各组传动装置2上，而且传感器7可以监测到管柱4外径变化，接箍部分通过时可自动控制油缸8匹配相应的管体外径，保证传动滚轮5对管柱4的抱死夹紧状态，因此实现了大直径管柱的连续起出、下放。

3、导向锥3及多组传动装置2可保证管柱4的稳定性，使管柱4与本装置保持相对固定，传动装置2相互配合还可以起到扶正作用，将本装置应用到海上作业平台或钻探船上，可保证管柱4随平台或者钻探船上下升沉，不受海浪影响。

4、本装置可根据管柱4总体重量大小增加或减少传动装置数量，以此实现对管柱4的稳定悬持、起出、下放。

需要说明的是，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。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种可以连续下放管柱的动力装置，其特征在于：包括

导向框架，所述导向框架为动力装置的支撑框架，传动装置内置于所述导向框架中；

传动装置，所述导向框架内沿管柱的移动方向顺次设置有多组所述传动装置；每组所述传动装置包括对称分布在所述导向框架两侧且结构相同的左传动装置和右传动装置，所述左传动装置和右传动装置之间留有中心通孔，所述中心通孔用于放置管柱；所述传动装置用于感应所述管柱的外径变化并夹紧所述管柱上升或下降；

导向锥，所述导向框架的内壁位于所述传动装置的顶部设置有所述导向锥，所述导向锥呈开口向上的喇叭口状；

控制模块，所述传动装置中感应的所述管柱的外径变化的信息传递给所述控制模块，所述控制模块用于控制所述传动装置夹紧所述管柱并带动所述管柱上升或下降。

2.根据权利要求1所述的可以连续下放管柱的动力装置，其特征在于：所述传动装置包括传感器，所述传感器用于感应所述管柱的外径变化并将所述管柱的外径信息反馈到所述控制模块。

3.根据权利要求1所述的可以连续下放管柱的动力装置，其特征在于：所述导向框架内设置有多组轮组支架，每组所述轮组支架包括对称分布在所述导向框架两侧且结构相同的左轮组支架和右轮组支架，所述左传动装置和右传动装置分别对应设置在所述左轮组支架和右轮组支架上。

4.根据权利要求3所述的可以连续下放管柱的动力装置，其特征在于：所述左传动装置包括油缸、传动滚轮、推拉支架和电机，所述油缸的缸座与所述左轮组支架和导向框架内壁相固定，所述油缸的伸缩杆末端安装有所述推拉支架，所述传动滚轮通过辊轴安装在所述推拉支架内，且所述传动滚轮的滚动方向与所述管柱的移动方向一致，所述传动滚轮的外周面与所述管柱紧贴；所述电机用于驱动所述传动滚轮正转或反转。

5.根据权利要求4所述的可以连续下放管柱的动力装置，其特征在于：所述左轮组支架上与所述传动滚轮对应的位置安装有两个从动轮，两个所述从动轮与所述传动滚轮相配合转动。

6.根据权利要求4所述的可以连续下放管柱的动力装置，其特征在于：所述动力装置还包括液压泵站，所述液压泵站用于为所述油缸提供液压动力。

7.根据权利要求4所述的可以连续下放管柱的动力装置，其特征在于：所述左传动装置中的传感器设置于所述油缸的顶部。

8.根据权利要求1所述的可以连续下放管柱的动力装置，其特征在于：所述导向框架内位于所述传动装置的底部还设置有一组传感器，所述传感器用于感应所述管柱的外径变化并将所述管柱的外径信息反馈到所述控制模块。

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