CN108049828A - 一种可自动出杆的钻杆库 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可自动出杆的钻杆库，属于钻杆库的技术领域，包括钻杆库主体、滑动机构以及取杆机构；钻杆库主体的内壁上设置有钻杆放置板，出杆口上设置有挡块；钻杆放置板设置有取杆空隙；滑动机构包括设置在钻杆库主体顶板上的滚筒和第一动力源、设置在出杆口上的滑动架以及连接滚筒和滑动架的连接绳；取杆机构包括设置在滑动架上的固定架、设置在固定架上的取杆块、设置在取杆块上的第二动力源、设置在第二动力源输出端上的齿轮以及设置在固定架上且与齿轮啮合的齿条；取杆块的上表面向内凹陷呈V型槽。该钻杆库实现了煤层气井下钻杆出杆自动化，减轻工作人员的负担。

Description

一种可自动出杆的钻杆库

技术领域

本发明涉及钻杆库的技术领域，特别是涉及一种可自动出杆的钻杆库。

背景技术

当前我国井下设备自动化程度发展比较缓慢，钻杆的取用大多依靠人力，然而井下空间有限，工况复杂多变，环境恶劣。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可自动出杆的钻杆库，实现煤层气井下钻杆出杆自动化，减轻工作人员的负担。

本发明提供一种可自动出杆的钻杆库，包括钻杆库主体、滑动机构以及取杆机构；钻杆库主体的内壁上设置有钻杆放置板，出杆口上设置有与钻杆放置板一一对应的挡块；钻杆放置板设置有取杆空隙；滑动机构包括设置在钻杆库主体顶板上的滚筒和用于带动滚筒转动的第一动力源、设置在出杆口上且能上下滑动的滑动架以及连接滚筒和滑动架的连接绳；取杆机构包括设置在滑动架上的固定架、设置在固定架上的取杆块、设置在取杆块上的第二动力源、设置在第二动力源输出端上的齿轮以及设置在固定架上且与齿轮啮合的齿条；取杆块的上表面向内凹陷呈V型槽，能够穿过取杆空隙向所述钻杆库主体内或外滑动取出钻杆放置板上的钻杆。

进一步地，钻杆放置板向出杆口方向倾斜。

进一步地，取杆块向钻杆库主体内滑动至极限位置后，位于出杆口处的钻杆的中心线的投影落在V型槽内。

进一步地，钻杆库主体上设置有进杆口，底部设置有脚轮组件；进杆口与出杆口相对设置；脚轮组件包括与钻杆库主体连接的脚轮连接架、转动设置在脚轮安装架上的脚轮以及转动设置在脚轮安装架上的锁紧板。

进一步地，滑动机构还包括设置在钻杆库主体顶板上的滑轮支架和转动设置在滑轮支架上的滑轮；连接绳从所述滚筒引出，绕过滑轮周向面的环形槽后与滑动架连接。

进一步地，滑动机构还包括具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速器；第一动力源为液压马达；蜗轮蜗杆减速器的输入端与液压马达的输出端连接，输出端与滚筒的转轴通过联轴器连接。

进一步地，滑动机构还包括设置在出杆口上的第一导轨以及设置在滑动架上与第一导轨滑动配合的第一滑块；第一导轨的两端均设置有限位块。

进一步地，滑动架为由上连杆、下连杆和两个第一侧连杆围合成的矩形框架；上连杆上设置有用于与连接绳连接的吊环螺钉；下连杆的两端分别通过角连接件与两个第一侧连杆连接；第一滑块通过第一安装板固定在两个第一侧连杆朝向钻杆库主体的一面。

进一步地，取杆机构还包括设置在固定架上的第二导轨以及设置在取杆块上且与第二导轨滑动配合的第二滑块；第二导轨的两端均设置有限位块。

进一步地，固定架为由内连杆、外连杆和两个第二侧连杆围合成的矩形框架；两个第二侧连杆通过角连接件固定在滑动架的下连杆上且垂直于滑动架所在平面；第二导轨设置在第二侧连杆的上表面上；第二滑块设置在取杆块的下表面；第二动力源为减速电机，设置在取杆块位于两个所述第二侧连杆之间的下表面上，输出轴与所述齿轮连接；齿条设置在所述第二侧连杆的内侧。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

将钻杆放入钻杆库主体的钻杆放置板上，码放好，由于出杆口设置有挡块，钻杆被固定于钻杆放置板上，启动第一动力源，带动滚筒转动，滑动架沿着出杆口上下滑动至待取钻杆的所在的钻杆放置板前方，启动第二动力源，通过齿轮齿条的啮合带动取杆块向杆库主体内滑动，穿过取杆空隙至待取钻杆的下方，关闭第二动力源，再启动第一动力源，提升滑动架使取杆块将待取钻杆顶起，待取钻杆沿着V型槽的坡面滑入V型槽，滑动架继续上升直至待取钻杆的高度高过挡块高度后，启动第二动力源，取杆块向杆库主体外滑动，穿过取杆空隙实现钻杆出库。由上可知，本发明提供的可自动出杆的钻杆库实现了煤层气井下钻杆出杆自动化，减轻工作人员的负担。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明实施例1提供的可自动出杆的钻杆库的结构示意图；

图2是图1所示可自动出杆的钻杆库的侧视图；

图3是图1所示可自动出杆的钻杆库的俯视图；

图4是图1所示可自动出杆的钻杆库中钻杆库主体的结构示意图；

图5是图1所示钻杆库主体中取杆块向内滑动至极限位置时，钻杆与取杆块的位置关系图；

图6是图1所示可自动出杆的钻杆库中滑动架和取杆机构的结构示意图。

标号：101-钻杆放置板；102-挡块；103-钻杆库主体顶板；104-脚轮连接架；105-脚轮；106-锁紧板；107-架体；108-侧板；109-第三安装板；201-滚筒；202-滑动架；203-连接绳；204-滑轮支架；205-滑轮；206-滚筒支架；207-第四安装板；208-蜗轮蜗杆减速器；209-液压马达；210-联轴器；211-第五安装板；212-第一导轨；213-第一滑块；214-吊环螺钉；215-第一安装板；216-第六安装板；301-固定架；302-取杆块；303-齿轮；304-齿条；305-第二导轨；306-第二滑块；307-减速电机；308-第七安装板；309-减速电机安装架；310-齿条安装板；400-限位块；500-角连接件；600-钻杆。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种可自动出杆的钻杆库，如图1至图3所示，包括钻杆库主体、滑动机构以及取杆机构；钻杆库主体的内壁上设置有钻杆放置板101，出杆口上设置有与钻杆放置板101一一对应的挡块102；钻杆放置板101设置有取杆空隙；滑动机构包括设置在钻杆库主体顶板103上的滚筒201和用于带动滚筒201转动的第一动力源、设置在出杆口上且能上下滑动的滑动架202以及连接滚筒201和滑动架202的连接绳203；取杆机构包括设置在滑动架202上的固定架301、设置在固定架301上的取杆块302、设置在取杆块302上的第二动力源、设置在第二动力源输出端上的齿轮303以及设置在固定架301上且与齿轮303啮合的齿条304，齿轮齿条的啮合方式传动平稳有力；取杆块302的上表面向内凹陷呈V型槽，能够穿过取杆空隙向钻杆库主体内或外滑动取出钻杆放置板101上的钻杆600。

考虑到井下空间有限，为了在占用空间相同的情况下存储更多的钻杆600，优选地，在满足能使钻杆600放入钻杆放置板11的前提下，相邻两个钻杆放置板11之间的距离尽可能小，以便能设置更多层的钻杆放置板11，放置更多的钻杆600；位于最底层的钻杆放置板101与钻杆库主体的底部之间的距离满足取杆块302的进出，在拿取钻杆600时，从最底层的钻杆放置板101开始，从下到上取完一层再取一层，逐层拿取。

进一步地，如图4所示，钻杆放置板101向出杆口方向倾斜。当取杆块302取出钻杆放置板101上位于出杆口的钻杆600后，位于该钻杆600之后的钻杆600在自身重力作用下滚动到出杆口补上空缺，实现钻杆600的自动补缺，进一步减少了人工操作，减少了工作人员的负担。

进一步地，如图5所示，取杆块302向钻杆库主体内滑动至极限位置（即取杆块302不能再滑动的位置）后，位于出杆口处的钻杆的中心线的投影落在V型槽内，以保证取杆块302能拿取到该处的钻杆，同时减小固定架301沿钻杆库主体内外方向上的长度，使钻杆库的结构更为紧凑，节约空间。

进一步地，如图4所示，每层钻杆放置板101分两个板体，分别设置在钻杆库主体相对的内壁上，两板体之间为取杆空隙。

进一步地，钻杆放置板101的下表面与钻杆库主体的内壁之间设置有三角加强板，以增强钻杆放置板101与钻杆库主体之间的连接强度，保证钻杆600置于钻杆放置板101上时安全可靠。

进一步地，钻杆库主体上设置有进杆口，底部设置有脚轮组件；进杆口与出杆口相对设置；如图1所示，脚轮组件包括与钻杆库主体连接的脚轮连接架104、转动设置在脚轮安装架104上的脚轮105以及转动设置在脚轮安装架104上的锁紧板106。脚轮105的设置使钻杆库的移动更为方便灵活，当移动到指定位置后，旋转锁紧板106使其卡死脚轮105，实现钻杆库的锁死。

在本实施例中，具体地，如图1和图4所示，钻杆库主体10包括架体107、钻杆库主体顶板103和侧板108；架体107由多个连接杆连接成的长方体或正方体形状，前面开口为出杆口，后面开口为进杆口，两个侧面设置侧板108，顶部设置钻杆库主体顶板103。架体107由矩形钢管焊接而成，钻杆放置板101、挡块102、钻杆库主体顶板103、三角加强板和侧板108均为钢板，焊接在架体107上。

进一步地，如图1所示，脚轮连接架104通过第三安装板109安装在架体107的底部，避免直接与架体107连接对架体107的强度造成不良影响。

进一步地，如图1至图3所示，滑动机构还包括设置在钻杆库主体顶板103上的滑轮支架204和转动设置在滑轮支架204上的滑轮205；连接绳203从滚筒201引出，绕过滑轮205周向面的环形槽后与滑动架202连接。滑轮205所起的作用有：为连接绳203换向；减轻滑动架202上下滑动过程中连接绳203的晃动，保证连接绳203的稳定；避免将连接绳203从滑轮205引出后直接弯折与钻杆库主体顶板103接触，对连接绳203和钻杆库主体顶板103造成磨损。

进一步地，连接绳203为钢丝绳。

具体地，滑轮支架204通过螺钉安装在钻杆库主体顶板103上。

进一步地，如图1至图3所示，滑动机构包括用于安装滚筒201的滚筒支架206以及连接滚筒支架206和钻杆库主体顶板103的第四安装板207。

优选地，滚筒201和滑轮205位于钻杆库主体顶板103的中线上，以使连接绳203能位于出杆口的中线上。

进一步地，如图1至图3所示，滑动机构还包括具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速器208；第一动力源为液压马达209；蜗轮蜗杆减速器208的输入端与液压马达209的输出端连接，输出端与滚筒201的转轴通过联轴器210连接。蜗轮蜗杆减速器208具有自锁功能，保证液压马达209停止工作时蜗轮蜗杆减速器208的输出端不会转动，进而保证滑动架202和取杆机构的高度位置不变。

进一步地，如图3所示，蜗轮蜗杆减速器208通过第五安装板211安装在钻杆库主体顶板103上。

进一步地，如图1和图6所示，滑动机构还包括设置在出杆口上的第一导轨212以及设置在滑动架202上与第一导轨212滑动配合的第一滑块213；第一导轨212的两端均设置有限位块400，以限制滑动架202上下滑动时的极限位置。除了上述方式外，其他实现滑动架202滑动设置在出杆口上的方式，比如在出杆口两侧的连接杆设置两个相互平行的滑槽，滑动架202设置与滑槽相配合的凸块或滚轮也应当在本实施保护范围内。

如图6所示，滑动架202的形状可根据实际情况设计，在本实施例中，具体地，滑动架202为由上连杆、下连杆和两个第一侧连杆围合成的矩形框架；上连杆上设置有用于与连接绳203连接的吊环螺钉214；下连杆的两端分别通过角连接件500与两个第一侧连杆连接；第一滑块213通过第一安装板215固定在两个第一侧连杆朝向钻杆库主体的一面。

进一步地，如图6所示，吊环螺钉214通过第六安装板216安装在滑动架202的上连杆上。

具体地，角连接件500包括两个相对设置的直角三角板，连接两个直角三角板直角边的两个矩形板，矩形板上设置有安装孔。

进一步地，如图6所示，取杆机构还包括设置在固定架301上的第二导轨305以及设置在取杆块302上且与第二导轨305滑动配合的第二滑块306，导轨滑块副的使用使得取杆块302运行阻力小、平稳且精度较高；第二导轨305的两端均设置有限位块400，以限制取杆块302内外滑动时的极限位置。

固定架301的形状可根据实际情况设计，在本实施例中，具体地，如图6所示，固定架301为由内连杆、外连杆和两个第二侧连杆围合成的矩形框架；两个第二侧连杆通过角连接件500固定在滑动架202的下连杆上且垂直于滑动架202所在平面，以保证取杆块302能沿着垂直于滑动架202所在平面方向滑行；第二导轨305设置在第二侧连杆的上表面上；第二滑块306设置在取杆块302的下表面；第二动力源为减速电机307，设置在取杆块302位于两个第二侧连杆之间的下表面上，输出轴与齿轮303连接；齿条304设置在第二侧连杆的内侧。上述设置实现了导轨滑块副和齿轮齿条副的错位设置，避免运行时相互影响。除上述设置方式外，将导轨滑块副设置在第二侧连杆内侧，齿轮齿条副设置在第二侧连杆外侧等其他可实现错位设置的方式也在本实施例保护范围内。

进一步地，如图6所示，V型槽的中间设置有平面，该平面上开有沉头孔，取杆块302通过沉头孔安装在第七安装板308上，第七安装板308的下表面的两端分别安装第二滑块306。

进一步地，如图6所示，减速电机307通过减速电机安装架309安装在第七安装板308的下表面。齿条304通过齿条安装板310安装在第二侧连杆内侧。

具体地，滑动架202和固定架301均为铝型材框架结构，重量轻，维修方便。固定架301的两个第二侧连杆和滑动架202的铝型材型号均为60X60。固定架301中内连杆和外连杆的铝型材型号均为30X60。固定架301中内连杆和外连杆之间还设置有加强杆，加强杆为30X60的铝型材。

进一步地，可自动出杆的钻杆库还包括远程控制***，用于控制第一动力源和第二动力源的开启和关闭以及检验取杆是否成功，实现钻杆出库的远程控制和无人化控制。

实施例2

本实施例提供一种可自动出杆的钻杆库，以实施例1所述可自动出杆的钻杆库为基础，提供具有具体尺寸的钻杆库。

钻杆库主体整体高度为1500mm，内部设置七层钻杆放置板101，钻杆放置板101的倾斜角度为十度，每层钻杆放置板101的每个板体下设置五个三角加强板。钻杆600在钻杆放置板101上重叠放置，可存放98根钻杆600。

综上所述，本发明提供的一种可自动出杆的钻杆库，能够达到以下几点有益效果：

（1）钻杆600在钻杆库主体中存放在钻杆放置板101上，钻杆600可重叠放置，大大的提高了钻杆库的空间利用效率，能在有限的空间内放置更多数量的钻杆600，提高了井下作业的高效性；钻杆放置板101的倾斜设置，充分的利用了钻杆600的重力，实现自动补缺，简化了机械结构；

（2）取杆机构的核心零件为具有V型槽的取杆块302，取杆块302结构简单，取杆过程方便且安全可靠；滑动架202的下上运动通过导轨滑块副传动，取杆块302的内外运动通过导轨滑块副和齿轮齿条副传动，运行平稳，阻力小，精度较高，该自动出杆的钻杆库整体结构简单，各个方向的运动安全可靠；

（3）滑动架202和固定架301为铝型材结构，重量轻且维修方便，制造成本低；

（4）该自动出杆的钻杆库可实现自动化、无人化、远程操作运行，节省了人力且工作人员的安全得到了保障，同时能提高井下作业的效率。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种可自动出杆的钻杆库，其特征在于：包括钻杆库主体、滑动机构以及取杆机构；

所述钻杆库主体的内壁上设置有钻杆放置板（101），出杆口上设置有与所述钻杆放置板一一对应的挡块（102）；

所述钻杆放置板（101）设置有取杆空隙；

所述滑动机构包括设置在钻杆库主体顶板（103）上的滚筒（201）和用于带动所述滚筒（201）转动的第一动力源、设置在所述出杆口上且能上下滑动的滑动架（202）以及连接所述滚筒（201）和滑动架（202）的连接绳（203）；

所述取杆机构包括设置在所述滑动架（203）上的固定架（301）、设置在所述固定架（301）上的取杆块（302）、设置在所述取杆块（302）上的第二动力源、设置在第二动力源输出端上的齿轮（303）以及设置在所述固定架（301）上且与所述齿轮（303）啮合的齿条（304）；

所述取杆块（302）的上表面向内凹陷呈V型槽，能够穿过所述取杆空隙向所述钻杆库主体内或外滑动取出所述钻杆放置板（101）上的钻杆（600）。

2.根据权利要求1所述的可自动出杆的钻杆库，其特征在于，所述钻杆放置板（101）向出杆口方向倾斜。

3.根据权利要求2所述的可自动出杆的钻杆库，其特征在于，所述取杆块（302）向钻杆库主体内滑动至极限位置后，位于出杆口处的钻杆（600）的中心线的投影落在所述V型槽内。

4.根据权利要求1所述的可自动出杆的钻杆库，其特征在于，所述钻杆库主体上设置有进杆口，底部设置有脚轮组件；

所述进杆口与所述出杆口相对设置；

所述脚轮组件包括与所述钻杆库主体连接的脚轮连接架（104）、转动设置在所述脚轮安装架（104）上的脚轮（105）以及转动设置在所述脚轮安装架（104）上的锁紧板（106）。

5.根据权利要求1-4任一项所述的可自动出杆的钻杆库，其特征在于，所述滑动机构还包括设置在钻杆库主体顶板（103）上的滑轮支架（204）和转动设置在所述滑轮支架（204）上的滑轮（205）；

所述连接绳（203）从所述滚筒（201）引出，绕过滑轮（205）周向面的环形槽后与所述滑动架（202）连接。

6.根据权利要求5所述的可自动出杆的钻杆库，其特征在于，所述滑动机构还包括具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速器（208）；

所述第一动力源为液压马达（209）；

所述蜗轮蜗杆减速器（208）的输入端与所述液压马达（209）的输出端连接，输出端与所述滚筒（201）的转轴通过联轴器（210）连接。

7.根据权利要求1所述的可自动出杆的钻杆库，其特征在于，

所述滑动机构还包括设置在所述出杆口上的第一导轨（212）以及设置在所述滑动架（202）上与所述第一导轨（212）滑动配合的第一滑块（213）；

所述第一导轨（212）的两端均设置有限位块（400）。

8.根据权利要求7所述的可自动出杆的钻杆库，其特征在于，所述滑动架（202）为由上连杆、下连杆和两个第一侧连杆围合成的矩形框架；

所述上连杆上设置有用于与连接绳（203）连接的吊环螺钉（214）；

所述下连杆的两端分别通过角连接件（500）与两个第一侧连杆连接；

所述第一滑块（213）通过第一安装板（215）固定在两个第一侧连杆朝向钻杆库主体的一面。

9.根据权利要求1或3所述的可自动出杆的钻杆库，其特征在于，所述取杆机构还包括设置在所述固定架（301）上的第二导轨（305）以及设置在所述取杆块（302）上且与所述第二导轨（305）滑动配合的第二滑块（306）；

所述第二导轨（305）的两端均设置有限位块（400）。

10.根据权利要求9所述的可自动出杆的钻杆库，其特征在于，所述固定架（301）为由内连杆、外连杆和两个第二侧连杆围合成的矩形框架；

两个所述第二侧连杆通过角连接件（500）固定在滑动架（202）的下连杆上且垂直于滑动架（202）所在平面；

所述第二导轨（305）设置在所述第二侧连杆的上表面上；

所述第二滑块（306）设置在所述取杆块的下表面；

所述第二动力源为减速电机（307），设置在所述取杆块（302）位于两个所述第二侧连杆之间的下表面上，输出轴与所述齿轮（303）连接；

所述齿条（304）设置在所述第二侧连杆的内侧。