鑽杆自動放置和取出裝置的製作方法

2023-05-21 06:51:21

專利名稱：鑽杆自動放置和取出裝置的製作方法
技術領域：
本發明是油田鑽修井作業現場用的設備，是起下鑽杆時用的裝置，特別是ー種是鑽杆自動放置和取出裝置。
背景技術：
在油田鑽井過程中，要進行起下鑽杆及工作，就是把鑽杆從井內提出來後將鑽杆 分段移至到排列架，下入鑽杆時將鑽杆從排列架移動到井口。目前的做法是鑽機通過吊卡將鑽杆從井內提出後，從連接箍部位分段卸開(一般以兩根鑽杆的長度為一段)，由人工將卸開的鑽杆下部先推移到排列架的排列位置處定位，鑽機不再吊置鑽杆，由井架ニ層平臺上的工人將上一端推拽到上部的排列架內進行固定。這種施工方法在下層平臺通常是ニ到三人進行操作，而且在ニ層平臺施工屬高空作業，下層施工處在吊裝設備的下部，操作エ人均處在非常危險的環境中，而且勞動強度很大，作業效率低。近些年來，在該領域也出現了過ー些類似的機械手或機械臂等機械設備，但受國內鑽井平臺和製造業水平的限制，都沒有得到很好的應用。而雖然其它行業有成熟的機械手臂，但它們的承載能力低，不能滿足油田鑽井行業的要求。中國專利申請200520125802. I井架ニ層平臺使用的動カ機械臂；200620144624. 8鑽機井架ニ層平臺機械手抓取鑽杆裝置；2009201000775. 6鑽井井架ニ層平臺鑽杆自動排放裝置，都是以需要整體移動鑽杆或単獨解決ニ層平臺上的自動排放為目標，不能同時在下層平臺和ニ層平臺進行機械化排列鑽杆。

發明內容
本發明的目的是提供ー種鑽杆自動放置和取出裝置，將起出的鑽杆自動排列在排列架上，下鑽杆時，將排列架上的鑽杆自動取出移動到進ロ，減少工人勞動強度，使工人不在危險環境中工作，實現機械化作業，提高工作效率。本發明的目的是這樣實現的包括上放取裝置、下放取裝置，上放取裝置安裝在ニ層平臺的底部，下放取裝置固定在井架的下部，排列架安裝在井架上，先由下放取裝置抓取鑽杆的下部從井口中移動到下層平臺的指定位置進行排列，再由上放取裝置上的抓取裝置抓取鑽杆的上部移動到排列架上進行排列，上放取裝置包括軌道、齒條副、行走座、側邊輪、液壓馬達、中心軸總成、連接座、主液壓缸、主牽引臂、副牽引臂、副液壓缸、四桿機構、抓取裝置，軌道固定在ニ層平臺的底部，軌道上安裝行走座，行走座上有側邊輪，側邊輪安裝在軌道上，行走座上有齒條副，中心軸總成上的齒輪與齒條副嚙合，液壓馬達安裝在連接座上，連接座懸掛在中心軸上，液壓馬達驅動中心軸總成行走，液壓馬達驅動中心軸總成上的中心軸旋轉，主牽引臂與連接座鉸鏈式連接，主液壓缸上端與連接座鉸鏈式連接，主液壓缸下端與主牽引臂鉸鏈式連接，副牽引臂下端與主牽引臂鉸鏈式連接，副牽引臂上端與抓取裝置鉸鏈式連接，四桿機構一端與抓取裝置鉸鏈式連接，另一端與主牽引臂下端鉸鏈式連接，副液壓缸上端與主牽引臂上部鉸鏈式連接，副液壓缸下端與副牽引臂下部鉸鏈式連接，下放取裝置包括固定座、旋轉座、起落臂液壓缸、起落臂、擺動液壓缸、擺動臂、連杆機構、浮動抓取旋轉輪機構、旋轉液壓缸，固定座安裝在井架下部，旋轉座安裝在固定座上，旋轉液壓缸一端與井架鉸鏈式連接，旋轉液壓缸另一端與旋轉座鉸鏈式連接，起落臂後端與旋轉座鉸鏈式連接，起落臂前端與擺動臂後端鉸鏈式連接，擺動臂後端與浮動抓取旋轉輪機構鉸鏈式連接，起落臂液壓缸上端與起落臂鉸鏈式連接，起落臂液壓缸下端與旋轉座鉸鏈式連接，擺動液壓缸後端與起落臂後端鉸鏈式連接，擺動液壓缸前端與擺動臂後端後端鉸鏈式連接，連杆機構後端與起落臂前端鉸鏈式連接，連杆機構前端與浮動抓取旋轉輪機構鉸鏈式連接，浮動抓取旋轉輪機構抓取從井口裡起出的鑽杆。浮動抓取旋轉輪機構包括抓取連接座、旋轉輪架、旋轉輪、心軸、阻擋爪、螺絲釘、 伸出軸、擺動油缸，伸出軸由螺絲釘固定在抓取連接座上，伸出軸由擺動油缸驅動，旋轉輪架與伸出軸連接，旋轉輪安裝在心軸上，心軸安裝在旋轉輪架上，阻擋爪安裝在旋轉輪架上，鑽杆旋轉輪槽裡，並被阻擋爪約束不會脫出。本發明的有益效果是可將起出的鑽杆自動排列在排列架上，下鑽杆時，可將排列架上的鑽杆自動取出移動到井ロ，只需人工操作設備，不需在人工與鑽杆接觸操作，減少了工人的勞動強度，不需要工人在危險環境中工作，不會發生人身傷害事故，能安全生產，起下鑽杆實現了機械化作業，自動化程度高，工作效率高，具有顯著的經濟效益和社會效益。


圖I是本發明實施例裝配視圖。圖2是圖I中上放取裝置2的裝配視圖。圖3是圖I中下放取裝置5的裝配視圖。圖4是圖3中浮動抓取旋轉輪機構5-8的裝配視圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例作進ー步說明。由圖可知，包括上放取裝置2、下放取裝置5，上放取裝置2安裝在ニ層平臺I的底部，下放取裝置5固定在井架4的下部，排列架3安裝在井架4上，先由下放取裝置5抓取鑽杆8的下部從井口 7中移動到下層平臺6的指定位置進行排列，再由上放取裝置2上的抓取裝置2-13抓取鑽杆8的上部移動到排列架3上進行排列，上放取裝置2包括軌道2-1、齒條副2-2、行走座2-3、側邊輪2-4、液壓馬達2-5、中心軸總成2_6、連接座2_7、主液壓缸2-8、主牽引臂2-9、副牽引臂2-10、副液壓缸2-11、四桿機構2_12、抓取裝置2_13，軌道2_1固定在ニ層平臺I的底部，軌道2-1上安裝行走座2-3，行走座2-3上有側邊輪2-4，側邊輪2-4安裝在軌道2-1上，行走座2-3上有齒條副2-2，中心軸總成2_6上的齒輪與齒條副2_2嚙合，液壓馬達2-5安裝在連接座2-7上，連接座2-7懸掛在中心軸總成2-6上，液壓馬達2-5驅動中心軸總成2-6行走(液壓馬達2-5旋轉時帶動中心軸總成2-6上的齒輪旋轉，在齒條副2-2作用下使行走座2-3沿軌道2-1行走)，液壓馬達2-5驅動中心軸總成2_6上的中心軸旋轉，主牽引臂2-9與連接座2-7鉸鏈式連接，主液壓缸2-8上端與連接座2-7鉸鏈式連接，主液壓缸2-8下端與主牽引臂2-9鉸鏈式連接，副牽引臂2-10下端與主牽引臂2-9鉸鏈式連接，副牽引臂2-10上端與抓取裝置2-13鉸鏈式連接，四桿機構2-12 —端與抓取裝置2-13鉸鏈式連接，另一端與主牽引臂2-9下端鉸鏈式連接，副液壓缸2-11上端與主牽引臂2-9上部鉸鏈式連接，副液壓缸2-11下端與副牽引臂2-10下部鉸鏈式連接，下放取裝置5包括固定座5-1、旋轉座5-2、起落臂液壓缸5-3、起落臂5-4、擺動液壓缸5_5、擺動臂5-6、連杆機構5-7、浮動抓取旋轉輪機構5-8、旋轉液壓缸5-9，固定座5_1安裝在井架4下部，旋轉座5-2安裝在固定座5-1上，旋轉液壓缸5-9 —端與井架4鉸鏈式連接，旋轉液壓缸5-9另一端與旋轉座5-2鉸鏈式連接，起落臂5-4後端與旋轉座5-2鉸鏈式連接，起落臂5-4前端與擺動臂5-6後端鉸鏈式連接，擺動臂5-6後端與浮動抓取旋轉輪機構5-8鉸鏈式連接，起落臂液壓缸5-3上端與起落臂5-4鉸鏈式連接，起落臂液壓缸5-3下端與旋轉座5-2鉸鏈式連接，擺動液壓缸5-5後端與起落臂5-4後端鉸鏈式連接，擺動液壓缸5-5前端與擺動臂5-6後端後端鉸鏈式連接，連杆機構5-7後端與起落臂5-4前端鉸鏈式連接，連杆機構5-7前端與浮動抓取旋轉輪機構5-8鉸鏈式連接，連杆機構5-7處於擺動臂5-6的外側，浮動抓取旋轉輪機構5-8抓取從井口 7裡起出的鑽杆8。浮動抓取旋轉輪機構5-8包括抓取連接座5-8-1、旋轉輪架5_8_2、旋轉輪5_8_3、心軸5-8-4、阻擋爪5-8-5、螺絲釘5-8-6、伸出軸5_8_7、擺動油缸5_8_8，伸出軸5_8_7由螺絲釘5-8-6固定在抓取連接座5-8-1上，伸出軸5-8-7由擺動油缸5_8_8驅動，旋轉輪架5-8-2與伸出軸5-8-7連接，旋轉輪5-8-3安裝在心軸5_8_4上，心軸5_8_4安裝在旋轉輪架5-8-2上，阻擋爪5-8-5安裝在旋轉輪架5-8-2上，鑽杆8處於旋轉輪5_8_3槽裡，並被阻擋爪5-8-5約束不會脫出。將下放取裝置5的固定座(5-1)固定安裝在井架4上，在固定旋轉座(5-2)能旋轉180度，旋轉座5-2採用旋轉液壓缸5-9水平驅動做旋轉運動。起落臂液壓缸5-3使起落臂5-4旋轉起落，可在沒有排列作業時在起落臂液壓缸5-3的推動下豎起來，以減少空間的佔用。擺動液壓缸5-5可使擺動臂5-6收回或伸出，擺動臂5-6下部安裝的浮動抓取旋轉輪機構5-8通過連杆機構5-7調節保持水平位置。當鑽杆8需要進行排列時，起落臂液壓缸5-3使起落臂5-4下落後，即進入到工作狀態。先利用擺動液壓缸5-5向前的推進カ將擺動臂5-6連同下部安裝的浮動抓取旋轉輪機構5-8擺動到越過井口 7的位置後，旋轉座5-2旋轉到一定角度(根據實際狀態調整)使浮動抓取旋轉輪機構5-8的輪槽與鑽杆8外壁相切，擺動液壓缸5-5向後回縮帶動擺動臂5-6連同鑽杆8回擺，由於起下鑽杆8的吊裝機械(在用鑽井設備，未畫出)並沒有撤離，所以回擺的作用力並不是很大。在擺動臂5-6回擺的過程中，因為擺動臂5-6是繞起落臂5-4作圓弧運動的，這時的鑽杆8又被吊裝機械所約束，鑽杆8與浮動抓取旋轉輪機構5-8之間必有ー運動趨勢，但鑽杆8可以在浮動抓取旋轉輪機構5-8上運動，浮動抓取旋轉輪機構5-8能很好的抓取鑽杆8。當擺動臂5-6擺回到初始位置後，啟動旋轉液壓缸5-9使旋轉座5-2將鑽杆8旋轉並由擺動臂5-6調整到排列位置，鑽機上的吊裝機械下落將鑽杆8的下端放到排列點處。
上放取裝置2上的軌道2-1固定連接ニ層平臺I的底部。行走座2-3可沿軌道2-1行走又可自身依靠液壓馬達2-5的動カ繞中心軸2-6進行360度旋轉。調整側邊輪2-4使其夾緊軌道2-1的兩端面。主牽引臂2-9由主液壓缸2-8驅動，副牽引臂2-10由副液壓缸2-11驅動。行走座2-3在液壓馬達2-5的驅動下帶動主牽引臂2-9沿軌道2_1行走，行走座2-3軌道2-1上行走是由齒條副2-2帶動的(液壓馬達2-5旋轉時帶動中心軸總成2_6上的齒輪旋轉，在齒條副2-2作用下使行走座2-3沿軌道2-1行走)。在副牽引臂2-10上安裝的抓取裝置2-13通過四桿機構2-12保持在任意位置處抓取ロ都能夠處於水平狀態。當下放取裝置5完成排列工作恢復到初始位置後，上放取裝置2將沿著軌道2-1行走到ニ層平臺I的工作端，並將主牽引臂2-9連同抓取裝置2-13旋轉到鑽杆8的方向，主牽引臂2-9在主液壓缸2-8的驅動下向鑽杆8的方向伸出並帶動副牽引臂2-10及抓取裝置2_13運動，當抓取裝置2-13接觸到鑽杆8後執行抓取，這時吊裝機械可完全脫離鑽杆8，上放取裝置2取代了吊裝機械的動力。由於鑽杆8的下一端已經與下層平臺6接觸了，上放取裝置2隻是受到扶正鑽杆8的力，旋轉座5-2連同鑽杆8旋轉90度，將鑽杆8轉到排列架3的方向，行走座2-3沿軌道2-1行走到指定排列位置，主牽引臂2-9、副牽引臂2-10在主液壓缸2-8、副液壓缸2-11的驅動下同時伸出，將鑽杆8放置到排列架3內，鬆開抓取裝置2-13，回縮主液壓缸2-8、副液壓缸2-11，主牽引臂2-9、副牽引臂2-10回到初始位置，完成鑽杆8在ニ層平臺I上的排列作業。從而完成鑽杆8的全部自動排列作業。將排列好的鑽杆8下入井ロ 7的作業與將鑽杆8從井ロ 7處排列到排列架3內的 作業相反。本發明也可用於套管的下入和自動排列作業。
權利要求
1.一種鑽杆自動放置和取出裝置，其特徵是包括上放取裝置(2)、下放取裝置(5)，上放取裝置(2)安裝在二層平臺(I)的底部，下放取裝置(5)固定在井架(4)的下部，排列架(3)安裝在井架(4)上，先由下放取裝置(5)抓取鑽杆(8)的下部從井口(7)中移動到下層平臺出)的指定位置進行排列，再由上放取裝置(2)上的抓取裝置(2-13)抓取鑽杆(8)的上部移動到排列架(3)上進行排列，上放取裝置(2)包括軌道(2-1)、齒條副(2-2)、行走座(2-3)、側邊輪(2-4)、液壓馬達(2-5)、中心軸總成(2-6)、連接座(2_7)、主液壓缸(2_8)、主牽引臂(2-9)、副牽引臂(2-10)、副液壓缸(2-11)、四桿機構(2-12)、抓取裝置(2-13)，軌道(2-1)固定在二層平臺(I)的底部，軌道(2-1)上安裝行走座(2-3)，行走座(2-3)上有側邊輪(2-4)，側邊輪(2-4)安裝在軌道(2-1)上，行走座(2-3)上有齒條副(2_2)，中心軸總成(2-6)上的齒輪與齒條副(2-2)嚙合，液壓馬達(2-5)安裝在連接座(2-7)上，連接座(2_7)懸掛在中心軸總成(2-6)上，液壓馬達(2-5)驅動中心軸總成(2-6)行走，液壓馬達(2-5)驅動中心軸總成(2-6)上的中心軸旋轉，主牽引臂(2-9)與連接座(2-7)鉸鏈式連接，主液 壓缸(2-8)上端與連接座(2-7)鉸鏈式連接，主液壓缸(2-8)下端與主牽引臂(2-9)鉸鏈式連接，副牽引臂(2-10)下端與主牽引臂(2-9)鉸鏈式連接，副牽引臂(2-10)上端與抓取裝置(2-13)鉸鏈式連接，四桿機構(2-12) —端與抓取裝置(2-13)鉸鏈式連接，另一端與主牽引臂(2-9)下端鉸鏈式連接，副液壓缸(2-11)上端與主牽引臂(2-9)上部鉸鏈式連接，副液壓缸(2-11)下端與副牽引臂(2-10)下部鉸鏈式連接，下放取裝置(5)包括固定座(5-1)、旋轉座(5-2)、起落臂液壓缸(5-3)、起落臂(5-4)、擺動液壓缸(5-5)、擺動臂(5_6)、連杆機構(5-7)、浮動抓取旋轉輪機構(5-8)、旋轉液壓缸(5-9)，固定座(5-1)安裝在井架 (4)下部，旋轉座(5-2)安裝在固定座(5-1)上，旋轉液壓缸(5-9)—端與井架(4)鉸鏈式連接，旋轉液壓缸(5-9)另一端與旋轉座(5-2)鉸鏈式連接，起落臂(5-4)後端與旋轉座(5-2)鉸鏈式連接，起落臂(5-4)前端與擺動臂(5-6)後端鉸鏈式連接，擺動臂(5-6)後端與浮動抓取旋轉輪機構(5-8)鉸鏈式連接，起落臂液壓缸(5-3)上端與起落臂(5-4)鉸鏈式連接，起落臂液壓缸(5-3)下端與旋轉座(5-2)鉸鏈式連接，擺動液壓缸(5-5)後端與起落臂(5-4)後端鉸鏈式連接，擺動液壓缸(5-5)前端與擺動臂(5-6)後端後端鉸鏈式連接，連杆機構(5-7)後端與起落臂(5-4)前端鉸鏈式連接，連杆機構(5-7)前端與浮動抓取旋轉輪機構(5-8)鉸鏈式連接，浮動抓取旋轉輪機構(5-8)抓取從井口(7)裡起出的鑽杆⑶。
2.根據權利要求I所述的鑽杆自動放置和取出裝置，其特徵是浮動抓取旋轉輪機構(5-8)包括抓取連接座(5-8-1)、旋轉輪架(5-8-2)、旋轉輪(5_8_3)、心軸(5_8_4)、阻擋爪(5-8-5)、螺絲釘(5-8-6)、伸出軸(5-8-7)、擺動油缸(5_8_8)，伸出軸(5_8_7)由螺絲釘(5-8-6)固定在抓取連接座(5-8-1)上，伸出軸(5-8-7)由擺動油缸(5_8_8)驅動，旋轉輪架(5-8-2)與伸出軸(5-8-7)連接，旋轉輪(5-8-3)安裝在心軸(5_8_4)上，心軸(5_8_4)安裝在旋轉輪架(5-8-2)上，阻擋爪(5-8-5)安裝在旋轉輪架(5-8-2)上，鑽杆(8)處於旋轉輪(5-8-3)槽裡，並被阻擋爪(5-8-5)約束不會脫出。
全文摘要
一種鑽杆自動放置和取出裝置，包括上放取裝置、下放取裝置，上放取裝置安裝在二層平臺的底部，下放取裝置固定在井架的下部，排列架安裝在井架上，先由下放取裝置抓取鑽杆的下部從井口中移動到下層平臺的指定位置進行排列，再由上放取裝置上的抓取裝置抓取鑽杆的上部移動到排列架上進行排列，可將起出的鑽杆自動排列在排列架上，下鑽杆時，可將排列架上的鑽杆自動取出移動到井口，只需人工操作設備，不需在人工與鑽杆接觸操作，減少了工人的勞動強度，不需要工人在危險環境中工作，不會發生人身傷害事故，能安全生產，起下鑽杆實現了機械化作業，自動化程度高，工作效率高，具有顯著的經濟效益和社會效益。
文檔編號E21B19/14GK102661128SQ20121009713
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月26日 優先權日2012年3月26日
發明者劉吉偉, 周煥波, 鞏亞明, 趙淑萍, 鄧劍波, 高聖新, 高飛 申請人:東營市智成科技有限責任公司