CN202673199U - 一种全自动化钻机用井场钻柱平移装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全自动化钻机用井场钻柱平移装置，涉及石油钻机自动化设备制造领域。本装置取消传统的三根为一柱的立根钻井，采取双根为一柱的双根钻井，因此钻台上取消了立根盒，钻台结构大为减化，除井口中的钻柱外，其余钻柱均平放在前场的双根架和自动猫道中，自动猫道只平放一根钻柱，其余的钻柱放在双根架中，满足了模块化简易安装、全自动化无人操作等要求，为全自动化钻机及具有钻柱自动化处理系统的钻机创造了基础条件。

Description

一种全自动化钻机用井场钻柱平移装置

技术领域

    本实用新型涉及石油钻具井口无损检测仪器的设计与制造技术领域。

背景技术

普通钻机前场为钻杆架，存放单根钻具，采取人工方法将其“平移”到猫道中，然后通过钻机上的小型绞车将其吊装到钻台上，然后将三根钻具连接为一根钻柱，下端立放在立根盒中，上端靠放在二层台内，操作过程中劳动量大、劳动强度高，安全风险大。

公开号为CN201990456U，公开日为2011年9月28日的中国专利文献公开了一种钻机整体平移装置，涉及石油钻采设备制造技术领域，具体涉及用于石油钻机在井场内的整体移动的装置。该平移装置包括液压缸、销轴和耳座，所述耳座设置于钻机的钻机底座的一侧，所述液压缸一端通过销轴与耳座连接；其特征是：还包括步行器和导轨总成；所述液压缸的另一端与所述步行器连接，所述述步行器与所述导轨总成滑动配合。该平移装置实现了钻机不用拆卸即可安全、方便的平移，满足从式井的钻井要求。且结构简单，操作简便，成本低廉

但以上述专利文件为代表的现有技术，仅适用于传统的三根为一柱的立根钻井，不能适用于双根为一柱的双根钻井，在钻台结构比较复杂的情况下，平移效果受到大大影响。

全自动化或具有钻柱自动化处理系统的钻机，取消传统的三根为一柱的立根钻井，采取双根为一柱的双根钻井，因此钻台上取消了立根盒，钻台结构大为简化。除井口中的钻柱外，其余钻柱均平放在前场的双根架和自动猫道中。自动猫道只平放一根钻柱，其余的钻柱放在双根架中。因此该钻机需要一种全自动化且无人操作的快速平移装置，在双根架和自动猫道之间“平移”钻柱。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种在双根架和自动猫道之间“平移”双根钻柱的装置，实现了井场钻柱平移全自动化和无人化操作等要求，为全自动化钻机及具有钻柱自动化处理系统的钻机创造了基础条件。

本实用新型是通过采用下述技术方案实现的：

一种全自动化钻机用井场钻柱平移装置，其特征在于：包括门式起重机、地轨、钻铤架，双根架，控制器和控制台，所述地轨为二根，水平安装于井场地基上，钻铤架和双根架及自动猫道安装于井场地基规定位置处，所述控制台配有人机界面，分别安装于司控房和井场地面控制台内，通过现场总线与控制器连接。

所述门式起重机包括主樑、侧樑、大车、小车、电控箱、绝对位置编码器、重力传感器和管形起重电磁铁；所述主樑和侧樑为薄形合金钢做成的模块化结构；所述大车为变频电动机驱动；所述电控箱固定在主樑前面，内装配电、大车变频器和吊钩变频器；所述绝对位置编码器分别安装在大车变频电动机和吊钩变频电动机处；所述重力传感器安装于吊钩处；所述管形起升电磁铁安装于吊钩下方，通过控制箱控制电磁铁的吸合。

所述双根架在钻铤架后顺序布置。

所述钻铤架和双根架均为标准宽度尺寸。

所述人机界面包括设置、自动控制和人工控制三种界面。

自动控制界面包括钻铤架、双根架及钻铤数量和双根数量，以及自动猫道起升台的工况和钻柱的类型，以及包括“从钻铤架移到自动猫道”、“从自动猫道移到钻铤架”、“从双根架移到自动猫道”和“从自动猫道移到双根架”等4个按钮。

本实用新型中的平移装置的平移方法如下：

第1步：在井场前场规定位置处安装地轨及双根架，然后安装平移装置；

第2步：将双根架按坐标和类别布置在平移装置与地轨之间；

第3步：将单根钻具在井场连接为双根钻具，分类存放在前场的双根架中；

第4步：对钻铤架、大车和吊钩零位及猫道进行定位，手动对小车一和小车二位置定位；

第5步：设置钻铤架内钻铤钻柱数量，在各钻柱架内设置双根钻柱数量； 

第6步：下钻时，平移装置的大车从停放位自动运行到钻铤架处，当重力感应器感应到钻铤时，起重电磁铁吸住钻铤，起升后平移到自动猫道处，在自动猫道起升台起升后接触钻铤时，电磁铁断开吸力，然后大车回到停放位；

第7步：下钻时，平移装置的大车从停放位，自动移到双根架一处，然后吸上一根钻柱，再运行到自动猫道上方，然后下放吊钩到定位处，自动猫道起升台升起，起升电磁铁断开吸力后，吊钩回到高位，然后大车回到停放位；

第8步：起钻时，从钻台上将钻柱下放到自动猫道的起升台上后，在井场钻柱平移装置自动界面上的自动猫道起升台上显示出双根钻柱的图形，起升猫道根据钻柱的重量判断出是钻铤还是双根钻杆，并在界面上显示出相应的图形；

第9步：起钻时，平移装置的大车从停放位自动运行到自动猫道处，当吊钩重力感应器感应到双根钻柱时，起重电磁铁吸住双根钻柱，起升后平移到双根架处，在吊钩重力感应器感应到钻柱接触双根架时，电磁铁断开吸力，然后吊钩起升到高位，大车回到停放位；

第10步：起钻时，钻铤放到自动猫道起升台上后，平移装置的大车从停放位自动运行到自动猫道处，当吊钩重力感应器感应到钻铤时，起重电磁铁吸住钻铤，起升后平移到钻铤架处，在吊钩重力感应器感应到钻柱接触钻铤架时，电磁铁断开吸力，然后吊钩起升到高位，大车回到停放位；

第11步：完井搬家前，将双根架中的双根拆为单根，然后装车运输。

特别说明，上面11个步骤为必须步骤，第1步至第5步为基础步骤，须先执行。第6步和第7步为下钻步骤，依次为先后顺序。第8步至第10步为起钻步骤，依次为先后顺序。下钻步骤和起钻步骤可交替进行，没有先后顺序。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果如下：

1、本实用新型所采用的平移装置取消了传统的三根为一柱的立根钻井，采取双根为一柱的双根钻井，因此钻台上取消了立根盒，钻台结构大为减化因而平移效果非常好。

2、本实用新型提供了一种在双根架和自动猫道之间“平移”双根钻柱的装置，实现了井场钻柱平移全自动化和无人化操作等要求，为全自动化钻机及具有钻柱自动化处理系统的钻机创造了基础条件。

3、与现有技术相比，本实用新型所采用的平移装置，仅需输入指令，平移装置实现无人化操作，自动完成大车、吊钩的运动操作，以及自动完成起重电磁铁的吸合与断开等操作，为全自动化钻机实现井场钻柱平移提供了条件。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，其中：

图1为平移装置总体示意图

图2 为平移装置的大车在双根架处示意图

图3为平移装置的大车在自动猫道处下放或吊升双根的示意图

图4为本实用新型自动控制界面图

图5为本实用新型设置界面图

图6为本实用新型人工界面图

图中标记：

1-钻台，2-司控房，3-控制台，4-大车，5-小车，6-主樑，7-电控箱， 8-地轨，9-双根架，10-管形起重电磁铁，11-双根，12-侧樑，13-自动猫道，14-猫道升降台，15-绝对位置编码器，16-重力传感器，17-摄像头。

具体实施方式

实施例1

本实用新型提出了一种全自动或具有钻柱自动化处理系统的钻机用井场钻柱平移方法，能够满足全自动化和无人化操作，为实现钻柱自动化处理系统提供基础条件。

本实用新型提供的井场钻柱平移的工艺过程如下：

第1步：在井场前场规定位置处安装地轨8及双根架9，然后安装平移装置；

第2步：将双根架9按坐标和类别布置在平移装置地轨8之间；

第3步：将单根钻具在井场连接为双根钻具，分类存放在前场的双根架9中；

第4步：在人机界面上对钻铤架、大车4和吊钩零位及猫道进行定位，手动对小车1和小车2位置定位；

第5步：在人机界面上设置钻铤架内钻铤钻柱数量；在各钻柱架内设置双根钻柱数量； 

第6步：下钻时，司控房2的机具操作手在井场钻柱平移装置自动界面按下“从钻铤架移到自动猫道13”按钮，平移装置大车4从停放位自动运行到钻铤架处，当重力感应器感应到钻铤时，起重电磁铁吸住钻铤，起升后平移到自动猫道13处，在自动猫道13起升台起升后接触钻铤时，电磁铁断开吸力，然后大车4回到停放位；

第7步：下钻时，司控房2内机具操作手在井场钻柱平移装置自动界面按下“从双根架9移到自动猫道13”按钮，平移装置大车4从停放位，自动移到双根架91处，然后吸上一根钻柱，再运行到自动猫道13上方，然后下放吊钩到定位处，自动猫道13起升台升起，起升电磁铁断开吸力后，吊钩回到高位，然后大车4回到停放位；

第8步：起钻时，钻柱自动化处理系统的管子旋转机器人从钻台1上将钻柱下放到自动猫道13的起升台上后，在井场钻柱平移装置自动界面上的自动猫道13起升台上显示出双根钻柱的图形，起升猫道根据钻柱的重量判断出是钻铤还是双根钻杆，并在界面上显示出相应的图形；

第9步：起钻时，司控房2的机具操作手在井场钻柱平移装置自动界面按下“从自动猫道13上移到双根架9”按钮，平移装置大车4从停放位自动运行到自动猫道13处，当吊钩重力感应器感应到双根钻柱时，起重电磁铁吸住双根钻柱，起升后平移到双根架9处，在吊钩重力感应器感应到钻柱接触双根架9时，电磁铁断开吸力，然后吊钩起升到高位，大车4回到停放位；

第10步：起钻时，钻铤放到自动猫道13起升台上后，司控房2的机具操作手在井场钻柱平移装置自动界面按下“从自动猫道13上移到钻铤架”按钮，平移装置大车4从停放位自动运行到自动猫道13处，当吊钩重力感应器感应到钻铤时，起重电磁铁吸住钻铤，起升后平移到钻铤架处，在吊钩重力感应器感应到钻柱接触钻铤架时，电磁铁断开吸力，然后吊钩起升到高位，大车4回到停放位；

第11步：完井搬家前，将双根架9中的双根拆为单根，然后装车运输。

双根是指两根钻杆连接为一柱，即双根钻柱，双根架是指双根钻柱存放的管子架。

特别说明，上面11个步骤为必须步骤，第1步至第5步为基础步骤，须先执行。第6步和第7步为下钻步骤，依次为先后顺序。第8步至第10步为起钻步骤，依次为先后顺序。下钻步骤和起钻步骤可交替进行，没有先后顺序。

实施例2

本实用新型提供了井场钻柱平移装置，包括门式起重机、地轨8、钻铤架，双根架9，控制器和控制台3，所述地轨8为二根，水平安装于井场地基上，钻铤架和双根架9及自动猫道13安装于井场地基规定位置处，所述控制台3配有人机界面，分别安装于司控房2和井场地面控制台3内，通过现场总线与控制器连接。

所述门式起重机为专用起重机，包括主樑6、侧樑12、大车4、小车、电控箱7、绝对位置编码器15、重力传感器16和管形起重电磁铁10。所述主樑6和侧樑12为薄形合金钢做成的模块化结构，便于拆装运输；所述大车4为变频电动机驱动，结构简单，免维护，速度快；所述电控箱7固定在主樑6前面，内装配电、大车4变频器和吊钩变频器，变频器均为位置控制模式，可准确定位；所述绝对位置编码器15分别安装在大车4变频电机和吊钩变频电动机处，用于进行位置控制，可使大车4和起重电磁铁准确停放在指定位置；所述重力传感器16安装于吊钩处，其重力值输入控制箱内，感应出钻柱是否在吸在吊钩下的起升电磁铁上；所述管形起升电磁铁安装于吊钩下方，通过控制箱控制电磁铁的吸合，在控制台3得到输入指令后，根据运动状态控制其吸合。

所述双根架9在钻铤架后顺序布置。所述钻铤架和双根架9均为标准宽度尺寸，便于大车4定位。

所述控制台3配有人机界面，分别安装于司控房2和井场地面控制台3内，通过现场总线与平移装置控制器连接。所述人机界面包括设置、自动控制和人工控制三种界面。自动控制界面包括钻铤架、双根架9及钻铤数量和双根数量，以及自动猫道13起升台的工况和钻柱的类型，以及包括“从钻铤架移到自动猫道13”、“从自动猫道13移到钻铤架”、“从双根架9移到自动猫道13”和“从自动猫道13移到双根架9”等4个按钮。

Claims (5)

1.一种全自动化钻机用井场钻柱平移装置，其特征在于：包括门式起重机、地轨（8）、钻铤架，双根架（9），控制器和控制台（3），所述地轨（8）为二根，水平安装于井场地基上，钻铤架和双根架（9）及自动猫道（13）安装于井场地基规定位置处，所述控制台（3）配有人机界面，分别安装于司控房（2）和井场地面控制台（3）内，通过现场总线与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的全自动化钻机用井场钻柱平移装置，其特征在于：所述门式起重机包括主樑（6）、侧樑（12）、大车（4）、小车、电控箱（7）、绝对位置编码器（15）、重力传感器（16）和管形起重电磁铁（10）；所述主樑（6）和侧樑（12）为薄形合金钢做成的模块化结构；所述大车（4）为变频电动机驱动；所述电控箱（7）固定在主樑（6）前面，内装配电、大车（4）变频器和吊钩变频器；所述绝对位置编码器（15）分别安装在大车（4）变频电动机和吊钩变频电动机处；所述重力传感器（16）安装于吊钩处；所述管形起升电磁铁安装于吊钩下方，通过控制箱控制电磁铁的吸合。

3.根据权利要求2所述的全自动化钻机用井场钻柱平移装置，其特征在于：所述双根架（9）在钻铤架后顺序布置。

4.根据权利要求1所述的全自动化钻机用井场钻柱平移装置，其特征在于：所述人机界面包括设置、自动控制和人工控制三种界面。

5.根据权利要求4所述的全自动化钻机用井场钻柱平移装置，其特征在于：自动控制的界面包括钻铤架、双根架（9）及钻铤数量和双根数量，以及自动猫道（13）起升台的工况和钻柱的类型，以及包括“从钻铤架移到自动猫道（13）”、“从自动猫道（13）移到钻铤架”、“从双根架（9）移到自动猫道（13）”和“从自动猫道（13）移到双根架（9）”4个按钮。

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