CN218816275U - 适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置，包括：安装在井架上支撑杆、通过支撑杆安装于井架上的动力二层台，安装于动力二层台上的二层台机械手；其中，井架是通过井架支座安装在钻台面上，该井架的下方还安装有游车大钩，该游车大钩与液压吊卡相连接；且游车大钩与导向定位装置连接，该导向定位装置能够沿导轨上下移动；该钻台面上还安装有动力鼠洞；且钻台面上安装有铁钻工，该钻台面上还安装有司钻房；司钻房内安装有集成控制装置。本实用新型在钻修井作业中，能立根输送、排放、建立的自动化操作；解决了二层台人员高空作业安全的问题；还节约了人工成本，提升了工作效率；达到提质、降本、增效的目的。

Description

适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置

技术领域

本实用新型属于钻完井工程作业安全领域，尤其涉及适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置。

背景技术

目前，海洋钻修井作业中主要包括：以下几种类型：

1.作业类型：作业类型中设有：钻井、完井或修井三种；

2.常用工具：常用工具中设有：五种尺寸钻杆油管，即：2-7/8、3-1/2、4-1/2、5、5-7/8；

3.作业工况：作业工况中设有：起钻、下钻、接单根、接立柱三种；

4.作业环境：作业环境中设有：防爆、潮湿含盐雾或低温三种；

5.设备要求：设备要求中设有：空间限制一种。

在海洋石油钻修井作业中，一直采取传统的人工作业方式。在起下钻、立根排布期间，二层台由井架工来完成吊卡的扣合与打开，并实现立根在井口中心与立根盒之间的运移工作。由于井架工长期处于高空作业，作业强度较大，作业环境较为恶劣；并由于钻台面由钻工完成提坐卡瓦、操作液气大钳完成上卸扣的工作，工作强度较大，机械伤害率较高。且由于海上环境较为恶劣，导致作业经常受到大风、大雨、大雪等天气因素的影响而停工。同时，由于海上平台作业空间较小，设备只集中于钻台防爆区内；因此，不仅导致空气潮湿含盐雾，气温较低；而且，设备还易老化和腐蚀；同时，二层台人员作业不安全，钻工作业劳动强度较大。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置,以解决海上平台作业空间较小，设备易老化和腐蚀；二层台人员作业不安全，钻工作业劳动强度较大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的适用于海上固定平台模块钻机管柱自动处理装置的具体技术方案如下：

一种适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置，包括：安装在井架上支撑杆、通过支撑杆安装于井架上的动力二层台，安装于动力二层台上的二层台机械手；其中，井架是通过井架支座安装在钻台面上，该井架的下方还安装有游车大钩，该游车大钩与液压吊卡相连接；且游车大钩与导向定位装置连接，该导向定位装置能够沿导轨上下移动；该钻台面上还安装有动力鼠洞；且钻台面上安装有铁钻工，该钻台面上还安装有司钻房；司钻房内安装有集成控制装置。

进一步，所述导轨为门型，且该导轨共6节，节与节之间为固定连接；且门型导轨固定在井架上，其上端与井架天车底部耳板采用一块矩形连接，其下端采取抱卡固定在井架反扭矩梁上。

进一步，所述二层台机械手为JZES-140型，二层台机械手为推扶式机械手；且二层台机械手上所使用的传感器电气元件均采用防爆型；该二层台机械手安装于动力二层台上，能够沿动力二层台上导轨移动。

进一步，所述动力二层台为JZET-90/140型，动力二层台是通过支撑杆固定在井架上，其距离钻台面高度为：16.5米；该JZET-90/140型动力二层台上安装有可调式指梁，该可调式指梁能够调节其间距；且JZET-90/140型动力二层台上非防爆电气元件均布置于隔爆箱内，裸露在外的传感器，电气元件均采用防爆型。进一步，所述液压吊卡10为JYD250型，液压吊卡是由液压吊卡本体和补芯组成；且液压吊卡通过吊环与游车大钩相连接。

进一步，所述导向定位装置前端与游车大钩采用螺栓连接固定，后面与安装于井架上的导轨连接；该导向定位装置沿导轨上下移动时，带动游车大钩，游车大钩带动液压吊卡沿井架上下移动；且该液压吊卡正对井口。

进一步，所述铁钻工为JTG-10140S型，JTG-10140S型铁钻工选用液压机作为动力，相关动力集成于整个钻机液压装置上；同时，JTG-10140S铁钻工的钳头是根据海上作业管柱要求设计；该铁钻工布置在井口旁；且该铁钻工采取液压动力，本体能围绕基座进行360旋转，通过液压缸实现铁钻工上下，同时机械臂能自由伸出与收回。

进一步，所述动力鼠洞能实现单根管柱的夹持和居中。

进一步，所述集成控制装置为JZGC-2型，JZGC-2型集成控制装置布置于司钻房内的正前方。

所述集成控制装置为JZGC-2型，JZGC-2型集成控制装置布置于司钻房内的正前方。

进一步，所述液压吊卡、铁钻工防护等级均在IP56以上。

本实用新型的适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置具有以下优点：

1.本实用新型由于在二层台上安装了二层台机械手，其不仅可实现钻杆和钻挺立根在二层台指梁与井口之间移运，实现了二层台的无人值守，而且，降低了工人的劳动强度，提高了现场作业安全性；同时，保留了人工作业模式，操作人员可在二层台进行手动作业；并配合液压吊卡实现二层台钻具自动排管；其可在司钻房内实现了集成控制；取代井架工完成二层台排管工作。

2.本实用新型由于在二层台上安装了铁钻工：其可以实现自动化实现管具的上扣、卸扣、旋扣等操作；并适用2-7/8--5-7/8工具，上扣扭矩可达到：90KN·M，卸扣扭矩可达到：140KN·M；且可集成司钻+远程电控箱+遥控手柄，具有多种操作方式，操作非常灵活，处理效率较高，劳动强度较小；取代了钳工及液气大钳完成管柱上卸扣的工作。

3.本实用新型由于在二层台上安装了液压吊卡：其可以自动扣合打开，更换补芯式便适用2-3/8--5-7/8所有钻杆和油管；机械电控双重互锁，确保安全；配合机械手实现二层台钻杆排布；降低了钻工作业强度。

4.本实用新型由于在二层台上安装了动力鼠洞：能实现管柱的夹持和居中，确保机械手精准抓管。

5.本实用新型由于在二层台上安装了集成控制装置，且集成控制装置的设计是在原司钻对绞车、泥浆泵、转盘、猫头及自动化设备各单元控制的基础上，通过增加二层台机械手控制单元、铁钻工控制单元、液压吊卡控制单元、动力鼠洞控制单元、动力二层台控制单元；确保了钻修井作业的自动化、集成化。

6.本实用新型能够根据不同作业工况需求，对安装在二层台上的机械手、铁钻工、液压吊卡、动力鼠洞、动力二层台等自动化设备的动作状态、时间、顺序进行设计优化，确保了整个装置的动作连贯。

7.本实用新型通过与钻机电控装置融合设计，将各自动化设备动作、互锁进行统一控制，并通过交换机组成环网通讯，实现了所有设备参数、报警信号、状态远程显示，提高了钻机作业整体可靠性。

8.本实用新型的机械手导轨挂点与顶驱挂点通用型设计，使得井架空间利用率更高；

9.本实用新型的整套装置爆设计，满足了防爆要求；并高于IP56的防护等级，其不仅满足了海上潮湿含盐雾的环境使用要求适用于海洋-30°的低温的电路板及元器件选用，使得设备寿命更长；而且，也能够应用高压无气喷涂环氧富锌底漆喷涂技术，使得设备防腐性能更好。

附图说明

图1为本实用新型的动力二层台、二层台机械手、液压吊卡、铁钻工、动力鼠洞、导向定位装置的形式及在相对位置正视示意图；

图2为本实用新型的司钻的集成控制装置、动力二层台、二层台机械手、液压吊卡、铁钻工、动力鼠洞、导向定位装置定位示意图；

图3为本实用新型图1中下半部分局部放大结构示意图；

图4为本实用新型图1中上半部分局部放大结构示意图。

图中标记说明：

1、动力二层台；2、支撑杆；3、二层台机械手；4、井架；5、井架支座；6、钻台面；7、游车大钩；8、吊环；9、动力鼠洞；10、液压吊卡；11、铁钻工；12、导向定位装置；13、司钻房；14、集成控制装置；15、导轨；16、气动卡瓦；17、可调式指梁。

具体实施方式

为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型一种适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置做进一步详细的描述。

如图1-图4所示，本实用新型包括：安装在井架4上支撑杆2、通过支撑杆2安装于井架4上的动力二层台1，安装于动力二层台1上的二层台机械手3；其中，井架4是通过井架支座5安装在钻台面6上，该井架4的下方还安装有游车大钩7；该游车大钩7通过吊环8与液压吊卡10相连接；且游车大钩7与JZDD型系列导向定位装置12连接，JZDD系列导向定位装置12前端与游车大钩7采用螺栓连接固定，后面与安装于井架4上的导轨15连接，JZDD型系列导向定位装置12可沿导轨15上下移动；该钻台面6上还安装有动力鼠洞9；且钻台面6上安装有铁钻工11，钻台面6上安装有司钻房13；司钻房13内安装有集成控制装置14。

上述导轨15为门型，且该导轨15共6节，节与节之间采用螺栓方式固定连接；且门型导轨15固定在井架4上，其上端4与井架天车底部耳板采用一块矩形连接采用销轴连接，下端采取抱卡固定在井架反扭矩梁上。

上述二层台机械手3为推扶式机械手；其能够大大降低动力二层台1及井架4承载要求和结构复杂性，符合海上平台空间小，结构简单的要求；且二层台机械手3上所使用的传感器电气元件均采用防爆型，以满足危险区域作业要求；

上述动力二层台1选用JZET-90/140型，JZET-90/140型动力二层台1是通过支撑杆2固定在井架4上，其距离钻台面高度为：16.5米，满足排管要求，该JZET-90/140型动力二层台1上安装有可调式指梁17，该可调式指梁17可以调节其间距，以满足不同的3-1/2至8寸数种管柱排布需要，令JZET-90/140型动力二层台3的空间利用率更高；且JZET-90/140型动力二层台1上非防爆电气元件均布置于隔爆箱内，裸露在外的传感器等电气元件均采用防爆型，以满足危险区域作业要求；

上述二层台机械手3选用JZES-140型，JZES-140型二层台机械手3安装于JZET-90/140动力二层台1上，并且可沿动力二层台上导轨16移动；以满足抓管排管作业要求；

上述液压吊卡10选用JYD250型，JYD250型液压吊卡10通过吊环8与游车大钩7相连接；游车大钩7与导向定位装置12连接，JZDD系列导向定位装置12通过可沿门型导轨15上下移动；JZDD系列导向定位装置12沿门型导轨15上下移动时带动游车大钩7，游车大钩7带动液压吊卡10沿井架上下移动；使用时，JYD250型液压吊卡10正对井口，通过电控液实现液压吊卡10的自动开合功能，可取代人工；

上述铁钻工11选用JTG-10140S型，JTG-10140S铁钻工11固定在钻台面6上，布置在井口旁，能轻松实现井口工具的一键自动上卸扣工作；JSD-1Y型动力鼠洞9安装在钻台面6上，能实现单根管柱的夹持和居中；确保贴钻工精准定位，实现上扣功能。该铁钻工11采取液压动力，本体能围绕基座进行360旋转，通过液压缸实现铁钻工上下，同时机械臂能自由伸出与收回。

上述液压吊卡10选用JYD250型，JYD250型液压吊卡10由液压吊卡本体和补芯组成，其补芯是根据海上作业需求进行针对性选型设计，满足了2-3/8-5-7/8，所有海洋石油尺寸管柱作业；

上述铁钻工11选用JTG-10140S型，JTG-10140S型铁钻工11铁钻工11选用液压机作为动力，相关动力集成于整个钻机液压装置上，充分节省了空间；同时，JTG-10140S型铁钻工11的钳头是根据海上作业管柱要求设计，满足2-7/8寸至8-3/4寸所有钻杆和油管上卸扣要求；且针对海上专用5-7/8寸钻杆适配相应的钳牙。

上述动力鼠洞9能实现单根管柱的夹持和居中；确保贴钻工精准定位，实现上扣功能。

上述导向定位装置12前端与游车大钩7采用螺栓连接固定，后面与安装于井架4上的导轨15连接；该导向定位装置12沿导轨15上下移动时带动游车大钩7，游车大钩7带动液压吊卡10沿井架4上下移动；且该液压吊卡10正对井口，通过电控液实现液压吊卡10的自动开合功能，能够取代人工。

如图2所示，集成控制装置14选用JZGC-2型，JZGC-2型集成控制装置14布置于司钻房13内的正前方，此JZGC-2型集成控制装置在原司钻对绞车、泥浆泵、转盘、猫头及自动化设备各单元控制的基础上，通过增加二层台机械手3的控制单元、铁钻工11的控制单元、液压吊卡10的控制单元、动力鼠洞9的控制单元、动力二层台1的控制单元；各控制单元与设备之间通过电缆传递控制信号，实现对各设备的远程操控，确保了钻修井作业的自动化、集成化。

上述JZGC-2型集成控制装置14电路板选用适应于-30℃的环境，满足了海上寒冷的作业环境要求；

上述JZGC-2型集成控制装置14在司钻对绞车、泥浆泵、转盘、猫头及自动化设备以及各单元控制的基础上，通过在二层台上增加了二层台机械手3、铁钻工11、液压吊卡10、气动卡瓦16、动力二层台1，确保了钻修井作业的自动化、集成化。

上述JZGC-2型集成控制装置是通过交换机组成环网通讯，实现了所有设备参数、报警信号、状态远程显示，提高了钻机作业整体可靠性。

上述液压吊卡10、铁钻工11、防护等级均在IP56以上，满足了海上潮湿含盐雾的作业环境，同时，集成控制装置14的电路板选用适应于-30℃的环境，满足了海上寒冷的作业环境要求。

本实用新型在作业过程中，集成控制装置14给液压吊卡10指令，液压吊卡10自动扣合井内管柱，由游车大钩7通过吊环8带动液压吊卡10上沿着导向定位装置12上行至动力二层台1高度，集成控制装置14给铁钻工11指令，铁钻工11自动到达井口并完成夹持动作，并自动进行卸扣动作，卸扣动作完毕，集成控制系装置14给二层台机械手3动作指令，二层台机械手3沿着导轨15运动至井口，夹持住管柱后，集成控制装置14给液压吊卡10打开指令，液压吊卡10自动打开，管柱处于自由状态，集成控制装置14再给二层台机械手3沿着导轨15，将管柱运送至可调式指梁内17内的指令，二层台机械手3将管柱推扶到位，至此完成管柱排放动作。

本实用新型不仅满足了海上固定平台钻完修井作业各种作业工况，适合于海洋石油作业中，不同管柱尺寸，材料选型适应海上潮湿含盐雾的环境，而且，设备选型及优化的空间布局，设计，满足了海上有限空间作业及防爆区域作业要求。

上述二层台、支撑杆、二层台机械手、井架、井架支座、钻台面、游车大钩、吊环、动力鼠洞、液压吊卡、铁钻工、导向定位装置、司钻房、集成控制装置、导轨、气动卡瓦、可调式指梁为现有技术，未作说明的技术为现有技术，故不再赘述。

可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置，其特征在于，包括：安装在井架上支撑杆、通过支撑杆安装于井架上的动力二层台，安装于动力二层台上的二层台机械手；其中，井架是通过井架支座安装在钻台面上，该井架的下方还安装有游车大钩，该游车大钩与液压吊卡相连接；且游车大钩与导向定位装置连接，该导向定位装置能够沿导轨上下移动；该钻台面上还安装有动力鼠洞；且钻台面上安装有铁钻工，该钻台面上还安装有司钻房；司钻房内安装有集成控制装置。

2.根据权利要求1所述的适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置，其特征在于，所述导轨为门型，且该导轨共6节，节与节之间为固定连接；且门型导轨固定在井架上，其上端与井架天车底部耳板采用一块矩形连接，其下端采取抱卡固定在井架反扭矩梁上。

3.根据权利要求1所述的适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置，其特征在于，所述二层台机械手为JZES-140型，二层台机械手为推扶式机械手；且二层台机械手上所使用的传感器电气元件均采用防爆型；该二层台机械手安装于动力二层台上，能够沿动力二层台上导轨移动。

4.根据权利要求1所述的适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置，其特征在于，所述动力二层台为JZET-90/140型，动力二层台是通过支撑杆固定在井架上，其距离钻台面高度为：16.5米；该JZET-90/140型动力二层台上安装有可调式指梁，该可调式指梁能够调节其间距；且JZET-90/140型动力二层台上非防爆电气元件均布置于隔爆箱内，裸露在外的传感器，电气元件均采用防爆型。

5.根据权利要求1所述的适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置，其特征在于，所述液压吊卡为JYD250型，液压吊卡是由液压吊卡本体和补芯组成；且液压吊卡通过吊环与游车大钩相连接。

6.根据权利要求1所述的适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置，其特征在于，所述导向定位装置前端与游车大钩采用螺栓连接固定，后面与安装于井架上的导轨连接；该导向定位装置沿导轨上下移动时，带动游车大钩，游车大钩带动液压吊卡沿井架上下移动；且该液压吊卡正对井口。

7.根据权利要求1所述的适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置，其特征在于，所述铁钻工为JTG-10140S型，JTG-10140S型铁钻工选用液压机作为动力，相关动力集成于整个钻机液压装置上；同时，JTG-10140S铁钻工的钳头是根据海上作业管柱要求设计；该铁钻工布置在井口旁；且该铁钻工采取液压动力，本体能围绕基座进行360旋转，通过液压缸实现铁钻工上下，同时机械臂能自由伸出与收回。

8.根据权利要求1所述的适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置，其特征在于，所述动力鼠洞能实现单根管柱的夹持和居中。

9.根据权利要求1所述的适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置，其特征在于，所述集成控制装置为JZGC-2型，JZGC-2型集成控制装置布置于司钻房内的正前方。

10.根据权利要求1、5或7所述的适用于海上固定平台模块钻机管柱的自动处理装置，其特征在于，所述液压吊卡、铁钻工防护等级均在IP56以上。

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