海洋鑽井平臺自動排管系統的製作方法
2023-12-09 18:12:51 1
專利名稱：海洋鑽井平臺自動排管系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鑽井施工設備，具體地說，涉及一種海洋鑽井平臺自動排管系統。
背景技術：
鑽井施工作業過程中，鑽具(鑽杆、鑽鋌、套管等)對接立根是一項非常重要的工序，每次立根需要對接兩次。現有的鑽井平臺排管系統在對接過程中大多是通過鐵鑽工或動力鉗來實現對接，每次對接都要將鑽具放置到鼠洞內進行，對接後從鼠洞內取出，對接過程中需要人工校正鑽杆的位置，使得整個對接過程時間較長，工作效率低。另外，對接後的鑽具立根輸送比較耗時，目前還沒有專用設備。因此，需要一種新的技術方案來解決上述技術問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種可實現鑽具(鑽杆、鑽鋌、套管等)空中對接，鑽具立根或單根輸送方便、安全可靠的海洋鑽井平臺自動排管系統。本發明解決上述技術問題採用的技術方案是:海洋鑽井平臺自動排管系統，包括井架、至少一組用於抓取和排放鑽杆的抓管裝置、與抓管裝置相配套的液壓貓道、與抓管裝置相配套的鼠洞和控制整體系統的PLC控制裝置，所述井架固定在鑽井平臺上，所述液壓貓道用於將鑽杆輸送至指定位置，便於抓管裝置的抓取；所述鼠洞固定在鑽井平臺的下方，為鑽杆的對接提供空間；所述抓管裝置包括:用來固定機械臂的導軌立柱、與導軌立柱頂部360°旋轉式連接的上座、與導軌立柱底部360°旋轉式連接的下座、固定在鑽井平臺上的下行軌道和固定在井架頂部的上行軌道，所述上、下座分別固定在上、下行軌道內，所述導軌立柱上設置有上下兩個機械臂，所述上、下機械臂的前端上均設置有旋轉式連接座，所述上機械臂的旋轉式連接座上至少設置有一個抓管手和一個上、卸扣裝置，所述下機械臂的旋轉式連接座上至少設置有一個抓管手。
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所述上機械臂的旋轉式連接座上至少設置有一個抓管手，所述下機械臂的旋轉式連接座上至少設置有一個抓管手和一個上、卸扣裝置。所述上、卸扣裝置上設置有扭矩實時監測控制裝置。還包括龍門機械臂裝置，所述龍門機械臂裝置包括兩平行設置的龍門架、設置於兩龍門架間的升降橫梁、固定在升降橫梁上的擺動臂和固定在擺動臂底部的抓取裝置，所述龍門架的上、下端均通過運行軌道分別固定在井架和鑽井平臺上，所述升降橫梁通過升降軌道固定在龍門架上。所述抓取裝置由三個抓管手組成，其中至少一個抓管手上設置有防墜落裝置。所述升降橫梁為上下兩個，所述擺動臂的上部可擺動式地固定在下升降橫梁上。所述擺動臂的擺動幅度為左右各90°。本發明通過PLC控制裝置對各部件實施遠程監測控制，實現遠程控制作業，達到鑽井平臺無人化作業的標準，降低惡劣天氣施工的危險，保障鑽井平臺人身安全。
本發明的優點是:實現鑽杆空中對接，對接過程中可自動調節上、下鑽杆的位置，避免上、卸扣過程中發生卡死現象的發生，可縮短對接時間，提高工作效率，減少鐵鑽工或動力鉗的使用，降低施工成本，同時通過龍門機械臂裝置可對鑽杆單根進行對接或將立根從鑽杆盒運輸到井口或將立根運輸到指定位置。
圖1為本發明實施例1的結構示意圖。圖2為本發明的實施例2的結構示意圖。圖3為龍門機械臂裝置的結構示意圖。圖4為龍門機械臂裝置的抓取裝置結構示意圖。圖5為實施例3的結構示意圖。圖6為實施例4的結構示意圖。其中:1、井架，2、抓管裝置，3、液壓貓道，4、鼠洞，5、鑽井平臺，6、鑽杆，7、機械臂，
8、導軌立柱，9、上座，10、下座，11、下行軌道，12、上行軌道，13、抓管手，14、上、卸扣裝置，15、扭矩實時監測控制裝置，16、龍門機械臂裝置，17、龍門架，18、升降橫梁，19、擺動臂，20、抓取裝置，21、運行軌道，22、升降軌道，23、多級液壓缸，24、防墜落裝置，25、旋轉式連接座。
具體實施例方式實施例1如圖1、圖3和圖4所示，海洋鑽井平臺自動排管系統，包括井架1、至少一組用於抓取和排放鑽杆6的抓管裝置2、與抓管裝置相配套的液壓貓道3、與抓管裝置相配套的鼠洞4和控制整體系統的PLC控制裝置(圖中未畫出)，井架I固定在鑽井平臺5上，液壓貓道3用於將鑽杆6輸送至指定位置，便於抓管裝置的抓取；鼠洞4固定在鑽井平臺的下方，為鑽杆的對接提供空間；抓管裝置包括:用來固定機械臂7的導軌立柱8、與導軌立柱8頂部360°旋轉式連接的上座9、與導軌立柱底部360°旋轉式連接的下座10、固定在鑽井平臺上的下行軌道11和固定在井架頂部的上行軌道12，上、下座分別固定在上、下行軌道內，在導軌立柱8上設置有上下兩個機械臂7，在上、下機械臂的前端上均設置有旋轉式連接座25，在上機械臂的旋轉式連接座25上設置有一個抓管手13和一個上、卸扣裝置14，上、卸扣裝置14位於上部抓管手13的下方，在下機械臂的旋轉式連接座25上設置有兩個抓管手13，同時在上、卸扣裝置14上設置有扭矩實時監測控制裝置15。為了便於鑽杆立根運輸，排管系統還包括龍門機械臂裝置16，龍門機械臂裝置包括兩平行設置的龍門架17、設置於兩龍門架間的升降橫梁18、固定在升降橫梁上的擺動臂19和固定在擺動臂底部的抓取裝置20，龍門架17的上、下端均通過運行軌道21分別固定在井架I和鑽井平臺5上，升降橫梁18通過升降軌道22固定在龍門架上。為了增強穩固性，升降橫梁18為上下兩個，擺動臂19的上部可擺動式地固定在下升降橫梁上，通過在上升降橫梁上設置多級液壓缸23驅動擺動臂19擺動，擺動臂的擺動幅度可達到左右90°。為了抓取立根方便快捷，抓取裝置20由三個抓管手組成，為了安全，在中間一個抓管手上設置了防墜落裝置24，以防止立根在運輸過程中因斷電或其他原因發生墜落造成事故。
這裡要說明的是，龍門機械臂裝置除具有運輸立根功能外，還可以對鑽杆或其他鑽具進行接單根。即通過抓管手抓取鑽杆或其他鑽具(如:鑽鋌、套管)，配合鐵鑽工或動力鉗進行單根對接，對接後再輸送到指定位置放置。整個過程可單獨完成，也可與抓管裝置同步進行，互不幹擾。本發明的排管步驟為:(I)接通動力源，抓管裝置旋至其相配套的液壓貓道位置，上機械臂上的抓管手抓取第一根鑽杆；(2)上機械臂上升至一定高度，鑽杆變為豎直狀態；(3)下機械臂上的兩抓管手抓取第二根鑽杆，上述至一定高度，鑽杆變為豎直狀態；(4)上機械臂下降，使得第一根鑽杆位於第二根鑽杆的上方，若上、下兩鑽杆的位置發生了偏移，可通過上、下機械臂上旋轉式連接座來帶動鑽杆轉動調整上下鑽杆的位置，達到微調或校正的作用，保證上下鑽杆穿過鑽杆對中器；(5)上、卸扣裝置動作，將兩根鑽杆對接，上扣過程由扭矩實時監測控制裝置實施安全控制；(6)上下機械臂同時下降，將鑽杆放置鼠洞內，在下機械臂下降至一定高度後，下機械臂上的兩抓管手自動鬆開並收縮，上機械臂繼續下降至一定高度後鬆開，鼠洞口的氣動卡瓦卡緊鑽杆；(7)上機械臂的抓管手抓取第三根鑽杆並上升至一定高度；
(8)下機械臂的兩抓管手抓緊鼠洞內的鑽杆；(9)上機械臂下降至一定高度，使得第三根鑽杆位於第一根鑽杆的上方，穿過鑽杆對中器；(10)上、卸扣裝置動作，將鑽杆對接；(11)上、下機械臂同時上升，將對接後的鑽杆排至鑽杆盒備用，完成對接排管過程。而在排管過程中，龍門機械臂裝置可同步地將鑽杆盒內的鑽杆立根運輸到井口使用，運輸過程與排管過程互不幹擾，獨立進行。整個排管、運輸過程完全可PLC控制裝置，通過遠程監測控制儀器實現遠程控制作業，達到鑽井平臺無人化作業的標準，降低惡劣天氣施工的危險，保障鑽井平臺人身安全。實施例2如圖2所示，在上機械臂的旋轉式連接座25上設置有兩個抓管手13，在下機械臂的旋轉式連接座25上設置有一個抓管手13和一個上、卸扣裝置14，上、卸扣裝置14位於下部抓管手13的上方，同時在上、卸扣裝置14上設置有扭矩實時監測控制裝置15。 本實施例的其他結構同實施例1。實施例3如圖5所示，在上機械臂的旋轉式連接座25上設置有三個抓管手13，在下機械臂的旋轉式連接座25上設置有兩個抓管手13和一個上、卸扣裝置14，上、卸扣裝置14位於下部抓管手13的上方，同時在上、卸扣裝置14上設置有扭矩實時監測控制裝置15。本實施例的其他結構同實施例1。
實施例4如圖6所示，在上機械臂的旋轉式連接座25上設置有一個抓管手13，在下機械臂的旋轉式連接座25上設置有一個抓管手13和一個上、卸扣裝置14，上、卸扣裝置14位於下部抓管手13的上方，同時在上、卸扣裝置14上設置有扭矩實時監測控制裝置15。本實施例的其他結構同實`施例1。
權利要求
1.海洋鑽井平臺自動排管系統，包括井架、至少一組用於抓取和排放鑽杆的抓管裝置、與抓管裝置相配套的液壓貓道、與抓管裝置相配套的鼠洞和控制整體系統的PLC控制裝置，所述井架固定在鑽井平臺上，所述液壓貓道用於將鑽杆輸送至指定位置，便於抓管裝置的抓取；所述鼠洞固定在鑽井平臺的下方，為鑽杆的對接提供空間；所述抓管裝置包括:用來固定機械臂的導軌立柱、與導軌立柱頂部360°旋轉式連接的上座、與導軌立柱底部360°旋轉式連接的下座、固定在鑽井平臺上的下行軌道和固定在井架頂部的上行軌道，所述上、下座分別固定在上、下行軌道內，其特徵在於:所述導軌立柱上設置有上下兩個機械臂，所述上、下機械臂的前端上均設置有旋轉式連接座，所述上機械臂的旋轉式連接座上至少設置有一個抓管手和一個上、卸扣裝置，所述下機械臂的旋轉式連接座上至少設置有一個抓管手。
2.根據權利要求1所述的海洋鑽井平臺自動排管系統，其特徵在於:所述上機械臂的旋轉式連接座上至少設置有一個抓管手，所述下機械臂的旋轉式連接座上至少設置有一個抓管手和一個上、卸扣裝置。
3.根據權利要求1或2所述的海洋鑽井平臺自動排管系統，其特徵在於:所述上、卸扣裝置上設置有扭矩實時監測控制裝置。
4.根據權利要求1或2所述的海洋鑽井平臺自動排管系統，其特徵在於:還包括龍門機械臂裝置，所述龍門機械臂裝置包括兩平行設置的龍門架、設置於兩龍門架間的升降橫梁、固定在升降橫梁上的擺動臂和固定在擺動臂底部的抓取裝置，所述龍門架的上、下端均通過運行軌道分別固定在井架和鑽井平臺上，所述升降橫梁通過升降軌道固定在龍門架上。
5.根據權利要求4 所述的海洋鑽井平臺自動排管系統，其特徵在於:所述抓取裝置由三個抓管手組成，其中至少一個抓管手上設置有防墜落裝置。
6.根據權利要求4所述的海洋鑽井平臺自動排管系統，其特徵在於:所述升降橫梁為上下兩個，所述擺動臂的上部可擺動式地固定在下升降橫梁上。
7.根據權利要求6所述的海洋鑽井平臺自動排管系統，其特徵在於:所述擺動臂的擺動幅度為左右各90°。
全文摘要
本發明公開了一種海洋鑽井平臺自動排管系統，包括井架、至少一組用於抓取和排放鑽杆的抓管裝置、液壓貓道、鼠洞和控制整體系統的PLC控制裝置，所述井架固定在鑽井平臺上，所述鼠洞固定在鑽井平臺的下方，其特徵在於所述導軌立柱上設置有上下兩個機械臂，所述上、下機械臂的前端上均設置有旋轉式連接座，所述上機械臂的旋轉式連接座上至少設置有一個抓管手和一個上、卸扣裝置，所述下機械臂的旋轉式連接座上至少設置有一個抓管手。本發明的優點是實現鑽杆空中對接，對接過程中可自動調節上、下鑽杆的位置，可縮短對接時間，提高工作效率，降低施工成本。
文檔編號E21B19/14GK103244062SQ201310189710
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月20日 優先權日2013年5月20日
發明者劉承建 申請人:劉承建