CN108716373A - 一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置，包括安装在钻台上的悬持支架，悬持支架为U型桁架式结构，悬持支架一侧具有开口，悬持支架的顶端水平设置有多根指梁A，多根指梁A的一端垂直固连在与开口相对的桁架上，多根指梁A的另一端朝向开口并悬空，每个指梁A的上平面固连有多个耳座A，在每个耳座A下方的指梁A内设置有翻转气缸A，耳座A转动连接有钻杆支撑卡板，钻杆支撑卡板与相连接的耳座A下方的翻转气缸A铰接，钻杆支撑卡板还搭接在相邻的指梁A的上表面上。本发明一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置，解决了四单根立柱钻机无法对5〞及以下规格的小直径钻杆组建成的四单根立柱钻杆进行稳定悬持排放的问题。
Description
技术领域
本发明属于石油钻井和修井装备技术领域，具体涉及一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置。
背景技术
与传统的三单根立柱钻机相比，四单根立柱钻机通过提高井架的有效高度，提升二层台的安装高度，可排放由四根单根钻杆首尾相连而成的四单根立柱钻杆，这样使四单根立柱钻机起下钻时高速运行区段加长，大幅度降低了起下钻的频次，减少了起下钻时钻杆上的卸扣次数，减小了井下故障和复杂情况的发生几率，是实现钻机提速增效的有效手段，具有很好的推广应用价值。
受钻杆在井架上靠放稳定性能的制约，目前四单根立柱钻机只能应用51/2〞及以上规格钻杆进行四单根立柱的组建和排放，5〞及以下规格的小直径钻杆由于组建四单根立柱后排放时存在变形大、易失稳的问题而无法进行实际应用，只能以三单根立柱方式组建立根和排放，而且5〞及以下规格钻杆是钻井作业常用钻具，这极大限制了四单根立柱钻机进行高效钻井作业能力的发挥。
发明内容
本发明的目的是提供一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置，解决了四单根立柱钻机无法对5〞及以下规格的小直径钻杆组建成的四单根立柱钻杆进行稳定悬持排放的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置，包括安装在钻台上的悬持支架，悬持支架为U型桁架式结构，悬持支架一侧具有开口，悬持支架的顶端水平设置有多根指梁A，多根指梁A的一端垂直固连在与开口相对的桁架上，多根指梁A的另一端朝向开口并悬空，每个指梁A的上平面固连有多个耳座A，多个耳座A在指梁A的上平面呈一列，在每个耳座A下方的指梁A内设置有翻转气缸A，
耳座A转动连接有钻杆支撑卡板，钻杆支撑卡板与相连接的耳座A下方的翻转气缸A铰接，钻杆支撑卡板还搭接在相邻的指梁A的上表面上。
本发明的特点还在于，
钻杆支撑卡板具有半圆弧状开口，半圆弧状开口朝向与悬持支架的开口朝向一致，半圆弧状开口内侧边缘设有倒角，半圆弧状开口底部远离开口方向设有延伸段。
半圆弧状开口内径大于四单根立柱小直径钻杆杆体直径并小于四单根立柱小直径钻杆接头外径。
钻杆支撑卡板距钻台台面高度大于四单根立柱小直径钻杆下部的两根钻杆长度。
还包括设置在井架上的二层台，二层台上水平设置有多根与悬持支架上的指梁A平行的指梁B，多根指梁B的一端固连在二层台上，另一端悬空，指梁B与指梁A上下对正，指梁A悬空的一端与指梁B悬空的一端位于同一侧，每根指梁B的上平面设置有多个耳座B，多个耳座B在指梁B上平面呈一列，每个耳座B转动连接一个钻杆挡板。
每个耳座B下方的指梁B内设置有翻转气缸B，钻杆挡板与相连接的耳座B下方的翻转气缸B铰接。
在上下对正的两根指梁A与指梁B上，指梁A上的钻杆支撑卡板位于指梁B上每两个相邻的钻杆挡板之间，钻杆支撑卡板的半圆弧状开口圆心与每两个相邻的钻杆挡板之间的空隙中心对正。
二层台底部安装有钻杆排放机械手，钻杆排放机械手可抓取四单根立柱小直径钻杆并将其在井口和悬持架之间进行移动换位。
本发明的有益效果是，本发明一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置，通过在钻机钻台台面增配悬持支架，对5〞及以下规格的四单根立柱中部的钻杆接头进行支撑使立柱处于悬挂状态，大幅减小了立柱受压杆段的长度、重量及压应力，有效解决了立柱排放时的失稳问题，使得小直径钻杆也能以四单根立柱形式在钻机上稳定可靠的悬持排放。
附图说明
图1是本发明一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置正面结构示意图；
图2为图1中的C向视图；
图3是为图1中A-A剖视图；
图4是为图3中的I处局部放大示意图；
图5是为图3中的D-D剖视图；
图6为图1中的B-B剖视图；
图7为图6中的II处局部放大示意图；
图8为图6中的E-E剖视图；
图9是钻杆支撑卡板的结构图。
图中，1.悬持支架，2.指梁A，3.耳座A，4.钻杆支撑卡板，5.耳座B，6.钻杆排放机械手，7.二层台，8.翻转气缸B，10.钻杆挡板，12.翻转气缸A，13.四单根立柱小直径钻杆，14.指梁B。
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。
本发明的一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置结构如图1所示，包括安装在钻台上的悬持支架1，悬持支架1为U型桁架式结构，悬持支架1一侧具有开口，如图3所示，悬持支架1的顶端水平设置有多根指梁A2，多根指梁A2的一端垂直固连在与开口相对的桁架上，多根指梁A2的另一端朝向开口并悬空，如图4所示，每个指梁A2的上平面固连有多个耳座A3，多个耳座A3在指梁A2的上平面呈一列，如图5所示，在每个耳座A3下方的指梁A2内设置有翻转气缸A12，
耳座A3转动连接有钻杆支撑卡板4，钻杆支撑卡板4与相连接的耳座A3下方的翻转气缸A12通过铰接，钻杆支撑卡板4还搭接在相邻的指梁A2的上表面上使得钻杆支撑卡板4更加稳定地支撑四单根立柱小直径钻杆13。
如图9所示，钻杆支撑卡板4具有半圆弧状开口，半圆弧状开口朝向与悬持支架1的开口朝向一致，半圆弧状开口内侧边缘设有倒角，半圆弧状开口底部远离开口方向设有延伸段，钻杆支撑卡板4的半圆弧状开口的一个外侧设有两个通孔：通孔一、通孔二，通孔一与指梁A上的耳座A3通过转轴转动连接，通孔二与指梁A上的翻转气缸A通过转轴铰接，通孔一、通孔二的轴线方向与半圆弧状开口朝向相同使得钻杆支撑卡板4沿着设有通孔一、通孔二的一侧进行水平和直立两种状态90°翻转。
如图2所示，半圆弧状开口内径大于四单根立柱小直径钻杆13杆体直径并小于四单根立柱小直径钻杆13接头外径，使得四单根立柱小直径钻杆13接头卡装在钻杆支撑卡板4半圆弧状开口，从而对四单根立柱小直径钻杆13进行悬持排放。
钻杆支撑卡板4距钻台台面高度大于四单根立柱小直径钻杆13下部的两根钻杆长度。
如图6所示，还包括设置在井架上的二层台7，二层台7上水平设置有多根与悬持支架1上的指梁A2平行的指梁B14，多根指梁B14的一端固连在二层台7上，另一端悬空，指梁B14与指梁A2一一上下对正，指梁A2悬空的一端与指梁B14悬空的一端位于同一侧，如图7所示，每根指梁B14的上平面设置有多个耳座B5，多个耳座B5在指梁B14上平面呈一列，每个耳座B5通过转轴转动连接一个钻杆挡板10。
如图8所示，每个耳座B5下方的指梁B14内设置有翻转气缸B8，钻杆挡板10与相连接的耳座B5下方的翻转气缸B8通过转轴铰接。
在上下对正的两根指梁A2与指梁B14上，指梁A2上的钻杆支撑卡板4位于指梁B14上每两个相邻的钻杆挡板10之间，钻杆支撑卡板4的半圆弧状开口圆心与每两个相邻的钻杆挡板10之间的空隙中心对正。
如图6所示，二层台7底部安装有钻杆排放机械手6，钻杆排放机械手6可抓取四单根立柱小直径钻杆并将其在井口和悬持架之间进行移动换位。
本发明一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置工作原理是：包括安装在钻台台面上U形桁架式结构的悬持支架1，固定在悬持支架1顶部的多根悬臂式结构的指梁A2，固定在指梁A2上平面的耳座A3，用转轴转动连接在耳座A3上能够进行水平和直立两种状态90°翻转的钻杆支撑卡板4；安装在井架上靠放四单根立柱小直径钻杆13的二层台7，二层台7中配有供多根钻杆排放的指梁B14，固定在指梁B14上的耳座B5、用转轴转动连接在耳座A3上的钻杆挡板10，翻转气缸B8可推动钻杆挡板10围绕转轴在直立和水平两种状态90°翻转；以及安装在二层台7走道底部的钻杆排放机械手6；指梁A2与指梁B14均水平安装，上下对齐；多根指梁B14两两相互水平间距均大于大规格四单根立柱钻杆杆体直径；钻杆支撑卡板4安装位置距钻台面高度要大于四单根立柱小直径钻杆13下部两个钻杆长度，当四单根立柱小直径钻杆13从下往上数第二个钻杆上端接头座放在钻杆支撑卡板4上时，四单根立柱小直径钻杆13下端处于悬空状态；钻杆支撑卡板4开口为半圆弧状，半圆弧状开口朝向与指梁A2悬空一端朝向一致，半圆弧状开口内径略大于悬持的四单根立柱小直径钻杆13杆体直径并小于四单根立柱小直径钻杆13接头外径；钻杆支撑卡板4半圆弧状开口内侧边缘设有倒角，在上下对正的两根指梁A2与指梁B14上，指梁A2上的钻杆支撑卡板4位于指梁B14上每两个相邻的钻杆挡板10之间，钻杆支撑卡板4的半圆弧状开口圆心与每两个相邻钻杆挡板10的间隔中心上下对正，当四单根立柱小直径钻杆13从下往上数第二个钻杆上端接头的锥体段楔入座放在钻杆支撑卡板4的半圆弧状开口内侧边缘倒角面时，根据锥面配合原理，可自行将四单根立柱小直径钻杆13接头锥体段圆心与钻杆支撑卡板4开口的圆心找正同心并定位，即可使钻杆支撑卡板4约束四单根立柱小直径钻杆13上下、左右、前后五个方向的平移自由度，实现对整个四单根立柱小直径钻杆13的支撑与悬持；将四单根立柱小直径钻杆13在钻杆支撑卡板4上悬持排放后，再放平悬持有四单根立柱小直径钻杆13的钻杆支撑卡板4圆弧状开口朝向的另一个钻杆支撑卡板4，再放平二层台7上临近四单根立柱小直径钻杆13且靠近指梁B14悬空一端的钻杆挡板10，就封住了四单根立柱小直径钻杆13在悬持支架1上指梁A2悬空一端和二层台7上指梁B14悬空一端的通道，实现对四单根立柱小直径钻杆13在二层台7进行前后、左右、上下方向的约束，并且避免四单根立柱小直径钻杆13围绕钻杆支撑卡板4发生摆动，以增强四单根立柱小直径钻杆13悬持排放时的稳定性。
本发明一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置的工作流程是：当四单根立柱小直径钻杆13需要悬持排放作业时，除放平悬持支架1上离井口最远的一个钻杆支撑卡板4外，用翻转气缸A12翻起悬持支架1上其余钻杆支撑卡板4，再用钻杆排放机械手6将位于井架井口位置的四单根立柱小直径钻杆13夹持悬吊平移至悬持支架1上之前放平离井口最远的那个钻杆支撑卡板4的半圆弧状开口处，再通过伸缩钻杆排放机械手6对四单根立柱小直径钻杆13的悬吊高度进行调整，并将四单根立柱小直径钻杆13上从底部往上数第二个钻杆的上端接头锥体段楔入座放在钻杆支撑卡板4的半圆弧状开口内侧边缘倒角面上，随即放平悬持有四单根立柱小直径钻杆13的钻杆支撑卡板4圆弧状开口朝向的另一个钻杆支撑卡板4，使得钻杆支撑卡板4半圆弧状开口底部远离开口方向的延伸段抵住四单根立柱小直径钻杆13，再放平二层台7上临近四单根立柱小直径钻杆13且靠近指梁B14悬空一端的钻杆挡板10，实现对四单根立柱小直径钻杆13在二层台7进行前后、左右、上下方向的约束，从而完成四单根立柱小直径钻杆13的悬持排放。依次类推，按照在悬持支架1上由离井口最远至离井口近的方向依次将四单根立柱小直径钻杆13悬持在悬持支架1中，同时用由二层台7上钻杆挡板10对其进行限位。钻机下钻时，从悬持支架1提取四单根立柱小直径钻杆13与悬持排放时的工作步骤相反。当四单根立柱钻杆的规格(直径)变化时，换装上与四单根立柱钻杆直径相匹配的钻杆支撑卡板4即可。钻机若需排放5 1/2〞及以上大规格四单根立柱时，则将悬持支架1上钻杆支撑卡板4翻起90°，让开钻杆在悬持支架1上的排放空间，再将大规格四单根立柱钻杆靠放在二层台7上的指梁B14上即可。
这种四单根立柱小直径钻杆13的悬持结构增加了钻机井架上排放的小直径立柱钻杆连接单根的数量，从三单根立柱起下钻变为四单根立柱起下钻，由此减少了起下钻施工时钻杆的接扣卸扣次数，提高了钻井效率。钻机若需排放5 1/2〞及以上大规格四单根立柱时，将悬持支架1上钻杆支撑卡板4翻起让出排放空间，再将四单根立柱钻杆靠放在井架二层台7上即可进行排放。本发明一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置，四单根立柱钻杆的重量由钻台结构承载，无需在井架上增加附件，不增加井架的重量、作业载荷和安全风险，在不影响5 1/2〞及以上大规格四单根立柱在钻台上直立排放的同时，也彻底解决了5〞及以下规格的四单根立柱小直径钻杆13在钻机上应用存在的稳定性问题，实现了钻机对全直径规格四单根立柱钻杆的排放和应用。
Claims (8)
1.一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置，其特征在于，包括安装在钻台上的悬持支架(1)，所述悬持支架(1)为U型桁架式结构，所述悬持支架(1)一侧具有开口，所述悬持支架(1)的顶端水平设置有多根指梁A(2)，多根所述指梁A(2)的一端垂直固连在与所述开口相对的桁架上，多根所述指梁A(2)的另一端朝向所述开口并悬空，每个所述指梁A(2)的上平面固连有多个耳座A(3)，多个耳座A(3)在指梁A(2)的上平面呈一列，在每个所述耳座A(3)下方的指梁A(2)内设置有翻转气缸A(12)，
所述耳座A(3)转动连接有钻杆支撑卡板(4)，所述钻杆支撑卡板(4)与相连接的耳座A(3)下方的翻转气缸A(12)铰接，所述钻杆支撑卡板(4)还搭接在相邻的指梁A(2)的上表面上。
2.根据权利要求1所述的一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置，其特征在于，所述钻杆支撑卡板(4)具有半圆弧状开口，所述半圆弧状开口朝向与所述悬持支架(1)的开口朝向一致，所述半圆弧状开口内侧边缘设有倒角，所述半圆弧状开口底部远离开口方向设有延伸段。
3.根据权利要求2所述的一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置，其特征在于，所述半圆弧状开口内径大于四单根立柱小直径钻杆(13)杆体直径并小于所述四单根立柱小直径钻杆(13)接头外径。
4.根据权利要求3所述的一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置，其特征在于，所述钻杆支撑卡板(4)距钻台台面高度大于四单根立柱小直径钻杆(13)下部的两根钻杆长度。
5.根据权利要求1所述的一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置，其特征在于，还包括设置在井架上的二层台(7)，所述二层台(7)上水平设置有多根与所述悬持支架(1)上的指梁A(2)平行的指梁B(14)，多根所述指梁B(14)的一端固连在二层台(7)上，另一端悬空，所述指梁B(14)与指梁A(2)上下对正，所述指梁A(2)悬空的一端与所述指梁B(14)悬空的一端位于同一侧，每根指梁B(14)的上平面设置有多个耳座B(5)，多个耳座B(5)在指梁B(14)上平面呈一列，每个耳座B(5)转动连接一个钻杆挡板(10)。
6.根据权利要求5所述的一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置，其特征在于，每个所述耳座B(5)下方的指梁B(14)内设置有翻转气缸B(8)，所述钻杆挡板(10)与相连接的耳座B(5)下方的翻转气缸B(8)铰接。
7.根据权利要求5所述的一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置，其特征在于，在上下对正的两根指梁A(2)与指梁B(14)上，指梁A(2)上的钻杆支撑卡板(4)位于指梁B(14)上每两个相邻的钻杆挡板(10)之间，所述钻杆支撑卡板(4)的半圆弧状开口圆心与每两个相邻的钻杆挡板(10)之间的空隙中心对正。
8.根据权利要求5所述的一种四单根立柱小直径钻杆的悬持装置，其特征在于，二层台(7)底部安装有钻杆排放机械手(6)，所述钻杆排放机械手(6)可抓取四单根立柱小直径钻杆并将其在井口和悬持架之间进行移动换位。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20200929 Address after: Baoji City, Shaanxi Province, 721002 Dongfeng Road, Jintai District No. 2 Patentee after: Baoji Oilfield Machinery Co.,Ltd. Patentee after: CHINA NATIONAL PETROLEUM Corp. Patentee after: CNPC national oil and gas drilling equipment Engineering Technology Research Center Co., Ltd Address before: Baoji City, Shaanxi Province, 721002 Dongfeng Road, Jintai District No. 2 Patentee before: Baoji Oilfield Machinery Co.,Ltd. |
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