CN116537717A - 一种陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置，包括箱体式二层台总成、移动轨道总成和机械手总成；箱体式二层台总成固定于井架上，移动轨道总成可移动地安装于箱体式二层台总成内，机械手总成可移动地安装于移动轨道，移动轨道的移动方向与机械手总成的移动方向垂直；机械手总成包括小车总成、伸缩臂总成和夹钳总成；小车总成可移动地安装于移动轨道总成的底部，伸缩臂总成可上下滑动地安装于小车总成，夹钳总成安装于伸缩臂总成。其有益效果是，适于新老陆地钻机的改造，适用范围广。通过移动轨道总成和机械手总成能够抓取和排放管具，并能够与井口位置处的设备完成管具交接，机械化程度高，安全性以及作业效率都有极大提高。

Description

一种陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置

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箱体式二层台机械抓管排管装置。

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。

故亟需一种作业效率高以及安全性高的陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置。

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箱体式二层台机械抓管排管装置，其解决了现有技术作业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箱体式二层台机械抓管排管装置，包括箱体式二层台总成、移动轨道总成和机械手总成。所述箱体式二层台总成能够固定于陆地钻机的井架上，所述移动轨道总成可移动地安装于所述箱体式二层台总成内，所述机械手总成可移动地安装于所述移动轨道，所述移动轨道的移动方向与所述机械手总成的移动方向垂直。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移动轨道总成的底部，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，所述箱体式二层台总成包括箱型主体、支架和安装组件。所述箱型主体内具有指梁库和行吊导轨，所述行吊导轨位于所述指梁库上方，所述箱型主体通过安装组件固定于所述井架，所述箱型主体的底部通过所述支架支撑于所述井架。所述移动轨道总成可移动地安装于所述行吊导轨。

可选地，所述安装组件包括两个第一安装件和两个第二安装件。所述箱型主体通过两个所述第一安装件和两个所述第二安装件能够固定于所述井架上。所述第一安装件包括抵接板和多个紧箍条，所述紧箍条的两端固定于所述抵接板，所述抵接板与多个所述紧箍条之间形成紧箍空间，通过所述紧箍空间固定于所述井架。

可选地，所述行吊导轨上具有沿其长度方向延伸的第一齿条。所述移动轨道总成包括轨道主体、第一滚轮组件和运行驱动器(未示出)。所述轨道主体通过第一滚轮组件支撑于所述行吊导轨，所述运行驱动器安装于所述轨道主体，并且所述运行驱动器通过第一齿轮啮合所述第一齿条，以驱动所述轨道主体沿所述行吊轨道移动。所述小车总成可移动地安装于所述轨道主体。

可选地，所述轨道主体上具有沿其长度方向延伸的第二齿条。所述小车总成包括支座、第二滚轮组件、小车驱动器、回转驱动和升降组件。所述支座通过所述第二滚轮组件支撑于所述轨道，所述小车驱动器安装于所述支座，所述小车驱动器通过第二齿轮啮合所述第二齿条，以驱动所述支座沿所述轨道移动，所述回转驱动安装于所述支座底部，所述升降组件可转动地安装于所述回转驱动，所述伸缩臂总成可上下滑动地安装于所述升降组件。

可选地，升降组件包括立柱和升降驱动器。所述伸缩臂总成可上下滑动地安装于所述立柱，所述立柱可转动地安装于所述回转驱动，所述升降驱动器安装于所述立柱，并且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小车总成，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于所述夹钳总成，所述伸缩驱动器的两端分别可转动地安装于所述支撑臂和所述连接臂，以驱动所述连接臂在竖直平面内转动，实现伸长和折叠的效果。

可选地，所述连接臂包括相互平行的第一连接臂和第二连接臂。

可选地，所述夹钳总成包括连接件和夹钳机构。所述夹钳机构通过所述连接件可转动地连接于所述伸缩臂总成，其转动轴线横向定向。

(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箱体式二层台机械抓管排管装置，其通过全新构架的箱体式二层台总成替代传统的二层台，通过移动轨道总成经小车总成和伸缩臂总成能够带动夹钳总成左右移动，通过小车总成经伸缩臂总成能够带动夹钳总成旋转和前后移动，再配合伸缩臂总成的伸展和收缩使夹钳总成的作业范围能够覆盖箱体式二层台总成所有的管具存放位置，并使夹钳总成能够在存放位置和井口位置之间移动。相比于现有技术，通过箱体式二层台总成能够直接替换传统的二层台，适于新老陆地钻机的改造，适用范围广。通过移动轨道总成和机械手总成能够抓取和排放管具，并能够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。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中的陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置的在陆地钻机上的布置示意图；

图2是本发明具体实施方式中的陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置的结构示意图；

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是本发明具体实施方式中的陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置检修时的结构示意图；

图6是本发明具体实施方式中的陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置的主视图；

图7是本发明具体实施方式中的陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置的侧视图；

图8是本发明具体实施方式中的箱体式二层台的结构示意图；

图9是本发明具体实施方式中的移动轨道总成的结构示意图；

图10是本发明具体实施方式中的小车总成的结构示意图；

图11是本发明具体实施方式中的伸缩臂总成的结构示意图。

【附图标记说明】

1：箱体式二层台总成；11：箱型主体；111：指梁库；112：行吊导轨；12：支架；13：第一安装件；131：抵接板；132：紧箍条；

2：移动轨道总成；21：轨道主体；22：第一滚轮组件；

3：机械手总成；31：小车总成；311：回转驱动；312：立柱；313：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；33：夹钳总成；331：连接件；332：夹钳机构；

4：井架。

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“前”“后”“左”“右”方位以图2的定向作为参考。

如图1-图7所示，本发明具体实施方式提供一种陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置，包括箱体式二层台总成1、移动轨道总成2和机械手总成3。箱体式二层台总成1固定于井架上，移动轨道总成2可移动地安装于箱体式二层台总成1内，机械手总成3可移动地安装于移动轨道，移动轨道的移动方向与机械手总成3的移动方向垂直。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可移动地安装于移动轨道总成2的底部，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，其通过全新构架的箱体式二层台总成1替代传统的二层台，通过移动轨道总成2经小车总成31和伸缩臂总成32能够带动夹钳总成33左右移动，通过小车总成31经伸缩臂总成32能够带动夹钳总成33旋转和前后移动，再配合伸缩臂总成32的伸展和收缩使夹钳总成33的作业范围能够覆盖箱体式二层台总成1所有的管具存放位置，并使夹钳总成33能够在存放位置和井口位置之间移动。相比于现有技术，通过箱体式二层台总成1能够直接替换传统的二层台，适于新老陆地钻机的改造，适用范围广。通过移动轨道总成2和机械手总成3能够抓取和排放管具，并能够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。

进一步地，如图2-图8所示，箱体式二层台总成1包括箱型主体11、支架12和安装组件。箱型主体11内具有指梁库111和行吊导轨112，行吊导轨112位于指梁库111上方，箱型主体11通过安装组件固定于井架，箱型主体11的底部通过支架12支撑于井架。移动轨道总成2可移动地安装于行吊导轨112。在本具体实施方式中，安装组件包括两个第一安装件13和两个第二安装件。箱型主体11通过两个第一安装件13和两个第二安装件能够固定于井架上。第一安装件13包括抵接板131和多个紧箍条132，紧箍条132的两端固定于抵接板131，抵接板131与多个紧箍条132之间形成紧箍空间，通过紧箍空间固定于井架。具体地，两个第一安装件13安装于箱型主体11一侧的上部，两个第二安装件安装于箱型主体11一侧的下部，第一安装件13和第二安装件均固定于井架的支柱上，第一安装件13的抵接板131抵接支柱一侧，紧箍条132环绕支柱的另外三个侧面，实现紧箍。井架的支柱通常采用工字钢或者H型钢，针对这类材料，抵接板131上设有用于抵接工字钢或者H型钢腹板以及翼缘内侧的抵接块，以增大抵接面积，提高安装的稳固性。

进一步地，如图9所示，在本具体实施方式中，行吊导轨112上具有沿其长度方向延伸的第一齿条(未示出)。移动轨道总成2包括轨道主体21、第一滚轮组件22和运行驱动器(未示出)。轨道主体21通过第一滚轮组件22支撑于行吊导轨112，运行驱动器安装于轨道主体21，并且运行驱动器通过第一齿轮(未示出)啮合第一齿条，以驱动轨道主体21沿行吊轨道移动。小车总成31可移动地安装于轨道主体21。

进一步地，如图10所示，在本具体实施方式中，轨道主体21上具有沿其长度方向延伸的第二齿条(未示出)。小车总成31包括支座、第二滚轮组件、小车驱动器(三者均未示出)、回转驱动311和升降组件。支座通过第二滚轮组件支撑于轨道，小车驱动器安装于支座，小车驱动器通过第二齿轮(未示出)啮合第二齿条，以驱动支座沿轨道移动，回转驱动311安装于支座底部，升降组件可转动地安装于回转驱动311，伸缩臂总成32可上下滑动地安装于升降组件。具体地，升降组件包括立柱312和升降驱动器313。伸缩臂总成32可上下滑动地安装于立柱312，立柱312可转动地安装于回转驱动311，升降驱动器313安装于立柱312，并且升降驱动器313连接于伸缩臂总成32，以驱动伸缩臂总成32沿立柱312上下滑动。

进一步地，如图11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小车总成31，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于夹钳总成33，伸缩驱动器323的两端分别可转动地安装于支撑臂321和连接臂322，以驱动连接臂322在竖直平面内转动，实现伸长和折叠的效果。在本具体实施方式中，连接臂322包括相互平行的第一连接臂324和第二连接臂325。

进一步地，如图2和图4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。

本发明具体实施方式提供的悬挂于陆地钻机二层台上的机械抓管排管装置的工作情况为，下钻作业时，需要按照顺序从二层台的指梁库111中夹取管具。根据目标管具在指梁库111内的存放位置，通过移动轨道总成2经小车总成31和伸缩臂总成32能够带动夹钳总成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的升降组件带动夹钳总成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的升降组件带动夹钳总成33上升将目标管具提起，通过伸缩臂总成32、小车总成31以及移动轨道总成2将目标管具由存放位置移送至二层台前位置，通过升降组件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前位置，通过升降组件带动夹钳总成33下降至井口位置，通过夹钳总成33夹取目标管具，通过升降组件带动夹钳总成33上升将目标管具提起移送至二层台前位置。根据目标管具在指梁库111内的存放位置，通过移动轨道总成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，通过升降组件将目标管具下放，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，移动轨道总成2沿行吊导轨112移动至其中间位置，小车总成31沿移动轨道总成2的轨道主体21向后移动至末端，伸缩臂总成32呈折叠状态，升降组件驱动伸缩臂总成32上升至最高位置。

检修时，移动轨道总成2沿行吊导轨112向左移动至末端，之后沿行吊导轨112向右移动至末端，小车总成31沿轨道主体21向后移动至末端，之后沿轨道主体21向前移动至末端，升降组件驱动伸缩臂总成32上升至最高位置后下降至最低位置，伸缩臂总成32伸展和折叠，以上操作重复多次，以查看各功能是否正常。

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)

1.一种陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置，其特征在于，

包括箱体式二层台总成(1)、移动轨道总成(2)和机械手总成(3)；

所述箱体式二层台总成(1)能够固定于陆地钻机的井架上，所述移动轨道总成(2)可移动地安装于所述箱体式二层台总成(1)内，所述机械手总成(3)可移动地安装于所述移动轨道，所述移动轨道的移动方向与所述机械手总成(3)的移动方向垂直；

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移动轨道总成(2)的底部，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)。

2.如权利要求1所述的陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置，其特征在于，

所述箱体式二层台总成(1)包括箱型主体(11)、支架(12)和安装组件；

所述箱型主体(11)内具有指梁库(111)和行吊导轨(112)，所述行吊导轨(112)位于所述指梁库(111)上方，所述箱型主体(11)通过安装组件能够固定于所述井架，所述箱型主体(11)的底部通过所述支架(12)支撑于所述井架；

所述移动轨道总成(2)可移动地安装于所述行吊导轨(112)。

3.如权利要求2所述的陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置，其特征在于，

所述安装组件包括所述安装组件包括两个第一安装件(13)和两个第二安装件；

所述箱型主体(11)通过两个所述第一安装件(13)和两个所述第二安装件能够固定于所述井架上；

所述第一安装件(13)包括抵接板(131)和多个紧箍条(132)，所述紧箍条(132)的两端固定于所述抵接板(131)，所述抵接板(131)与多个所述紧箍条(132)之间形成紧箍空间，通过所述紧箍空间固定于所述井架。

4.如权利要求2所述的陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置，其特征在于，

所述行吊导轨(112)上具有沿其长度方向延伸的第一齿条；

所述移动轨道总成(2)包括轨道主体(21)、第一滚轮组件(22)和运行驱动器；

所述轨道主体(21)通过所述第一滚轮组件(22)支撑于所述行吊导轨(112)，所述运行驱动器安装于所述轨道主体(21)，并且所述运行驱动器通过第一齿轮啮合所述第一齿条，以驱动所述轨道主体(21)沿所述行吊轨道移动；

所述小车总成(31)可移动地安装于所述轨道主体(21)。

5.如权利要求4所述的陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置，其特征在于，

所述轨道主体(21)上具有沿其长度方向延伸的第二齿条；

所述小车总成(31)包括支座、第二滚轮组件、小车驱动器、回转驱动(311)和升降组件；

所述支座通过所述第二滚轮组件支撑于所述轨道，所述小车驱动器安装于所述支座，所述小车驱动器通过第二齿轮啮合所述第二齿条，以驱动所述支座沿所述轨道移动，所述回转驱动(311)安装于所述支座底部，所述升降组件可转动地安装于所述回转驱动(311)，所述伸缩臂总成(32)可上下滑动地安装于所述升降组件。

6.如权利要求1所述的陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置，其特征在于，

升降组件包括立柱(312)和升降驱动器(313)；

所述伸缩臂总成(32)可上下滑动地安装于所述立柱(312)，所述立柱(312)可转动地安装于所述回转驱动(311)，所述升降驱动器(313)安装于所述立柱(312)，并且所述升降驱动器(313)连接于所述伸缩臂总成(32)，以驱动所述伸缩臂总成(32)沿所述立柱(312)上下滑动。

7.如权利要求1所述的陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置，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小车总成(31)，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于所述夹钳总成(33)，所述伸缩驱动器(323)的两端分别可转动地安装于所述支撑臂(321)和所述连接臂(322)，以驱动所述连接臂(322)在竖直平面内转动，实现伸长和折叠的效果。

8.如权利要求1所述的陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置，其特征在于，

所述连接臂(322)包括相互平行的第一连接臂(323)和第二连接臂(325)。

9.如权利要求1所述的陆地钻机的箱体式二层台机械抓管排管装置，其特征在于，

所述夹钳总成(33)包括连接件(331)和夹钳机构(332)；

所述夹钳机构(332)通过所述连接件(331)可转动地连接于所述伸缩臂总成(32)，其转动轴线横向定向。