CN203584338U - 一种陆地钻机二层台钻杆立根排放系统 - Google Patents

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王凯
张佳
吕文瑞
卿启维
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西安理工大学
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Abstract

本实用新型公开的一种陆地钻机二层台钻杆立根排放系统,包括纵向移动系统,小车系统与机械臂回转系统。纵向移动系统由液压马达提供动力,齿轮齿条传动完成系统的移动。小车系统由液压缸的完成整个小车的移动。机械臂回转系统是由安装在小车母体上的液压马达提供动力,经变速箱输出转矩到齿轮驱动回转支撑,保证机械臂的回转作业。本实用新型陆地钻机二层台钻杆立根排放系统,结构简单,稳定可靠,整个装置易于安装和调试,在钻机搬运时可以和钻井一起搬运;不需要对现有陆地钻机进行大的改动,就可安装在钻机的二层台上完成作业;本装置的应用可以大大的提高钻井效率,节约成本,安全性也有很大的提高。

Description

一种陆地钻机二层台钻杆立根排放系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于石油钻井机械设备技术领域,具体涉及一种陆地钻机二层台钻杆立根排放系统。
背景技术
[0002] 在钻井作业中由于要频繁地更换钻头或井下设备,需要不定期地进行钻杆立根的起下钻。目前国内的陆地钻机主要采用传统的人工作业方式完成起下钻工作,井架工人需要在高达三十多米的钻井二层台上对重达一吨的钻杆立根进行搬运和排放,恶劣的工作环境和高空作业使得这一工种危险性高、效率低。随着钻井自动化的发展,机械化的设备取代传统人工作业方式是必然的趋势。
实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种陆地钻机二层台钻杆立根排放系统,解决了现有人工作业方式危险性高、效率低的问题。
[0004] 本实用新型采用的技术方案是,一种陆地钻机二层台钻杆立根排放系统,包括纵向移动系统、小车系统和机械臂回转系统,机械臂回转系统包括依次连接的大臂、小臂和末端执行器机械手。
[0005] 其中的纵向移动系统,包括两条横向导轨及两条纵向导轨,横向导轨与纵向导轨垂直设置,横向导轨通过导轨侧耳板卡在纵向导轨上,横向导轨的两端安装有纵向运动滚轮,纵向运动滚轮在纵向导轨内轨道滚动,导轨侧耳板上也设置有纵向运动滚轮,纵向运动滚轮在纵向导轨外轨道滚动;两条横向导轨之间通过横向导轨连接板连接,横向导轨连接板上设置有纵向驱动减速箱及纵向驱动液压马达,纵向驱动液压马达的输出端设置有纵向运动齿轮,纵向运动齿轮与安装在纵向导轨上的纵向齿条啮合。
[0006] 其中的小车系统,包括小车主体,小车主体的下方设置有小车滚轮,小车滚轮在横向导轨的内轨道滚动,小车主体通过小车侧耳板卡在横向导轨上,小车侧耳板上安装有小车耳板内滚轮,小车耳板内滚轮在横向导轨的外轨道滚动。
[0007] 其中的横向导轨上设置有横向导轨中间支梁,横向导轨中间支梁上设置有用于完成小车系统在横向范围内移动的小车横向驱动液压缸。
[0008] 其中的小车系统和机械臂回转系统通过在小车主体下方设置的回转圆盘和回转支撑连接,回转圆盘和回转支撑的外圈通过紧固螺钉连接,小车主体和回转支撑的内圈通过紧固螺钉固定。
[0009] 其中的小臂和末端执行器机械手之间设置有用于调整末端执行器的姿态的三号液压缸,大臂和小臂之间设置有用于使末端执行器机械手在竖直范围内有小范围的提升的二号液压缸,回转圆盘和大臂之间设置有用于使末端执行器机械手与小车主体之间有一定范围的运动的一号液压缸;小车主体上设置有用于提供机械臂回转系统动力的液压马达及旋转驱动减速箱,旋转驱动减速箱的输出端连接回转支撑驱动齿轮,回转支撑驱动齿轮与回转支撑啮合。
[0010] 本实用新型具有如下有益效果:
[0011] 1、本实用新型陆地钻机二层台钻杆立根排放系统结构简单,稳定可靠,整个装置易于安装。
[0012] 2、本实用新型陆地钻机二层台钻杆立根排放系统,可在复杂的气象条件下完成对钻杆立根的排放,替代以往的人工作业。
[0013] 3、本实用新型陆地钻机二层台钻杆立根排放系统,是以现有广泛应用的陆地钻机K型井架为母体设计,可以在不对现有井架进行大的改进的情况下安装应用,并在钻机搬运时可以随钻机一起搬运。
[0014] 4、本实用新型陆地钻机二层台钻杆立根排放系统,在钻井现场的应用将大大地提高钻井效率,降低钻井成本,并能最大限度地降低安全事故的发生率。
附图说明
[0015] 图1是本实用新型陆地钻机二层台钻杆立根排放系统的结构示意图;
[0016] 图2是本实用新型小车和机械臂示意图;
[0017] 图3是本实用新型纵向移动系统示意图;
[0018] 图4是本实用新型在陆地钻机二层台上模拟工作图;
[0019] 图5是本实用新型在陆地钻机井架现场模拟工作图。
[0020] 图中,1.小车主体,2.液压马达,3.旋转驱动减速箱,4.横向导轨,5.纵向驱动减速箱,6.纵向驱动液压马达,7.导轨侧耳板,8.纵向运动滚轮,9.横向导轨连接板,10.小车侧耳板,11.小车耳板内滚轮,12.末端执行器机械手,13.小臂,14.三号液压缸,15.大臂,16.二号液压缸,17.—号液压缸,18.纵向导轨,19.纵向齿条,20.纵向运动齿轮,21.横向导轨中间支梁,22.小车横向驱动液压缸,23.锥齿轮,24.回转支撑驱动齿轮,25.回转支撑,26.小车滚轮,27.回转圆盘,28.钻杆排放系统支撑梁,29.二层台支撑梁,30.钻杆立根排放架,31.二层台侧面挡风板,32.二层台正面挡风板,33.钻杆排放系统交叉支撑梁,34.井架天车台,35.井架,36.钻杆排放系统顶层运动部分,37.机械臂,38.井口,39.钻杆立根。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
[0022] 本实用新型陆地钻机二层台钻杆立根排放系统的结构,如图1所示,小车主体I是小车系统和机械臂旋转系统的母体。液压马达2和旋转驱动减速箱3成对角状在小车主体I的上表面布局,并通过紧固螺栓固定。小车主体I的四个角各设计有一个小车耳板内滚轮11,小车耳板内滚轮11在两条横向导轨4的内轨道滚动,两个小车侧耳板10固定在小车主体I两侧,相同的小车耳板内滚轮11安装在小车侧耳板10内侧并在两条横向导轨4的外轨道滚动。小车横向驱动液压缸22作为动力源提供小车系统横向移动所需的动力,小车横向驱动液压缸22固定在横向导轨中间支梁21上。末端执行器机械手12负责管具的抓取和夹持,三号液压缸14调整末端执行器机械手12的姿态使管具始终保持竖直。二号液压缸16连接大臂15和小臂13,完成管具在竖直方向的提升。一号液压缸17连接大臂15和回转圆盘27,作用是让末端执行器机械手12在管具与小车主体I之间有一定距离的移动,在从井口 38处抓取钻杆立根39并将钻杆立根39排放到钻杆立根排放架30远端时更加地灵活。
[0023]图2是本实用新型小车系统和机械臂旋转系统示意图,该图主要表达机械臂旋转系统的设计。旋转驱动减速箱3的输出端回转支撑驱动齿轮24呈对角状分布并与回转支撑25相啮合,完成机械臂的回转作业。回转圆盘27和回转支撑25的外圈通过紧固螺钉连接,小车主体I和回转支撑25内圈利用紧固螺钉固定,可以实现在小车主体I不动的情况下机械臂的旋转。
[0024] 图3是本实用新型纵向移动系统示意图,主要表达纵向移动系统的设计。所设计的两个横向导轨连接板9布局在横向导轨4的两端,用来固定横向导轨4,使两条横向导轨4连成一个整体。纵向驱动减速箱5和纵向驱动液压马达6安装在横向导轨连接板9上,纵向驱动减速箱5的纵向运动齿轮20与固定在纵向导轨上的纵向齿条19相啮合,实现整个装置在纵向的移动。纵向运动滚轮8安装在横向导轨4的端面上,在纵向导轨18的内滑道滚动。横向导轨4的端面设计有导轨侧耳板7,导轨侧耳板7内侧安装有滚轮,它可在纵向导轨18外滑道滚动。
[0025] 图4是安装在陆地钻机二层台上的本实用新型模拟工作图,主要表达装置在二层台上的实际工作状态。如图4所示,4条钻杆排放系统支撑梁28分布在二层台的4个角,完成钻杆排放系统的纵向导轨支撑,两条钻杆排放系统支撑梁28之间有交叉状的工字钢加以固定。两条二层台支撑梁29在井架和二层台之间,支撑整个二层台系统。钻杆立根排放架30对称安装在二层台地板上,在起下钻过程中钻杆立根就排放该排放架上。
[0026]图5是安装在陆地钻机井架现场的本实用新型模拟工作图,主要反映整个排管系统在井架现场的工作示意图。井架35是整个钻机的主体,井口 38是钻杆排放系统主要的工作位置。在起钻作业时,末端执行器机械手12由井口 38处抓取钻杆立根39,二号液压缸16收缩可将钻杆立根39略微提升,提升到一定高度后一号液压缸17工作,可将钻杆立根39移动到距离小车主体I较近的位置,然后液压马达2驱动完成机械臂37的旋转90°。纵向移动系统开始工作,将钻杆立根39移动到某一排放架排放槽处,随后机械臂37将钻杆立根39移动到排放槽内。下钻作业时,依次反向作用即可。

Claims (1)

1.一种陆地钻机二层台钻杆立根排放系统,其特征在于,包括纵向移动系统、小车系统和机械臂回转系统,所述的机械臂回转系统包括依次连接的大臂(15)、小臂(13)和末端执行器机械手(12); 所述的纵向移动系统,包括两条横向导轨(4)及两条纵向导轨(18),横向导轨(4)与纵向导轨(18)垂直设置,横向导轨(4)通过导轨侧耳板(7)卡在纵向导轨(18)上,横向导轨(4)的两端安装有纵向运动滚轮(8),纵向运动滚轮(8)在纵向导轨(18)内轨道滚动,导轨侧耳板(7)上也设置有纵向运动滚轮(8),纵向运动滚轮(8)在纵向导轨(18)外轨道滚动;两条横向导轨(4 )之间通过横向导轨连接板(9 )连接,横向导轨连接板(9 )上设置有纵向驱动减速箱(5)及纵向驱动液压马达(6),纵向驱动液压马达(6)的输出端设置有纵向运动齿轮(20 ),纵向运动齿轮(20 )与安装在纵向导轨(18 )上的纵向齿条(19 )啮合; 所述的小车系统,包括小车主体(1),小车主体(I)的下方设置有小车滚轮(26),小车滚轮(26)在横向导轨(4)的内轨道滚动,小车主体(I)通过小车侧耳板(10)卡在横向导轨(4)上,小车侧耳板(10)上安装有小车耳板内滚轮(11),小车耳板内滚轮(11)在横向导轨(4)的外轨道滚动; 所述的横向导轨(4)上设置有横向导轨中间支梁(21),横向导轨中间支梁(21)上设置有用于完成小车系统在横向范围内移动的小车横向驱动液压缸(22); 所述的小车系统和机械臂回转系统通过在小车主体(I)下方设置的回转圆盘(27)和回转支撑(25)连接,回转圆盘(27)和回转支撑(25)的外圈通过紧固螺钉连接,小车主体(I)和回转支撑(25)的内圈通过紧固螺钉固定; 所述的小臂(13)和末端执行器机械手(12)之间设置有用于调整末端执行器的姿态的三号液压缸(14),大臂(15)和小臂(13)之间设置有用于使末端执行器机械手(12)在竖直范围内有小范围的提升的二号液压缸(16),回转圆盘(27)和大臂(15)之间设置有用于使末端执行器机械手(12)与小车主体(I)之间有一定范围的运动的一号液压缸(17);所述的小车主体(I)上设置有用于提供机械臂回转系统动力的液压马达(2)及旋转驱动减速箱(3),旋转驱动减速箱(3)的输出端连接回转支撑驱动齿轮(24),回转支撑驱动齿轮(24)与回转支撑(25)啮合。
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