CN219826742U - 一种安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置，其中，包括第一轨道总成、第二轨道总成和机械手总成；第一轨道总成能够固定于陆地钻机的井架上，并位于井架的二层台上方，第二轨道总成可移动地安装于第一轨道总成，机械手总成可移动地安装于第二轨道总成，机械手总成位于第二轨道总成和二层台之间；第二轨道总成的移动方向与机械手总成的移动方向垂直。其有益效果是，适于新老陆地钻机的改造，适用范围广。通过第一轨道总成和第二轨道总成配合机械手总成抓取和排放管具，并与井口位置处的设备完成管具交接，整个作业过程无需人工辅助，机械化程度高，消除了人工作业存在的安全隐患，安全性以及作业效率都有极大提高。

Description

一种安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置

技术领域

本实用新型涉及石油钻井技术领域，尤其涉及一种安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置。

背景技术

井架是陆地钻机在钻井过程中，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，其包括井架工工作的猴台和存放钻具的指梁库。

在石油钻井过程中，长约28米的钻具被按照一定顺序排列垂直码放在高于地面24米-26米的二层台和钻台面的立根盒之间。每次完成起钻或下钻工作，都需要从二层台的指梁库内依次取出或存入钻具。目前大部分钻井平台都是通过工人完成起下钻作业，不仅劳动强度大、效率低。而且在操作过程中存在许多潜在的安全隐患，比如遇到大风雨雪等恶劣天气，寒冷季节二层台结冰危险系数更是大大提高，一不小心就会引发严重的安全事故与巨大的经济损失。

故亟需一种工作效率高以及安全性高的安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置。

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安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置，其解决了现有技术工作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安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置，包括第一轨道总成、第二轨道总成和机械手总成。所述第一轨道总成能够固定于陆地钻机的井架上，并位于所述井架的二层台上方，所述第二轨道总成可移动地安装于所述第一轨道总成，所述机械手总成可移动地安装于所述第二轨道总成，所述机械手总成位于所述第二轨道总成和所述二层台之间。所述第二轨道总成的移动方向与所述机械手总成的移动方向垂直。

可选地，所述第一轨道总成包括第一轨道主体和安装组件。所述第一轨道主体通过所述安装组件固定于所述井架，所述第二轨道总成可移动地安装于所述第一轨道主体。可选地，所述第一轨道主体上设有沿其长度方向延伸的第一齿条。所述第二轨道总成包括第二轨道主体、第一滚轮组件和轨道驱动器。所述机械手总成可移动地安装于所述第二轨道主体，所述第二轨道主体通过所述第一滚轮组件支撑于所述第一轨道主体，所述轨道驱动器安装于所述第二轨道主体，所述轨道驱动器通过第一齿轮啮合所述第一齿条，以驱动所述第二轨道主体沿所述第一轨道主体移动。

可选地，所述机械手总成包括移动小车、伸缩臂总成和夹钳总成。所述移动小车可移动地安装于所述第二轨道总成，所述伸缩臂总成可上下滑动地安装于所述移动小车，所述夹钳总成安装于所述伸缩臂总成。

可选地，所述第二轨道主体上设有沿其长度方向延伸的第二齿条。所述移动小车包括小车主体、第二滚轮组件、小车驱动器、回转驱动和升降组件。所述小车主体通过所述第二滚轮组件支撑于所述第二轨道主体，所述小车驱动器安装于所述小车主体，所述小车驱动器通过第二齿轮啮合所述第二齿条，以驱动所述小车主体沿所述第二轨道主体移动，所述升降组件通过所述回转驱动安装于所述小车主体的底部，所述伸缩臂总成可上下滑动地安装于所述升降组件。

可选地，所述升降组件包括升降立柱和升降驱动器。所述升降立柱通过所述回转驱动安装于所述小车主体的底部，所述伸缩臂总成可上下滑动地安装于所述升降立柱，所述升降驱动器安装于所述升降立柱，所述升降驱动器连接于所述伸缩臂总成，以驱动所述伸缩臂总成沿所述升降立柱上下滑动。

可选地，所述伸缩臂总成包括支撑臂、连接臂和伸缩驱动器。所述支撑臂可上下滑动地安装于所述升降立柱，所述连接臂的第一端可转动地安装于所述支撑臂，所述连接臂的第二端可转动地连接所述夹钳总成，所述伸缩驱动器安装于所述支撑臂，所述伸缩驱动器的驱动端可转动地连接于所述连接臂，以驱动所述连接臂在竖直平面内转动，实现伸展和折叠的效果。

可选地，所述连接臂包括平行布置的第一连接臂和第二连接臂。

可选地，所述夹钳总成包括连接件和夹钳机构。所述连接臂的第二端可转动地连接于所述连接件，所述夹钳机构安装于所述连接件。

(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安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置，机械手总成经第二轨道总成通过第一轨道总成安装于二层台的上方，在起下钻作业过程中，二层台不需要承担机械手总成的自重以及管具的荷载，所以二层台可以轻量化，对二层台要求较低，适于新老陆地钻机的改造。通过第二轨道总成带动机械手总成沿第一轨道总成进行左右移动，机械手总成能够沿第二轨道总成进行前后移动，通过机械手总成能够夹持管具，并能够带动钻具升降、旋转和移动，以将钻具由指梁库内的存放位置移送至井口位置，并与井口位置处的设备进行管具交接，或者夹取井口位置的钻具并移送至指梁库内存放位置。相比于现有技术，机械手总成通过第一轨道总成和第二轨道总成能够直接安装于井架上，适于新老陆地钻机的改造，适用范围广。通过第一轨道总成和第二轨道总成配合机械手总成抓取和排放管具，并与井口位置处的设备完成管具交接，整个作业过程无需人工辅助，机械化程度高，消除了人工作业存在的安全隐患，安全性以及作业效率都有极大提高。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式中的安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置的安装于井架上的结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式中的安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置的结构示意图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是本实用新型具体实施方式中的第一轨道总成和第二轨道总成的结构示意图；

图5是本实用新型具体实施方式中的安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置的主视图；

图6是本实用新型具体实施方式中的安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置的侧视图。

【附图标记说明】

1：第一轨道总成；11：第一轨道主体；12：安装组件；

2：第二轨道总成；21：第二轨道主体；22：第一滚轮组件；23：轨道驱动器；

3：机械手总成；31：移动小车；311：小车主体；312：第二滚轮组件；313：小车驱动器；314：回转驱动；315：升降立柱；316：升降驱动器；32：伸缩臂总成；321：支撑臂；322：连接臂；323：伸缩驱动器；324：第一连接臂；325：第二连接臂；33：夹钳总成；331：连接件；332：夹钳机构；

4：井架；

5：二层台。

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。本文中所述“上”“下”“前”“后”“左”“右”方位以图2的定向作为参考。

如图1-6所示，本实用新型具体实施方式提供一种安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置，包括第一轨道总成1、第二轨道总成2和机械手总成3。第一轨道总成1能够固定于陆地钻机的井架4上，并位于井架4的二层台5上方，第二轨道总成2可移动地安装于第一轨道总成1，机械手总成3可移动地安装于第二轨道总成2，机械手总成3位于第二轨道总成2和二层台5之间。第二轨道总成2的移动方向与机械手总成3的移动方向垂直。

具体地，其机械手总成3经第二轨道总成2通第一轨道总成1安装于二层台5的上方，在起下钻作业过程中，二层台5不需要承担机械手总成3的自重以及管具的荷载，所以二层台5可以轻量化，对二层台5要求较低，适于新老陆地钻机的改造。通过第二轨道总成2带动机械手总成3沿第一轨道总成1进行左右移动，机械手总成3能够沿第二轨道总成2进行前后移动，通过机械手总成3能够夹持管具，并能够带动钻具升降、旋转和移动，以将钻具由指梁库内的存放位置移送至井口位置，并与井口位置处的设备进行管具交接，或者夹取井口位置的钻具并移送至指梁库内存放位置。相比于现有技术，机械手总成3通过第一轨道总成1和第二轨道总成2能够直接安装于井架4上，适于新老陆地钻机的改造，适用范围广。通过第一轨道总成1和第二轨道总成2配合机械手总成3抓取和排放管具，并与井口位置处的设备完成管具交接，整个作业过程无需人工辅助，机械化程度高，消除了人工作业存在的安全隐患，安全性以及作业效率都有极大提高。

进一步地，如图2和图4所示，第一轨道总成1包括第一轨道主体11和安装组件12。第一轨道主体11通过安装组件12固定于井架4，第二轨道总成2可移动地安装于第一轨道主体11。第一轨道主体11上设有沿其长度方向延伸的第一齿条。第二轨道总成2包括第二轨道主体21、第一滚轮组件22和轨道驱动器23。机械手总成3可移动地安装于第二轨道主体21，第二轨道主体21通过第一滚轮组件22支撑于第一轨道主体11，轨道驱动器23安装于第二轨道主体21，轨道驱动器23通过第一齿轮啮合第一齿条，以驱动第二轨道主体21沿第一轨道主体11移动。由此，通过第一轨道主体11形成左右方向的轨道，通过轨道驱动器23驱动第一轨道主体11带动机械手总成3沿第一轨道主体11实现左右移动，通过第二轨道主体21形成前后方向的轨道，机械手总成3能够沿第二轨道主体21实现前后移动。在本具体实施方式中，安装组件12包括四个安装件，第一轨道主体11通过四个安装件固定于井架4上。

进一步地，如图2和图3所示，机械手总成3包括移动小车31、伸缩臂总成32和夹钳总成33。移动小车31可移动地安装于第二轨道总成2，伸缩臂总成32可上下滑动地安装于移动小车31，夹钳总成33安装于伸缩臂总成32。具体地，第二轨道主体21上设有沿其长度方向延伸的第二齿条。移动小车31包括小车主体311、第二滚轮组件312、小车驱动器313、回转驱动314和升降组件。小车主体311通过第二滚轮组件312支撑于第二轨道主体21，小车驱动器313安装于小车主体311，小车驱动器313通过第二齿轮啮合第二齿条，以驱动小车主体311沿第二轨道主体21移动，升降组件通过回转驱动314安装于小车主体311的底部，伸缩臂总成32可上下滑动地安装于升降组件。在本具体实施方式中，升降组件包括升降立柱315和升降驱动器316。升降立柱315通过回转驱动314安装于小车主体311的底部，伸缩臂总成32可上下滑动地安装于升降立柱315，升降驱动器316安装于升降立柱315，升降驱动器316连接于伸缩臂总成32，以驱动伸缩臂总成32沿升降立柱315上下滑动。

进一步地，如图2和图5所示，伸缩臂总成32包括支撑臂321、连接臂322和伸缩驱动器323。支撑臂321可上下滑动地安装于升降立柱315，连接臂322的第一端可转动地安装于支撑臂321，连接臂322的第二端可转动地连接夹钳总成33，伸缩驱动器323安装于支撑臂321，伸缩驱动器323的驱动端可转动地连接于连接臂322，以驱动连接臂322在竖直平面内转动，实现伸展和折叠的效果。在本具体实施方式中，连接臂322包括平行布置的第一连接臂324和第二连接臂325。

进一步地，如图2和图5所示，夹钳总成33包括连接件331和夹钳机构332。夹钳机构332通过连接件331可转动地连接于伸缩臂总成32，其转动轴线横向定向。具体地，夹钳机构332能够夹持管具，连接件331可转动地连接于第一连接臂324的第二端和第二连接臂325的第二端，且第一连接臂324和第二连接臂325在连接件331上的连接处的倾斜程度与二者在支撑臂321上的连接处的倾斜程度相匹配。由此，一方面使夹钳总成33保持水平，另一方面使第一连接臂324和第二连接臂325保持平行。

本具体实施方式提供的安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置的工作情况为，下钻作业时，需要按照顺序从二层台5的指梁库中夹取管具。根据目标管具在指梁库内的存放位置，通过第二轨道总成2经移动小车31和伸缩臂总成32带动夹钳总成33沿第一轨道主体11调整左右方向的位置，通过移动小车31带动夹钳总成33旋转调整角度以及前后方向的位置，使夹钳总成33的夹钳机构332能够对准目标管具，通过伸缩臂总成32带动目标管具移动至存放位置，根据目标管具的节箍高度，通过移动小车31的升降组件带动夹钳总成33调整高度，使夹钳机构332能够准确夹持在目标管具的节箍下方，夹钳机构332夹持目标管具后，通过移动小车31的升降组件带动夹钳总成33上升将目标管具提起，通过伸缩臂总成32、移动小车31以及第二轨道总成2将目标管具由存放位置移送至二层台5前位置，通过升降组件将目标管具下放至井口位置，通过夹钳总成33将目标管具交接于其它设备进行后续作业，机械手总成3复位夹取下一目标管具。

起钻时，通过第二轨道总成2、移动小车31和伸缩臂总成32带动夹钳总成33由待机位置移动至二层台5前位置，通过升降组件带动夹钳总成33下降至井口位置，通过夹钳总成33夹取目标管具，通过升降组件带动夹钳总成33上升将目标管具提起移送至二层台5前位置。根据目标管具在指梁库内的存放位置，通过第二轨道总成2、移动小车31和伸缩臂总成32将目标管具由猴台前位置移送至存放位置，通过升降组件将目标管具下放，使目标管具支撑于存放位置，通过夹钳总成33释放目标管具，然后重复上述过程排放下一目标管具。

待机时，第二轨道总成2沿第一轨道主体11移动至其中间位置，移动小车31沿第二轨道主体21向后移动至末端，伸缩臂总成32呈折叠状态，升降组件驱动伸缩臂总成32上升至最高位置。

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 (9)

1.一种安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置，其特征在于，

包括第一轨道总成(1)、第二轨道总成(2)和机械手总成(3)；

所述第一轨道总成(1)能够固定于陆地钻机的井架(4)上，并位于所述井架(4)的二层台(5)上方，所述第二轨道总成(2)可移动地安装于所述第一轨道总成(1)，所述机械手总成(3)可移动地安装于所述第二轨道总成(2)，所述机械手总成(3)位于所述第二轨道总成(2)和所述二层台(5)之间；

所述第二轨道总成(2)的移动方向与所述机械手总成(3)的移动方向垂直。

2.如权利要求1所述的安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置，其特征在于，

所述第一轨道总成(1)包括第一轨道主体(11)和安装组件(12)；

所述第一轨道主体(11)通过所述安装组件(12)固定于所述井架(4)，所述第二轨道总成(2)可移动地安装于所述第一轨道主体(11)。

3.如权利要求2所述的安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置，其特征在于，

所述第一轨道主体(11)上设有沿其长度方向延伸的第一齿条；

所述第二轨道总成(2)包括第二轨道主体(21)、第一滚轮组件(22)和轨道驱动器(23)；

所述机械手总成(3)可移动地安装于所述第二轨道主体(21)，所述第二轨道主体(21)通过所述第一滚轮组件(22)支撑于所述第一轨道主体(11)，所述轨道驱动器(23)安装于所述第二轨道主体(21)，所述轨道驱动器(23)通过第一齿轮啮合所述第一齿条，以驱动所述第二轨道主体(21)沿所述第一轨道主体(11)移动。

4.如权利要求3所述的安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置，其特征在于，

所述机械手总成(3)包括移动小车(31)、伸缩臂总成(32)和夹钳总成(33)；

所述移动小车(31)可移动地安装于所述第二轨道总成(2)，所述伸缩臂总成(32)可上下滑动地安装于所述移动小车(31)，所述夹钳总成(33)安装于所述伸缩臂总成(32)。

5.如权利要求4所述的安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置，其特征在于，

所述第二轨道主体(21)上设有沿其长度方向延伸的第二齿条；

所述移动小车(31)包括小车主体(311)、第二滚轮组件(312)、小车驱动器(313)、回转驱动(314)和升降组件；

所述小车主体(311)通过所述第二滚轮组件(312)支撑于所述第二轨道主体，所述小车驱动器(313)安装于所述小车主体(311)，所述小车驱动器(313)通过第二齿轮啮合所述第二齿条，以驱动所述小车主体(311)沿所述第二轨道主体移动，所述升降组件通过所述回转驱动(314)安装于所述小车主体(311)的底部，所述伸缩臂总成(32)可上下滑动地安装于所述升降组件。

6.如权利要求5所述的安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置，其特征在于，

所述升降组件包括升降立柱(315)和升降驱动器(316)；

所述升降立柱(315)通过所述回转驱动(314)安装于所述小车主体(311)的底部，所述伸缩臂总成(32)可上下滑动地安装于所述升降立柱(315)，所述升降驱动器(316)安装于所述升降立柱(315)，所述升降驱动器(316)连接于所述伸缩臂总成(32)，以驱动所述伸缩臂总成(32)沿所述升降立柱(315)上下滑动。

7.如权利要求6所述的安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置，其特征在于，

所述伸缩臂总成(32)包括支撑臂(321)、连接臂(322)和伸缩驱动器(323)；

所述支撑臂(321)可上下滑动地安装于所述升降立柱(315)，所述连接臂(322)的第一端可转动地安装于所述支撑臂(321)，所述连接臂(322)的第二端可转动地连接所述夹钳总成(33)，所述伸缩驱动器(323)安装于所述支撑臂(321)，所述伸缩驱动器(323)的驱动端可转动地连接于所述连接臂(322)，以驱动所述连接臂(322)在竖直平面内转动，实现伸展和折叠的效果。

8.如权利要求7所述的安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置，其特征在于，

所述连接臂(322)包括平行布置的第一连接臂(324)和第二连接臂(325)。

9.如权利要求7所述的安装于陆地钻机二层台上的双轨机械抓管排管装置，其特征在于，

所述夹钳总成(33)包括连接件(331)和夹钳机构(332)；

所述连接臂(322)的第二端可转动地连接于所述连接件(331)，所述夹钳机构(332)安装于所述连接件(331)。