CN209277832U - 一种自动化猫道装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石油钻井设备技术领域，具体公开了一种自动化猫道装置，包括猫道底座、坡道、钻具输送装置和支撑装置，猫道底座与坡道铰接，坡道行走轨道与钻具输送装置的前轮滑动连接，钻具输送装置与支撑装置铰接，支撑装置的行走轮与猫道底座的行走槽滑动连接。本实用新型将传统上钻具和下钻具工序中的抬、拉、钩取等转移钻具工作，转变为机械式的上升、下降以及推移等，降低了劳动强度，提高了工作效率，也避免了由人工钩取拖拽钻具时存在的安全隐患，同时适应现如今对于石油装备行业对机械化程度提高的目地。

Description

一种自动化猫道装置

技术领域

本实用新型涉及石油钻井设备技术领域，具体涉及一种自动化猫道装置。

背景技术

近年来，随着自动化技术水平的提高和在石油钻机上的应用，钻机主要配套设备如液压盘刹、自动送钻、液压猫头等装置机械化程度有了一定的提高，但相对钻机外围配套的辅助设备而言，在自动化程度明显不足，钻具排放和上下钻台操作基本停留在上个世纪60-70 年代的水平，劳动强度大、工作危险系数高，随之带来的负面效应与钻机行业整体发展水平不相适应。石油钻机在钻井过程中，钻井管柱需要在钻台面与地面间进行转移输送，目前井队常用的上、下钻具方式：仍以工人手工操作配合钻台与猫道上的气动绞车拉、拽的方式进行，大尺寸套管需要吊车配合。

其具体过程如下：

上钻具：首先工人将钻具从钻杆架推入至猫道上，由钻台面的气动绞车下放钢丝绳挂住钻具顶部，利用索具直接把钻具沿着猫道和坡道提升至钻台面，然后两个工人用铁钩钩住钻具下部，慢慢移送到小鼠洞中，用吊卡卡住钻具，等待吊环钩住吊卡，将钻具拉起送入井口。

下钻具：利用钻台上面气动绞车首先挂住钻具顶部，再用猫道上的气动绞车钩住钻具底部，将钻具拉入坡道内，沿坡道的 V 型槽滑入至猫道上，要两部气动绞车配合使用才能将钻具滑向猫道尾部至合适位置。最后拆掉两部气动绞车的钢丝绳，由工人将钻具从猫道上面推回至钻杆排放架上。

上述操作需要3到5个工人配合，操作效率低、工人劳动强度大、安全性差、钻具的损坏程度也很高。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供操作简单、安全可靠，减少作业人员的劳动强度和危险，提高工作效率的一种自动化猫道装置。

本实用新型的技术方案是：

一种自动化猫道装置，包括猫道底座、坡道、钻具输送装置和支撑装置；

所述猫道底座包括猫道底座主体，所述猫道底座主体的一端设有第一耳座，所述猫道主体上延长度方向设有行走槽，所述行走槽内靠近第一耳座的一侧设有止挡；

所述支撑装置包括支撑装置主体，所述支撑装置主体的一端设有与行走槽配合的行走轮，另一端设有第二耳座；

所述钻具输送装置包括钻具输送装置主体，所述钻具输送装置主体具有中空腔体，所述钻具输送装置主体的一端向下设有前轮，另一端向下设有后轮和第二耳板，所述钻具输送装置主体上端面设有中部开口的V形槽，所述钻具输送装置主体的下端面设有滚杠滑槽，滚杠滑槽一侧设有钢丝绳滑轮，所述钻具输送装置主体上还设有用于移动钻具的运移机构；

所述坡道包括坡道主体，所述坡道主体的一端设有滚杠，另一端向上设有第一耳板，所述坡道上端面设有与前轮配合的行走轨道，坡道主体下端面还设有定滑轮和液压绞车，所述液压绞车通过钢丝绳环绕定滑轮和钢丝绳滑轮组成提升机构；

所述猫道底座的第一耳座与坡道的第一耳板铰接，所述坡道的行走轨道与钻具输送装置的前轮滑动连接，所述钻具输送装置的第二耳板与支撑装置的第二耳座铰接，所述支撑装置的行走轮与猫道底座的行走槽滑动连接。

优选的，所述运移机构包括液压马达、主动链轮、从动链轮、传动杆和运移小车，所述主动链轮、从动链轮位于钻具输送装置主体的中空腔体内，并且分别与钻具输送装置主体转动连接，所述主动链轮与液压马达的转轴连接，并且主动链轮和从动链轮通过链条传动连接，所述运移小车位于输送装置主体上端面沿V形槽的方向移动，所述运移小车与传动杆的一端连接，传动杆的另一端穿过V形槽中部开口处与链条连接。

优选的，所述猫道底座主体的两侧分别间隔设有个多个取料机构，所述取料机构包括取料板，所述取料板的中部与猫道底座主体铰接，取料板与猫道底座主体之间还设有用于支撑取料板翻转的取料板油缸。

优选的，所述钻具输送装置主体的中空腔体内还设有推管机构，所述推管机构包括推板，所述推板为V形，并且推板的一端可伸出V形槽的槽面，另一端与钻具输送装置主体铰接，所述推板与钻具输送装置主体之间还设有用于支撑推板翻转的推板油缸。

优选的，所述钻具输送装置主体的两侧分别设有多个挡杆机构，所述挡杆机构包括底板、挡杆、档杆套、连杆、弹簧座、弹簧和顶杆，所述连杆的两端分别设有销轴滑槽，所述连杆的中部与底板铰接，所述弹簧座与档杆套相对平行固定在底板上，所述档杆套内滑动连接档杆，所述弹簧座内设有弹簧，所述弹簧的下端与顶杆的上端连接，所述顶杆的下部通过销轴与连杆一端的销轴滑槽滑动连接，所述连杆另一端的销轴滑槽通过销轴与档杆下端滑动连接。。

本实用新型与现有技术相比较，具有以下优点：本实用新型将传统上钻具和下钻具工序中的抬、拉、钩取等转移钻具工作，转变为机械式的上升、下降以及推移等，降低了劳动强度，提高了工作效率，也避免了由人工钩取拖拽钻具时，存在的安全隐患，同时适应现如今对于石油装备行业对机械化程度提高的目地，本实用新型中还可以采用 PLC 控制系统，满足猫道各环节动作的前提下，根据不同的动作编制相应的功能块，使各环节动作之间增加互锁，提高系统安全性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为猫道底座主视图；

图3为猫道底座右视图；

图4为支撑装置结构示意图；

图5为钻具输送装置主视图；

图6为坡道结构示意图；

图7为运移机构结构示意图；

图8为推管机构结构示意图；

图9为挡杆机构结构示意图；

图10为安装状态完毕示意图；

图11为工作状态示意图；

图中：1.猫道底座、2.坡道、3.钻具输送装置、4.支撑装置、5.猫道底座主体、6.取料机构、7.第一耳座、8.止挡、9.行走槽、10.取料板油缸、11.取料板、12.支撑装置主体、13.第二耳座、14.行走轮、15.钻具输送装置主体、16.后轮、17.第二耳板、18.钢丝绳滑轮、19.前轮、20.主动链轮、21.从动链轮、22.挡杆机构、23.运移小车、24.坡道主体、25.第一耳板、26.液压绞车、27.定滑轮、28.滚杠、29.V形槽、30.传动杆、31.液压马达、32.推板油缸、33.推板、34.挡杆、35.档杆套、36.连杆、37.弹簧、38.弹簧座、39.顶杆、40.H型钢、41.底板、42.滚杠滑槽。

具体实施方式

下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

参照图1，一种自动化猫道装置，包括猫道底座1、坡道2、钻具输送装置3和支撑装置4。

参照图2，猫道底座1包括猫道底座主体5，猫道底座主体5的一端设有第一耳座7，猫道主体上延长度方向设有行走槽9，行走槽9内靠近第一耳座7的一侧设有止挡8，本实用型在不工作时，可将钻具输送装置3、支撑装置4放入行走槽9内收纳，便于整体运输。

参照图4，支撑装置4包括支撑装置主体12，支撑装置主体12主要采用槽钢及钢板组焊而成，支撑装置主体12的一端设有与行走槽9配合的行走轮14，另一端设有第二耳座13，支撑装置4主要支撑钻具输送装置3完成在工作中起升和下降动作。

参照图5，钻具输送装置3包括钻具输送装置主体15，钻具输送装置主体15由板材组焊而成具有中空腔体，形状如同两个对扣在一起的H型钢40，左右H型钢40中间用钢管连接，并且H型钢40的上翼板内侧向下延伸加长，组合成一个中部开口的V形槽29，钻具输送装置主体15的一端向下固定安装前轮19，另一端向下固定安装后轮16，后轮的一侧固定连接有第二耳板17，钻具输送装置主体15的下面端设有与滚杠28配合的滚杠滑槽42，滚杠滑槽42的一侧设有钢丝绳滑轮18，钻具输送装置主体15上还设有用于移动钻具的运移机构。

参照图7，其中，运移机构具体包括液压马达31、主动链轮20、从动链轮21、传动杆30和运移小车23，主动链轮20、从动链轮21位于钻具输送装置主体15的中空腔体内，并且分别与钻具输送装置主体15转动连接，主动链轮20与液压马达31的转轴连接，并且主动链轮20和从动链轮21通过链条传动连接，根据工况可在从动链轮21上安装涨紧机构，以防止链条松动，运移小车23位于输送装置主体15上端面沿V形槽29的方向移动，运移小车23与传动杆30的一端连接，传动杆30的另一端穿过V形槽29中部开口处与链条连接。

参照图6，坡道2包括坡道主体24，坡道主体24的一端设有滚杠28，另一端向上设有第一耳板25，坡道2上端面设有与前轮19配合的行走轨道，坡道主体24下端面还设有定滑轮27和液压绞车。液压绞车26通过钢丝绳环绕定滑轮27和钢丝绳滑轮18传动连接，组成提升机构。

参照图1，猫道底座1的第一耳座7与坡道2的第一耳板25铰接，坡道2的行走轨道与钻具输送装置3的前轮19滑动连接，钻具输送装置3的第二耳板17与支撑装置4的第二耳座13铰接，支撑装置4的行走轮14与猫道底座1的行走槽9滑动连接。

作为本实用新型的优选方案还包括取料机构6、推管机构、挡杆机构22

参照图3，其中，取料机构6包括取料板11，取料板11的中部与猫道底座主体5铰接，取料板11与猫道底座主体5之间还设有用于支撑取料板11翻转的取料板油缸10，取料板油缸10的下端与猫道底座主体5铰接，取料板油缸10的上端支撑部与取料板11铰接，通过取料机构6的翻转动作更加便于上钻具时将钻具移动搬运到V形槽29内，减少了人工搬运的劳动强度，取料机构6可多个间隔排布在猫道底座主体5两侧，使搬运钻具时更加稳定可靠。

参照图8，其中，推管机构包括推板33，推板33为V形，并且推板33的一端可伸出V形槽29的槽面，另一端与钻具输送装置主体15铰接，推板33与钻具输送装置主体之间还设有用于支撑推板33翻转的推板油缸32，推板油缸32的下端与钻具输送装置主体15铰接，推板油缸32的上端支撑部与推板33铰接，通过推管机构更加便于上钻具和下钻具时，将V形槽29内的钻具移入和移出，推管机构可由两个相对设置为一组，更加便于左右方向的推动，并且可以由多组推管机构间隔设置，以增加推管的稳定性。

参照图9，其中，挡杆机构22包括底板41、挡杆34、档杆套35、连杆36、弹簧座38、弹簧37和顶杆39，连杆36的两端分别设有销轴滑槽，底板41通过螺栓固定在钻具输送装置主体15上，连杆36的中部与底板41铰接，弹簧座38与档杆套35相对平行固定在底板上41，档杆套35内滑动连接档杆34，弹簧座38内设有弹簧37，弹簧37的下端与顶杆39的上端连接，顶杆39的下部通过销轴与连杆36一端的销轴滑槽滑动连接，连杆36另一端的销轴滑槽通过销轴与档杆34下端滑动连接。

挡杆机构22的工作原理：当钻具输送装置3位于行走槽9内时，档杆36下端支撑行走槽9槽面压缩弹簧37，在连杆36的联动下，档杆34向下运动，此时档杆34顶部的水平高度低于钻具输送装置3上端面的水平高度，便于将钻具放入V形槽29内，当钻具输送装置3上升时，弹簧37舒张，在连杆36的联动下，档杆34向上运动，此时档杆34顶部的水平高度高于钻具输送装置3上端面的水平高度，起到阻挡钻具，防止钻具侧滚的目的，挡杆机构22可多个间隔排布在钻具输送装置3的两侧，防止钻具侧滚效果更好。

本实用新型将传统上钻具和下钻具工序中的抬拉钩取等转移钻具工作，转变为机械式的上升下降以及推移等，降低了劳动强度提高了工作效率，也避免了由人工钩取拖拽钻具时存在的安全隐患，同时适应了现如今对于石油装备行业对机械化程度提高的目标。

本实用新型还可以包括由动力系统和PLC电控系统组成的液压站，为自动化猫道提供动力和自动化控制。

动力系统包括液压油箱和与液压油箱连接的比例柱塞泵组，比例柱塞泵组的动力端设有控制阀组，控制阀组中每个控制阀分别取料板油缸10、推板油缸32、液压马达31、液压绞车26管道连接；

PLC电控系统包括主控制器、控制面板，主控制器与控制面板无线电连接，主控制器各个信号单元分别与动力系统的多个控制阀电连接，实现电控；

通过流量比例控制、压力比例控制功能，流量和压力按功率放大器的输入电流成比例的进行控制，根据液压绞车、液压马达等在不同工况下的压力及速度要求进行无级调整，在满足猫道各环节动作的前提下，根据不同的动作编制相应的功能块，使各环节动作之间增加互锁，确保自动化猫道整体的连续性。

参照图1、图10和图11，使用时，先将坡道2与猫道底座1转动连接，将坡道2倾斜55°左右放置，其中坡道2上端可还可设置螺栓通孔，坡道2上端与钻台面可通过螺栓固定连接，进一步增加连接可靠性，再将钻具输送装置3与支撑装置4转动连接，钻具输送装置3整体至于行走槽内，通过钢丝绳将提升机构的各部件传动连接；

上钻具操作：

猫道底座1的取料板油缸10支撑动作，带动取料机构6将钻杆架上的钻具翻入猫道底座1的行走槽9内的钻具输送装置3的V型槽29内。

液压绞车26动作，通过钢丝绳牵引带动猫道底座1的行走槽9内的钻具输送装置3沿坡道2的行走轨道上升，同时支撑装置4在钻具输送装置3的带动下，在猫道底座1的行走槽9内向坡道2的方向前移。

当支撑装置4移动到猫道底座1前端时，在猫道底座1前端止挡8作用下，支撑装置4停止前进并围绕止挡8旋转，带动钻具输送装置3后端抬升，同时钻具输送装置3前端继续在坡道2的行走轨道内上升至行走轨道顶部后，钻具输送装置3的下端面的滚杠滑槽42与坡道2上的滚杠28滑动连接，将钻具输送装置推向钻台方向至合适位置后，再通过运移小车23将钻具推出V形槽29，上钻具操作完成。

下钻具操作：

利用液压绞车26将钻具输送装置3提升到坡道2顶端合适位置后，将钻具放入钻具输送装置3的V形槽29内。

通过液压绞车26下放钢丝绳，在钻具输送装置3及钻具自身重力作用下，钻具输送装置3带动钻具沿坡道2内行走轨道下降，直至落入猫道底座1的行走槽9内。

钻具输送装置3内推管机构动作将钻具推出V型槽29并滑向钻杆架，下钻具操作完成。

本实用新型并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种自动化猫道装置，其特征在于：包括猫道底座、坡道、钻具输送装置和支撑装置；

所述猫道底座包括猫道底座主体，所述猫道底座主体的一端设有第一耳座，所述猫道主体上延长度方向设有行走槽，所述行走槽内靠近第一耳座的一侧设有止挡；

所述支撑装置包括支撑装置主体，所述支撑装置主体的一端设有与行走槽配合的行走轮，另一端设有第二耳座；

所述钻具输送装置包括钻具输送装置主体，所述钻具输送装置主体具有中空腔体，所述钻具输送装置主体的一端向下设有前轮，另一端向下设有后轮和第二耳板，所述钻具输送装置主体上端面设有中部开口的V形槽，所述钻具输送装置主体的下端面设有滚杠滑槽，滚杠滑槽一侧设有钢丝绳滑轮，所述钻具输送装置主体上还设有用于移动钻具的运移机构；

所述坡道包括坡道主体，所述坡道主体的一端设有滚杠，另一端向上设有第一耳板，所述坡道上端面设有与前轮配合的行走轨道，坡道主体下端面还设有定滑轮和液压绞车，所述液压绞车通过钢丝绳环绕定滑轮和钢丝绳滑轮组成提升机构；

所述猫道底座的第一耳座与坡道的第一耳板铰接，所述坡道的行走轨道与钻具输送装置的前轮滑动连接，所述钻具输送装置的第二耳板与支撑装置的第二耳座铰接，所述支撑装置的行走轮与猫道底座的行走槽滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动化猫道装置，其特征在于：所述运移机构包括液压马达、主动链轮、从动链轮、传动杆和运移小车，所述主动链轮、从动链轮位于钻具输送装置主体的中空腔体内，并且分别与钻具输送装置主体转动连接，所述主动链轮与液压马达的转轴连接，并且主动链轮和从动链轮通过链条传动连接，所述运移小车位于输送装置主体上端面沿V形槽的方向移动，所述运移小车与传动杆的一端连接，传动杆的另一端穿过V形槽中部开口处与链条连接。

3.根据权利要求1所述的一种自动化猫道装置，其特征在于：所述猫道底座主体的两侧分别间隔设有个多个取料机构，所述取料机构包括取料板，所述取料板的中部与猫道底座主体铰接，取料板与猫道底座主体之间还设有用于支撑取料板翻转的取料板油缸。

4.根据权利要求1所述的一种自动化猫道装置，其特征在于：所述钻具输送装置主体的中空腔体内还设有推管机构，所述推管机构包括推板，所述推板为V形，并且推板的一端可伸出V形槽的槽面，另一端与钻具输送装置主体铰接，所述推板与钻具输送装置主体之间还设有用于支撑推板翻转的推板油缸。

5.根据权利要求1所述的一种自动化猫道装置，其特征在于：所述钻具输送装置主体的两侧分别设有多个挡杆机构，所述挡杆机构包括底板、挡杆、档杆套、连杆、弹簧座、弹簧和顶杆，所述连杆的两端分别设有销轴滑槽，所述连杆的中部与底板铰接，所述弹簧座与档杆套相对平行固定在底板上，所述档杆套内滑动连接档杆，所述弹簧座内设有弹簧，所述弹簧的下端与顶杆的上端连接，所述顶杆的下部通过销轴与连杆一端的销轴滑槽滑动连接，所述连杆另一端的销轴滑槽通过销轴与档杆下端滑动连接。