CN106194066A - 一种自动化立体式钻杆库 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化立体式钻杆库，包括在架体纵向两端靠近外沿分别安装有一对倒U形的导轨，每端的一对导轨之间设置有两组链轮，每组链轮上套装有一个链条，每端的两个链条绕过各自一个链轮靠外端沿的一端向下共同与平衡杆连接，平衡杆向下与两个提升油缸活塞杆同时连接，每端的两个提升油缸的缸体下端与架体底板上的耳座铰接；每端两个链条靠内侧的一端向下依次固定连接有多组钻杆架。本发明的装置，用于管柱自动化处理中，与猫道之间传输钻杆；整体起吊，运输更加方便，全部钻杆架依次上下排放，占用空间少；便于实现自动化、无人化操作。

Description

一种自动化立体式钻杆库

技术领域

本发明属于石油钻探设备技术领域，涉及一种自动化立体式钻杆库。

背景技术

在钻井辅助作业中，钻柱的输送劳动量大而耗时长，一般的管柱处理化中都是低位猫道两边配置液压排钻杆架。现有使用的普通液压排钻杆架，单层排放管柱，液压油缸支脚，通过控制倾斜角度，管柱靠重力滚动向猫道进行钻杆传输。这种液压排钻杆架的缺点是：单层排放管柱，占用空间大；需要提前将钻杆铺在钻杆架上，后期将钻杆收在放钻杆的爬犁里；不能整体运输。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动化立体式钻杆库，解决了现有技术的液压钻杆排放架单层排放管柱，占用空间大；不能整体运输的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种自动化立体式钻杆库，包括架体，在架体纵向两端靠近外沿分别安装有一对倒U形的导轨，每端的一对导轨之间设置有两组链轮，每组链轮上套装有一个链条，每端的两个链条绕过各自一个链轮靠外端沿的一端向下共同与平衡杆连接，平衡杆向下与两个提升油缸活塞杆同时连接，每端的两个提升油缸的缸体下端与架体底板上的耳座铰接；每端两个链条靠内侧的一端向下依次固定连接有多组钻杆架。

本发明的自动化立体式钻杆库，其特征还在于：

每个钻杆架横向两端分别固定安装有一个竖立的挡杆，每个钻杆架横向两端分别固定安装有一个纵向悬臂，两个纵向悬臂位于两个挡杆之间的内侧，每个纵向悬臂的末端分别安装有一个滚轮，每个滚轮都对应套装在所在一侧的导轨中。

每端两个链条靠内侧的最下端共同连接有一个配重块。

每个钻杆架的下端面设置有卡板。

架体纵向上沿一边连接有两组装载机构，每个装载机构包括一个框架结构的装载滚板，装载滚板下表面中部耳座通过一个倾斜油缸与架体上的铰接座铰接，装载滚板的外端铰接有一个翻转板，翻转板内端通过翻转油缸与装载滚板的耳座铰接。

每端的平衡杆中水平开有两个销孔，在导轨的支撑架中对应安装有两个锁紧油缸，每个锁紧油缸的活塞杆前端固定安装有销轴，一起构成锁紧机构。

本发明的有益效果是，包括以下几个方面：

1)定滑轮采用链轮的起重方式，链条起重抗拉强度高，运行平稳，很好的解决了钻杆架挡住下面钻杆上来的问题。

2)钻杆库整体起吊、运输更加方便，垂直排放，占地面积小。

3)采用PLC控制各个油缸的电磁阀，使各个油缸按照工作流程顺序动作，容易实现自动化、无人化操作。

附图说明

图1为本发明装置的立体结构示意图；

图2为本发明装置的纵向截面结构示意图；

图3是图2左侧结构局部放大示意图；

图4为本发明装置中的压板及安装位置示意图；

图5为本发明装置中锁紧机构的结构示意图；

图6为本发明装置的工作原理示意图；

图7为本发明的钻杆架在钻杆库向猫道传输钻杆时的工作状态示意图；

图8为本发明装置在钻杆库向猫道传输钻杆时的工作状态示意图；

图9为本发明的钻杆架在猫道向钻杆库传输钻杆时的工作状态示意图；

图10为本发明装置在猫道向钻杆库传输钻杆时的工作状态示意图。

图中，1.链轮，2.架体，3.提升油缸，4.平衡杆，5.导轨，6.装载机构，7.链条，8.滚轮，9.挡杆，10.钻杆架，11.压板，12.卡板，13.锁紧机构，14.倾斜油缸，15.翻转油缸，16.翻转板，17.锁紧油缸，18.销轴，19.配重块，20.装载滚板，21.纵向悬臂，22.支撑臂。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

以下文本中的上、下、左、右、前、后位置均以附图中的显示为准，实际安装位置以此类推。

参照图1、图2、图3、图4、图5，本发明的结构是，包括作为安装主体的架体2，在架体2纵向两端(图1左右两端)靠近外沿分别安装有一对倒U形导轨5，每端的一对导轨5之间设置有两组链轮1，每组链轮1上套装有一个链条7(总共四个导轨5四个链轮1四个链条7)，每端的两个链条7绕过各自一个链轮1靠外端沿的一端向下共同与平衡杆4连接，平衡杆4向下与两个提升油缸3活塞杆同时连接(总共两个平衡杆4四个提升油缸3)，每端的两个提升油缸3的缸体下端与架体2底板上的耳座铰接，提升油缸3活塞杆的伸缩带动平衡杆4及其链条7的位置移动；每端两个链条7靠内侧的一端向下依次固定连接有多组钻杆架10(实施例附图均显示为六组钻杆架10)，每个钻杆架10横向两端分别固定安装有一个竖立的挡杆9，每个钻杆架10横向两端分别固定安装有一个纵向悬臂21，两个纵向悬臂21位于两个挡杆9之间的内侧，每个纵向悬臂21的末端分别安装有一个滚轮8，每个滚轮8都对应套装在所在一侧的导轨5中(就近位置)，每个钻杆架10的支撑臂22与链条7上的一段链板固定焊接，在绕过链轮1时，不影响链条7的各段弯折；每端两个链条7靠内侧的最下端共同连接有一个配重块19；

每个钻杆架10的下端面设置有卡板12，见图3，用于上下相邻的钻杆架10互相配合，卡紧其间的钻杆；最上层的一个钻杆架10装满钻杆后在所有钻杆上面扣压有压板11，见图4；

见图4、图6，在架体2纵向上沿一边连接有两组装载机构6，每个装载机构6包括一个框架结构的装载滚板20，装载滚板20下表面中部耳座通过一个倾斜油缸14与架体2上的铰接座铰接，装载滚板20的外端铰接有一个翻转板16，翻转板16内端通过翻转油缸15与装载滚板20的耳座铰接，倾斜油缸14的伸缩实现装载滚板20整体向上或向下倾斜，引导钻杆进行滚动，翻转油缸15的伸缩实现翻转板16外端的上翘或下沉，实现对钻杆的限定；

见图5，在每端的平衡杆4中水平开有两个销孔，在导轨5的支撑架中对应安装有两个锁紧油缸17，每个锁紧油缸17的活塞杆前端固定安装有销轴18，一起构成锁紧机构13。每端两个锁紧油缸17同时动作锁紧，便于平衡杆4的受力平衡；锁紧油缸17的活塞杆伸缩，带动销轴18***或脱出平衡杆4中的销孔，实现对平衡杆4的锁定，平衡杆4锁定后，链条7及其钻杆架10均无法活动，也就保证了对所有钻杆架10上钻杆位置的锁定。

上述的四个提升油缸3、两个倾斜油缸14、两个翻转油缸15、两个锁紧油缸17均与液压控制***连接，接受协调控制；采用PLC程序控制对应的电磁阀，使各个油缸按照要求顺序动作，以便实现自动化操作。

通过对两对链条7进行特别的设置，将各个钻杆架10焊在两端的链条7上，每个钻杆架10横向两端焊上挡杆9；两端对应的钻杆架10共同担上钻杆和钻铤，在垂直空间呈六层分布，称为钻杆库。每端的平衡杆4通过两个提升油缸3进行上下移动，通过两个链条7带动各个钻杆架10上下移动。为了增加钻杆架10提升的平稳性，在钻杆架10纵向悬臂21末端装上滚轮8，提升时滚轮8在导轨5上滑动，增加了对钻杆架10的约束。为了防止链条7被拉到提升油缸3一侧，在放钻杆一侧链条7末端连接有配重块19。在钻杆库纵向一边外侧安装有装载机构6，每层钻杆架10所装载的钻杆到达钻杆库出口，滚动到装载机构6上，再按需要分配钻杆。为了防止在运输时，钻杆和钻铤在钻杆架上晃动，在钻杆架10下表面焊有卡板12，卡住下层钻杆螺纹头两端，最上层的钻杆利用压板11扣住，实现平稳运输。

在钻杆输送开始或者结束之后，没有了提升油缸3的拉力，放钻杆的链条重，两边力不平衡，需要启动锁紧机构，每端用两个锁紧油缸17将销轴18推进平衡杆4中的销孔里，实现对平衡杆4的锁紧，所有的钻杆架10也就实现定位锁紧。

参照图6、图7、图8、图9、图10，本发明的传输过程是，

方式1、钻杆库的钻杆向猫道输送(假设钻杆库为全满)：

1.1)将所有的锁紧油缸17活塞杆收回带动各个销轴18退出，使得钻杆架10解锁；靠近装载机构6的两个提升油缸3称为3#、4#提升油缸3，远离装载机构6的两个提升油缸3称为1#、2#提升油缸3，再将全部提升油缸3的杆腔同时进油将第一层钻杆架10提上来，到达钻杆库出口，然后将1#、2#提升油缸3活塞杆同步向下收缩一定距离，使得(最上面第一层)钻杆架10纵向外侧再上移设定高度并向钻杆库出口处倾斜，见图7。

1.2)将装载机构6上的两个倾斜油缸14(5#、6#)活塞杆同时收缩，装载滚板20外端下降，钻杆口沿自动滚到装载机构6的装载滚板20上；然后将两个翻转油缸15(7#、8#)同步收缩，翻转板16的外端下沉，单根钻杆滚到猫道，后面的钻杆被挡住，见图8。

1.3)最上面的第一层钻杆处理完之后，1#、2#提升油缸3活塞杆伸张复位，所有钻杆架10水平之后，全部提升油缸3的杆腔同时进油将第二层钻杆架10提上来，到达钻杆库出口。而第一层钻杆架10随着链条7的移动，沿着滑轨5滑出钻杆库，直至到另一边去(提升油缸3所在的一边)，见图9。

1.4)依次循环，每层钻杆架10及其钻杆的处理都按前三步执行。

方式2、猫道的钻杆向钻杆库输送(假设钻杆库为全空)：

2.1)钻完井之后，装载滚板20处于水平状态，最下一层钻杆架10水平处于钻杆库口位置，钻杆用动力猫道输送下来，由猫道的踢出机构将钻杆踢出，装载机构6接住，钻杆滚到最下一层钻杆架10上，该层钻杆架10上钻杆排满后，两个翻转油缸15(7#、8#)同步伸张，翻转板16的外端上翘。

2.2)1#、2#提升油缸3的活塞杆同步伸张，所有钻杆架10外侧下降向着钻杆库里倾斜。两个倾斜油缸14(5#、6#)活塞杆同时伸张，装载滚板20外端上翘，钻杆向最下一层钻杆架10滚动，滚到外侧位置后被档杆9挡住。最下一层钻杆架10的钻杆排满之后，1#、2#提升油缸3的活塞杆同步收缩，将所有钻杆架10拉成水平；然后，全部提升油缸3同时动作，将最下一层钻杆架10慢慢向下放。随着链条7的移动，倒数第二层钻杆架10也到达钻杆库出口位置；见图10是钻杆滚入倒数第五层钻杆架10钻杆滚入的示意图。

2.3)每层钻杆按照前两步执行。全部钻杆架10上的钻杆排满之后，将两端的锁紧油缸17活塞杆伸出将销轴18推到平衡杆4的销孔中，最后将压板11压住最上层钻杆，即可完成钻杆库固定牢靠，进行转场运输。

本发明装置用于管柱自动化处理中，与猫道之间传输钻杆；架体2整体起吊，运输更加方便，全部钻杆架10依次上下排放，占用空间少；便于实现自动化、无人化操作。

Claims (6)

1.一种自动化立体式钻杆库，其特征在于：包括架体(2)，在架体(2)纵向两端靠近外沿分别安装有一对倒U形的导轨(5)，每端的一对导轨(5)之间设置有两组链轮(1)，每组链轮(1)上套装有一个链条(7)，每端的两个链条(7)绕过各自一个链轮(1)靠外端沿的一端向下共同与平衡杆(4)连接，平衡杆(4)向下与两个提升油缸(3)活塞杆同时连接，每端的两个提升油缸(3)的缸体下端与架体(2)底板上的耳座铰接；每端两个链条(7)靠内侧的一端向下依次固定连接有多组钻杆架(10)。

2.根据权利要求1所述的自动化立体式钻杆库，其特征在于：所述的每个钻杆架(10)横向两端分别固定安装有一个竖立的挡杆(9)，每个钻杆架(10)横向两端分别固定安装有一个纵向悬臂(21)，两个纵向悬臂(21)位于两个挡杆(9)之间的内侧，每个纵向悬臂(21)的末端分别安装有一个滚轮(8)，每个滚轮(8)都对应套装在所在一侧的导轨(5)中。

3.根据权利要求1所述的自动化立体式钻杆库，其特征在于：所述的每端两个链条(7)靠内侧的最下端共同连接有一个配重块(19)。

4.根据权利要求1所述的自动化立体式钻杆库，其特征在于：所述的每个钻杆架(10)的下端面设置有卡板(12)。

5.根据权利要求1所述的自动化立体式钻杆库，其特征在于：所述的架体(2)纵向上沿一边连接有两组装载机构(6)，每个装载机构(6)包括一个框架结构的装载滚板(20)，装载滚板(20)下表面中部耳座通过一个倾斜油缸(14)与架体(2)上的铰接座铰接，装载滚板(20)的外端铰接有一个翻转板(16)，翻转板(16)内端通过翻转油缸(15)与装载滚板(20)的耳座铰接。

6.根据权利要求1所述的自动化立体式钻杆库，其特征在于：所述的每端的平衡杆(4)中水平开有两个销孔，在导轨(5)的支撑架中对应安装有两个锁紧油缸(17)，每个锁紧油缸(17)的活塞杆前端固定安装有销轴(18)，一起构成锁紧机构(13)。