CN210829126U - 一种钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构，属石油天然气开采技术领域。它由指梁间距自动连续调节机构、固定指梁和二层台框架构成，所述的指梁间距自动连续调节机构通过安装座装在二层台框架的固定指梁上方或下方。本实用新型的指梁间距自动连续调节机构通过电机驱动调整滑动指梁与固定指梁之间的间距形成新的指梁间距，达到排放各种直径管柱，以适应钻井、完井、修井等各种作业的需求；既能实现二层台指梁间距的远程控制，也可选择手动进行调节，使排管架达到摆放不同直径管柱的要求，省时省力，操作安全可靠。解决了现有自动二层台指梁机构间距变化受到限制，特别是不能在小范围内精确调整的问题。

Description

一种钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构

技术领域

本实用新型涉及一种钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构，属石油天然气开采技术领域。

背景技术

钻机主要用于钻井作业，但有时也用于完井作业和大修作业，也就是说作业时钻机所使用的管柱直径变化范围非常大。大型修井机主要用于修井作业，但有时也用于钻井作业和完井作业，作业时使用的管柱直径变化范围也非常大。为了适应作业管径变化要求，一般要求所配的二层台的指梁间距可调，海洋钻机和修井机更是如此，而且海洋钻机和修井机作业，在同一口井作业会出现需要排放不同管径的油管和钻杆的情况，随时都有改变指梁间距的可能。

常规钻机和修井机为适应不同直径的管柱，通常采用更换二层台指梁排或滑动二层台指梁来满足管柱直径发生变化的需要。这种更换或者滑动的方式可以基本满足要求不高、变换频率低的装备。当在使用二层台自动排管机械手的自动化二层台，如果仍然使用更换二层台指梁的模式，因为指梁上带有自动控制部件，会导致设备成本极大提高，更换难度极大；如果采用手动滑动调整二层台指梁的模式，其调整难度极大，几乎不能满足二层台自动排管机械手在自动排管时对二层台指梁间距和垂直度的精度要求。另一方面，陆地用钻机和修井机为保证安全，可以采取放下井架后在地面更换指梁排或调整指梁间距；但海洋钻机和修井机几乎不可能采取放下井架后在平台上更换指梁排和调整指梁间距，只能在离平台约20m至30m的高空中进行更换，更换时费时费工，且有巨大安全隐患。

在工作条件恶劣的钻井、修井作业领域，逐渐减少工人的作业风险，减轻劳动强度、提高作业效率、保证作业安全已经成为现在和将来发展的主要趋势。目前，钻机、修井机的二层台排管作业逐渐以自动化二层台自动排管机械手取代人工以实现二层台自动排管，使这一高危工作岗位实现无人化。若钻机、修井机只用于单独的钻井或者修井，且使用的管柱直径变化不大，二层台可以使用固定指梁；若一次要进行钻井和完井两种作业，则必须使用可调指梁间距的二层台。也就是说，在使用二层台自动排管机械手进行二层台自动排管的钻机和修井机上，通常情况下必须配套带二层台指梁间距调节机构的二层台，且最好为远程控制的自动调节机构，与二层台自动排管机械手集成控制系统集成，而且最好可以实现间距全自动调节。即使不进行二层台自动排管的普通二层台，当指梁有变间距要求时，选择不带动力的二层台指梁间距调节机构，也可以极大地提高作业效率、降低作业成本、保证作业安全。

为了解决调整指梁间距依赖人力的情况，现有自动化二层台开始采用自带动力源进行自动调整的二层台指梁机构。如公告号为“CN209339874U”，名称为“一种钻修井机二层台指梁间距自动调节机构”，采用蜗轮、蜗杆和齿轮结构实现指梁架在宽、窄两种模式之间自动切换；此种方案的优点是二层台空间得到充分利用，不足之处在于其指梁间距只能在固定的两种间距之间切换，且两种间距模式的固定间距存在比例关系。在实际使用中，可以用于修井机或者钻机，但当同一设备必须进行钻井和完井、修井作业时，因为使用到较宽范围的多种直径管柱（比如海洋钻机在同一次作业时要求同时完成钻井和完井作业，可能使用的管柱直径为2 7/8英寸、3 1/2英寸、4 1/2英寸、5英寸、5 1/2英寸、5 7/8英寸等管柱；陆地钻机有时也有类似的作业要求），则此种间距变化方式不能满足设备作业需要。因此，两种固定间距不足以适应作业现场的管径变化需求，容易出现指梁间距与现场部分管柱管径相差较大的情况从而失去通用性。同时，该类执行机构结构复杂，维护成本高。

发明内容

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种二层台指梁间距自动连续调节机构，使钻机或修井机的二层台指梁间距可自动连续调整，以适应钻井、完井、修井等各种作业的指梁间距需求；其调整范围可以在固定指梁的最大间距值内任意调节，从而适应作业过程中的多种直径管柱，并能通过控制系统实现远程操作；若与二层台自动排管机械手的集成控制系统集成则可以实现间距全自动调节；也可以不带动力部分，通过人工进行指梁间距调节；且调节简单、方便、准确，特别适用于海洋钻修井作业过程中调整指梁间距。

本实用新型是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

该钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构由指梁间距自动连续调节机构、固定指梁和二层台框架构成，其特征在于，所述的指梁间距自动连续调节机构通过安装座装在二层台框架上，所述的指梁间距自动连续调节机构由滑动指梁模块、滑动轴、安装座和驱动机构组成，驱动机构的两侧通过联轴器安装座和丝杆固定座装在滑动指梁模块的套筒组件之间，滑动指梁模块的套筒组件套装在滑动轴上，滑动轴装在二个固定座之间，二个固定座装在二层台框架上，滑动指梁模块通过驱动机构能在滑动轴上滑动。

所述的驱动机构由电机、联轴器、联轴器安装座、丝杆、丝杆螺母、丝杆螺母安装座、丝杆固定座、控制电缆和控制系统组成，联轴器安装座固定安装在滑动指梁模块的套筒组件之间，联轴器安装座上安装有联轴器，联轴器的一端安装有电机，联轴器的另一端安装有丝杆，丝杆上通过丝杆螺母安装座装有丝杆螺母，丝杆螺母安装座装在二层台框架上，丝杆的另一端安装在丝杆固定座内，丝杆固定座固定在套筒组件上，电机通过控制电缆连接控制系统。

所述的指梁间距自动连续调节机构安装在固定指梁的上方或下方。

所述的滑动指梁模块的指梁在初始状态下与固定指梁重合，此时排放的管柱直径为最大。

所述的驱动机构的动力为电机，也可以是液压马达、气动马达，还可以利用扳手、扳杆等用人工使其转动，实现间距调整；还可以利用液压缸、气缸、电缸等进行驱动，实现移动目的。

本实用新型与现有技术相比的有益效果在于：

该钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构的滑动指梁模块通过电机驱动，从而调整滑动指梁与固定指梁之间的间距形成新的指梁间距，达到排放各种直径管柱的目的，以适应钻井、完井、修井等各种作业的指梁间距需求；既能通过驱动机构自带的检测功能和控制系统实现二层台指梁间距的远程控制，也可以选择不带动力手动进行调节，使排管架达到摆放不同直径管柱的要求，以满足各种作业工况，省时省力，操作安全可靠。本机构能同时满足指梁间距准确、指梁与二层台猴台轴线垂直、指梁稳定等特殊要求，当与自动排管集成控制系统结合时还可以实现全自动控制，特别适用于与自动化二层台排管机械手的配合。本实用新型解决了现有自动二层台指梁机构间距变化受到限制，特别是不能在小范围内精确调整的问题；极大地提高了作业效率，降低了作业成本，保证了作业安全。

附图说明

图1为一种钻机和修井机带指梁间距自动连续调节机构的二层台的主视结构示意图；

图2为一种钻机和修井机带指梁间距自动连续调节机构的二层台的俯视结构示意图；

图3为指梁间距自动连续调节机构一个单元的结构示意图；

图4为指梁间距自动连续调节机构的滑动指梁模块结构示意图；

图5为指梁间距自动连续调节机构的驱动机构示意图；

图6为指梁间距自动连续调节机构一个单元的指梁间距调整前的结构俯视示意图；

图7为指梁间距自动连续调节机构一个单元的指梁间距调整后的结构俯视示意图；

图8为一种钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构的立体结构示意图。

图中：1、二层台框架，2、固定指梁，3、指梁间距自动连续调节机构，4、滑动指梁模块，5、滑动轴，6、安装座，7、驱动机构，8、套筒组件，9、滑动指梁，10、电机，11、联轴器，12、联轴器安装座，13、丝杆，14、丝杆螺母，15、丝杆螺母安装座，16、丝杆固定座，17、控制电缆，18、控制系统。

具体实施方式

以下结合附图对该钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构的原理和特征进行进一步的描述（参见附图1～8）。

该钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构由指梁间距自动连续调节机构3、固定指梁2和二层台框架1构成，指梁间距自动连续调节机构3可以安装在固定指梁2的上方或下方。所述的指梁间距自动连续调节机构3通过安装座6装在二层台框架1上，所述的指梁间距自动连续调节机构3由滑动指梁模块4、滑动轴5、安装座6和驱动机构7组成。

所述的滑动指梁模块4由套筒组件8和数根滑动指梁9构成，滑动指梁9的根部固定在套筒组件8上。滑动指梁模块4经驱动机构7的驱动滑移后与固定指梁2配合形成作业所需的指梁间距。套筒组件8包含两个相互平行排列且刚性连接的套筒，套筒组件8套装在滑动轴5上，在驱动机构7的作用下可沿轴线方向水平滑动。滑动轴5通过安装座6使其固定在二层台框架1上。驱动机构7带有检测滑动指梁模块4位移距离的传感器，方便实现远程操作和自动控制，通过通讯模块与自动排管集成控制系统配合还可以进一步实现全自动控制。

所述的驱动机构7由电机10、联轴器11、联轴器安装座12、丝杆13、丝杆螺母14、丝杆螺母安装座15、丝杆固定座16、控制电缆17和控制系统18组成，联轴器安装座12固定安装在滑动指梁模块4的套筒组件8的二个套筒之间，联轴器安装座12上安装有联轴器11，联轴器11的一端安装有电机10，电机10自带检查旋转的传感器，联轴器11的另一端安装有丝杆13，丝杆13上通过丝杆螺母安装座15装有丝杆螺母14，丝杆螺母安装座15装在二层台框架1上，丝杆13的另一端安装有丝杆固定座16，丝杆固定座16固定在套筒组件8上，电机10通过控制电缆17连接控制系统18。所述的驱动机构7的动力为电机，也可以是液压马达、气动马达，还可以利用扳手、扳杆等用人工使其转动，实现间距调整；还可以利用液压缸、气缸、电缸等进行驱动，实现移动目的。

该钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构的指梁间距自动连续调节机构3为钻机和修井机二层台排管架的指梁间距调节单元，可以在二层台框架1 上安装一组及一组以上，与二层台自带的固定指梁2共同构成自动化二层台的排管架。本实施例采用每边两组共四组的形式。（参见附图1-2）。

二层台指梁间距连续调节机构3由滑动指梁模块4，滑动轴5，安装座6和驱动机构7构成（参见附图1-3）。

该钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构的工作过程为：

控制系统18通过控制电缆17对电机10进行控制，电机10自带检查旋转的传感器，控制系统18通过在控制面板上选择管柱直径和调节单元，自动驱动电机10正向和反向旋转驱动丝杆13转动，通过电机10内置的传感器控制移动距离，以丝杆螺母14和丝杆螺母安装座15为静止支点，当丝杆13转动时，与丝杆螺母14产生相对移动，丝杆13移动时，由于丝杆13与套筒组件8为固定连接，丝杆13则带动滑动指梁模块4沿滑动轴5的轴线方向水平移动，从而实现指梁间距的调节。控制系统18通过控制面板上的区域按键选择要控制的指梁区域，通过管径按键选择管柱直径，确定区域和管径后按调距键，控制系统自动调整指梁间距。当指梁间距自动连续调节机构3出现故障时，报警指示灯亮，进行报警；当与自动排管集成控制系统结合时，通过通讯方式接受自动排管集成控制系统命令，对指梁间距实现全自动控制（参见附图3-5和附图8）。

当指梁间距自动连续调节机构3处于初始状态时，滑动指梁9处于与固定指梁2重合的位置，此时的实际指梁间距即为固定指梁2的指梁间距。当作业需要该组指梁间距自动连续调节机构3调整至某个小于初始状态的间距值时，即可通过控制系统18远程控制电机10转动，依靠传感器确定移动距离，使滑动指梁9和固定指梁2配合形成新的指梁间距以满足作业需求；且随作业需要的变化可继续任意调整。（参见附图5-7）

由该钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构构成的二层台，可安装在现有陆地钻机和修井机、海洋钻机和修井机上，取代现有的二层台，满足在钻修井作业中因为不同作业要求排放不同直径管柱的需要，使装备能够多样化使用。该钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构结构紧凑，占用空间小，不会增加传统二层台的尺寸，可实现远程自动调整乃至全自动控制，操作安全、简便，且制作成本较低，通用性强；加装防护罩后可适应石油天然气开发现场恶劣、苛刻的工作环境，极大地提高作业效率，降低作业成本。该钻机和修井机二层台指梁间距自动调节机构尤其适合与二层台排管机械手一起配合使用，可完全取代人工完成二层台排管作业，显著提高效率和现场作业的安全性，同时满足二层台排管机械手对自动化二层台的高精度要求。

以上所述只是本实用新型的较佳实施例而已，上述举例说明不对本实用新型的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本实用新型的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本实用新型技术方案的范围内，而不背离本实用新型的实质和范围。

Claims (6)

1.一种钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构，它由指梁间距自动连续调节机构（3）、固定指梁（2）和二层台框架（1）构成，其特征在于，所述的指梁间距自动连续调节机构（3）通过安装座（6）装在二层台框架（1）上，所述的指梁间距自动连续调节机构（3）由滑动指梁模块（4）、滑动轴（5）、安装座（6）和驱动机构（7）组成，驱动机构（7）的两侧通过联轴器安装座（12）和丝杆固定座（16）装在滑动指梁模块（4）的套筒组件（8）之间，滑动指梁模块（4）的套筒组件（8）套装在滑动轴（5）上，滑动轴（5）装在二个安装座（6）之间，二个安装座（6）装在二层台框架（1）上，滑动指梁模块（4）通过驱动机构（7）能在滑动轴（5）上滑动。

2.根据权利要求1所述的一种钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构，其特征在于：所述的驱动机构（7）由电机（10）、联轴器（11）、联轴器安装座（12）、丝杆（13）、丝杆螺母（14）、丝杆螺母安装座（15）、丝杆固定座（16）、控制电缆（17）和控制系统（18）组成，联轴器安装座（12）固定安装在滑动指梁模块（4）的套筒组件（8）之间，联轴器安装座（12）上安装有联轴器（11），联轴器（11）的一端安装有电机（10），联轴器（11）的另一端安装有丝杆（13），丝杆（13）上通过丝杆螺母安装座（15）装有丝杆螺母（14），丝杆螺母安装座（15）装在二层台框架（1）上，丝杆（13）的另一端安装在丝杆固定座（16）内，丝杆固定座（16）固定在套筒组件（8）上，电机（10）通过控制电缆（17）连接控制系统（18）。

3.根据权利要求1所述的一种钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构，其特征在于：所述的指梁间距自动连续调节机构（3）安装在固定指梁（2）的上方或下方。

4.根据权利要求1所述的一种钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构，其特征在于：所述的滑动指梁模块（4）的指梁在初始状态下与固定指梁（2）重合，此时排放的管柱直径为最大。

5.根据权利要求1所述的一种钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构，其特征在于：所述的驱动机构（7）的动力为电机（10），其动力也能用液压马达或气动马达，还能用扳手或扳杆等用人工进行转动，实现间距调整。

6.根据权利要求1所述的一种钻机和修井机二层台指梁间距自动连续调节机构，其特征在于：驱动机构（7）带有检测滑动指梁模块（4）位移距离的传感器，方便实现远程操作和自动控制，通过通讯模块与自动排管集成控制系统配合还可以进一步实现全自动控制。

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