CN219119185U - 一种用于石油钻井的管具处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于石油钻井的管具处理系统，其中，包括钻井平台、安装在所述钻井平台上的井架和铁钻工，该管具处理系统还包括卡瓦、卡瓦提放装置、游吊系统、二层台上机械手、二层台下机械手和钻台机械手。卡瓦通过卡瓦提放装置安装在钻井平台上，游吊系统可升降移动地安装在井架上，二层台上机械手安装在井架上，位于井架的二层台上方，二层台下机械手安装在二层台底部。钻台机械手可横向移动地安装在钻井平台上。其有益效果是，通过游吊系统、二层台上机械手、二层台下机械手以及钻台上机械手能够高效完成管具交接和移送作业，减少作业的工人数量，降低工人劳动强度，该管具处理系统机械化程度高，作业效率以及安全性都有极大提升。

Description

一种用于石油钻井的管具处理系统

技术领域

本实用新型涉及石油钻井技术领域，尤其涉及一种用于石油钻井的管具处理系统。

背景技术

井架是在钻井过程中，用于安放天车、悬挂游车、大钩、吊环、吊卡等机具，以及起下、存放钻杆、油管和抽油杆的装置。井架是由主体、天车台、天车架、二层台、立管平台和工作梯组成的。二层台为井架工进行起下钻操作的工作场所，其包括井架工的操作台和存放管具的指梁。

铁钻工安装在钻井平台上，用于管具的连接和拆卸。卡瓦是钻井过程中起下钻时用于卡住和悬持钻柱、套管柱的工具。

目前，随着石油钻井技术的进步，管具处理设备的设计和制造技术提到了很大的提高，研发速度也得到了提升，并朝着系列化、标准化、多样化发展，管具处理设备的性能也有了长足的进步，同时，随着现场作业工艺、作业流程的复杂化，以及对于安全和效率越来越重视，如何保证整个管具处理系统的安全、可靠和高效成为关键。

现阶段，管具处理系统还处在半机械化状态，虽然管具处理系统包括顶驱、液压吊卡、铁钻工、卡瓦以及二层台排管机等机械设备，但在管具交接以及管具移送过程中，还需要大量工人进行辅助操作，存在安全风险，而且作业效率较底。

故亟需一种作业效率高以及安全性高的用于石油钻井的管具处理系统。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种用于石油钻井的管具处理系统，其解决了现有技术作业效率低以及安全性低的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

本实用新型提供一种用于石油钻井的管具处理系统，包括钻井平台、安装在所述钻井平台上的井架和铁钻工，其特征在于，该管具处理系统还包括卡瓦、卡瓦提放装置、游吊系统、二层台上机械手、二层台下机械手和钻台机械手。所述游吊系统可升降移动地安装在所述井架上，所述二层台上机械手安装在所述井架上，位于所述井架的二层台上方，所述二层台下机械手安装在所述二层台底部。所述卡瓦通过所述卡瓦提放装置安装在所述钻井平台上，所述钻台机械手可横向移动地安装在所述钻井平台上。

可选地，所述游吊系统包括顶驱和连接于所述顶驱下方的液压吊卡。所述顶驱可升降移动地安装在所述井架上。

可选地，所述二层台上机械手包括两根主梁总成、以及大车总成和第一立柱总成。所述两根主梁总成固定且平行设置在所述井架上，位于所述二层台的上方，所述大车总成的两端可横向移动地安装在所述两根主梁总成底部，第一立柱总成可横向移动地安装在所述大车总成底部。所述第一立柱总成包括伸缩立柱、第一伸缩驱动器和承托总成，所述伸缩立柱总成的顶部通过回转移动机构可横向移动地安装在所述大车总成底部，所述承托总成连接于所述伸缩立柱的底部，所述伸缩驱动器连接于所述伸缩立柱以驱动所述伸缩立柱上下伸缩，带动承托总成升降。所述大车总成的移动方向、所述第一立柱总成的移动方向与所述承托总成的升降方向两两垂直。

可选地，所述二层台下机械手包括导轨总成、第二立柱总成和第一夹钳总成。所述导轨总成固定在所述二层台底部，所述第二立柱总成可横向移动地安装在所述导轨总成的底部，所述第一夹钳总成通过小车总成可升降移动地安装在所述第二立柱总成的侧部。所述第二立柱总成的移动方向与所述第一夹钳总成的升降方向互相垂直。

可选地，所述钻台机械手包括伸缩臂总成和第二夹钳总成。所述伸缩臂总成包括第二伸缩驱动器、支撑臂、伸缩后臂、伸缩前臂和第三移动机构。所述支撑臂的底端通过所述第三移动机构可横向移动地安装在所述钻井平台的导轨上，所述第三移动机构能够带动所述支撑臂自转，所述支撑臂、所述伸缩后臂和所述伸缩前臂依次可转动地连接，所述第二夹钳总成与所述伸缩前臂的自由端可转动地连接。所述第二伸缩驱动器的两端分别可转动的连接于所述支撑臂和所述伸缩后臂，以驱动所述伸缩后臂和所述伸缩前臂伸展或者折叠。

可选地，所述铁钻工、所述卡瓦和所述钻台机械手在所述钻井平台上安装位置的中心点位于同一水平直线。

可选地，所述游吊系统、二层台上机械手和二层台下机械手设有荷载传感器。

可选地，所述二层台的指梁内设有指梁锁。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的一种用于石油钻井的管具处理系统，通过游吊系统、二层台上机械手、二层台下机械手以及钻台上机械手能够高效完成管具交接和移送作业，减少作业的工人数量，降低工人劳动强度，相比于现有技术，该管具处理系统机械化程度高，作业效率以及安全性都有极大提升。

附图说明

图1为本实用新型的具体实施方式中的用于石油钻井的管具处理系统主视示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为图1中B处的放大图；

图4为本实用新型的具体实施方式中的用于石油钻井的管具处理系统侧视视示意图；

图5为本实用新型的具体实施方式中的井架的俯视示意图；

图6为本实用新型的具体实施方式中的游吊系统的结构示意图；

图7为本实用新型的具体实施方式中的二层台上机械手的结构示意图；

图8为本实用新型的具体实施方式中的二层台下机械手的结构示意图；

图9为本实用新型的具体实施方式中的钻台机械手的结构示意图；

图10为本实用新型的具体实施方式中的卡瓦提放装置的结构示意图；

图11为本实用新型的具体实施方式中的铁钻工的结构示意图。

【附图标记说明】

1：钻井平台；

2：井架；21：二层台；22：指梁；

3：铁钻工；

4：卡瓦；41：卡瓦提放装置；42：安装底板；

5：游吊系统；51：顶驱；52：液压吊卡；

6：二层台上机械手；61：大车总成；62：伸缩立柱；63：第一伸缩驱动器；64：承托总成；65：回转移动机构；

7：二层台下机械手；71：导轨总成；72：第二立柱总成；73：第一夹钳总成；74：小车总成；

8：钻台机械手；81：第二夹钳总成；82：第二伸缩驱动器；83：支撑臂；84：伸缩后臂；85：伸缩前臂；86：第三移动机构。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1-图11所示，本实用新型具体实施方式提供一种用于石油钻井的管具处理系统，包括钻井平台1、安装在钻井平台1上的井架2和铁钻工3，该管具处理系统还包括卡瓦4、卡瓦提放装置41、游吊系统5、二层台上机械手6、二层台下机械手7和钻台机械手8。卡瓦4通过卡瓦提放装置41安装在钻井平台1上，游吊系统5可升降移动地安装在井架2上，二层台上机械手6安装在井架2上，位于井架2的二层台21上方，二层台下机械手7安装在二层台21底部。钻台机械手8可横向移动地安装在钻井平台1上。

具体地，通过游吊系统、二层台上机械手、二层台下机械手以及钻台上机械手能够高效完成管具交接和移送作业，减少作业的工人数量，降低工人劳动强度，相比于现有技术，该管具处理系统机械化程度高，作业效率以及安全性都有极大提升。

进一步地，如图1、图4和图6所示，游吊系统5包括顶驱51和连接于顶驱51下方的液压吊卡52，液压吊卡52与钻井平台上的井口上下对齐。顶驱51可升降移动地安装在井架2上，具体地，顶驱51可升降移动地安装在井架2上设置的竖直导轨上，顶驱51能够带动液压吊卡52沿竖直导轨升降，并且顶驱51还能够驱动液压吊卡翻转和浮动(由翻转位置恢复初始位置)。在起下钻过程中，顶驱51驱动液压吊卡52能够完成管具的提升、交接和下放作业。

进一步地，如图1、图4和图7所示，二层台上机械手6包括两根主梁总成、以及大车总成61和第一立柱总成。两根主梁总成固定且平行设置在井架2上，位于二层台21的上方，大车总成61的两端可横向移动地安装在两根主梁总成底部，具体地，大车总成的两端分别通过第一移动机构安装在两个主梁总成底部，第一移动机构能够驱动大车总成61沿两根主梁总成移动。第一立柱总成可横向移动地安装在大车总成61底部。第一立柱总成包括伸缩立柱62、第一伸缩驱动器63和承托总成64，伸缩立柱62总成的顶部通过回转移动机构65可横向移动地安装在大车总成61底部，回转驱动机构65能够带动伸缩立柱总成62自转，承托总成64连接于伸缩立柱62的底部，伸缩驱动器连接于伸缩立柱62以驱动伸缩立柱62上下伸缩，带动承托总成64升降。大车总成61的移动方向、第一立柱总成的移动方向与承托总成64的升降方向两两垂直。通过主梁总成和大车总成61形成平面范围内的移动轨道，通过第一移动机构和回转移动机构能够将第一立柱总成移动至平面范围内的任意位置，再通过第一立柱总成的第一伸缩驱动器63机构实现承托总成的竖直升降，通过承托总成承托放置管具，由此实现管具的移送、以及管具在二层台的指梁内的排放和抓取作业。二层台21的指梁22内设有指梁锁，具体地，指梁22内具有多个管具的排放位置，每个排放位置都设有指梁锁，以提高管具排放的稳固性，进而提高安全性。

进一步地，如图1、图4和图8所示，二层台下机械手7包括导轨总成71、第二立柱总成72和第一夹钳总成73。导轨总成71固定在二层台21底部，第二立柱总成72可横向移动地安装在导轨总成71的底部，具体地，第二立柱总成72的顶部通过第二移动机构可横向移动地安装在导轨总成71的底部，第一夹钳总成73通过小车总成74可升降移动地安装在第二立柱总成72的侧部。第二立柱总成72的移动方向与第一夹钳总成73的升降方向互相垂直。其中，导轨总成71的安装方向与二层台上机械手6的两个主梁总成的安装方向相同，即第二立柱总成72和二层台上机械手6的大车总成61能够进行同一方向的水平移动。通过导轨总成71和第二立柱总成72形成平移和升降轨道，通过第二移动机构实现第二立柱总成72的平移，进而实现第一夹钳总成73的平移，通过小车总成实现第一夹钳总成73的升降，由此实现与二层台上机械手7和游吊系统5之间的管具交接作业。

具体地，游吊系统5、二层台上机械手6和二层台下机械手7设有荷载传感器(未示出)，通过荷载传感器能够实现管具的荷载转移反馈，能够使管具交接以及管具移送过程更加安全。

进一步地，如图1、图4和图9所示，钻台机械手8包括伸缩臂总成和第二夹钳总成81。伸缩臂总成包括第二伸缩驱动器82、支撑臂83、伸缩后臂84、伸缩前臂85和第三移动机构86。支撑臂83的底端通过第三移动机构86可横向移动地安装在钻井平台1的导轨上，第三移动机构86能够带动伸缩臂总成沿导轨移动，第三移动机构86能够带动支撑臂83自转，支撑臂83、伸缩后臂84和伸缩前臂85依次可转动地连接，第二夹钳总成81与伸缩前臂85的自由端可转动地连接。第二伸缩驱动器82的两端分别可转动的连接于支撑臂83和伸缩后臂84，以驱动伸缩后臂84和伸缩前臂85伸展或者折叠。通过伸缩臂总成带动第二夹钳总成81横向移动，再通过第三移动机构86带动伸缩臂总成进行全方位的转动，由此，在管具移送过程中推扶管具，以使管具保持竖直，提高管局交接的便利性、稳定性和安全性。并且通过钻台机械手8还可以在管具上扣时扶正管具。

进一步地，如图2和图10所示，卡瓦提放装置41包括安装底板42、水平移动组件以及与卡瓦连接的翻转组件。水平移动组件安装在安装底板42上，且可沿着安装底板42的长度方向作往复运动，接近或远离安装底板42前侧的井口转盘，翻转组件安装在水平移动组件上，可携带卡瓦进行顺时针或逆时针转动。通过水平移动组件，是卡瓦4具有水平补偿的作用，能够缓冲座卡时管具对中偏差产生的扭矩，避免管具的磨损，同时也达到了提高卡瓦4座卡和解卡成功率的效果。并且处在待机位置时卡瓦4可完全避开井口，避免钻进过程中拆卸，提高工作效率。

进一步地，如图1和图4所示，铁钻工3、卡瓦4和钻台机械手8在钻井平台1上安装位置的中心点位于同一水平直线。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种用于石油钻井的管具处理系统，包括钻井平台(1)、安装在所述钻井平台(1)上的井架(2)和铁钻工(3)，其特征在于，

还包括卡瓦(4)、卡瓦提放装置(41)、游吊系统(5)、二层台上机械手(6)、二层台下机械手(7)和钻台机械手(8)；

所述卡瓦(4)通过所述卡瓦提放装置(41)安装在所述钻井平台(1)上，所述游吊系统(5)可升降移动地安装在所述井架(2)上，所述二层台上机械手(6)安装在所述井架(2)上，位于所述井架(2)的二层台(21)上方，所述二层台下机械手(7)安装在所述二层台(21)底部；

所述钻台机械手(8)可横向移动地安装在所述钻井平台(1)上。

2.如权利要求1所述的用于石油钻井的管具处理系统，其特征在于，

所述游吊系统(5)包括顶驱(51)和连接于所述顶驱(51)下方的液压吊卡(52)；

所述顶驱(51)可升降移动地安装在所述井架(2)上。

3.如权利要求1所述的用于石油钻井的管具处理系统，其特征在于，

所述二层台上机械手(6)包括两根主梁总成、以及大车总成(61)和第一立柱总成；

所述两根主梁总成固定且平行设置在所述井架(2)上，位于所述二层台(21)的上方，所述大车总成(61)的两端可横向移动地安装在所述两根主梁总成底部，第一立柱总成可横向移动地安装在所述大车总成(61)底部；

所述第一立柱总成包括伸缩立柱(62)、第一伸缩驱动器(63)和承托总成(64)，所述伸缩立柱(62)总成的顶部通过回转移动机构(65)可横向移动地安装在所述大车总成(61)底部，所述承托总成(64)连接于所述伸缩立柱(62)的底部，所述伸缩驱动器连接于所述伸缩立柱(62)以驱动所述伸缩立柱(62)上下伸缩，带动承托总成(64)升降；

所述大车总成(61)的移动方向、所述第一立柱总成的移动方向与所述承托总成(64)的升降方向两两垂直。

4.如权利要求1所述的用于石油钻井的管具处理系统，其特征在于，

所述二层台下机械手(7)包括导轨总成(71)、第二立柱总成(72)和第一夹钳总成(73)；

所述导轨总成(71)固定在所述二层台(21)底部，所述第二立柱总成(72)可横向移动地安装在所述导轨总成(71)的底部，所述第一夹钳总成(73)通过小车总成(74)可升降移动地安装在所述第二立柱总成(72)的侧部；

所述第二立柱总成(72)的移动方向与所述第一夹钳总成(73)的升降方向互相垂直。

5.如权利要求1所述的用于石油钻井的管具处理系统，其特征在于，

所述钻台机械手(8)包括伸缩臂总成和第二夹钳总成(81)；

所述伸缩臂总成包括第二伸缩驱动器(82)、支撑臂(83)、伸缩后臂(84)、伸缩前臂(85)和第三移动机构(86)；

所述支撑臂(83)的底端通过所述第三移动机构(86)可横向移动地安装在所述钻井平台(1)的导轨上，所述第三移动机构(86)能够带动所述支撑臂(83)自转，所述支撑臂(83)、所述伸缩后臂(84)和所述伸缩前臂(85)依次可转动地连接，所述第二夹钳总成(81)与所述伸缩前臂(85)的自由端可转动地连接；

所述第二伸缩驱动器(82)的两端分别可转动的连接于所述支撑臂(83)和所述伸缩后臂(84)，以驱动所述伸缩后臂(84)和所述伸缩前臂(85)伸展或者折叠。

6.如权利要求1所述的用于石油钻井的管具处理系统，其特征在于，

所述铁钻工(3)、所述卡瓦(4)和所述钻台机械手(8)在所述钻井平台(1)上安装位置的中心点位于同一水平直线。

7.如权利要求1所述的用于石油钻井的管具处理系统，其特征在于，

所述游吊系统(5)、二层台上机械手(6)和二层台下机械手(7)设有荷载传感器。

8.如权利要求1所述的用于石油钻井的管具处理系统，其特征在于，

所述二层台(21)的指梁(22)内设有指梁锁。

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