鑽井平臺排管系統及排管方法
2023-12-09 18:09:26 3
專利名稱：鑽井平臺排管系統及排管方法
技術領域：
本發明涉及一種鑽井施工設備和方法，特別是涉及一種鑽井平臺排管系統及排管方法。
背景技術：
鑽井施工作業過程中，鑽杆對接是其中一項重要的排管工序，每次排管數量為三 根，需要對接兩次。目前的鑽井平臺排管系統，一般採用單工位鼠洞完成鑽杆的對接，當進 行完第一次對接後，需要將對接完畢的鑽杆取出，暫時置於其他設備上，然後再向單工位液 壓鼠洞中放入第三根鑽杆，將已經接好的鑽杆取回，完成對接。上述系統，因為只提供一個 排管工位，所以必須在第一次對接完畢後，將鑽杆取出，空出工位進行下一次操作，需要設 定臨時存放裝置，並且增加搬運過程，工作效率低。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是解決鑽井平臺排管系統工作效率低的問題。為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是提供一種鑽井平臺排管系 統，包括多工位鼠洞，井架，抓管機械手和鐵鑽工，所述多工位鼠洞用於固定在鑽井平臺下 方，並提供至少兩個鑽杆插放工位；所述井架用於固定在鑽井平臺上；所述抓管機械手固 定在井架上，用於將貓道機輸送的鑽杆抓起放入鼠洞體和從鼠洞體中提出鑽杆；所述鐵鑽 工設置在鑽井平臺上，用於將兩根鑽杆的對接。其中，所述多工位鼠洞裝置包括頂部支撐 架，至少兩個鼠洞體和與鼠洞體分別一一對應配置的鑽杆對中器、升降液壓缸、鑽杆緩衝裝 置和升降滑輪組，所述頂部支撐架用於固定在鑽井平臺上；所述鼠洞體分別並排設置在頂 部支撐架的下方並與其固定連接，所述頂部支撐架上開有通向鼠洞體內腔的通孔，該通孔 用於穿插鑽杆；所述鑽杆對中器分別固定在頂部支撐架上且中心軸與鼠洞體的中心軸重 合；所述升降液壓缸的其下部分別固定在鼠洞體下部的外壁上；所述鑽杆緩衝裝置分別滑 動設置在鼠洞體的內腔中；所述升降滑輪組中的定滑輪組分別固定在鼠洞體上部的外壁 上，動滑輪組分別與升降液壓缸的上部連接，升降滑輪組中的鋼絲繩一端固定，另一端分別 繞過定滑輪組和動滑輪與鑽杆緩衝裝置固定，升降液壓缸的伸縮帶動鑽杆緩衝裝置向相反 的方向作升降運動。所述抓管機械手包括支架、升降小車、升降小車驅動裝置和機械手裝置，所述支架 上設有垂直導軌；所述升降小車滑動設置在所述導軌上；所述升降小車驅動裝置驅動升降 小車沿導軌上下移動；所述機械手裝置包括至少一個機械手臂、抓管臂、伸縮缸、伸縮臂和 旋轉缸，所述機械手臂用於夾持鑽杆，分別固定在抓管臂上且夾持開口向下；所述伸縮缸的 活塞杆端與抓管臂的上表面固定，所述伸縮臂的上部左側面上固定設有一與該側面垂直的 連接座，該連接板的左端與升降小車的下部鉸接，伸縮缸的缸體固定在伸縮臂上，伸縮臂活 塞杆的伸縮帶動抓管臂上下移動；所述旋轉缸的缸體固定在升降小車上，活塞杆端與伸縮 臂上的連接座的上部鉸接，旋轉缸活塞杆的伸縮帶動伸縮臂繞其升降小車的鉸接點旋轉並由豎直狀態變為水平狀態。本發明還提供了使用上述系統進行排管的方法，包括以下步驟A、用關節吊將第一根鑽杆吊到貓道機上，貓道機將該鑽杆向鑽井中心方同輸送，到達預定位置；B、抓管機械手將該鑽杆提升一定高度後將鑽杆變為豎直狀態；C、將鑽杆插入多工位鼠洞中的第一鼠洞體內的鑽杆緩衝裝置，並由升降液壓缸帶 動升降滑輪組使該鑽杆下降到合適高度；D、抓管機械手重複前面的動作，將貓道機輸送的第二根鑽杆抓起；E、將第二根鑽杆提升一定高度後將其變為豎直狀態；F、與步驟C相同，將第二根鑽杆插入多工位鼠洞中的第二鼠洞體內下降到合適高 度；G、抓管機械手重複前面的動作，將貓道機輸送的第三根鑽杆抓起；H、將第三根鑽杆提升並移動至第一鼠洞體內的第一根鑽杆上方，穿過鑽杆對中器 並由鐵鑽工將兩根鑽杆擰緊，完成鑽杆的對接；I、抓管機械手將已經接好的兩根鑽杆提起，移動至第二鼠洞體內的第二根鑽杆的 上方，鐵鑽工將三根鑽杆擰緊，完成鑽杆的對接；J、抓管機械手將接好的三根鑽杆提走，存放或供鑽機使用。本發明提供的鑽井平臺排管系統，採用了多工位鼠洞結構，提供了至少兩個排管 工位，可以同時將兩根單管布置在鼠洞中，並且當第三根單管接好後，可以直接與剩下的單 管連接，極大的提高生產效率。同時，通過抓管機械手一個設備就可完成鑽杆從水平狀態到 豎直狀態，並且完成鑽杆的連接輔助工作，因此，設備利用率大大提高，節省空間，簡化設備 操作。
圖1為本發明的結構示意圖；圖2為本發明中多工位鼠洞的結構示意圖；圖3為本發明中抓管機械手的結構示意圖；圖4 圖13為本發明排管方法流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作出詳細的說明。如圖1所示，本發明包括包括多工位鼠洞1，井架4，抓管機械手2和鐵鑽工3，所述 多工位鼠洞1固定在鑽井平臺5下方，並提供至少兩個鑽杆插放工位；所述井架4固定在鑽 井平臺5上；所述抓管機械手2固定在井架4上，用於將貓道機30輸送的鑽杆40抓起放入 鼠洞體和從鼠洞體中提出鑽杆；所述鐵鑽工3設置在鑽井平臺上，用於將兩根鑽杆的對接。如圖2所示，所述多工位鼠洞包括頂部支撐架11，兩個鼠洞體14、15和與鼠洞體 14、15分別一一對應配置的鑽杆對中器12、升降液壓缸16、鑽杆緩衝裝置17和升降滑輪組 13，所述頂部支撐架11用於固定在鑽井平臺上；所述鼠洞體14、15分別並排設置在頂部支 撐架11的下方並與其螺栓固定，頂部支撐架11上開有兩個通向鼠洞體14、15內腔的通孔，該通孔用於穿插鑽杆；所述鑽杆對中器12分別位於頂部支撐架11的下方，與頂部支撐架 11固定且中心軸分別與鼠洞體14、15的中心軸重合；所述升降液壓缸16的缸體分別固定 在鼠洞體14、15下部的外壁上，活塞杆分別向上滑動設置在鼠洞體14、15的外壁上；所述鑽 杆緩衝裝置17分別滑動設置在鼠洞體14、15的內腔中；所述升降滑輪組13中設有兩個定 滑輪和兩個動滑輪，其中定滑輪分別固定在鼠洞體14、15上部的外壁上，動滑輪分別與升 降液壓缸的活塞杆連接，升降滑輪組12中的鋼絲繩一端固定，另一端分別繞過兩個定滑輪 和兩個動滑輪與鑽杆緩衝裝置17固定。如圖3所示，所述機械手裝置包括升降小車21、兩個機械手臂26、抓管臂25、伸縮 缸24、伸縮臂23和旋轉缸22，所述機械手臂26分別固定在抓管臂25的左右兩端且夾持開 口向下，用於夾持鑽杆40 ；所述伸縮缸24的活塞杆端與抓管臂25的上表面固定，所述伸縮 臂23的上部左側面上固定設有一與該側面垂直的連接座，該連接座的左端與升降小車21 的下部鉸接，伸縮缸24的缸 體固定在伸縮臂23上，伸縮臂23活塞杆的伸縮帶動抓管臂25 上下移動；所述旋轉缸22的缸體固定在升降小車21上，活塞杆端與伸縮臂25上的連接座 的上部鉸接，旋轉缸22活塞杆的伸縮帶動伸縮臂23繞其升降小車21的鉸接點旋轉並由豎 直狀態變為水平狀態。圖4 圖13使用上述系統進行排管作業的流程圖。如圖4 圖9所示，所述排管 作業流程如下A、用關節吊將第一根鑽杆吊到貓道機上，貓道機將該鑽杆向鑽井中心方向輸送， 到達預定位置；B、抓管機械手將該鑽杆提升一定高度後將鑽杆變為豎直狀態；C、將鑽杆插入多工位鼠洞中的第一鼠洞體內的鑽杆緩衝裝置上，並由升降液壓缸 帶動升降滑輪組使該鑽杆下降到合適高度；D、抓管機械手重複前面的動作，將貓道機輸送的第二根鑽杆抓起；E、將第二根鑽杆提升一定高度後將其變為豎直狀態；F、與步驟C相同，將第二根鑽杆插入多工位鼠洞中的第二鼠洞體內下降到合適高 度；G、抓管機械手重複前面的動作，將貓道機輸送的第三根鑽杆抓起；H、將第三根鑽杆提升並移動至第一鼠洞體內的第一根鑽杆上方，穿過鑽杆對中器 並由鐵鑽工將兩根鑽杆擰緊，完成鑽杆的對接；I、抓管機械手將已經接好的兩根鑽杆提起，移動至第二鼠洞體內的第二根鑽杆的 上方，鐵鑽工將三根鑽杆擰緊，完成鑽杆的對接；J、抓管機械手將接好的三根鑽杆提走，存放或供鑽機使用。下面詳細介紹雙工位鼠洞和抓管機械手的動作關係一、雙工位鼠洞在進行鑽杆對接作業時，首先使升降液壓缸16的活塞杆向下運動，帶動滑輪組運 動，於是鼠洞體14中的鑽杆緩衝裝置17向上運動，達到升降液壓缸16行程的2倍，將第一 根鑽杆放置在鑽杆緩衝裝置17上，升降液壓缸16的活塞杆向上運動，帶動鑽杆緩衝裝置17 向下運動，於是鑽杆向下運動，當鑽杆露出的長度適合進行接管的時候，升降液壓缸16停 止運動，同樣，向鼠洞體15中放入第二根鑽杆，將第三根鑽杆與第一根對接，完畢，從鼠洞體14中提出，再與鼠洞體15中的第二根對接。完成一個循環後，依次循環。本發明也可以將升降液壓缸16的活塞杆分別固定在鼠洞體14、15下部的外壁上，缸體分別滑動設置在鼠洞體14、15的外壁上，同樣可以實現升降液壓缸16活塞杆的伸縮帶 動鑽杆緩衝裝置17反向上下運動。二、抓管機械手a.抓管機械手的機械手臂26抓起由貓道機30輸送的水平狀態鑽杆40 ；b.升降小車21上升，上升到一定高度後，旋轉缸22伸出，使鑽杆40由水平變為豎 直；c.升降小車21下降，將鑽杆40放入第一鼠洞；d.抓管機械手回來抓起第二根鑽杆，變為豎直後下降，放入第二鼠洞；e.抓管機械手抓第三根鑽杆，變為豎直後下降，與第二根鑽杆對接，對接好後抓 起；f.伸縮缸22伸出，將鑽杆放入第一鼠洞，將三根鑽杆連成一根。本發明不局限於上述最佳實施方式，任何人應該得知在本發明的啟示下作出的結 構變化，例如當需要接四根或者更多的時候，可以設計成三工位鼠洞或四工位鼠洞等多個 工位，凡是與本發明具有相同或相近的技術方案，均落入本發明的保護範圍之內。
權利要求
鑽井平臺排管系統，包括多工位鼠洞，用於固定在鑽井平臺下方，並提供至少兩個鑽杆插放工位；井架，用於固定在鑽井平臺上；抓管機械手，固定在井架上，用於將貓道機輸送的鑽杆抓起放入鼠洞體和從鼠洞體中提出鑽杆；鐵鑽工，設置在鑽井平臺上，用於將兩根鑽杆的對接；其特徵在於，所述多工位鼠洞包括頂部支撐架，用於固定在鑽井平臺上；至少兩個鼠洞體，分別並排設置在頂部支撐架的下方並與其固定連接，所述頂部支撐架上開有通向鼠洞體內腔的通孔，該通孔用於穿插鑽杆；與鼠洞體一一對應配置的鑽杆對中器，分別固定在頂部支撐架上且中心軸與鼠洞體的中心軸重合；與鼠洞體一一對應配置的升降液壓缸，其下部分別固定在鼠洞體下部的外壁上；與鼠洞體一一對應配置的鑽杆緩衝裝置，分別滑動設置在鼠洞體的內腔中；與鼠洞體一一對應配置的升降滑輪組，其中的定滑輪組分別固定在鼠洞體上部的外壁上，動滑輪組分別與升降液壓缸的上部連接，升降滑輪組中的鋼絲繩一端固定，另一端分別繞過定滑輪組和動滑輪與鑽杆緩衝裝置固定，升降液壓缸的伸縮帶動鑽杆緩衝裝置向相反的方向作升降運動。
2.如權利要求1所述的鑽井平臺排管系統，其特徵在於所述抓管機械手，包括 垂直導軌，固定在所述井架上；升降小車，滑動設置在所述導軌上； 升降小車驅動裝置，驅動升降小車沿導軌上下移動； 至少一個機械手臂，用於夾持鑽杆；抓管臂，所述機械手臂分別固定在抓管臂上且夾持開口向下； 伸縮缸，其活塞杆端與抓管臂的上表面固定；伸縮臂，其上部左側面上固定設有一與該側面垂直的連接座，該連接座的左端與升降 小車的下部鉸接，所述伸縮缸的缸體固定在伸縮臂上，伸縮臂活塞杆的伸縮帶動抓管臂上 下移動伸縮臂活塞杆的伸縮帶動抓管臂伸縮移動；旋轉缸，其缸體固定在升降小車上，活塞杆端與伸縮臂上的連接座的上部鉸接，旋轉缸 活塞杆的伸縮帶動伸縮臂繞其升降小車的鉸接點旋轉並由豎直狀態變為水平狀態。
3.應用如權利要求1所述的鑽井平臺排管系統進行排管的方法，其特徵在於包括以下 步驟A、用關節吊將第一根鑽杆吊到貓道機上，貓道機將該鑽杆向鑽井中心方向輸送，到達 預定位置；B、抓管機械手將該鑽杆提升一定高度後將鑽杆變為豎直狀態；C、將鑽杆插入多工位鼠洞中的第一鼠洞體內的鑽杆緩衝裝置，並由升降液壓缸帶動升 降滑輪組使該鑽杆下降到合適高度；D、抓管機械手重複前面的動作，將貓道機輸送的第二根鑽杆抓起；Ε、將第二根鑽杆提升一定高度後將其變為豎直狀態；F、與步驟C相同，將第二根鑽杆插入多工位鼠洞中的第二鼠洞體內下降到合適高度；G、抓管機械手重複前面的動作，將貓道機輸送的第三根鑽杆抓起；H、將第三根鑽杆提升並移動至第一鼠洞體內的第一根鑽杆上方，穿過鑽杆對中器並由 鐵鑽工將兩根鑽杆擰緊，完成鑽杆的對接；I、抓管機械手將已經接好的兩根鑽杆提起，移動至第二鼠洞體內的第二根鑽杆的上方，鐵鑽工將三根鑽杆擰緊，完成鑽杆的對接；J、抓管機械手將接好的三根鑽杆提走，存放或供鑽機使用。
全文摘要
本發明公開了一種鑽井平臺排管系統，包括多工位鼠洞，井架，抓管機械手和鐵鑽工，多工位鼠洞提供至少兩個鼠洞體鑽杆插放工位，鼠洞體內一一對應配置有鑽杆對中器、升降液壓缸、鑽杆緩衝裝置和升降滑輪組，通過抓管機械手依次將鑽杆抓起放入鼠洞體並從鼠洞體中提出鑽杆進行對接，本發明還提供了使用上述系統進行排管的方法。本發明採用了多工位鼠洞結構，提供了至少兩個排管工位，可以同時將兩根單管布置在鼠洞中，並且當第三根單管接好後，可以直接與剩下的單管連接，極大的提高生產效率。另外，通過抓管機械手一個設備就可完成鑽杆從水平狀態到豎直狀態，因此設備利用率大大提高，節省空間，簡化設備操作。
文檔編號E21B19/14GK101812977SQ20091000945
公開日2010年8月25日 申請日期2009年2月25日 優先權日2009年2月25日
發明者劉世濱, 張衛萍, 解彥剛, 許愛兵 申請人:北京Tsc海洋石油裝備有限公司