CN202451081U - 二层台钻杆自动排放装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及机械手技术领域，适用于陆上钻机和海上钻机钻井使用，具体涉及一种二层台钻杆自动排放装置，包括平移油缸移动组件、芯管回转组件、套管提升油缸、套管组件、变幅杆组件和夹紧杆组件，平移油缸移动组件与芯管回转组件相连接，芯管回转组件与套管组件一端相连，芯管回转组件和套管组件之间还设置有套管提升油缸，套管组件另一端与变幅杆组件一端相连，变幅杆组件另一端与夹紧杆组件相连。本实用新型的优点在于使用寿命增加，并且实现二层台钻杆自动排放装置钻杆自动排放的全机械化连续作业，能大幅度减少操作人员的劳动强度、改善工作条件。
Description
ニ层台钻杆自动排放装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及机械手技术领域，具体涉及ー种适用于陆上钻机和海上钻机钻井使用的ニ层台钻杆自动排放装置。
背景技术
[0002] 钻杆排放是钻井过程中把钻杆从排放架、钻杆盒移至井ロ或者从井口移至排放架的必要过程，目前钻井作业中钻杆、立根的起放通常是工人操作吊卡，通过吊卡卡接在钻杆的接箍处，然后通过起吊机械吊起(或）下放钻杆到指定位置，再由工人摘挂释放吊卡，这种抓取和释放、移动、排放钻杆的高空作业非常危险且劳动强度较大，作业效率也非常低下。仅几年，机械手和机械手臂在机械加工生产领域中已有广泛的应用，由于机械加工领域应用的机械手臂强调的是灵活性，因此在其结构设计上如果负载过高，则会增加其制造和使用成本；另外エ厂化使用的机械手臂承载能力相对较低，难以在钻井设备行业中实施钻杆的抓取和移动。·
[0003] 现有专利中也有对机械手进行改进，如申请号为02207113. X，申请日为2002-1-29，名称为“ニ层台钻杆自动排放装置”的实用新型专利，其技术方案为：本实用新型涉及一种能在~.层台上将井架中心的钻杆拉进到井架内侧和从井架内侧拉出钻杆到井架中心的机械手。它由销栓、轴柱、一号液压缸轴、ニ层台、二号液压缸、一号液压缸、扇形齿轮体、齿条、小平形支杆、大平形支杆、三号液压缸、三号液压缸杆、四号液压缸杆、活叉头、死叉头体、四号液压缸、叉头销组成，在ニ层台上安装上机械手后，使工人的劳动强度降低、工作效率大大提高。但是上述机械手虽然提高了工作效率，但是对原钻机ニ层台结构改动较大，并且传动结构与电气设计仍然存在不足之处，无法根据不同的要求进行操作上的调整。
发明内容
[0004] 为了克服现有的ニ层台钻杆自动排放装置存在的承载能力相对较低，难以在钻井设备行业中实施钻杆的抓取和移动的问题，现提出一种承载能力强、满足钻井环境、使用寿命长和全机械化连续作业的ニ层台钻杆自动排放装置。
[0005] 为实现上述发明目的，本实用新型的具体方案如下：
[0006] 一种ニ层台钻杆自动排放装置，包括平移油缸移动组件、芯管回转组件、套管提升油缸、套管组件、变幅杆组件和夹紧杆组件，其特征在于：平移油缸移动组件与芯管回转组件相连接，芯管回转组件与套管组件一端相连，芯管回转组件和套管组件之间还设置有套管提升油缸，套管组件另一端与变幅杆组件一端相连，变幅杆组件另一端与夹紧杆组件相连。
[0007] 进ー步的，所述平移油缸移动组件包括导轨架、平移油缸、移动小车；导轨架顶面安装在ニ层台操作台底梁下，移动小车的四个滚轮与导轨架外侧的轨道相匹配，平移油缸连接在导轨架和移动小车的两耳板间。[0008] 进ー步的，所述芯管回转组件包括安装座、回转支承、液压马达、齿轮机构和芯管；安装座上部与移动小车的耳板连接，回转支承的大齿圈与安装座连接，芯管上部的法兰和回转支承上部的回转圈连接。
[0009] 芯管回转角度±90°。
[0010] 进ー步的，套管提升油缸两端用销将芯管和套管相连。
[0011] 进ー步的，套管组件包括上套筒、下套筒和连接钢管；套管组件的上套筒连接提升油缸和变幅油缸，下套筒连接变幅杆的两耳板孔。
[0012] 进ー步的，夹紧杆组件包括夹紧杆、左右夹钳、夹钳牙、夹紧 [0013] 夹甜开合范围为Φ73mm〜Φ 140mm。
[0014] 本实用新型的优点在于：
[0015] I、本实用新型的承载能力强、能满足钻井环境。具体的说首先，能满足Φ73〜Φ140 (2-7/8"〜5-1/2")的钻杆，根据提升钻柱的拉カ计算所得，需满足25KN的提升力。故本装置设计參数：提升カ为25KN。
[0016] 其次，安装位置是与ニ层台底部的H型钢（200X 150X8)整体组焊，通过耳销方式联接。整体结构是采用优质碳素结构型钢制作的框架式高強度结构，钢板采用优质碳素钢材质，无缝管采用20#钢材质，整体承载能力安全系数大于8倍工作载荷，并符合相关制作规范。
[0017] 最后，液压传动系统采用多功能综合液压站，额定系统压カ达到25MPa，4根液压缸及液压马达分别单独控制：旋转、伸縮、平移、变幅升降、夹紧等几个活动部件动作，动カ传动结合紧密稳定，动カ分配合理、高效，在此额定压カ下的动カ系统动カ支配完全满足本设备的使用要求。
[0018] 2、本实用新型的使用寿命増加，并且实现ニ层台钻杆自动排放装置钻杆自动排放的全机械化连续作业，能大幅度减少操作人员的劳动强度、改善工作条件。
[0019] 本实用新型取、下钻无需井架エ和钻台操作エ，減少提升和钻台区域发生事故的危险，降低工作风险、提高钻井效率、节约成本。
[0020] 4、本实用新型属于ニ层台的一部分，具有轻便易于安装和拆卸的特点。
附图说明
[0021] 图I为本实用新型结构示意图。
[0022] 图2为平移油缸移动组件结构示意图。
[0023] 图3为芯管回转组件结构示意图。
[0024] 图4为套管组件与夹紧杆组件结构示意图。
[0025] 图5为ニ层台钻柱存放起止点示意图。
[0026] 附图中10平移油缸移动组件、20芯管回转组件、30套管提升油缸、40套管组件、50变幅杆组件、60夹紧杆组件。
[0027] 11导轨架、12平移油缸、13移动小车、14耳板。
[0028] 21安装座、22回转支承、23液压马达、24齿轮机构、25芯管。
[0029] 41上套筒、42下套筒、43连接钢管、44提升油缸、45变幅油缸。
[0030] 61夹紧杆、62左右夹钳、63夹钳牙、64夹紧油缸。具体实施方式
[0031] ニ层台钻杆自动排放装置包括平移油缸移动组件、芯管回转组件、套管提升油缸、套管组件、变幅杆组件和夹紧杆组件，平移油缸移动组件与芯管回转组件相连接，芯管回转组件与套管组件一端相连，芯管回转组件和套管组件之间还设置有套管提升油缸，套管组件另一端与变幅杆组件一端相连，变幅杆组件另一端与夹紧杆组件相连。
[0032] 平移油缸移动组件包括导轨架、平移油缸、移动小车；导轨架顶面安装在ニ层台操作台底梁下，移动小车的四个滚轮与导轨架外侧的轨道相匹配，平移油缸连接在导轨架和移动小车的两耳板间。
[0033] 芯管回转组件包括安装座、回转支承、液压马达、齿轮机构和芯管；安装座上部与移动小车的耳板连接，回转支承的大齿圈与安装座连接，芯管上部的法兰和回转支承上部的回转圈连接，芯管回转角度±90°。
[0034] 套管提升油缸两端用销将芯管和套管相连。
[0035] 套管组件包括上套筒、下套筒和连接钢管；套管组件的上套筒连接提升油缸和变幅油缸，下套筒连接变幅杆的两耳板孔。
[0036] 夹紧杆组件包括夹紧杆、左右夹钳、夹钳牙、夹紧油缸，夹钳开合范围为Φ73πιπι〜Φ140mmo
[0037] 本实用新型是用于ニ层台和钻台之间的三钻杆立根自动排放作业，适用于陆上钻机和海上钻机钻井使用。装置在起下钻作业时配合顶驱装置将立根从井口移至钻台上的立根盒上，并将之按序排放，或从立根盒上按序移至井口中心。
[0038] 本装置可以在保留或少量改动原钻机ニ层台结构时安装在ニ层台操作台下面，既可使用本装置在钻台面进行操作(ニ层台不上井架エ)，又可以在原来的ニ层台上人工操作，以适应不同的需要。
[0039] 本装置结合了可靠的液压传动系统设计和独特的电气控制系统设计的技术特点，即可人工操作控制取、放钻杆，也可实现智能化（即“ー键化”）的全自动完成取、放钻杆的整个工作过程。先进的电控及液压传动系统，是其质量的保证和高技术水平含量的完美体现。此排管装置的使用，可以最大限度的減少井架施工人员的数量，从而提高钻井作业的安全性和生产效率。
[0040] 本实用新型的工作原理为：
[0041] 一、起钻作业
[0042] I、当第一柱钻柱下部的钻杆扣卸扣结束时，第一、ニ柱钻柱分离开，ニ层台机械手装置在两个变幅油缸伸缩、液压马达回转的复合运动下，移至起始点，即井口中心（O点处)，两油缸及液压马达三个液压元件的同步运动控制由电气设定规定预定的运动轨迹移动。到O点后张开夹钳ロ，作好移动钻柱的准备。
[0043] 2、夹紧油缸伸长，夹紧钻柱。夹紧油压由预定的不同钻柱规格（重量不同）设定不同的夹紧油压。夹钳夹紧后，顶驱松开上部钻杆接头处的夹具，并移动夹具使脱离钻柱。
[0044] 3、提升油缸收缩，将套管及钻柱提升一定距离。提升距离大于在移动中的上下波动和井口及立根盒枕木间的高差之和。
[0045] 4、两个变幅油缸一伸ー缩，液压马达旋转，三个液压动カ元件在预设定的轨迹上沿图上OAB路线移动且旋转至B点（最近通道点)。
[0046] 5、顶部平移油缸收缩，将移动小车、芯管、套管、钻柱一起沿通道移动至右侧最远的钻柱槽处，即图中的C点（最远通道点）。
[0047] 6、两个变幅油缸一伸ー缩,将钻柱移动至此排最右边ー个钻柱存放点，即图中的Dl点。
[0048] 7、提升油缸伸长，降下钻柱，至钻柱底部与立根盒的枕木梁接触就位。
[0049] 8、夹紧油缸收缩，松开所夹紧的钻柱，让钻柱的重量完全落至枕木上。上部依靠在ニ层台钻柱存放槽的矩形钢管上。完成第一根钻柱的移送。
[0050] 9、依上面次序，将第二根钻柱移送至D2点。此槽内钻柱摆放完成后，依次摆放左边弟远Iv钻柱存放点。最后直到起钻完成。
[0051] ニ、下钻作业
[0052] 下钻作业的顺序与上述起钻作业情况相反。即由最后ー根就位的钻柱移送至该槽的通道处。再移动至B点，然后沿BAO路线到井口中心。
[0053] 本实用新型可适用于双钻杆立根井架，也可以适用于三钻杆立根井架上，适应性更强；钻杆的排放无需人工，可实现全自动化远程控制，大大降低钻井作业的安全风险；此 装置的应用，将原来的人工排管操作时间大大缩短，从而提高了作业的生产效率；结构紧凑：几大部件的整体结合，与ニ层台的联接固定是采用耳销的方式，易于此装置的安装和拆卸；操作简单、灵活、可靠，根据各井架及ニ层台的结构变化，可以随时调整并预先在控制面板设定其工作轨迹的相关控制程序，仅需利用钻台面为其单独设置的操控箱或无线遥控器就可完成工作。简化ニ层台的结构及降低整体重量：该排管装置ー经应用，即不再需要ニ层台的人工操作，由于ニ层台的无人环境，ニ层台上三面挡风墙既可以不再需要了。在定向钻井和欠平衡钻井操作中无需井架エ攀爬给立根连接加垫。
Claims (8)
1. 一种ニ层台钻杆自动排放装置，包括平移油缸（12)移动组件（10)、芯管回转组件(20)、套管提升油缸（30)、套管组件（40)、变幅杆组件（50)和夹紧杆组件（60)，其特征在于：平移油缸（12)移动组件（10)与芯管回转组件（20)相连接，芯管回转组件（20)与套管组件（40)—端相连，芯管回转组件（20)和套管组件（40)之间还设置有套管提升油缸（30)，套管组件（40)另一端与变幅杆组件（50) —端相连，变幅杆组件（50)另一端与夹紧杆组件(60)相连。
2.根据权利要求I所述的ニ层台钻杆自动排放装置，其特征在于：所述平移油缸（12)移动组件（10)包括导轨架（11 )、平移油缸（12)、移动小车（13);导轨架（11)顶面安装在ニ层台操作台底梁下，移动小车（13)的四个滚轮与导轨架（11)外侧的轨道相匹配，平移油缸(12)连接在导轨架（11)和移动小车（13)的两耳板（14)间。
3.根据权利要求I所述的ニ层台钻杆自动排放装置，其特征在于：所述芯管回转组件(20)包括安装座（21)、回转支承（22)、液压马达（23)、齿轮机构（24)和芯管（25);安装座(21)上部与移动小车（13)的耳板（14)连接，回转支承（22)的大齿圈与安装座（21)连接，芯管（25)上部的法兰和回转支承（22)上部的回转圈连接。
4.根据权利要求3所述的ニ层台钻杆自动排放装置，其特征在于：芯管（25)回转角度±90°。
5.根据权利要求I所述的ニ层台钻杆自动排放装置，其特征在于：套管提升油缸（30)两端用销将芯管（25)和套管相连。
6.根据权利要求I所述的ニ层台钻杆自动排放装置，其特征在于：套管组件（40)包括上套筒（41)、下套筒（42)和连接钢管（43);套管组件（40)的上套筒（41)连接提升油缸（44)和变幅油缸（45 )，下套筒（42 )连接变幅杆的两耳板孔。
7.根据权利要求I所述的ニ层台钻杆自动排放装置，其特征在于：夹紧杆组件（60)包括夹紧杆（61)、左右夹钳（62)、夹钳牙（63)、夹紧油缸（64)。
8.根据权利要求7所述的ニ层台钻杆自动排放装置，其特征在于：左右夹钳（62)开合范围为 Φ73ιήπι 〜Φ 140mm。
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