CN201963221U - 一种自动吊卡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了自动吊卡装置，涉及油田钻井管具排放作业，所述装置包括吊卡固定座、吊卡提升锁紧缸、吊卡臂、吊卡回转机构、吊卡翻转机构、吊卡吊臂和吊卡头，吊卡固定座连接着多功能自动夹钳和油缸座相连，油缸座与吊卡提升锁紧缸铰接，吊卡提升锁紧缸与吊卡臂铰接，吊卡臂下方连接着吊卡回转机构，吊卡回转机构下方固定着吊卡吊臂，吊卡吊臂的下端与吊卡头铰接，吊卡翻转机构与吊卡吊臂连接及吊卡头连接。本实用新型能够快速、稳定、高效且作业连贯地完成各类管具的取用、运移等任务，具有自动化程度高，操作方便，最大限度降低操作人员的工作量的优点，故使用本实用新型对于加快钻井速度、缩短钻井周期、降低海上钻井成本具有重大意义。

Description

一种自动吊卡装置

技术领域

本实用新型涉及油田钻井管具排放作业设备，具体地说是一种用于陆地钻机和海洋钻井平台的重载排管机器人的自动吊卡装置。

背景技术

吊卡是石油钻井作业的必备工具。在实施钻井作业时，上提、下放钻杆必须用钻杆吊卡。

目前，现场使用的吊卡装置多采用手动操作结构，即需要人工开卡或锁卡，使用起来非常危险，尤其是起下钻时，还需要井架工在高空作业，不管是炎热的夏天，还是在寒冷的冬季，这样的工作环境均非常恶劣并充满危险，一旦出现插销断裂和脱落等事故，极易造成人员伤害。

实用新型内容

为了解决上述存在的问题，本实用新型于提供一种能够自动完成开卡、锁卡功能，且具有自动完成吊卡头翻转的功能，特别适用于石油钻井排管机器人操作的自动吊卡装置。所述技术方案如下：

一种自动吊卡装置，用于吊卡钻具，所述自动吊卡装置包括吊卡固定座、吊卡提升锁紧缸、吊卡臂、吊卡回转机构、吊卡翻转机构、吊卡吊臂和吊卡头，其中，所述吊卡固定座一端与多功能自动夹钳相连，另一端与油缸座相连，所述油缸座另一端与所述吊卡提升锁紧缸铰接，所述吊卡提升锁紧缸的另一端与所述吊卡臂铰接，所述吊卡臂下方连接着所述吊卡回转机构，吊卡回转机构下方固定着所述吊卡吊臂，所述吊卡吊臂的下端与所述吊卡头铰接，所述吊卡翻转机构的一端与所述吊卡吊臂连接，另一端与所述吊卡头连接，进而带动所述吊卡头翻转。

具体地，所述吊卡提升锁紧缸为液压缸。

具体地，所述吊卡回转机构包括马达及驱动组件，所述马达固定在所述吊卡臂上，并且通过齿轮组件驱动，所述驱动组件包括相互啮合的小齿轮和大齿轮，所述马达与所述小齿轮通过键连接，所述大齿轮为内齿轮，并且固定在所述吊卡吊臂上，所述吊卡回转机构通过所述吊卡吊臂带动所述吊卡头做旋转运动。

具体地，所述吊卡翻转机构包括翻转液压缸、拉杆连杆及拉杆，所述拉杆连杆的一端与所述吊卡吊臂上的支架铰接，另一端通过所述拉杆与所述吊卡头铰接，所述翻转液压缸安装于所述吊卡吊臂上，所述翻转液压缸中的活塞杆铰接于所述拉杆连杆上，并带动所述拉杆运动，使所述吊卡头翻转。

具体地，所述吊卡头包括吊卡头座、卡爪、吊卡防护罩、吊卡翻转连接板和卡爪动力源，其中，吊卡头与所述吊卡吊臂通过翻转轴连接，所述吊卡翻转机构可使所述吊卡头绕所述翻转轴做翻转运动。

具体地，所述卡爪为两个，所述两个卡爪及其卡爪动力源分别安装在所述吊卡头座的两侧；所述吊卡卡爪动力源为液压驱动，通过所述液压缸驱动所述卡爪抱紧或松开所述钻具。

进一步地，所述吊卡头上还安装有可拆卸的吊卡卡具，所述吊卡卡具安装在所述吊卡头座上。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：相比现有技术，本实用新型包括吊卡回转机构和吊卡翻转机构，能够实现快速、稳定、高效且作业连贯地完成各类管具的取用、运移等任务，具有自动化程度高，操作方便的优点，可最大限度地降低操作人员的工作量，因此使用本实用新型对于加快钻井速度、缩短钻井周期、降低海上钻井成本具有重大意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面所列附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型所述吊卡装置安装在钻台机器人中结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述吊卡装置的结构示意图；

图3是图2中所述吊卡头的俯视图。

附图中，各标号所代表的组件列表如下：

1自动吊卡装置，2多功能自动夹钳，3上机械臂，4上滑车，5钻具，6吊卡固定座，7油缸座，8吊卡提升锁紧缸，9吊卡臂，10吊卡回转机构，11吊卡翻转机构，12翻转液压缸，13拉杆连杆，14拉杆，15吊卡吊臂，16吊卡头，17吊卡头座，18翻转轴，19卡爪，20吊卡防护罩，21吊卡翻转连接板，22卡具。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种自动吊卡装置，涉及油田钻井管钻具5排放作业设备，具体地说是一种用于陆地钻机和海洋钻井平台上的重载排管机器人的自动吊卡装置。吊卡的作用是从动力猫道上接钻具5或是将钻具5送至动力猫道上。

如图2所示，所述自动吊卡装置1包括吊卡固定座6、吊卡提升锁紧缸8、吊卡臂9、吊卡回转机构10、吊卡翻转机构11、吊卡吊臂15和吊卡头16，其中，所述吊卡固定座6一端与多功能自动夹钳2相连，另一端与油缸座7相连，所述油缸座7另一端与所述吊卡提升锁紧缸8铰接，所述吊卡提升锁紧缸8的另一端与所述吊卡臂9铰接，所述吊卡臂9下方连接着所述吊卡回转机构10，吊卡回转机构10下方固定着所述吊卡吊臂15，所述吊卡吊臂15的下端与所述吊卡头16铰接，所述吊卡翻转机构11的一端与所述吊卡吊臂15连接，另一端与所述吊卡头16连接，进而带动所述吊卡头16翻转。

本实用新型设置了吊卡回转机构和吊卡翻转机构11，可以改变吊卡头16的工作姿态以方便接取钻具，具备了水平、垂直钻杆转换系统的功能，即能实现钻杆水平和垂直状态间自由转换，能够快速、稳定、高效且作业连贯地完成各类管具的取用、运移等任务，故具有自动化程度高，操作方便，最大限度地降低了操作人员的工作量的优点，对于加快钻井速度、缩短钻井周期、降低海上钻井成本具有重大意义。

具体地，如图2所示，所述吊卡提升锁紧缸8为液压缸。其中，吊卡提升锁紧缸8的作用是防止接送钻具时，由于吊卡臂9太长以及钻具5的重力产生的弯矩对吊卡的破坏。另外，所述吊卡提升锁紧缸8还可以在接钻具时微调提升。

具体地，参见图2，所述吊卡回转机构10包括马达(图中未示出)及驱动组件(图中未示出)，所述马达固定在所述吊卡臂9上，并且通过齿轮组件(图中未示出)驱动，所述驱动组件包括相互啮合的小齿轮和大齿轮，所述马达与所述小齿轮通过键连接，所述大齿轮为内齿轮，并且固定在所述吊卡吊臂15上，所述吊卡回转机构10通过所述吊卡吊臂15带动所述吊卡头16做旋转运动。

具体地，如图2所示，所述吊卡翻转机构11包括翻转液压缸12、拉杆连杆13及拉杆14。其中，所述拉杆连杆13的一端与所述吊卡吊臂15上的支架铰接，另一端通过所述拉杆14与所述吊卡头16铰接，所述翻转液压缸12安装于所述吊卡吊臂15上，所述翻转液压缸12中的活塞杆铰接于所述拉杆连杆13上，并带动所述拉杆14运动，使所述吊卡头16翻转。

具体地，如图2所示，所述吊卡头包括吊卡头座17、卡爪19、吊卡防护罩20(参见图3)、吊卡翻转连接板21和卡爪动力源(图中未示出)。其中，所述吊卡头与所述吊卡吊臂15通过翻转轴18连接，所述吊卡翻转机构11可使所述吊卡头绕所述翻转轴18做翻转运动。

具体地，所述卡爪19为两个所述两个卡爪19及与其相配的卡爪动力源分别安装在所述吊卡头座17的两侧。其中，所述吊卡卡爪动力源为液压驱动，通过所述液压缸驱动所述卡爪19抱紧或松开所述钻具，实现在钻具的取用和运移，在上述工作过程中，卡爪19分别由两个液压缸驱动，直到抱紧为止，通过两个卡爪19抱紧钻具，减少了事故隐患，大大提高了钻井作业过程的安全性，有利于油田的安全生产。

为使本实用新型成为适用于石油钻机排管机器人用的多种管径的自动吊卡装置，进一步地，如图3所示，所述吊卡头上还安装有可拆卸的吊卡卡具22，所述吊卡卡具22安装在所述吊卡头座17上，即可实现不同管径钻具的上提和下放作业。本实用新型通过不同规格卡具22的快速更换，即可实现对不同管径钻具的上提和下放作业，使装置本身具有通用性，环境适应性增强，可以在多种钻井钻台上作业。

本实用新型的工作原理为：参见图1及图2，接立根操作时，设备处于初始状态，选择动力猫道为目标后，开启自动程序，行走旋转装置带动立柱本体行走，并旋转到指定角度，上机械臂3伸出，吊卡回转机构10旋转，翻转自动吊卡装置1，到上机械臂3至接钻杆位置后，上机械臂3继续伸出，将自动吊卡装置1套住钻具5后，开始上提自动吊卡装置1，直到钻具5的接箍卡在吊卡卡具22上，停止。吊卡卡爪19合拢锁死。上提上机械臂3到一定位置时，推杆器推钻具5。继续上提上机械臂3到指定位置，推杆器扶正钻具5。下机械臂伸出接钻具5，关闭门销，推杆器收回。选择鼠洞为目标，上提上机械臂3到指定位置，旋转吊卡吊臂15，翻转自动吊卡装置1，收回上机械臂3。立柱移动旋转到指定位置后，上机械臂3伸出，然后下放，使钻具5下降到指定位置。打开下臂上的门销，收回下臂，继续下放上机械臂3，至吊卡卡具22脱离管箍，打开吊卡卡爪19，收回上机械臂3。重复以上动作，取第二根钻杆。下放钻具至接箍留有一定距离后抹油。移动铁钻工至鼠洞位，应用调整液压缸对扣，打开下臂上的门销，收回下臂，铁钻工上扣后，退回原位。打开吊卡卡爪19，收回上机械臂3。下放上机械臂3、下臂移至指定位置，多功能自动夹钳2夹持钳夹紧钻具。上提钻具5到指定位置后，伸出下臂，关闭下臂上的门销，继续上提钻具5到指定位置。选择小指梁为目标，收回上机械臂3、下臂后，立柱旋转移动到指定位置后，伸出上机械臂3、下臂。钻杆进入小指梁。下放上机械臂3，至钻具落地，关闭指梁，打开多功能自动夹钳2夹持钳，打开下臂上的门销，收回上机械臂3和下臂。重复取第三根杆，放入鼠洞内。取小指梁上的两根钻杆，接立根，然后放入指梁内。

拆卸立根操作为上述过程的逆过程。

本实用新型的主要技术参数指标：吊卡装置额定载荷为10t，吊卡基本尺寸为5132mm×743mm×510mm。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自动吊卡装置，用于吊卡钻具，其特征在于，所述自动吊卡装置包括吊卡固定座、吊卡提升锁紧缸、吊卡臂、吊卡回转机构、吊卡翻转机构、吊卡吊臂和吊卡头，其中，所述吊卡固定座一端与多功能自动夹钳相连，另一端与油缸座相连，所述油缸座另一端与所述吊卡提升锁紧缸铰接，所述吊卡提升锁紧缸的另一端与所述吊卡臂铰接，所述吊卡臂下方连接着所述吊卡回转机构，吊卡回转机构下方固定着所述吊卡吊臂，所述吊卡吊臂的下端与所述吊卡头铰接，所述吊卡翻转机构的一端与所述吊卡吊臂连接，另一端与所述吊卡头连接，进而带动所述吊卡头翻转。

2.如权利要求1所述的自动吊卡装置，其特征在于，所述吊卡提升锁紧缸为液压缸。

3.如权利要求1所述的自动吊卡装置，其特征在于，所述吊卡回转机构包括马达及驱动组件，所述马达固定在所述吊卡臂上，并且通过齿轮组件驱动，所述驱动组件包括相互啮合的小齿轮和大齿轮，所述马达与所述小齿轮通过键连接，所述大齿轮为内齿轮，并且固定在所述吊卡吊臂上，所述吊卡回转机构通过所述吊卡吊臂带动所述吊卡头做旋转运动。

4.如权利要求1所述的自动吊卡装置，其特征在于，所述吊卡翻转机构包括翻转液压缸、拉杆连杆及拉杆，所述拉杆连杆的一端与所述吊卡吊臂上的支架铰接，另一端通过所述拉杆与所述吊卡头铰接，所述翻转液压缸安装于所述吊卡吊臂上，所述翻转液压缸中的活塞杆铰接于所述拉杆连杆上，并带动所述拉杆运动，使所述吊卡头翻转。

5.如权利要求1所述的自动吊卡装置，其特征在于，所述吊卡头包括吊卡头座、卡爪、吊卡防护罩、吊卡翻转连接板和卡爪动力源，其中，所述吊卡头与所述吊卡吊臂通过翻转轴连接，所述吊卡翻转机构可使所述吊卡头绕所述翻转轴做翻转运动。

6.如权利要求5所述的自动吊卡装置，其特征在于，所述卡爪为两个，所述两个卡爪及其卡爪动力源分别安装在所述吊卡头座的两侧；所述吊卡卡爪动力源为液压驱动，通过所述液压缸驱动所述卡爪抱紧或松开所述钻具。

7.如权利要求1所述的自动吊卡装置，其特征在于，所述吊卡头上还安装有可拆卸的吊卡卡具，所述吊卡卡具安装在所述吊卡头座上。

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