專利名稱：二層臺鉆桿自動排放裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機械手技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種適用于陸上鉆機和海上鉆機鉆井使用的ニ層臺鉆桿自動排放裝置。
背景技術(shù)：
鉆桿排放是鉆井過程中把鉆桿從排放架、鉆桿盒移至井ロ或者從井口移至排放架的必要過程，目前鉆井作業(yè)中鉆桿、立根的起放通常是工人操作吊卡，通過吊卡卡接在鉆桿的接箍處，然后通過起吊機械吊起(或)下放鉆桿到指定位置，再由工人摘掛釋放吊卡，這種抓取和釋放、移動、排放鉆桿的高空作業(yè)非常危險且勞動強度較大，作業(yè)效率也非常低下。僅幾年，機械手和機械手臂在機械加工生產(chǎn)領(lǐng)域中已有廣泛的應(yīng)用，由于機械加工領(lǐng)域應(yīng)用的機械手臂強調(diào)的是靈活性，因此在其結(jié)構(gòu)設(shè)計上如果負載過高，則會增加其制造和使用成本；另外エ廠化使用的機械手臂承載能力相對較低，難以在鉆井設(shè)備行業(yè)中實施鉆桿的抓取和移動。·現(xiàn)有專利中也有對機械手進行改進，如申請?zhí)枮?2207113. X，申請日為2002-1-29，名稱為“ニ層臺鉆桿自動排放裝置”的實用新型專利，其技術(shù)方案為本實用新型涉及一種能在~.層臺上將井架中心的鉆桿拉進到井架內(nèi)側(cè)和從井架內(nèi)側(cè)拉出鉆桿到井架中心的機械手。它由銷栓、軸柱、一號液壓缸軸、ニ層臺、二號液壓缸、一號液壓缸、扇形齒輪體、齒條、小平形支桿、大平形支桿、三號液壓缸、三號液壓缸桿、四號液壓缸桿、活叉頭、死叉頭體、四號液壓缸、叉頭銷組成，在ニ層臺上安裝上機械手后，使工人的勞動強度降低、工作效率大大提高。但是上述機械手雖然提高了工作效率，但是對原鉆機ニ層臺結(jié)構(gòu)改動較大，并且傳動結(jié)構(gòu)與電氣設(shè)計仍然存在不足之處，無法根據(jù)不同的要求進行操作上的調(diào)整。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的ニ層臺鉆桿自動排放裝置存在的承載能力相對較低，難以在鉆井設(shè)備行業(yè)中實施鉆桿的抓取和移動的問題，現(xiàn)提出一種承載能力強、滿足鉆井環(huán)境、使用壽命長和全機械化連續(xù)作業(yè)的ニ層臺鉆桿自動排放裝置。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型的具體方案如下一種ニ層臺鉆桿自動排放裝置，包括平移油缸移動組件、芯管回轉(zhuǎn)組件、套管提升油缸、套管組件、變幅桿組件和夾緊桿組件，其特征在于平移油缸移動組件與芯管回轉(zhuǎn)組件相連接，芯管回轉(zhuǎn)組件與套管組件一端相連，芯管回轉(zhuǎn)組件和套管組件之間還設(shè)置有套管提升油缸，套管組件另一端與變幅桿組件一端相連，變幅桿組件另一端與夾緊桿組件相連。進ー步的，所述平移油缸移動組件包括導(dǎo)軌架、平移油缸、移動小車；導(dǎo)軌架頂面安裝在ニ層臺操作臺底梁下，移動小車的四個滾輪與導(dǎo)軌架外側(cè)的軌道相匹配，平移油缸連接在導(dǎo)軌架和移動小車的兩耳板間。[0008]進ー步的，所述芯管回轉(zhuǎn)組件包括安裝座、回轉(zhuǎn)支承、液壓馬達、齒輪機構(gòu)和芯管；安裝座上部與移動小車的耳板連接，回轉(zhuǎn)支承的大齒圈與安裝座連接，芯管上部的法蘭和回轉(zhuǎn)支承上部的回轉(zhuǎn)圈連接。芯管回轉(zhuǎn)角度±90°。進ー步的，套管提升油缸兩端用銷將芯管和套管相連。進ー步的，套管組件包括上套筒、下套筒和連接鋼管；套管組件的上套筒連接提升油缸和變幅油缸，下套筒連接變幅桿的兩耳板孔。進ー步的，夾緊桿組件包括夾緊桿、左右夾鉗、夾鉗牙、夾緊夾甜開合范圍為Φ73mm Φ 140mm。本實用新型的優(yōu)點在于I、本實用新型的承載能力強、能滿足鉆井環(huán)境。具體的說首先，能滿足Φ73 Φ140 (2-7/8" 5-1/2")的鉆桿，根據(jù)提升鉆柱的拉カ計算所得，需滿足25KN的提升力。故本裝置設(shè)計參數(shù)提升カ為25KN。其次，安裝位置是與ニ層臺底部的H型鋼(200X 150X8)整體組焊，通過耳銷方式聯(lián)接。整體結(jié)構(gòu)是采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)型鋼制作的框架式高強度結(jié)構(gòu)，鋼板采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼材質(zhì)，無縫管采用20#鋼材質(zhì)，整體承載能力安全系數(shù)大于8倍工作載荷，并符合相關(guān)制作規(guī)范。最后，液壓傳動系統(tǒng)采用多功能綜合液壓站，額定系統(tǒng)壓カ達到25MPa，4根液壓缸及液壓馬達分別單獨控制旋轉(zhuǎn)、伸縮、平移、變幅升降、夾緊等幾個活動部件動作，動カ傳動結(jié)合緊密穩(wěn)定，動カ分配合理、高效，在此額定壓カ下的動カ系統(tǒng)動カ支配完全滿足本設(shè)備的使用要求。2、本實用新型的使用壽命増加，并且實現(xiàn)ニ層臺鉆桿自動排放裝置鉆桿自動排放的全機械化連續(xù)作業(yè)，能大幅度減少操作人員的勞動強度、改善工作條件。本實用新型取、下鉆無需井架エ和鉆臺操作エ，減少提升和鉆臺區(qū)域發(fā)生事故的危險，降低工作風(fēng)險、提高鉆井效率、節(jié)約成本。4、本實用新型屬于ニ層臺的一部分，具有輕便易于安裝和拆卸的特點。

圖I為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為平移油缸移動組件結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為芯管回轉(zhuǎn)組件結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為套管組件與夾緊桿組件結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為ニ層臺鉆柱存放起止點示意圖。附圖中10平移油缸移動組件、20芯管回轉(zhuǎn)組件、30套管提升油缸、40套管組件、50變幅桿組件、60夾緊桿組件。11導(dǎo)軌架、12平移油缸、13移動小車、14耳板。21安裝座、22回轉(zhuǎn)支承、23液壓馬達、24齒輪機構(gòu)、25芯管。41上套筒、42下套筒、43連接鋼管、44提升油缸、45變幅油缸。61夾緊桿、62左右夾鉗、63夾鉗牙、64夾緊油缸。
具體實施方式
ニ層臺鉆桿自動排放裝置包括平移油缸移動組件、芯管回轉(zhuǎn)組件、套管提升油缸、套管組件、變幅桿組件和夾緊桿組件，平移油缸移動組件與芯管回轉(zhuǎn)組件相連接，芯管回轉(zhuǎn)組件與套管組件一端相連，芯管回轉(zhuǎn)組件和套管組件之間還設(shè)置有套管提升油缸，套管組件另一端與變幅桿組件一端相連，變幅桿組件另一端與夾緊桿組件相連。平移油缸移動組件包括導(dǎo)軌架、平移油缸、移動小車；導(dǎo)軌架頂面安裝在ニ層臺操作臺底梁下，移動小車的四個滾輪與導(dǎo)軌架外側(cè)的軌道相匹配，平移油缸連接在導(dǎo)軌架和移動小車的兩耳板間。芯管回轉(zhuǎn)組件包括安裝座、回轉(zhuǎn)支承、液壓馬達、齒輪機構(gòu)和芯管；安裝座上部與移動小車的耳板連接，回轉(zhuǎn)支承的大齒圈與安裝座連接，芯管上部的法蘭和回轉(zhuǎn)支承上部的回轉(zhuǎn)圈連接，芯管回轉(zhuǎn)角度±90°。 套管提升油缸兩端用銷將芯管和套管相連。套管組件包括上套筒、下套筒和連接鋼管；套管組件的上套筒連接提升油缸和變幅油缸，下套筒連接變幅桿的兩耳板孔。夾緊桿組件包括夾緊桿、左右夾鉗、夾鉗牙、夾緊油缸，夾鉗開合范圍為Φ73πιπι Φ140mmo本實用新型是用于ニ層臺和鉆臺之間的三鉆桿立根自動排放作業(yè)，適用于陸上鉆機和海上鉆機鉆井使用。裝置在起下鉆作業(yè)時配合頂驅(qū)裝置將立根從井口移至鉆臺上的立根盒上，并將之按序排放，或從立根盒上按序移至井口中心。本裝置可以在保留或少量改動原鉆機ニ層臺結(jié)構(gòu)時安裝在ニ層臺操作臺下面，既可使用本裝置在鉆臺面進行操作(ニ層臺不上井架エ)，又可以在原來的ニ層臺上人工操作，以適應(yīng)不同的需要。本裝置結(jié)合了可靠的液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計和獨特的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)特點，即可人工操作控制取、放鉆桿，也可實現(xiàn)智能化(即“ー鍵化”)的全自動完成取、放鉆桿的整個工作過程。先進的電控及液壓傳動系統(tǒng)，是其質(zhì)量的保證和高技術(shù)水平含量的完美體現(xiàn)。此排管裝置的使用，可以最大限度的減少井架施工人員的數(shù)量，從而提高鉆井作業(yè)的安全性和生產(chǎn)效率。本實用新型的工作原理為一、起鉆作業(yè)I、當?shù)谝恢@柱下部的鉆桿扣卸扣結(jié)束時，第一、ニ柱鉆柱分離開，ニ層臺機械手裝置在兩個變幅油缸伸縮、液壓馬達回轉(zhuǎn)的復(fù)合運動下，移至起始點，即井口中心(O點處)，兩油缸及液壓馬達三個液壓元件的同步運動控制由電氣設(shè)定規(guī)定預(yù)定的運動軌跡移動。到O點后張開夾鉗ロ，作好移動鉆柱的準備。2、夾緊油缸伸長，夾緊鉆柱。夾緊油壓由預(yù)定的不同鉆柱規(guī)格(重量不同)設(shè)定不同的夾緊油壓。夾鉗夾緊后，頂驅(qū)松開上部鉆桿接頭處的夾具，并移動夾具使脫離鉆柱。3、提升油缸收縮，將套管及鉆柱提升一定距離。提升距離大于在移動中的上下波動和井口及立根盒枕木間的高差之和。4、兩個變幅油缸一伸ー縮，液壓馬達旋轉(zhuǎn)，三個液壓動カ元件在預(yù)設(shè)定的軌跡上沿圖上OAB路線移動且旋轉(zhuǎn)至B點(最近通道點)。5、頂部平移油缸收縮，將移動小車、芯管、套管、鉆柱一起沿通道移動至右側(cè)最遠的鉆柱槽處，即圖中的C點(最遠通道點)。6、兩個變幅油缸一伸ー縮,將鉆柱移動至此排最右邊ー個鉆柱存放點，即圖中的Dl點。7、提升油缸伸長，降下鉆柱，至鉆柱底部與立根盒的枕木梁接觸就位。8、夾緊油缸收縮，松開所夾緊的鉆柱，讓鉆柱的重量完全落至枕木上。上部依靠在ニ層臺鉆柱存放槽的矩形鋼管上。完成第一根鉆柱的移送。9、依上面次序，將第二根鉆柱移送至D2點。此槽內(nèi)鉆柱擺放完成后，依次擺放左邊弟遠Iv鉆柱存放點。最后直到起鉆完成。ニ、下鉆作業(yè)下鉆作業(yè)的順序與上述起鉆作業(yè)情況相反。即由最后ー根就位的鉆柱移送至該槽的通道處。再移動至B點，然后沿BAO路線到井口中心。本實用新型可適用于雙鉆桿立根井架，也可以適用于三鉆桿立根井架上，適應(yīng)性更強；鉆桿的排放無需人工，可實現(xiàn)全自動化遠程控制，大大降低鉆井作業(yè)的安全風(fēng)險；此 裝置的應(yīng)用，將原來的人工排管操作時間大大縮短，從而提高了作業(yè)的生產(chǎn)效率；結(jié)構(gòu)緊湊幾大部件的整體結(jié)合，與ニ層臺的聯(lián)接固定是采用耳銷的方式，易于此裝置的安裝和拆卸；操作簡單、靈活、可靠，根據(jù)各井架及ニ層臺的結(jié)構(gòu)變化，可以隨時調(diào)整并預(yù)先在控制面板設(shè)定其工作軌跡的相關(guān)控制程序，僅需利用鉆臺面為其單獨設(shè)置的操控箱或無線遙控器就可完成工作。簡化ニ層臺的結(jié)構(gòu)及降低整體重量該排管裝置ー經(jīng)應(yīng)用，即不再需要ニ層臺的人工操作，由于ニ層臺的無人環(huán)境，ニ層臺上三面擋風(fēng)墻既可以不再需要了。在定向鉆井和欠平衡鉆井操作中無需井架エ攀爬給立根連接加墊。
權(quán)利要求1.一種ニ層臺鉆桿自動排放裝置，包括平移油缸(12)移動組件(10)、芯管回轉(zhuǎn)組件(20)、套管提升油缸(30)、套管組件(40)、變幅桿組件(50)和夾緊桿組件(60)，其特征在于平移油缸(12)移動組件(10)與芯管回轉(zhuǎn)組件(20)相連接，芯管回轉(zhuǎn)組件(20)與套管組件(40)—端相連，芯管回轉(zhuǎn)組件(20)和套管組件(40)之間還設(shè)置有套管提升油缸(30)，套管組件(40)另一端與變幅桿組件(50) —端相連，變幅桿組件(50)另一端與夾緊桿組件(60)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ニ層臺鉆桿自動排放裝置，其特征在于所述平移油缸(12)移動組件(10)包括導(dǎo)軌架(11 )、平移油缸(12)、移動小車(13);導(dǎo)軌架(11)頂面安裝在ニ層臺操作臺底梁下，移動小車(13)的四個滾輪與導(dǎo)軌架(11)外側(cè)的軌道相匹配，平移油缸(12)連接在導(dǎo)軌架(11)和移動小車(13)的兩耳板(14)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ニ層臺鉆桿自動排放裝置，其特征在于所述芯管回轉(zhuǎn)組件(20)包括安裝座(21)、回轉(zhuǎn)支承(22)、液壓馬達(23)、齒輪機構(gòu)(24)和芯管(25);安裝座(21)上部與移動小車(13)的耳板(14)連接，回轉(zhuǎn)支承(22)的大齒圈與安裝座(21)連接，芯管(25)上部的法蘭和回轉(zhuǎn)支承(22)上部的回轉(zhuǎn)圈連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ニ層臺鉆桿自動排放裝置，其特征在于芯管(25)回轉(zhuǎn)角度±90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ニ層臺鉆桿自動排放裝置，其特征在于套管提升油缸(30)兩端用銷將芯管(25)和套管相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ニ層臺鉆桿自動排放裝置，其特征在于套管組件(40)包括上套筒(41)、下套筒(42)和連接鋼管(43);套管組件(40)的上套筒(41)連接提升油缸(44)和變幅油缸(45 )，下套筒(42 )連接變幅桿的兩耳板孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ニ層臺鉆桿自動排放裝置，其特征在于夾緊桿組件(60)包括夾緊桿(61)、左右夾鉗(62)、夾鉗牙(63)、夾緊油缸(64)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ニ層臺鉆桿自動排放裝置，其特征在于左右夾鉗(62)開合范圍為 Φ73ι πι Φ 140mm。
專利摘要本實用新型涉及機械手技術(shù)領(lǐng)域，適用于陸上鉆機和海上鉆機鉆井使用，具體涉及一種二層臺鉆桿自動排放裝置，包括平移油缸移動組件、芯管回轉(zhuǎn)組件、套管提升油缸、套管組件、變幅桿組件和夾緊桿組件，平移油缸移動組件與芯管回轉(zhuǎn)組件相連接，芯管回轉(zhuǎn)組件與套管組件一端相連，芯管回轉(zhuǎn)組件和套管組件之間還設(shè)置有套管提升油缸，套管組件另一端與變幅桿組件一端相連，變幅桿組件另一端與夾緊桿組件相連。本實用新型的優(yōu)點在于使用壽命增加，并且實現(xiàn)二層臺鉆桿自動排放裝置鉆桿自動排放的全機械化連續(xù)作業(yè)，能大幅度減少操作人員的勞動強度、改善工作條件。
文檔編號E21B19/15GK202451081SQ20112056593
公開日2012年9月26日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者巨浪, 李泓杉, 王劍 申請人:四川宏華石油設(shè)備有限公司