CN115992657B - 一种钻机作业用二层台自动排管装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻机作业用二层台自动排管装置，涉及石油钻机二层台排管技术领域，包括二层台指梁，二层台指梁上固定安装有防护架，所述二层台指梁上固定安装有转移组件，所述转移组件包括与二层台指梁固定连接的移动台，移动台上固定安装有两根平行设置的滑动杆。本发明设置的转移组件，只需要控制驱动电机的转动速度和方向即可带动加持组件进行移动，从而降低了控制的难度，进一步减少了故障发生的概率；通过设置夹持组件，通过连杆、滑杆和滑块的配合实现夹持管柱，从而减少沙尘对活动部件的影响；采用的开放式管柱自动排放方式，实现钻杆脱扣后自动排放管柱，以取代二层台的井架工，提高钻井效率，降低作业成本，降低作业风险。

Description

一种钻机作业用二层台自动排管装置

技术领域

本发明涉及石油钻机二层台排管技术领域，具体为一种钻机作业用二层台自动排管装置。

背景技术

我国现有钻机在起下钻作业时，从井口将管柱排放到二层台指梁，以及从二层台指梁取出管柱送到井口的过程，主要还是依靠手工实现。起下一柱立根需要井架工站在三十多米的二层台上，依靠双手来移动立根上部，完成一柱立根的起下作业。作业过程工作条件差、劳动强度大、工作效率低、危险性高，任何一个环节出现问题都容易发生事故，尤其是在高温、高寒、缺氧的作业环境中，人工排管严重影响钻井效率。

为了解决目前这种传统作业费时、费力、效率低、环境恶劣、安全性差的问题，现有技术公开号为CN108533194A的发明专利公开了一种陆地钻机二层台自动排管系统，包括安装在二层台上的二层台机械手与安装在钻台上的钻台辅助机械手，二层台机械手包括平移机构，平移机构包括导轨和滑块，导轨上安装有滑块，滑块通过螺栓与旋转机构相连，旋转机构与平行四边形机构相连，平行四边形机构上设置有用于夹持钻杆的夹持机构，夹持机构将位于立根排放架上的钻杆送入吊卡，平行机构位于旋转机构上方，平行四边形机构沿导轨运行，通过旋转机构变换角度；吊卡下方设置有用于运送钻杆的钻台辅助机械手，主要作用是完成钻杆从二层台指梁到井口中心之间的往复移动，可以根据预先设定的程序进行安全高效地工作，从而使操作人员脱离繁重的体力劳动，提高作业效率、实现钻机自动化。但是该现有技术的旋转机构和平移机构是分开控制的，因此在控制时还需要多设置一层控制程序，由于钻井作业环境恶略，因此故障发生的概率也会随之增加，在发生故障时降低了故障检修的效率。

发明内容

为克服上述现有技术的缺陷，本发明提供如下技术方案：一种钻机作业用二层台自动排管装置，包括二层台指梁，二层台指梁上固定安装有防护架，所述二层台指梁上固定安装有转移组件，所述转移组件包括与二层台指梁固定连接的移动台，移动台上固定安装有两根平行设置的滑动杆，两个滑动杆上滑动安装有转移台，转移台上固定安装有驱动台，驱动台上转动安装有转动环，转动环上固定安装有齿轮环，齿轮环与第二齿轮相啮合，所述驱动台上还固定安装有第一变速箱，第一变速箱的输入轴与第二齿轮相固定，第一变速箱的输出轴上固定安装有第一齿轮，第一齿轮与齿条相啮合，所述转移台上还固定安装有第二变速箱，第二变速箱的输入轴上固定安装有转动柱，所述转动柱设置在转动环的圆心位置，所述转动柱上方设置有旋转台，旋转台上固定安装有至少八个棱柱，每个棱柱上均通过花键滑动安装有传动块，每个所述的棱柱上均环绕有弹簧，弹簧的两端分别与传动块和棱柱固定连接。

优选地，所述齿条固定安装在移动台上，并且齿条与两个滑动杆相互平行，所述转动柱与驱动台转动连接。

优选地，所述转移台上还通过连接柱转动安装有U形架，所述连接柱与第二变速箱的输出轴固定连接。

优选地，所述传动块的表面设置有凸块，所述旋转台固定安装在驱动电机的输出轴上，所述驱动电机固定安装在驱动台上。

优选地，所述U形架上活动安装有第一摆动杆和第二摆动杆，所述第二摆动杆上固定安装有摆动齿轮圈，所述U形架上还转动安装有活动齿轮，活动齿轮与摆动齿轮圈相啮合，所述U形架上固定安装有摆动电机，所述摆动电机的输出轴与活动齿轮相固定。

优选地，所述第一摆动杆和第二摆动杆远离U形架的一端与摆动杆连接架活动连接，所述摆动杆连接架上还活动安装有第四摆动杆和第三摆动杆，所述第四摆动杆和第三摆动杆远离摆动杆连接架的一端与平台架活动连接，所述第二摆动杆和第四摆动杆上分别固定安装有第一联动齿轮和第二联动齿轮，所述第一联动齿轮和第二联动齿轮相啮合。

优选地，所述平台架上固定安装夹持组件，所述夹持组件包括与平台架固定连接的夹持架，夹持架上对称设置有两个夹持臂，两个夹持臂均与夹持架滑动配合。

优选地，所述夹持架上还固定安装有液压缸，液压缸的伸缩杆上固定安装有推拉滑动杆，推拉滑动杆上滑动安装有两个活动滑块，两个活动滑块上均活动安装有第一活动连杆和第二活动连杆。

优选地，所述第一活动连杆远离活动滑块的一端与夹持臂活动连接，所述第二活动连杆远离活动滑块的一端与夹持架活动连接。

本发明与现有技术相比具备以下有益效果：（1）本发明设置的转移组件，只需要控制驱动电机的转动速度和方向即可带动加持组件进行移动，从而降低了控制的难度，进一步减少了故障发生的概率；（2）本发明通过设置夹持组件，通过连杆、滑杆和滑块的配合实现夹持管柱，从而减少沙尘对活动部件的影响；（3）本发明采用的开放式管柱自动排放方式，实现钻杆脱扣后自动排放管柱，以取代二层台的井架工，提高钻井效率，降低作业成本，降低作业风险。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明转移组件结构示意图。

图3为本发明驱动电机安装位置图。

图4为本发明传动块处结构示意图。

图5为本发明转动柱处结构示意图。

图6为本发明活动齿轮处结构示意图。

图7为本发明连接柱处结构剖视图。

图8为本发明夹持组件结构示意图。

图9为本发明平台架结构示意图。

图10为本发明液压缸安装位置图。

图中：101-移动台；102-滑动杆；103-齿条；104-转移台；105-第一齿轮；106-第一变速箱；107-第二齿轮；108-转动环；109-驱动台；110-驱动电机；111-齿轮环；112-旋转台；113-弹簧；114-棱柱；115-传动块；116-转动柱；117-第二变速箱；118-连接柱；119-U形架；120-摆动齿轮圈；121-活动齿轮；122-摆动电机；123-第一摆动杆；124-第二摆动杆；125-摆动杆连接架；126-第一联动齿轮；127-第二联动齿轮；128-第三摆动杆；129-第四摆动杆；130-平台架；201-夹持架；202-夹持臂；203-第一活动连杆；204-活动滑块；205-第二活动连杆；206-推拉滑动杆；207-液压缸；301-防护架；302-二层台指梁。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-图7所示，本发明提供一种钻机作业用二层台自动排管装置，包括二层台指梁302，二层台指梁302上固定安装有防护架301，二层台指梁302上固定安装有转移组件，转移组件包括与二层台指梁302固定连接的移动台101，移动台101上固定安装有两根平行设置的滑动杆102，两个滑动杆102上滑动安装有转移台104，转移台104上固定安装有驱动台109，驱动台109上转动安装有转动环108，转动环108上固定安装有齿轮环111，齿轮环111与第二齿轮107相啮合，驱动台109上还固定安装有第一变速箱106，第一变速箱106的输入轴与第二齿轮107相固定，第一变速箱106的输出轴上固定安装有第一齿轮105，第一齿轮105与齿条103相啮合，转移台104上还固定安装有第二变速箱117，第二变速箱117的输入轴上固定安装有转动柱116，转动柱116设置在转动环108的圆心位置，转动柱116上方设置有旋转台112，旋转台112上固定安装有至少八个棱柱114，每个棱柱114上均通过花键滑动安装有传动块115，每个棱柱114上均环绕有弹簧113，弹簧113的两端分别与传动块115和棱柱114固定连接。齿条103固定安装在移动台101上，并且齿条103与两个滑动杆102相互平行，转动柱116与驱动台109转动连接，转移台104上还通过连接柱118转动安装有U形架119，连接柱118与第二变速箱117的输出轴固定连接，传动块115的表面设置有凸块，旋转台112固定安装在驱动电机110的输出轴上，驱动电机110固定安装在驱动台109上，U形架119上活动安装有第一摆动杆123和第二摆动杆124，第二摆动杆124上固定安装有摆动齿轮圈120，U形架119上还转动安装有活动齿轮121，活动齿轮121与摆动齿轮圈120相啮合，U形架119上固定安装有摆动电机122，摆动电机122的输出轴与活动齿轮121相固定，第一摆动杆123和第二摆动杆124远离U形架119的一端与摆动杆连接架125活动连接，摆动杆连接架125上还活动安装有第四摆动杆129和第三摆动杆128，第四摆动杆129和第三摆动杆128远离摆动杆连接架125的一端与平台架130活动连接，第二摆动杆124和第四摆动杆129上分别固定安装有第一联动齿轮126和第二联动齿轮127，第一联动齿轮126和第二联动齿轮127相啮合。

如图8-图10所示，平台架130上固定安装夹持组件，夹持组件包括与平台架130固定连接的夹持架201，夹持架201上对称设置有两个夹持臂202，两个夹持臂202均与夹持架201滑动配合，夹持架201上还固定安装有液压缸207，液压缸207的伸缩杆上固定安装有推拉滑动杆206，推拉滑动杆206上滑动安装有两个活动滑块204，两个活动滑块204上均活动安装有第一活动连杆203和第二活动连杆205，第一活动连杆203远离活动滑块204的一端与夹持臂202活动连接，第二活动连杆205远离活动滑块204的一端与夹持架201活动连接。

本发明公开的一种钻机作业用二层台自动排管装置的工作原理如下：在使用前，先将二层台指梁302固定在钻机井架上，然后从井口将管柱排放到二层台指梁302上，以及从二层台指梁302取出管柱送到井口的过程，具体的，控制驱动电机110输出轴的转动，驱动电机110的输出轴会带动旋转台112转动，旋转台112转动会通过棱柱114带动传动块115转动，当传动块115的转速低时，会与转动柱116接触，这时转动的传动块115会带动转动柱116转动，转动柱116转动会带动第二变速箱117的输入轴转动，第二变速箱117的输出轴会通过连接柱118带动U形架119转动，U形架119转动会通过第一摆动杆123、第二摆动杆124、第三摆动杆128、第四摆动杆129带动夹持组件转动，通过控制摆动电机122输出轴的转动，即可控制活动齿轮121的转动，活动齿轮121转动会带动摆动齿轮圈120转动，摆动齿轮圈120小角度摆动，摆动齿轮圈120摆动会带动第二摆动杆124同步摆动，并且通过设置的第一联动齿轮126和第二联动齿轮127即可改变第四摆动杆129和第二摆动杆124之间的夹角，从而带动夹持组件的水平移动。当传动块115提高转速时（控制驱动电机110的转速提高），传动块115会与转动环108接触，此时传动块115则会带动转动环108转动，转动环108转动通过齿轮环111带动第二齿轮107转动，第二齿轮107转动会带动第一变速箱106的输入轴转动，第一变速箱106的输出轴则会带动第一齿轮105转动，第一齿轮105转动则会在齿条103的限制下沿着滑动杆102的轴向平移，从而带动夹持组件平移。

夹持组件通过控制液压缸207伸缩杆的移动来控制推拉滑动杆206的移动，推拉滑动杆206移动会带动活动滑块204移动，活动滑块204跟随推拉滑动杆206移动的同时会受到第二活动连杆205的限制，而围绕第二活动连杆205与夹持架201的连接点做圆弧运动，而活动滑块204做圆弧运动则会带动第一活动连杆203的一端做相同轨迹的移动，因此第一活动连杆203会带动夹持臂202在夹持架201上做直线移动，由于两个夹持臂202是对称设置的，因此控制两个夹持臂202彼此的距离即可，使夹持臂202移动到管柱附近，将其夹住，并通过转移组件排放到二层台指梁302上。

Claims (8)

1.一种钻机作业用二层台自动排管装置，包括二层台指梁（302），二层台指梁（302）上固定安装有防护架（301），其特征在于：所述二层台指梁（302）上固定安装有转移组件，所述转移组件包括与二层台指梁（302）固定连接的移动台（101），移动台（101）上固定安装有两根平行设置的滑动杆（102），两个滑动杆（102）上滑动安装有转移台（104），转移台（104）上固定安装有驱动台（109），驱动台（109）上转动安装有转动环（108），转动环（108）上固定安装有齿轮环（111），齿轮环（111）与第二齿轮（107）相啮合，所述驱动台（109）上还固定安装有第一变速箱（106），第一变速箱（106）的输入轴与第二齿轮（107）相固定，第一变速箱（106）的输出轴上固定安装有第一齿轮（105），第一齿轮（105）与齿条（103）相啮合，所述转移台（104）上还固定安装有第二变速箱（117），第二变速箱（117）的输入轴上固定安装有转动柱（116），所述转动柱（116）设置在转动环（108）的圆心位置，所述转动柱（116）上方设置有旋转台（112），旋转台（112）上固定安装有至少八个棱柱（114），每个棱柱（114）上均通过花键滑动安装有传动块（115），每个所述的棱柱（114）上均环绕有弹簧（113），弹簧（113）的两端分别与传动块（115）和棱柱（114）固定连接，所述齿条（103）固定安装在移动台（101）上，并且齿条（103）与两个滑动杆（102）相互平行，所述转动柱（116）与驱动台（109）转动连接。

2.根据权利要求1所述的一种钻机作业用二层台自动排管装置，其特征在于：所述转移台（104）上还通过连接柱（118）转动安装有U形架（119），所述连接柱（118）与第二变速箱（117）的输出轴固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种钻机作业用二层台自动排管装置，其特征在于：所述传动块（115）的表面设置有凸块，所述旋转台（112）固定安装在驱动电机（110）的输出轴上，所述驱动电机（110）固定安装在驱动台（109）上。

4.根据权利要求3所述的一种钻机作业用二层台自动排管装置，其特征在于：所述U形架（119）上活动安装有第一摆动杆（123）和第二摆动杆（124），所述第二摆动杆（124）上固定安装有摆动齿轮圈（120），所述U形架（119）上还转动安装有活动齿轮（121），活动齿轮（121）与摆动齿轮圈（120）相啮合，所述U形架（119）上固定安装有摆动电机（122），所述摆动电机（122）的输出轴与活动齿轮（121）相固定。

5.根据权利要求4所述的一种钻机作业用二层台自动排管装置，其特征在于：所述第一摆动杆（123）和第二摆动杆（124）远离U形架（119）的一端与摆动杆连接架（125）活动连接，所述摆动杆连接架（125）上还活动安装有第四摆动杆（129）和第三摆动杆（128），所述第四摆动杆（129）和第三摆动杆（128）远离摆动杆连接架（125）的一端与平台架（130）活动连接，所述第二摆动杆（124）和第四摆动杆（129）上分别固定安装有第一联动齿轮（126）和第二联动齿轮（127），所述第一联动齿轮（126）和第二联动齿轮（127）相啮合。

6.根据权利要求5所述的一种钻机作业用二层台自动排管装置，其特征在于：所述平台架（130）上固定安装夹持组件，所述夹持组件包括与平台架（130）固定连接的夹持架（201），夹持架（201）上对称设置有两个夹持臂（202），两个夹持臂（202）均与夹持架（201）滑动配合。

7.根据权利要求6所述的一种钻机作业用二层台自动排管装置，其特征在于：所述夹持架（201）上还固定安装有液压缸（207），液压缸（207）的伸缩杆上固定安装有推拉滑动杆（206），推拉滑动杆（206）上滑动安装有两个活动滑块（204），两个活动滑块（204）上均活动安装有第一活动连杆（203）和第二活动连杆（205）。

8.根据权利要求7所述的一种钻机作业用二层台自动排管装置，其特征在于：所述第一活动连杆（203）远离活动滑块（204）的一端与夹持臂（202）活动连接，所述第二活动连杆（205）远离活动滑块（204）的一端与夹持架（201）活动连接。