CN201358725Y

CN201358725Y - 钻杆自动排放立根锁定装置

Info

Publication number: CN201358725Y
Application number: CNU2009200183967U
Authority: CN
Inventors: 崔学政; 刘文庆; 肖文生; 张富强
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2009-01-17
Filing date: 2009-01-17
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2019-01-17

Abstract

本实用新型提供了一种钻杆自动排放立根锁定装置，用于海上石油钻井平台钻杆自动排放操作。在排放架内固定安装多排指梁，相邻指梁间形成沟槽，钻杆立根就存放于沟槽中。每个指梁沟槽内间隔安装锁紧机构，每个锁紧机构都装有一个挡板，挡板与气马达驱动轴相关联，由气胎离合器控制相应挡板与气马达驱动轴接合还是断开，当离合器气胎充气时，挡板可随气马达驱动轴旋转，挡板处于铅垂位置可允许取放立根，挡板处于水平锁紧位置则停止取放操作。本实用新型可用于双井架半潜式钻井平台或钻井船甲板钻杆自动排放***，***能在一人操控下，实现钻杆立根在排放架中锁定，安全高效地解决了钻井管具自动排放问题。

Description

钻杆自动排放立根锁定装置

技术领域：

本实用新型涉及一种海上石油钻井平台钻杆自动排放***的钻杆立根在排放架内的位置锁定装置。

技术背景：

目前海上石油钻井越来越受到人们的重视，海上石油钻井是将钻机安装在钻井平台或钻井船上。钻井前，通常钻杆(包括其它钻具)是摆放在甲板上，钻井过程中首先需要将钻杆从甲板移送到井架中的排放架(立根盒)内，然后还要将钻杆从排放架移送到井口进行各种钻井工序操作，或反向顺序将钻杆从井口移送到排放架进而最后再送回到甲板上。这个过程称为钻杆排放操作或称管子处理。传统钻井作业中，钻杆排放操作需要多人合作共同完成，该操作特点是具有危险性，任何一人操作失误，都可能导致其他人员受到伤害并严重影响钻井工序及效率。

在海上钻井作业中常遇风浪，工作环境恶劣，安全情况更为突出。探索使钻杆操作机械化，进而实现钻井过程中的钻杆自动化操作，避免人与钻杆的直接接触，对加快钻井速度，缩短钻井周期，降低海上钻井作业成本具有重要作用。

根据目前的研究成果，钻杆自动化操作***由钻杆自动传送***、钻杆自动上下钻台***、钻杆自动排放***、铁钻工等组成，它们相对于钻台分布于不同的位置。钻杆自动排放***主要用于实现在井口与排放架之间的往返自动移送钻杆立根操作，另外可与钻杆自动上下钻台***配合完成离线单根接成立根操作。钻杆自动排放***由钻杆排放架、钻杆自动排放机械臂、钻杆自动排放立柱动力驱动装置、钻杆自动排放立根锁定装置等组成。

立根放入排放架后左右为指梁扶持，而每个立根前后也必须设计独立的扶持锁定装置，以防止立根倾倒，这就是所谓的立根锁定装置。国外钻杆自动排放***通常采用为每个立根单独配置一个闩锁机构，如图1和图2所示为自动指状闩锁机构，由指梁101、链条102、链轮103、驱动机构104、驱动轴105、离合器106和电机107组成，链条为特殊的大节距滚子链，每一节链作为一个钻杆位置。链穿过指梁每个指上开出的槽，链由一根共用轴上的链轮驱动，轴由两个旋转激励器的其中之一带动(二层台两边各有一个激励器)，每个链轮控制一排钻杆，通过共用轴上的气动离合器选择链轮，不用时必须锁紧定位，另有一个单独的机构闩锁钻铤。这种闩锁机构结构较为复杂，操作不方便，而国内至今还没有开展这方面的研究。

技术内容：

本实用新型所要解决的技术问题就是要提供一种立根锁定装置，当立根放入排放架被该锁定装置前后左右扶正锁定，以防止立根倾倒，实现安全高效海上钻井平台钻杆的自动排放。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：排放架内设计多排指梁，指梁固定在排放架上，相邻指梁间形成沟槽，钻杆立根就存放于沟槽中。每个指梁沟槽内间隔安装锁紧机构，每个锁紧机构都装有一个挡板，相邻两个挡板间恰好能容纳一个立根。挡板有水平与垂直两个工作位置，挡板旋转到水平位置则对应立根锁紧，旋转到垂直位置允许取放对应立根。挡板与气马达驱动轴相关联，由气胎离合器控制相应挡板与气马达驱动轴接合还是断开，当接通压缩空气，气胎膨胀，离合器接合，相应挡板随气马达驱动轴一起旋转，当释放压缩空气后，气胎收缩，离合器脱开，相应挡板不受气马达驱动轴控制，保持原位置不动。

本实用新型用气胎离合器来控制挡板与气马达驱动轴接合或者断开，当离合器气胎充气，挡板可随气马达驱动轴旋转；当离合器气胎释放空气，挡板不随气马达驱动轴旋转，而保持原来位置不变。旋转挡板处于铅垂位置可允许取放立根，处于水平位置则停止取放操作，挡板处于水平锁紧立根状态，以防止立根倾倒，实现安全高效海上钻井平台钻杆的自动排放。

附图说明：

图1是自动指状闩锁机构主视图。

图2是自动指状闩锁机构俯视图。

图3是钻杆立根排放及气马达总体布局示意图。

图4是钻杆立柱锁定装置布局示意图。

图5是钻杆立柱锁定装置结构示意图。

图中，101.指梁，102.链条，103.链轮，104.驱动机构，105.驱动轴，106.离合器，107.电机，108.排放架，109.钻杆立根，110.气马达，111.气胎离合器，112.挡板，113.气马达驱动轴，114.螺母，115.挡板轴套，116.气胎，117.气胎离合器外圈。

具体实施方式：

下面结合附图来详细描述本实用新型。

如图3、图4所示，排放架108内设计多排指梁101，指梁101固定在排放架108上，相邻指梁间形成沟槽，钻杆立根109就存放于沟槽中。钻杆立根锁定装置安装在指梁101上，同一指梁上安装多个锁定装置，每个锁定装置上都装有一个能绕其自身轴线转动的挡板112，需锁定的立根就位于相邻两个锁定装置的挡板间。

如图5所示，挡板轴套115通过其一端的螺纹与螺母114固定在指梁101上，挡板112空套在挡板轴套115上并可以绕挡板轴套115旋转。气胎离合器的外圈117固定连接到气马达驱动轴113上，气胎116的内圆柱面固定到挡板轴套115外圆柱面上。当压缩空气进入气胎116后，气胎外鼓径向地压紧离合器外圈117，离合器接合，挡板112可以随气马达驱动轴113旋转，旋转到水平位置则对应立根锁紧，旋转到垂直位置允许操纵对应立根。释放压缩空气后，气胎116收缩，离合器脱开，挡板112不受气马达驱动，保持原位置不动。

其工作过程是如图3所示，将排放架的沟槽数从左至右编号。将立根从远离气马达一端开始编号，将其他元件也按此顺序进行编号。以立根放入1号沟槽为例，初始位置为1至9号挡板均处于水平位置。当排放***夹持第一根立根对准1号沟槽时，1至9号离合器接合，1至9号挡板随轴转至垂直位置，待立根放入9号位置后，1至9号挡板随轴转至水平位置并且卡在相应的槽内。当第二根立根对准1号沟槽时，1至8号离合器接合，1至8号挡板随轴转至垂直位置，待立根放入8号位置后，1至8号挡板随轴转至水平位置并且卡在相应的槽内。以此类推，直至9个立根放满1号沟槽为止。取出立根时的顺序正好相反。

挡板112处在垂直位置时，为防止自由落下，对应的气胎离合器总是处于充气可控状态。而挡板112在水平位置时，如果对应的立根处于待操纵状态，则对应的气胎离合器处于充气状态，如果对应的立根处于长时间锁紧状态，则对应的气胎离合器处于放气状态。

本实用新型可用于双井架半潜式钻井平台或钻井船甲板钻杆自动排放***的立根锁定，该***能够在一人的遥控下，不需要人与钻管柱的直接接触来完成钻杆立根在排放架中锁定，实现了钻杆的自动化排放，减轻劳动强度和减少用工数量。

Claims

1.一种钻杆自动排放立根锁定装置，包括立根、排放架指梁、气马达、气胎离合器、挡板，其特征是，在排放架内固定安装指梁，相邻指梁间形成沟槽，钻杆立根存放于沟槽中，每个指梁沟槽内间隔安装锁紧机构，每个锁紧机构都装有一个挡板(112)，气胎离合器的外圈(117)固定连接到气马达驱动轴(113)上，气胎(116)的内圆柱面固定到挡板轴套(115)外圆柱面上，由气胎离合器控制相应挡板与气马达驱动轴接合还是断开。

2.依据权利要求1所述的钻杆自动排放立根锁定装置，其特征是挡板(112)空套在挡板轴套(115)上并可以绕挡板轴套(115)旋转。