CN112096318A - 一种管具移运***及输送方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油钻修井机技术领域，特别是一种管具移运***及输送方法,其中管具移运***包括管具储存设备、翻转机械手、传输设备和动力鼠洞，管具储存设备用于放置水平设置的管具，管具储存设备的一端敞口设置；传输设备用于将管具储存设备中的管具传输至翻转机械手上；翻转机械手用于将管具由水平状态旋转为竖直状态，并将处于竖直状态的管具传输至动力鼠洞；动力鼠洞用于将管具输送至接立根位置。本发明的一种用于将管具移至鼠洞的输送装置，整个过程能够精确控制管具运动的轨迹，不用人为干预，降低劳动强度和安全风险，且其能够配合电控***，以实现整个过程的自动化。

Description

一种管具移运***及输送方法

技术领域

本发明涉及石油钻修井机技术领域，特别是一种管具移运***及输送方法。

背景技术

在油气开发过程中，地面钻杆架上水平放置的管具(钻杆、钻铤、套管、油管以及钻杆立根、钻铤立根、套管立根、油管立根等钻修井用管类管具)转移至接立根位置，通常有两种方法：

第一种方法：通过机械猫道与气动绞车，在人工操作下送至坡道，再由钻台辅助绞车将钻杆吊起，在人工协助下移运至鼠洞中，等待后续操作，其使用传统的机械猫道、气动绞车、钻台辅助绞车及结合人工的操作方法，往往涉及到大量的人工操作以及繁重的劳动，且管具时有撞击、偏离或脱落，由于整个处理过程全部靠操作员协助，所以工作效率低下、劳动强度高且安全风险高；

第二种方法：通过动力猫道将管具送至钻台面大门口，然后使用顶部驱动***上的吊环和吊卡，将钻杆提起，然后移至鼠洞中，等待下一步操作，其使用动力猫道输送管具，虽然可以减轻劳动强度，并使工作人员远离钻杆以及设备，较大程度的降低了安全风险，但是在使用动力猫道输送管具的过程中，管具存在不可控制不可预知的滚动，操作上无法控制管具运动的轨迹，经常偏离安全可操作路径，需要人为调节干预，从而使得整个管具操作流程的自动化水平低，无法实现全自动化。另外，当管具偏离要求状态且未被发现而继续执行后续操作流程时，极可能导致管具在操作过程中从高空坠落而导致人员伤亡或设备损坏。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在整个处理过程全部靠操作员协助，所以工作效率低下、劳动强度高且安全风险高的问题，提供一种管具移运***及输送方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种管具移运***，包括管具储存设备、翻转机械手、传输设备和动力鼠洞，其中，

所述管具储存设备用于放置水平设置的管具，所述管具储存设备的一端敞口设置；

所述传输设备用于将管具储存设备中的管具传输至所述翻转机械手上；

所述翻转机械手用于将所述管具由水平状态旋转为竖直状态，并将处于竖直状态的所述管具传输至所述动力鼠洞；

所述动力鼠洞用于将所述管具输送至接立根位置。

本发明所述的一种用于将管具移至鼠洞的输送装置，通过传输设备将管具储存设备中的管具运送至翻转机械手上，再通过翻转机械手将所述管具由水平状态旋转为竖直状态，并将处于竖直状态的所述管具传输至动力鼠洞，动力鼠洞将所述管具输送至接立根位置，整个过程能够精确控制管具运动的轨迹，不用人为干预，降低劳动强度和安全风险，且其能够配合电控***，以实现整个过程的自动化。

优选地，所述传输设备包括吊机，所述吊机用于吊装所述管具，并将所述管具放置于所述翻转机械手上。利用凸出部来实现横向移动所述管具的目的。

优选地，所述传输设备包括送管机构，所述管具储存设备内设置有至少一个用于放置所述管具的存储格，所述存储格的一端敞口设置，所述存储格的另一端设置所述送管机构，所述送管机构能够将所述管具从所述存储格的敞口端顶出所述存储格。

优选地，所述传输设备还包括输送机构，所述输送机构设置于所述存储格上方，从所述存储格的敞口端顶出的所述管具能够由所述输送机构输送至所述翻转机械手上。

优选地，所述存储格竖向设置。

优选地，所述输送机构包括驱动轮、从动轮和传输带，所述传输带分别与所述驱动轮和所述从动轮相配合，所述传输带外侧设置有用于沿所述传输带移动方向抵推所述管具的凸出部。

优选地，所述存储格顶部设置有架桥装置，所述架桥装置具有关闭状态和打开状态，

当所述架桥装置处于所述关闭状态时，所述架桥装置位于所述存储格顶部，且所述架桥装置顶面与所述存储格顶面相齐平；

当所述架桥装置处于所述打开状态时，所述架桥装置位于所述存储格的一侧。

优选地，所述存储格横向设置。

所有所述管具横向设置，其包括存储格水平设置，或者存储格与水平之间具有一定夹角(不超过45度)。

优选地，所述管具储存设备为至少两个，至少两个相邻所述管具储存设备之间设置有用于升降所述管具的举升组件，所述举升组件位于对应所述存储格敞口的一侧。

优选地，所述翻转机械手包括底座和用于固定管具的翻转主梁，所述底座的一端和所述翻转主梁的一端通过第一铰接轴相铰接，所述翻转主梁与所述底座之间还铰接有第一伸缩构件。

优选地，所述翻转主梁上设置有至少一个钳体组件，所述钳体组件能够限制所述管具径向移动；所述翻转主梁上靠近所述第一铰接轴的端部设置有支承结构，所述支承结构用于定位所述管具的一端；所述翻转主梁远离所述第一铰接轴的一端设置有定位机构，所述定位机构位于所述翻转主梁远离所述第一铰接轴的端部，且被配置为：所述管具位于所述翻转主梁时，所述定位机构能够从所述管具远离所述第一铰接轴的端部顶推所述管具。

优选地，所述翻转机械手还包括升降设备，所述升降设备设置于所述管具储存设备靠近所述翻转主梁的一侧，所述传输设备用于将所述管具传输至所述升降设备上，所述升降设备用于将所述管具升降至与所述翻转主梁对应的高度，并传输至所述翻转主梁上。

优选地，所述动力鼠洞包括扶正对中装置和举升机构，所述扶正对中装置和举升机构在竖向上对应设置，所述扶正对中装置能够限制所述管具径向移动，所述扶正对中装置用于限位所述管具的底部。

优选地，所述举升机构包括剪叉升降机构和设置于所述剪叉升降机构上部的支撑板组，所述支撑板组的上端设置有用于定位所述管具端部的定位凹槽，在竖直方向上，所述扶正对中装置扶正对中区域与所述定位凹槽相对应。

优选地，所述支撑板组包括多块间隔布置的支撑板，每块支撑板均竖直布置，所有支撑板的上端形成所述定位凹槽，相邻所述支撑板之间具有能够使所述支承结构通过的间隙。

所述支撑板组与被设置成支承结构匹配的形状，使支撑板组中的至少一部分能够与支承结构相互穿过，从而带走管具。

本发明还公开了一种用于管具的输送方法，包含以下步骤。

S1：利用所述传输设备将所述管具放置在翻转机械手上；

S2：所述翻转机械手夹持所述管具由水平状态旋转为竖直状态，并将处于竖直状态的所述管具传输至所述动力鼠洞；

S3：所述动力鼠洞将所述管具输送至接立根位置。

本发明所述的一种用于管具的输送方法，通过传输设备将管具储存设备中的管具运送至翻转机械手上，再通过翻转机械手将所述管具由水平状态旋转为竖直状态，并将处于竖直状态的所述管具传输至动力鼠洞，动力鼠洞将所述管具输送至接立根位置，整个过程能够精确控制管具运动的轨迹，不用人为干预，降低劳动强度和安全风险，且其能够配合电控***，以实现整个过程的自动化。

优选地，基于如本申请所述的翻转主梁和如本申请所述的支撑板组，所述支承结构能够沿所述翻转主梁长度方向与所述翻转主梁相对移动，步骤S2具体包含如下步骤：

S21：所述翻转机械手夹持所述管具由水平状态旋转为竖直状态；S22：下降所述支承结构或上升所述剪叉升降机构，使所述支承结构贯穿所述剪叉升降机构，且所述支承结构低于所述定位凹槽，所述扶正对中装置夹持所述管具，以限制所述管具径向移动；

S23：所述剪叉升降机构顶升所述管具所述钳体组件松开所述管具。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的一种用于将管具移至鼠洞的输送装置，通过传输设备将管具储存设备中的管具运送至翻转机械手上，再通过翻转机械手将所述管具由水平状态旋转为竖直状态，并将处于竖直状态的所述管具传输至动力鼠洞，动力鼠洞将所述管具输送至接立根位置，整个过程能够精确控制管具运动的轨迹，不用人为干预，降低劳动强度和安全风险。

2、本发明所述的一种用于将管具移至鼠洞的输送装置，所述支撑板组与被设置成支承结构匹配的形状，使支撑板组中的至少一部分能够与支承结构相互穿过，从而带走管具。

3、本发明所述的一种用于管具的输送方法，通过传输设备将管具储存设备中的管具运送至翻转机械手上，再通过翻转机械手将所述管具由水平状态旋转为竖直状态，并将处于竖直状态的所述管具传输至动力鼠洞，动力鼠洞将所述管具输送至接立根位置，整个过程能够精确控制管具运动的轨迹，不用人为干预，降低劳动强度和安全风险，且其能够配合电控***，以实现整个过程的自动化。

附图说明

图1是本发明的一种管具移运***的结构示意图(俯视)。

图2是本发明的一种管具移运***的结构示意图(右视，具有吊机，去掉钻台)。

图3是本发明的吊机取管流程示意图。

图4是本发明的吊机放管流程示意图。

图5是本发明的一种管具移运***的结构示意图(右视，存储格竖向设置，去掉钻台)。

图6是本发明的输送机构的结构示意图。

图7是本发明的送管机构举升管具的流程示意图(存储格竖向设置)。

图8是本发明的输送机构推动管具的流程示意图(存储格竖向设置)。

图9是本发明的升降设备升降管具的流程示意图(存储格竖向设置)。

图10是本发明的一种管具移运***的结构示意图(右视，存储格横向设置，去掉钻台)。

图11是本发明的送管机构顶推管具至升降设备的流程示意图(存储格横向设置)。

图12是本发明的升降设备带动管具下降的流程示意图(存储格横向设置)。

图13是本发明的送管机构顶推管具至举升组件的流程示意图(存储格横向设置)。

图14是本发明的举升组件举升管具至输送机构的流程示意图(存储格横向设置)。

图15是本发明的举升组件举升管具至输送机构的流程示意图(存储格横向设置)。

图16是本发明的输送机构抵推至管具升降设备的流程示意图(存储格横向设置)。

图17是本发明的翻转机械手的结构示意图。

图18是本发明的第一存储架的结构示意图(正向三维轴侧图)。

图19是本发明的第一存储架的结构示意图(后向三维轴侧图)。

图20是本发明的翻转主梁的结构示意图。

图21是本发明的翻转主梁的主视图(钳体组件张开)。

图22是本发明的翻转主梁的主视图(钳体组件闭合)。

图23是本发明的第二存储架的结构示意图。

图24是本发明的定位机构的结构示意图。

图25是本发明的第一存储架倾斜的流程示意图。

图26是本发明的分料臂和第一翻转臂夹持管具的流程示意图。

图27是本发明的第一翻转臂旋转带动管具至翻转主梁的流程示意图。

图28是本发明的第二存储架倾斜的流程示意图。

图29是本发明的第二翻转臂旋转带动管具至翻转主梁的流程示意图。

图30是本发明的翻转机械手同时具有第一存储架和第二存储架的结构示意图。

图31是本发明的管具放置在翻转主梁上配合示意图(小车抵推管具前)。

图32是本发明的管具放置在翻转主梁上配合示意图(小车抵推管具时)。

图33是本发明的管具放置在翻转主梁上配合示意图(管具到水平预定位置)。

图34是本发明的管具放置在翻转主梁上配合示意图(管具到竖直预定位置)。

图35是本发明的翻转主梁与动力鼠洞的配合示意图(管具到竖直预定位置)。

图36是本发明的动力鼠洞底部结构上升至高位的结构示意图。

图37是本发明的牵引组件与链桥组件的配合示意图。

图38是本发明的牵引组件的结构示意图。

图39是本发明的链桥组件的结构示意图。

图40是本发明的架桥机构的结构示意图。

图41是本发明的举升机构的结构示意图。

图42为扶正对中装置的三维结构示意图。

图43为闭合状态下的对中机构的结构示意图。

图44为图43的俯视图。

图45为开启状态下的对中机构的结构示意图。

图46为图45的俯视图。

图标：1-第一存储架；10-翻转组件；100-管具；101-钻杆；102-套管；11- 存储机架；111-放置面；112-第二铰接轴；12-第一顶升缸；13-挡料块；14-调整伸缩缸；15-分料臂；151-第三铰接轴；152-放置空间；16-第二驱动部件； 17-第一翻转臂；171-第四铰接轴；18-第四驱动部件；2-动力鼠洞；21-扶正对中装置；22-举升机构；221-剪叉升降机构；222-支撑板组；223-定位凹槽；224- 支撑板；23-安装座；24-保护钳；25-保护钳；251-驱动组件；252-传动杆；253- 固定板；254-传动臂；255-底板；256-摇臂卡板；257-摇臂；3-翻转机械手；30-翻转主梁；31-底座；32-钳体组件；321-夹持部；322-夹持空间；33-第一铰接轴；34-支承结构；35-第一伸缩构件；36-定位机构；361-底架；362-小车； 363-第一驱动部件；37-升降设备；4-管具储存设备；41-存储格；42-架桥装置；420-牵引组件；421-底架一；422-牵引导向部件；423-伸缩部件一；43-链桥组件；431-链轮部件；432-链条；433-桥板单元；434-悬重；44-架桥机构；441- 底架二；442桥梁组件；444-伸缩部件二；45-举升组件；46-竖直钻杆盒；47- 水平钻杆盒；5-第二存储架；51-第二翻转臂；52-驱动缸；53-倾斜臂；54-第二顶升缸；55-过渡臂；56-底架；57-第五铰接轴；58-第六铰接轴；6-传输设备；61-吊机；611-吊具；62-送管机构；63-输送机构；631-传输带；632-凸出部；633-从动轮；634-驱动轮。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-36所示，一种管具移运***，包括管具储存设备4、翻转机械手3、传输设备6和动力鼠洞2，其中，

所述管具储存设备4用于放置水平设置的管具100，所述管具储存设备4顶部敞口设置；

所述传输设备6用于将管具储存设备4中的管具100传输至所述翻转机械手3上；

所述翻转机械手3用于将所述管具100由水平状态旋转为竖直状态，并将处于竖直状态的所述管具100传输至所述动力鼠洞2；

所述动力鼠洞2用于将所述管具100输送至接立根位置。

具体地，所述传输设备6有四种优选方案，

第一种，如图2-4所示，所述传输设备6包括吊机61，所述吊机61用于吊装所述管具100，并将所述管具100放置于所述翻转机械手3上，所述吊具611 能够将所述管具100移动至所述翻转机械手3的上方。

第二种，如图5-9所示，所述管具储存设备4内设置有至少一列用于放置所述管具100的存储格41，同一所述存储格41中的所有所述管具100沿竖向排列并与所述翻转机械手3长度方向平行，所述存储格41的底部设置有用于向上抵推所述管具100的送管机构62，所述存储格41上方设置有输送机构63，所述输送机构63的传输带631外侧设置有用于沿传输带631移动方向抵推所述管具100的凸出部632,该方案中，送管机构62既可以升降，有能水平移动，通过顶升缸，直线模组，横向导轨或者电动缸的组合都能实现其运动,而输送机构63 可以为链轮组件、同步带轮组件、V形带轮组件等同等功能的设备，也可用液压伸缩缸、气压伸缩缸、直线模组、横向导轨或者电动缸及其组合。

第三种，如图10-12所示，同一所述存储格41中的所有所述管具100横向排列，且与水平之间具有一定角度，送管机构62顶推所述管具100从所述存储格41的敞口端顶出所述存储格41后，直接落在所述翻转机械手3上。

第四种，如图13-16所示，所述存储格41横向设置，其包括存储格41水平设置，或者存储格41与水平之间具有一定夹角不超过45度，所述管具储存设备4为至少两个，相邻所述管具储存设备4之间设置有用于升降所述管具100 的举升组件45，所述举升组件45位于对应所述存储格41敞口的一侧，送管机构62顶推所述管具100从所述存储格41的敞口端顶出所述存储格41后，落在对应的举升组件45上，并通过举升组件45和输送机构63进行接力传送，最终到达翻转机械手3。

所述管具储存设备4靠近所述翻转机械手3的一侧设置有升降设备37，所述凸出部632抵推所述管具100至所述升降设备37上，所述升降设备37用于将所述管具100输送至所述翻转机械手3。

如图5和7所示，所述存储格41顶部设置有架桥装置42，所述架桥装置42具有关闭状态和打开状态，

当所述架桥装置42处于所述关闭状态时，所述架桥装置42位于所述存储格41顶部，且所述架桥装置42顶面与所述存储格41相齐平；

当所述架桥装置42处于所述打开状态时，所述架桥装置42位于所述存储格41的一侧。

通过架桥装置42，管具可以从存储格41上方横向通过，而不会掉进存储格 41内。

所述架桥装置42具体优选以下方案，

如图37-39所示，第一种方案：架桥装置42包括牵引组件420和链桥组件 43，其中，

所述牵引组件420包括牵引导向部件422和连接于所述存储机架11上的底架一421，所述牵引导向部件422与所述底架一421之间连接有伸缩部件一423，所述伸缩部件一423优选剪叉式伸缩机构或电动缸顶升机构；

所述链桥组件43包括连接于所述存储机架11上的链轮部件431，所述链轮部件431上配合有链条432，所述链条432的一端设置有悬重434，另一端与所述牵引导向部件422相连接。

所述链条432远离所述链轮部件431的一侧连接有若干相互独立设置的桥板单元433，同一所述架桥装置42上的所有位于所述链轮部件431与所述存储格110之间的所述桥板单元433位于同一平面上。通过桥板单元形成一个用于管具通过的平面通道，能提高管具通过的顺畅程度。

伸缩部件一423推动牵引导向部件前后移动，带动链条432前后移动，从而在竖直指梁之间实现“架桥”作业，为管具移动提供通道。

该方案的架桥装置42优选在存储架具有一定存储量时使用，其尺寸不至于过大。在伸缩部件一完全收缩时，链条可以存储在存储架的侧边，整个结构紧凑，从而可以节省占用空间，此种设计用于管具层数较小列数较多的管具存储方案。如图40所示，第二种方案：所述架桥装置42包括架桥机构44，所述架桥机构44包括底架二441和桥梁组件442，所述底架二441连接于所述存储机架11上，所述桥梁组件442位于对应的所述存储机架11顶部，所述桥梁组件 442与所述底架二441之间通过伸缩部件二444相连接,所述伸缩部件二444优选剪叉式伸缩机构或电动缸顶升机构。

伸缩部件二444推动桥梁组件442，使桥梁组件可以前后移动，覆盖在竖直指梁之间实现“架桥”作业，为管具移动提供通道，整体结构简单，制作成本低。

如图17-30所示，所述翻转机械手3包括底座31和用于固定管具100的翻转主梁30，其中，

所述底座31的一端和所述翻转主梁30的一端通过第一铰接轴33相铰接，所述翻转主梁30与所述底座31之间还铰接有第一伸缩构件35，所述翻转主梁 30上设置有至少一个钳体组件32，所述钳体组件32能够限制所述管具100沿其径向移动。

钳体组件32具体优选两种方案：

a.夹持方式：所述钳体组件32上对应设置有夹持部321，对应设置的所述夹持部321之间具有用于夹持所述管具100的夹持空间322。

b.扶持方式：所述翻转主梁30上靠近所述第一铰接轴33的端部设置有支承结构34，所述支承结构34用于定位所述管具100的一端，所述管具100的一端抵接所述支承结构34。

定位机构36，所述定位机构36位于所述翻转主梁30远离所述第一铰接轴 33的端部，

且被配置为：

所述管具100位于所述翻转主梁30时，所述定位机构36能够从所述管具100远离所述第一铰接轴33的端部顶推所述管具100。

具体地，所述定位机构36包括相对移动设置的底架361和小车362，所述小车362用于顶推所述管具100。

如图24所示，更具体地，定位机构36的第一驱动部件363运行，通过链轮及链条带动小车362行走，小车362行走一定距离后接触管具100的端部，小车362继续行走，并顶推管具100；

在上述方案中，也可以通过钢丝绳及滑轮，或油缸来带动小车362相对底架361移动。

由于不同种类的管具长度、直径、壁厚均不同，故在所述底架361上设置有第一驱动部件363，所述第一驱动部件363与所述小车362驱动连接，所述第一驱动部件363上设置有用于记录所述小车362位移的编码器，通过编码器及小车362位移能够测算出管具100的长度，并通过编码器记录，进而为管具100 的后续处理做准备，例如，通过编码器记录，并将记录信号传输至控制***，控制***根据所述记录信号来控制举升机构22的举升至相应高度。

如图18-19所示，第一存储架1，用于将所述管具100输送至所述翻转主梁30上，此时管具100常常为钻杆、钻铤或油管。

具体地，所述第一存储架1包括存储机架11和翻转组件10，所述存储机架 11用于放置所述管具100，所述翻转组件10用于将所述管具100从所述存储机架11输送至所述翻转主梁30上。

所述存储机架11靠近所述翻转主梁30的端部与所述底座31通过第二铰接轴112相铰接，所述存储机架11与所述底座31之间还铰接有第一顶升缸12，所述第二铰接轴112位于所述第一顶升缸12和所述翻转主梁30之间。

所述翻转组件10包括对应设置的分料臂15和第一翻转臂17，所述分料臂 15和所述第一翻转臂17之间具有用于放置所述管具100的放置空间152，其中，所述分料臂15与所述第一存储架1通过第三铰接轴151相铰接，所述分料臂15 与所述存储机架11之间还连接有第二驱动部件16第二驱动部件16，所述第二驱动部件16第二驱动部件16驱动所述分料臂15绕所述第三铰接轴151转动；所述第一翻转臂17与所述第一存储架1通过第四铰接轴171相铰接，所述第一翻转臂17与所述存储机架11之间还连接有第四驱动部件18，所述第四驱动部件18驱动所述第一翻转臂17绕所述第四铰接轴171转动。

所述存储机架11上设置有挡料块13和用于放置所述管具100的放置面111，所述挡料块13能够沿放置面111相对于所述放置面111往复移动，所述挡料块 13的移动方向靠近或远离所述翻转主梁30。

如图23、28-29所示，第二存储架5，用于将所述管具100输送至所述翻转主梁30上，此时管具100常常为套管，

具体地，所述第二存储架5包括第二翻转臂51、底架56和倾斜臂53，所述底架56和所述倾斜臂53通过第五铰接轴57相铰接，所述底架56和所述倾斜臂53之间还铰接有第二顶升缸54，所述第五铰接轴57位于所述第二顶升缸 54和所述翻转主梁30之间，所述第二翻转臂51与所述底架56通过第六铰接轴 58相铰接，所述第六铰接轴58位于所述第五铰接轴57和所述翻转主梁30之间。

所述第二存储架5还包括第二翻转臂51，所述第二翻转臂51与所述底架 56通过第六铰接轴58相铰接，所述第六铰接轴58位于所述第五铰接轴57和所述翻转主梁30之间。

所述倾斜臂53与所述第二翻转臂51之间设置有过渡臂55，所述过渡臂55 靠近所述倾斜臂53的端部与所述底架56通过所述第五铰接轴57相铰接。

在上述方案中，第一存储架1和第二存储架5可单独设置，也可同时设置，其同时设置时，第一存储架1位于所述翻转主梁30一侧，第二存储架5位于所述翻转主梁30另一侧。

第一存储架1上的挡料块13是为了保证分料臂15在处理不同直径的管具 100时，确保每次只移运一根管具100，调整伸缩缸14带动挡料块13运行并停止在不同的位置，以便适应不同的管具100。不同管具100直径通改变过设置在调整伸缩缸14内的位移传感器的数值，来改变挡料块13的位置。

如图35、36和41所示，所述动力鼠洞2包括扶正对中装置21和举升机构 22，所述扶正对中装置21和举升机构22在竖向上对应设置，所述扶正对中装置21能够限制所述管具100沿其径向移动，所述扶正对中装置21用于限位所述管具100的底部，

如图41所示，举升机构22包括剪叉升降机构221和设置于所述剪叉升降机构221上部的支撑板组222，所述支撑板组222的上端设置有尖角向下的定位凹槽223，在竖直方向上，扶正对中装置21扶正对中区域的中心线与凹槽的轴线的重合，所述支撑板组222包括多块间隔布置的支撑板224，每块支撑板224 均竖直布置，所有支撑板的上端形成所述定位凹槽223，相邻所述支撑板224之间具有能够使所述支承结构34通过的间隙。

扶正对中装置21包括安装座23、保护钳24和对中机构25；安装座23可以设置为长方体的中空结构，并在安装座23的一侧开设有U型开口，并且U 型开口的两侧直边与一导向机构平行布置，并将保护钳24和对中机构25都安装在安装座23的内部，保护钳24的具体结构不限，只要能够将管具100限制在安装座23的U型开口内即可。

如图42-46所示，对中机构25包括驱动组件251、固定板253和底板255，对中机构25中固定板253的数量为2块，并且分别固设在底板255相对的两侧，在2块固定板253上均开设有通孔；并且在每一块固定板253的通孔处，均设置有传动臂254、摇臂257、摇臂卡板256和传动杆252，并且传动臂254 的一端穿过通孔后与摇臂257的一端铰接，传动臂254的另一端与传动杆252 的一端铰接，摇臂257的另一端与摇臂卡板256固定连接，传动杆252的另一端与驱动组件251的一端铰接，驱动组件251的另一端固设在底板255上，并且驱动组件251布置在两块固定板253上通孔之间的中间位置；摇臂卡板256 所在的平面可以与摇臂257之间垂直布置，并且在2块摇臂卡板256相对的侧边上设置有缺口，并且对中机构25在驱动组件251的作用下关闭时，2块摇臂卡板256上的缺口组成菱形状结构，并且菱形状结构的中心位于安装座23U型开口的对称线上，2块摇臂卡板256上的缺口之间形成管具100预定的对中扶正区域。

具体地，为便于实施，传动杆252可以选择为普通的连杆。传动臂254可以选择为板状结构，并且在传动臂254的一端的板面上固设有转动轴，转动轴与传动臂254的板面垂直布置，并使转动轴的一端从固定板253上的通孔穿过后与摇臂257的一端铰接在一起，传动臂254的另一端与传动杆252的一端铰接在一起。摇臂卡板256的可以选择为矩形板，并在2块摇臂卡板256相对的侧边上开设一个缺口，2块摇臂卡板256之间的缺口能够形成一个菱形状结构，并使摇臂卡板256远离缺口的侧边与摇臂257之间固定连接，为便于增加摇臂卡板256与摇臂257之间的连接强度，还可以在摇臂卡板256的下方设置一块加强板。摇臂257可以选择为由2块相互垂直的矩形板形成的组合结构，并使摇臂257的一端与摇臂卡板256固定连接，另一端与传动臂254之间铰接。驱动组件的具体选择方式不限，为便于实施，可以选择为液压驱动或者电力驱动的方式。

进一步的，为了进一步提高扶正对中装置5对管具100位置控制的效果，进而可以进一步提高管具100在本发明中的位置精度，本发明中的对中机构25 可以至少为2个，并且在安装座23内上下间隔布置。为便于结构简化，如图5 所示，可以将对中机构25设置为2个。

本发明所述的一种用于将管具100移至鼠洞的输送装置，通过传输设备6 将管具储存设备4中的管具100运送至翻转机械手3上，再通过翻转机械手3 将所述管具100由水平状态旋转为竖直状态，并将处于竖直状态的所述管具100 传输至动力鼠洞2，动力鼠洞2将所述管具100输送至接立根位置，整个过程能够精确控制管具100运动的轨迹，不用人为干预，降低劳动强度和安全风险。

实施例2

如图1-26所示，本实施例所述的一种用于管具的输送方法，基于如实施例 1所示的一种管具移运***，可实现快速的运输精准定位管柱运动的轨迹，从而可实现管柱处理过程的全自动化。其包含以下步骤：

S1：利用所述传输设备6将所述管具100放置在翻转机械手3上；

S2：所述翻转机械手3夹持所述管具100由水平状态旋转为竖直状态，并将处于竖直状态的所述管具100传输至所述动力鼠洞2；

S3：所述动力鼠洞2将所述管具100输送至接立根位置。

其中步骤S2具体为：

S21：所述翻转机械手3夹持所述管具100由水平状态旋转为竖直状态；S22：下降所述支承结构34或上升所述剪叉升降机构221，使所述支承结构34贯穿所述剪叉升降机构221，且所述支承结构34低于所述定位凹槽223，所述扶正对中装置21夹持所述管具100，以限制所述管具100径向移动；

S23：所述剪叉升降机构221顶升所述管具100所述钳体组件32松开所述管具100。

下面以钻杆101为例(钻杆101可以替换为钻铤、油管等管具，均适用)，简要概述管子处理***送钻杆101上钻台的流程。

初始状态：吊机61位于等待位，翻转机械手3位于低位，动力鼠洞2位于等待位。

第一步：吊机61定位至待移运管具100的上方；

第二步：吊机61抓取多根管具100；

第三步：吊机61将管具100放置在翻转机械手3的第一存储架1上；

第四步：将所述第一存储架1朝向翻转机械手3一侧倾斜，使钻杆101滚动至靠近翻转机械手3的一侧；

第五步：翻转组件10将钻杆101送至翻转主梁30中；

第六步：定位机构36顶推钻杆101，使钻杆101的一端抵接支承结构34；

第七步：翻转主梁30在第一伸缩构件35的作用下，夹持钻杆101从水平预定位置旋转至竖直预定位置；

第八步：下降支承结构34或上升所述剪叉升降机构221，使所述支承结构 34低于所述定位凹槽223，动力鼠洞2的扶正对中装置21抱住钻杆101，以限制钻杆101径向移动；

第九步：动力鼠洞2的剪叉升降机构221继续向上顶起钻杆101，翻转主梁 30的钳体组件32松开钻杆101；

第十步：翻转机械手3的第一伸缩构件35复位，并整体复位至水平状态，等待下步操作；

第十一步：动力鼠洞2水平移动，将钻杆101送至接立根位置。待鼠洞中管柱转移走后，动力鼠洞复位。

第十二步：重复第四步至第十一步，直至将第一存储架1上的钻杆101全部移走。

第十三步：重复第一步至第十二步，直至所有钻杆101全部送至钻台。

送钻杆101下钻台的流程基本上与送管具100上钻台流程的逆过程。

下面以套管102为例送套管102上钻台的操作流程如下：

初始状态：翻转机械手3位于低位，第二存储架5位于等待位。

第一步：第二存储架5朝向翻转主梁30一侧倾斜，使套管102滚动至靠近翻转主梁30的一侧；

第二步：第二翻转臂51将一根套管102分离，使其滚入过渡臂55中，等待后续动作；

第三步：第二翻转臂51继续将套管102送至翻转机械手3中，钳体组件32 抱住套管102，以限制套管102径向移动；

第四步：调节翻转机械手3尾部的定位机构36，使其上的小车362抵住套管102；

第五步：翻转机械手3在第一伸缩构件35作用下，夹持套管102从水平位置旋转至竖直位置；

第六步：下降支承结构34或上升所述剪叉升降机构221，使所述支承结构 34低于所述定位凹槽223，动力鼠洞2的扶正对中装置21抱住套管102，以限制套管102径向移动；

第七步：动力鼠洞2的剪叉升降机构221继续向上顶起套管102，翻转主梁 30的钳体组件32松开套管102；

第八步：翻转机械手3的第一伸缩构件35复位，并整体复位至水平状态，等待下步操作，第二存储架(5)复位至低位；

第九步：动力鼠洞2水平移动，将套管102送至接立根位置，待鼠洞中套管被移运走后，动力鼠洞复位。

第十步：重复第一步至第九步，直至所有套管102全部送至钻台。

作为可选的一种方案：如图2-9所示，可将管具储存设备4替代为竖直钻杆盒46，竖直钻杆盒46中管具100竖直进出，并通过指梁隔开每列管具100，存储的管具100通过输送机构63和升降设备37将存储在竖直钻杆盒46中的管柱输送至第一存储架1或第二存储架5，然后输送至接立根位置处。

竖直钻杆盒46送管具100至第一存储架1或第二存储架5的操作流程如下：

第一步：送管机构62、架桥装置42、输送机构63和升降设备37准备到位；

第二步：送管机构62顶升管具100，使一根管具100凸出竖直钻杆盒46；

第三步：输送机构63将管柱送至升降设备37；

第四步：升降设备37将管具100下降至合适高度；

第五步：升降设备37将管具100送至第一存储架1或第二存储架5；

第六步：升降设备37复位；

第七步：重复步骤一至步骤五，处理完第一列所有管柱；驱动架桥装置42 将已取管柱列上方的空间封住，作为后续管柱滚动的支撑桥梁。

第八步：重复步骤一至步骤七，直至取完第一钻杆101盒中所有管柱；第九步：重复步骤一至步骤八，直至取完所有钻杆101盒中所有管柱；存管的操作流程为取管操作流程的逆过程。

上述仅为取管的一种流程操作，本发明可以根据需要任取一个竖直钻杆盒 46中的任一列。也就是说，管柱在取存的过程中，可以任选一个竖直钻杆盒46 中任何一列，而不是从一端至另外一端取放管柱。

作为可选的一种方案：如图10-16所示，可将管具储存设备4替代为水平出管的水平钻杆盒47，水平钻杆盒47中管柱水平进出容许与水平面有一些角度，并通过指梁隔开每层管柱，存储的管柱通过送管机构62送管机构62、输送机构 63和升降设备37将存储在动力钻杆101盒中的管柱输送至第一存储架1或第二存储架5上，然后输送至接立根位置处。

水平出管的动力钻杆101盒送管至第一存储架1或第二存储架5的操作流程如下：

取第一个管具100的操作流程

第一步：送管机构62、输送机构63和升降设备37准备到位；

第二步：送管机构62顶推管具100，使一根管具100凸出管柱盒，使其滚入升降设备37；；

第三步：升降设备37将管具100下降至合适高度；

第四步：升降设备37将管具100送至第一存储架1或第二存储架5；

第五步：升降设备37复位；

第六步：重复步骤一至步骤五，可取完第一个水平钻杆盒47的所有管具100；

取其它水平钻杆盒47中管具100的操作流程：

第一步：送管机构62、输送机构63和升降设备37准备到位；

第二步：所取钻杆101的送管机构62抵推管具100，使一根管具100凸出水平钻杆盒47，使其滚入升降设备37；

第三步：升降设备37将所取管具100送至合适高度；

第四步：升降设备37将管具100送至输送机构63，并进行输送；

第五步：输送机构63输送管柱至升降设备37；

第六步：升降设备37将管具100送至输送机构63，并进行输送；

第七步：输送机构63输送管具100至升降设备37

第八步：升降设备37将管具100下降至合适高度；

第九步：升降设备37将管具100送至钻杆中转台31

第十步：升降设备37复位；

重复上述流程，可以将其它管柱全部输送至第一存储架1或第二存储架5，

存管的操作流程基本上与取管操作流程相逆，只需要进行局部调整即可满足

上述取管流程只是为了便于理解而选择其中的一种操作方法进行说明，实际上本发明可以根据需要任取一个水平钻杆盒47中的任一排。也就是说，管具 100在取存的过程中，可以任选一个水平钻杆盒47中任何一排，而不是从一端至另外一端、从上至下或从下至上取放管具100。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种管具移运***，其特征在于，包括管具储存设备(4)、翻转机械手(3)、传输设备(6)和动力鼠洞(2)，其中，

所述管具储存设备(4)用于放置水平设置的管具(100)，所述管具储存设备(4)的一端敞口设置；

所述传输设备(6)用于将所述管具储存设备(4)中的管具(100)传输至所述翻转机械手(3)上；

所述翻转机械手(3)用于将所述管具(100)由水平状态旋转为竖直状态，并将处于竖直状态的所述管具(100)传输至所述动力鼠洞(2)；

所述动力鼠洞(2)用于将所述管具(100)输送至接立根位置。

2.根据权利要求1所述的一种管具移运***，其特征在于，所述传输设备(6)包括吊机(61)，所述吊机(61)用于吊装所述管具(100)，并将所述管具(100)放置于所述翻转机械手(3)上。

3.根据权利要求1所述的一种管具移运***，其特征在于，所述传输设备(6)包括送管机构(62)，所述管具储存设备(4)内设置有至少一个用于放置所述管具(100)的存储格(41)，所述存储格(41)的一端敞口设置，所述存储格(41)的另一端设置所述送管机构(62)，所述送管机构(62)能够将所述管具(100)从所述存储格(41)的敞口端顶出所述存储格(41)。

4.根据权利要求3所述的一种管具移运***，其特征在于，所述传输设备(6)还包括输送机构(63)，所述输送机构(63)设置于所述存储格(41)上方，从所述存储格(41)的敞口端顶出的所述管具(100)能够由所述输送机构(63)输送至所述翻转机械手(3)上。

5.根据权利要求4所述的一种管具移运***，其特征在于，所述输送机构(63)包括驱动轮(634)、从动轮(633)和传输带(631)，所述传输带(631)分别与所述驱动轮(634)和所述从动轮(633)相配合，所述传输带(631)外侧设置有用于沿所述传输带(631)移动方向抵推所述管具(100)的凸出部(632)。

6.根据权利要求5所述的一种管具移运***，其特征在于，所述存储格(41)竖向设置。

7.根据权利要求6所述的一种管具移运***，其特征在于，所述存储格(41)顶部设置有架桥装置(42)，所述架桥装置(42)具有关闭状态和打开状态，

当所述架桥装置(42)处于所述关闭状态时，所述架桥装置(42)位于所述存储格(41)顶部，且所述架桥装置(42)顶面与所述存储格(41)顶面相齐平；

当所述架桥装置(42)处于所述打开状态时，所述架桥装置(42)位于所述存储格(41)的一侧。

8.根据权利要求5所述的一种管具移运***，其特征在于，所述存储格(41)横向设置。

9.根据权利要求8所述的一种管具移运***，其特征在于，所述管具储存设备(4)为至少两个，至少两个相邻所述管具储存设备(4)之间设置有用于升降所述管具(100)的举升组件(45)，所述举升组件(45)位于对应所述存储格(41)敞口的一侧。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种管具移运***，其特征在于，所述翻转机械手(3)包括底座(31)和用于固定管具(100)的翻转主梁(30)，所述底座(31)的一端和所述翻转主梁(30)的一端通过第一铰接轴(33)相铰接，所述翻转主梁(30)与所述底座(31)之间还铰接有第一伸缩构件(35)。

11.根据权利要求10所述的一种管具移运***，其特征在于，所述翻转机械手(3)还包括升降设备(37)，

所述升降设备(37)设置于所述管具储存设备(4)靠近所述翻转主梁(30)的一侧，所述传输设备(6)用于将所述管具(100)传输至所述升降设备(37)上，所述升降设备(37)用于将所述管具(100)升降至与所述翻转主梁(30)对应的高度，并传输至所述翻转主梁(30)上。

12.根据权利要求10所述的一种管具移运***，其特征在于，所述翻转主梁(30)上设置有至少一个钳体组件(32)，所述钳体组件(32)能够限制所述管具(100)径向移动；所述翻转主梁(30)上靠近所述第一铰接轴(33)的端部设置有支承结构(34)，所述支承结构(34)用于定位所述管具(100)的一端；所述翻转主梁(30)远离所述第一铰接轴(33)的一端设置有定位机构(36)，所述定位机构(36)位于所述翻转主梁(30)远离所述第一铰接轴(33)的端部，且被配置为：所述管具(100)位于所述翻转主梁(30)时，所述定位机构(36)能够从所述管具(100)远离所述第一铰接轴(33)的端部顶推所述管具(100)。

13.根据权利要求12所述的管具移运***，其特征在于，所述动力鼠洞(2)包括扶正对中装置(21)和举升机构(22)，所述扶正对中装置(21)和举升机构(22)在竖向上对应设置，所述扶正对中装置(21)能够限制所述管具(100)径向移动，所述扶正对中装置(21)用于限位所述管具(100)的底部。

14.根据权利要求13所述的一种管具移运***，其特征在于，所述举升机构(22)包括剪叉升降机构(221)和设置于所述剪叉升降机构(221)上部的支撑板组(222)，所述支撑板组(222)的上端设置有用于定位所述管具(100)端部的定位凹槽(223)，在竖直方向上，所述扶正对中装置(21)扶正对中区域与所述定位凹槽(223)相对应。

15.根据权利要求14所述的一种管具移运***，其特征在于，所述支撑板组(222)包括多块间隔布置的支撑板(224)，每块支撑板(224)均竖直布置，所有支撑板的上端形成所述定位凹槽(223)，相邻所述支撑板(224)之间具有能够使支承结构(34)通过的间隙。

16.一种用于管具的输送方法，其特征在于，基于权利要求15所述的管具移运***，包含以下步骤：

S1：利用所述传输设备(6)将所述管具(100)放置在翻转机械手(3)上；

S2：所述翻转机械手(3)夹持所述管具(100)由水平状态旋转为竖直状态，并将处于竖直状态的所述管具(100)传输至所述动力鼠洞(2)；

S3：所述动力鼠洞(2)将所述管具(100)输送至接立根位置。

17.根据权利要求16所述的一种用于管具的输送方法，其特征在于，步骤S2具体包含如下步骤：

S21：所述翻转机械手(3)夹持所述管具(100)由水平状态旋转为竖直状态；

S22：下降所述支承结构(34)或上升所述剪叉升降机构(221)，使所述支承结构(34)贯穿所述剪叉升降机构(221)，且所述支承结构(34)低于所述定位凹槽(223)，所述扶正对中装置(21)夹持所述管具(100)，以限制所述管具(100)径向移动；

S23：所述剪叉升降机构(221)顶升所述管具(100)所述钳体组件(32)松开所述管具(100)。

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