CN116517484A - 一种陆地钻机的半门架型管具处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种陆地钻机的半门架型管具处理装置，其中，包括行进轨道总成、半门架型轨道总成和机械手总成；行进轨道总成能够固定于陆地钻机的井架上，并位于井架的二层台上方，半门架型轨道总成的第一端可移动地安装于行进轨道总成，半门架型轨道总成的第二端能够可移动地支撑于二层台上，机械手总成可移动地安装于半门架轨道；半门架型总成的可移动地方向与机械手总成的可移动地方向垂直。其有益效果是，通过半门架型轨道总成配合机械手总成抓取和排放管具，并与井口位置处的设备完成管具交接，整个作业过程无需人工辅助，机械化程度高，消除了人工作业存在的安全隐患，安全性以及作业效率都有极大提高。并且适于新老陆地钻机的改造，适用范围广。

Description

一种陆地钻机的半门架型管具处理装置

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，尤其涉及一种陆地钻机的半门架型管具处理装置。

背景技术

井架是陆地钻机在钻井过程中，用于安放天车、悬挂游车、大钩、吊环、吊卡等机具，以及起下、存放钻杆、油管和抽油杆的装置。井架是由主体、天车台、天车架、二层台、立管平台和工作梯组成的。二层台为井架工进行起下钻操作的工作场所，其包括井架工工作的猴台和存放钻具的指梁库。

在石油钻井过程中，长约28米的钻具被按照一定顺序排列垂直码放在高于地面24米-26米的二层台和钻台面的立根盒之间。每次完成起钻或下钻工作，都需要从二层台的指梁库内依次取出或存入钻具。目前大部分钻井平台都是通过工人完成起下钻作业，不仅劳动强度大、效率低。而且在操作过程中存在许多潜在的安全隐患，比如遇到大风雨雪等恶劣天气，寒冷季节二层台结冰危险系数更是大大提高，一不小心就会引发严重的安全事故与巨大的经济损失。

故亟需一种工作效率高以及安全性高的陆地钻机的半门架型管具处理装置。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种陆地钻机的半门架型管具处理装置，其解决了现有技术工作效率低以及安全性低的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种陆地钻机的半门架型管具处理装置，包括行进轨道总成、半门架型轨道总成和机械手总成。所述行进轨道总成能够固定于陆地钻机的井架上，并位于所述井架的二层台上方，所述半门架型轨道总成的第一端可移动地安装于所述行进轨道总成，所述半门架型轨道总成的第二端能够可移动地支撑于所述二层台上，所述机械手总成可移动地安装于所述半门架轨道。所述半门架型总成的可移动地方向与所述机械手总成的可移动地方向垂直。

可选地，所述行进轨道总成上设有沿左右方向延伸的第一齿条，所述二层台上设有沿左右方向延伸的导轨，所述导轨上设有沿左右方向延伸的第二齿条。所述半门架型轨道总成包括半门架型轨道主体、第一滚轮组件、第二滚轮组件、第一轨道驱动器和第二轨道驱动器。所述半门架型轨道主体的第一端通过所述第一滚轮组件支撑于所述行进轨道总成，所述第一轨道驱动器安装于所述半门架型轨道主体的第一端，所述第一轨道驱动器通过第一齿轮啮合于所述第一齿条，所述半门架型轨道主体的第二端通过所述第二滚轮组件支撑于所述导轨，所述第二轨道驱动器安装于所述半门架型轨道主体的第二端，所述第二轨道驱动器通过第二齿轮啮合于所述第二齿条，以驱动所述半门架型轨道主体沿所述行进轨道总成和所述导轨左右移动。

可选地，所述机械手总成包括小车总成、伸缩臂总成和夹钳总成。所述小车总成可移动地安装于所述半门架型轨道总成，所述伸缩臂总成可上下滑动地安装于所述小车总成，所述夹钳总成安装于所述伸缩臂总成。

可选地，所述半门架型轨道主体上设有沿左右方向延伸的第二齿条。所述小车总成包括小车主体、第三滚轮组件、小车驱动器、回转驱动和升降机构。所述小车主体通过所述第三滚轮组件支撑于所述半门架型轨道主体，所述小车驱动器安装于所述小车主体，所述小车驱动器通过第三齿轮啮合所述第三齿条，以驱动所述小车主体沿所述半门架型轨道主体移动，所述升降机构通过所述回转驱动安装于所述小车主体的底部，所述伸缩臂总成可上下滑动地安装于所述升降机构。

可选地，所述升降机构包括升降立柱和升降驱动器。所述升降立柱通过所述回转驱动安装于所述小车主体的底部，所述伸缩臂总成可上下滑动地安装于所述升降立柱，所述升降驱动器安装于所述升降立柱，所述升降驱动器连接于所述伸缩臂总成，以驱动所述伸缩臂总成沿所述升降立柱上下滑动。

可选地，所述伸缩臂总成包括支撑臂、连接臂和伸缩驱动器。所述支撑臂可上下滑动地安装于所述升降立柱，所述连接臂的第一端可转动地安装于所述支撑臂，所述连接臂的第二端可转动地连接所述夹钳总成，所述伸缩驱动器安装于所述支撑臂，所述伸缩驱动器的驱动端可转动地连接于所述连接臂，以驱动所述连接臂在竖直平面内转动，实现伸展和折叠的效果。

可选地，所述连接臂包括平行布置的第一连接臂和第二连接臂。

可选地，所述升降立柱上开设有沿上下方向延伸的轨道，所述支撑臂通过第四滚轮组件连接于所述轨道。

可选地，所述夹钳总成包括连接件和夹钳机构。所述连接臂的第二端可转动地连接于所述连接件，所述夹钳机构安装于所述连接件。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种陆地钻机的半门架型管具处理装置，通过半门架型轨道总成，在起下钻作业过程中，二层台不需要全部承担机械手总成的自重以及管具的荷载，所以二层台可以轻量化，对二层台要求较低，适于老陆地钻机的改造。通过半门架型轨道总成能够带动机械手总成左右移动，机械手总成能够沿半门架型轨道总成前后移动，通过机械手总成能够夹持管具，并能够带动钻具升降、旋转和移动，以将钻具由指梁库内的存放位置移送至井口位置，并与井口位置处的设备进行管具交接，或者夹取井口位置的钻具并移送至指梁库内存放位置。相比于现有技术，通过半门架型轨道总成配合机械手总成抓取和排放管具，并与井口位置处的设备完成管具交接，整个作业过程无需人工辅助，机械化程度高，消除了人工作业存在的安全隐患，安全性以及作业效率都有极大提高。并且适于新老陆地钻机的改造，适用范围广。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中的陆地钻机的半门架型管具处理装置的安装于井架上的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式中的陆地钻机的半门架型管具处理装置的结构示意图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是图2中B处的放大图；

图5是图2中C处的放大图；

图6是图2中D处的放大图；

图7是本发明具体实施方式中的半门架型轨道总成的结构示意图；

图8是本发明具体实施方式中的陆地钻机的半门架型管具处理装置的主视图；

图9是本发明具体实施方式中的陆地钻机的半门架型管具处理装置的侧视图。

【附图标记说明】

1：行进轨道总成；

2：半门架型轨道总成；21：半门架型轨道主体；22：第一滚轮组件；23：第二滚轮组件；24：第一轨道驱动器；25：第二轨道驱动器；

3：机械手总成；31：小车总成；311：小车主体；312：第三滚轮组件；313：小车驱动器；314：回转驱动；315：升降立柱；316：升降驱动器；32：伸缩臂总成；321：支撑臂；322：连接臂；323：伸缩驱动器；324：第一连接臂；325：第二连接臂；326：第四滚轮组件；33：夹钳总成；331：连接件；332：夹钳机构；

4：井架；

5：二层台；51：导轨。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。本文中所述的“上”“下”“左”“右”“前”“后”方位以图2的定向作为参考。

如图1-图9所示，本发明具体实施方式提供一种陆地钻机的半门架型管具处理装置，包括行进轨道总成1、半门架型轨道总成2和机械手总成3。行进轨道总成1能够固定于陆地钻机的井架4上，并位于井架4的二层台5上方，半门架型轨道总成2的第一端可移动地安装于行进轨道总成1，半门架型轨道总成2的第二端能够可移动地支撑于二层台5上，机械手总成3可移动地安装于半门架轨道。半门架型总成的可移动地方向与机械手总成3的可移动地方向垂直。

具体地，通过半门架型轨道总成2，在起下钻作业过程中，二层台5不需要全部承担机械手总成3的自重以及管具的荷载，所以二层台5可以轻量化，对二层台5要求较低，适于老陆地钻机的改造。通过半门架型轨道总成2能够带动机械手总成3左右移动，机械手总成3能够沿半门架型轨道总成2前后移动，通过机械手总成3能够夹持管具，并能够带动钻具升降、旋转和移动，以将钻具由指梁库内的存放位置移送至井口位置，并与井口位置处的设备进行管具交接，或者夹取井口位置的钻具并移送至指梁库内存放位置。相比于现有技术，通过半门架型轨道总成2配合机械手总成3抓取和排放管具，并与井口位置处的设备完成管具交接，整个作业过程无需人工辅助，机械化程度高，消除了人工作业存在的安全隐患，安全性以及作业效率都有极大提高。并且适于新老陆地钻机的改造，适用范围广。

进一步地，如图2-图4以及图6-图9所示，在本具体实施方式中，行进轨道总成1上设有沿左右方向延伸的第一齿条(未示出)，二层台5上设有沿左右方向延伸的导轨，导轨上设有沿左右方向延伸的第二齿条。半门架型轨道总成2包括半门架型轨道主体21、第一滚轮组件22、第二滚轮组件23、第一轨道驱动器24和第二轨道驱动器25。半门架型轨道主体21的第一端通过第一滚轮组件22支撑于行进轨道总成1，第一轨道驱动器24安装于半门架型轨道主体21的第一端，第一轨道驱动器24通过第一齿轮啮合于第一齿条，半门架型轨道主体21的第二端通过第二滚轮组件23支撑于导轨，第二轨道驱动器25安装于半门架型轨道主体21的第二端，第二轨道驱动器25通过第二齿轮啮合于第二齿条，以驱动半门架型轨道主体21沿行进轨道总成1和导轨左右移动。工作时，同时启动第一轨道驱动器24和第二轨道驱动器25，驱动半门架型轨道总成2进行左右移动。

进一步地，如图2、图5和图9所示，机械手总成3包括小车总成31、伸缩臂总成32和夹钳总成33。小车总成31可移动地安装于半门架型轨道总成2，伸缩臂总成32可上下滑动地安装于小车总成31，夹钳总成33安装于伸缩臂总成32，具体地，半门架型轨道主体21上设有沿左右方向延伸的第三齿条。小车总成31包括小车主体311、第三滚轮组件312、小车驱动器313、回转驱动314和升降机构。小车主体311通过第三滚轮组件312支撑于半门架型轨道主体21，小车驱动器313安装于小车主体311，小车驱动器313通过第三齿轮啮合第三齿条，以驱动小车主体311沿半门架型轨道主体21移动，升降机构通过回转驱动314安装于小车主体311的底部，回转驱动314能够驱动升降机构旋转，伸缩臂总成32可上下滑动地安装于升降机构。在本具体实施方式中，升降机构包括升降立柱315和升降驱动器316。升降立柱315通过回转驱动314安装于小车主体311的底部，伸缩臂总成32可上下滑动地安装于升降立柱315，具体地，升降立柱315上开设有沿上下方向延伸的轨道，支撑臂321通过第四滚轮组件326连接于轨道，升降驱动器316安装于升降立柱315，升降驱动器316连接于伸缩臂总成32，以驱动伸缩臂总成32沿升降立柱315上下滑动。

进一步地，如图2和图9所示，伸缩臂总成32包括支撑臂321、连接臂322和伸缩驱动器323。支撑臂321可上下滑动地安装于升降立柱315，连接臂322的第一端可转动地安装于支撑臂321，连接臂322的第二端可转动地连接夹钳总成33，伸缩驱动器323安装于支撑臂，伸缩驱动器323的驱动端可转动地连接于连接臂322，以驱动连接臂322在竖直平面内转动，实现伸展和折叠的效果。在本具体实施方式中，连接臂322包括平行布置的第一连接臂324和第二连接臂325。

进一步地，如图9所示，夹钳总成33包括连接件331和夹钳机构332。夹钳机构332通过连接件331可转动地连接于伸缩臂总成32，其转动轴线横向定向。具体地，夹钳机构332能够夹持管具，连接件331可转动地连接于第一连接臂324的第二端和第二连接臂325的第二端，且第一连接臂324和第二连接臂325在连接件331上的连接处的倾斜程度与二者在支撑臂321上的连接处的倾斜程度相匹配。由此，一方面使夹钳总成33保持水平，另一方面使第一连接臂324和第二连接臂325保持平行。

本具体实施方式提供的陆地钻机的半门架型管具处理装置的工作情况为，下钻作业时，需要按照顺序从二层台5的指梁库中夹取管具。根据目标管具在指梁库内的存放位置，通过半门架型轨道总成2经小车总成31和伸缩臂总成32带动夹钳总成33调整左右方向的位置，通过小车总成31带动夹钳总成33旋转调整角度以及前后方向的位置，使夹钳总成33的夹钳机构332能够对准目标管具，通过伸缩臂总成32带动目标管具移动至存放位置，根据目标管具的节箍高度，通过小车总成31的升降机构带动夹钳总成33调整高度，使夹钳机构332能够准确夹持在目标管具的节箍下方，夹钳机构332夹持目标管具后，通过小车总成31的升降机构带动夹钳总成33上升将目标管具提起，通过伸缩臂总成32、小车总成31以及半门架型轨道总成2将目标管具由存放位置移送至二层台5前位置，通过升降机构将目标管具下放至井口位置，通过夹钳总成33将目标管具交接于其它设备进行后续作业，机械手总成3复位夹取下一目标管具。

起钻时，通过半门架型轨道总成2、小车总成31和伸缩臂总成32带动夹钳总成33由待机位置移动至二层台5前位置，通过升降机构带动夹钳总成33下降至井口位置，通过夹钳总成33夹取目标管具，通过升降机构带动夹钳总成33上升将目标管具提起移送至二层台5前位置。根据目标管具在指梁库内的存放位置，通过半门架型轨道总成2、小车总成31和伸缩臂总成32将目标管具由猴台前位置移送至存放位置，通过升降机构将目标管具下放，使目标管具支撑于存放位置，通过夹钳总成33释放目标管具，然后重复上述过程排放下一目标管具。

待机时，半门架型轨道总成2沿行进轨道总成1和导轨移动至中间位置，即猴台上方，小车总成31沿半门架型轨道主体21向后移动至末端，伸缩臂总成32呈折叠状态，升降机构驱动伸缩臂总成32上升至最高位置。

在本发明的描述中，需要理解的是，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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，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。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”，可以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低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种陆地钻机的半门架型管具处理装置，其特征在于，

包括行进轨道总成(1)、半门架型轨道总成(2)和机械手总成(3)；

所述行进轨道总成(1)能够固定于陆地钻机的井架(4)上，并位于所述井架(4)的二层台(5)上方，所述半门架型轨道总成(2)的第一端可移动地安装于所述行进轨道总成(1)，所述半门架型轨道总成(2)的第二端能够可移动地支撑于所述二层台(5)上，所述机械手总成(3)可移动地安装于所述半门架轨道；

所述半门架型总成的可移动地方向与所述机械手总成(3)的可移动地方向垂直。

2.如权利要求1所述的陆地钻机的半门架型管具处理装置，其特征在于，

所述行进轨道总成(1)上设有沿左右方向延伸的第一齿条，所述二层台(5)上设有沿左右方向延伸的导轨，所述导轨上设有沿左右方向延伸的第二齿条；

所述半门架型轨道总成(2)包括半门架型轨道主体(21)、第一滚轮组件(22)、第二滚轮组件(23)、第一轨道驱动器(24)和第二轨道驱动器(25)；

所述半门架型轨道主体(21)的第一端通过所述第一滚轮组件(22)支撑于所述行进轨道总成(1)，所述第一轨道驱动器(24)安装于所述半门架型轨道主体(21)的第一端，所述第一轨道驱动器(24)通过第一齿轮啮合于所述第一齿条，所述半门架型轨道主体(21)的第二端通过所述第二滚轮组件(23)支撑于所述导轨，所述第二轨道驱动器(25)安装于所述半门架型轨道主体(21)的第二端，所述第二轨道驱动器(25)通过第二齿轮啮合于所述第二齿条，以驱动所述半门架型轨道主体(21)沿所述行进轨道总成(1)和所述导轨左右移动。

3.如权利要求2所述的陆地钻机的半门架型管具处理装置，其特征在于，

所述机械手总成(3)包括小车总成(31)、伸缩臂总成(32)和夹钳总成(33)；

所述小车总成(31)可移动地安装于所述半门架型轨道总成(2)，所述伸缩臂总成(32)可上下滑动地安装于所述小车总成(31)，所述夹钳总成(33)安装于所述伸缩臂总成(32)。

4.如权利要求3所述的陆地钻机的半门架型管具处理装置，其特征在于，

所述半门架型轨道主体(21)上设有沿左右方向延伸的第二齿条；

所述小车总成(31)包括小车主体(311)、第三滚轮组件(312)、小车驱动器(313)、回转驱动(314)和升降机构；

所述小车主体(311)通过所述第三滚轮组件(312)支撑于所述半门架型轨道主体(21)，所述小车驱动器(313)安装于所述小车主体(311)，所述小车驱动器(313)通过第三齿轮啮合所述第三齿条，以驱动所述小车主体(311)沿所述半门架型轨道主体(21)移动，所述升降机构通过所述回转驱动(314)安装于所述小车主体(311)的底部，所述伸缩臂总成(32)可上下滑动地安装于所述升降机构。

5.如权利要求4所述的陆地钻机的半门架型管具处理装置，其特征在于，

所述升降机构包括升降立柱(315)和升降驱动器(316)；

所述升降立柱(315)通过所述回转驱动(314)安装于所述小车主体(311)的底部，所述伸缩臂总成(32)可上下滑动地安装于所述升降立柱(315)，所述升降驱动器(316)安装于所述升降立柱(315)，所述升降驱动器(316)连接于所述伸缩臂总成(32)，以驱动所述伸缩臂总成(32)沿所述升降立柱(315)上下滑动。

6.如权利要求5所述的陆地钻机的半门架型管具处理装置，其特征在于，

所述伸缩臂总成(32)包括支撑臂(321)、连接臂(322)和伸缩驱动器(323)；

所述支撑臂(321)可上下滑动地安装于所述升降立柱(315)，所述连接臂(322)的第一端可转动地安装于所述支撑臂(321)，所述连接臂(322)的第二端可转动地连接所述夹钳总成(33)，所述伸缩驱动器(323)安装于所述支撑臂(321)，所述伸缩驱动器(323)的驱动端可转动地连接于所述连接臂(322)，以驱动所述连接臂(322)在竖直平面内转动，实现伸展和折叠的效果。

7.如权利要求6所述的陆地钻机的半门架型管具处理装置，其特征在于，

所述连接臂(322)包括平行布置的第一连接臂(324)和第二连接臂(325)。

8.如权利要求6所述的陆地钻机的半门架型管具处理装置，其特征在于，

所述升降立柱(315)上开设有沿上下方向延伸的轨道，所述支撑臂(321)通过第四滚轮组件(326)连接于所述轨道。

9.如权利要求6所述的陆地钻机的半门架型管具处理装置，其特征在于，

所述夹钳总成(33)包括连接件(331)和夹钳机构(332)；

所述连接臂(322)的第二端可转动地连接于所述连接件(331)，所述夹钳机构(332)安装于所述连接件(331)。