CN203488122U - 垂直排管*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于石油钻井技术领域,涉及一种垂直排管***。一种垂直排管***,该***配套于传统井架钻机***,钻机***与该垂直排管***直接配合的设备主要有井架、顶驱、铁钻工;该垂直排管***由指梁及风墙走道和铁架工组成;指梁及风墙走道由支撑架,风墙,走道,猴台,指梁体,指梁锁构成;指梁锁固定在指梁体上;指梁体、猴台、走道、风墙均固定在支撑架上;指梁及风墙走道通过支撑架固定在井架上;铁架工上端固定在猴台下端。本实用新型的垂直排管***采用猴台下布置,不占用猴台操作空间,可以与人工操作兼容,提升能力高,底座采用可行走形式,控制***简单,操作直观简便;可随钻机迅速转场安装。
Description
技术领域
本发明属于石油钻井技术领域,涉及一种垂直排管***。
背景技术
在石油钻井行业,起下钻时需要将钻柱从井心移至指梁处存放以及从指梁处移至井心,钻柱通常为近30米的钻杆或钻铤的组合,重量最重近10吨。
传统人工作业劳动强度高,危险性大。正逐步被机械化设备所替代,市面上主要有以下几类设备:
(1)移管天吊***可以很好的解决替代人工作业的问题,但是存在设备笨重,难以适应钻机快速安装、转场的特点;
(2)双臂立式排管***,可以同时完成接管功能,但控制***复杂,设备笨重,难以适应钻机快速安装、转场的特点;
(3)猴台上机械手***可以解决替代人工作业的问题,也方便转场安装,但占用了猴台操作空间,在某些需要人工猴台作业的时候不太方便操作,同时受设备限制,载荷提升能力较弱;
(4)猴台下机械手***不占用猴台人工操作空间,提升能力高,但目前市面上设备均为固定底座式,操作复杂,控制***复杂不易维护。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的上述问题,提供一种垂直排管***及该***所实现的排管方法,解决了人工排管作业劳动强度高、危险性大等问题,相对市面同类设备,解决了快速安装转场、控制操作难、提升能力弱、占用人工操作空间等问题。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种垂直排管***,该***配套于传统井架钻机***,钻机***与该垂直排管***直接配合的设备主要有井架、顶驱、铁钻工;该垂直排管***由指梁及风墙走道和铁架工组成;指梁及风墙走道由支撑架,风墙,走道,猴台,指梁体,指梁锁构成;指梁锁固定在指梁体上;指梁体、猴台、走道、风墙均固定在支撑架上;指梁及风墙走道通过支撑架固定在井架上;铁架工上端固定在猴台下端。
所述的铁架工包括轨道梁,齿条、小车,齿轮行走驱动机构,回转支撑,齿轮回转驱动机构,回转座,变幅油缸,变幅主臂,变幅次臂,前座,垂直调整油缸,抓管头,提升臂,抱管头;齿条固定在轨道梁上;小车可在轨道梁槽间滚动;齿轮行走驱动机构固定在小车上,其驱动齿轮与齿条啮合;回转支撑上端固定在小车上,下端固定在回转座上;齿轮回转驱动机构固定在小车上,其驱动齿轮与回转支撑上的齿轮啮合;变幅主臂上端铰接在回转座上,下端铰接在前座上;变幅油缸一端铰接在回转座上,另一端铰接在变幅主臂中上部;变幅次臂上端与回转座铰接,下端与前座铰接;前座前端与提升臂铰接,下端与垂直调整油缸铰接;抓管头固定在提升臂的下部,抱管头固定在提升臂的上部。
所述的提升臂由下臂,外滑块,内滑块,提升油缸,上臂组成;下臂套装在上臂内;外滑块固定在上臂下端内壁,与下臂之间可相对滑动;内滑块固定在下臂上端外侧,与上臂之间可相对滑动;提升油缸的上端铰接在上臂上,下端铰接在下臂上。
所述的抓管头由半爪,拉杆,爪前轴,爪后轴,油缸,拉杆轴,前杆,圆弧槽板,板牙组构成;所述抓管头各件为左右对称;半爪前端与拉杆铰接于爪前轴处,半爪后端与油缸后端铰接于爪后轴处;前杆固定在油缸杆上;前杆与拉杆铰接于拉杆轴处;板牙组固定在圆弧槽板上,可沿圆弧面在一定角度内转动;圆弧槽板固定在半爪前端。
所述的抱管头由半爪,第一销轴,第二销轴,拉杆,前杆,油缸构成;所述抱管头各件为左右对称;半爪与油缸铰接于第一销轴处;前杆固定在油缸杆前端,拉杆一端与半爪后端铰接,另一端与前杆铰接于第二销轴处。
本发明的垂直排管***采用猴台下布置,不占用猴台操作空间,可以与人工操作兼容,提升能力高,底座采用可行走形式,控制***简单,操作直观简便;可随钻机迅速转场安装。
附图说明
图1是本发明的垂直排管***结构主视图;
图2是图1的左视图;
图3是指梁及风墙走道的结构主视图;
图4是图3的左视图;
图5是图3的俯视图;
图6是铁架工的主视图;
图7是铁架工的立体图;
图8是图6中提升臂的结构示意图;
图9是图6中抓管头的结构示意图;
图10是图6中抱管头的结构示意图;
图11~13是铁架工的工作状态图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的垂直排管***做详细的说明描述。
如图1和图2所示,一种垂直排管***,该***配套于传统井架钻机***,钻机***与该垂直排管***直接配合的设备主要有井架、顶驱、铁钻工;该垂直排管***由指梁及风墙走道1和铁架工2组成;指梁及风墙走道1通过支撑架固定在井架上;如图3、图4和图5所示,指梁及风墙走道1由支撑架10,风墙11,走道12,猴台13,指梁体14,指梁锁15构成;指梁锁15固定在指梁体14上;指梁体14、猴台13、走道12、风墙11均固定在支撑架10上;铁架工2上端固定在猴台13下端。
支撑架10,风墙11,猴台13,指梁体14均为固定结构件。支撑架10固定在井架上支撑整个***及提升载荷,风墙11用于给操作工人挡风,猴台13为人工操作平台,指梁体14为钻柱存放区域,指梁锁15为活动件,由气缸驱动指头翻转打开或关闭,从而防止钻柱意外滑落。
如图6和图7所示,铁架工2由轨道梁21,齿条22,小车23,齿轮行走驱动机构24,回转支撑25,齿轮回转驱动机构26,回转座27,变幅油缸28,变幅主臂29,变幅次臂30,前座31,垂直调整油缸32,抓管头33,提升臂34,抱管头35组成。
齿条22固定在轨道梁21上;小车23为轮式结构轮子可在轨道梁21槽间滚动;齿轮行走驱动机构24固定在小车23上,其驱动齿轮与齿条22啮合;回转支撑25上端固定在小车23上,下端固定在回转座27上;齿轮回转驱动机构26固定在小车23上,其驱动齿轮与回转支撑25上的齿轮啮合;变幅主臂29上端铰接在回转座27上,下端铰接在前座31上;变幅油缸28一端铰接在回转座27上,另一端铰接在变幅主臂29中上部;变幅次臂30上端与回转座27铰接,下端与前座31铰接;前座31前端与提升臂34铰接,下端与垂直调整油缸32铰接;抓管头33固定在提升臂34的下部,抱管头35固定在提升臂34的上部。
小车23在齿轮行走驱动机构24的驱动下,沿轨道梁21前后运动。回转座27通过回转支撑及25轴承连接在下车23下方,在齿轮回转驱动机构26的驱动下,回转座27及其下部组件可在水平面内完成周向360度回转。变幅主臂29和变幅次臂30在变幅油缸28的驱动下可在竖直平面内摆动,带动前端的组件完成向斜上方伸出缩回的动作。变幅主臂29、变幅次臂30、回转座27及前座31组成平行四边形结构,保证变幅运动过程中前端组件保持竖直状态。
如图8所示,提升臂34由下臂36,外滑块37,内滑块38,提升油缸39,上臂40组成。下臂36套装在上臂40内;外滑块37固定在上臂40下端内壁,与下臂36之间可相对滑动;内滑块38固定在下臂36上端外侧,与上臂40之间可相对滑动;提升油缸39的上端铰接在上臂40上,下端铰接在下臂36上。提升臂34在垂直调整油缸32的驱动下,可使34提升臂在竖直范围内完成小角度微调功能。提升臂34的组件下臂36在提升油缸39的驱动下,可沿上臂40内沿完成提升、下降功能。
如图9所示,抓管头33由第一半爪41,第一拉杆42,爪前轴43,爪后轴44,第一油缸45,拉杆轴46,第一前杆47,圆弧槽板48,板牙组49构成。抓管头各件为左右对称;第一半爪41前端与第一拉杆42铰接于爪前轴43处,第一半爪41后端与第一油缸45后端铰接于爪后轴44处;第一前杆47固定在第一油缸45杆上;第一前杆47与第一杆42铰接于拉杆轴46处;板牙组49固定在圆弧槽板48上,可沿圆弧面在一定角度内转动;圆弧槽板48固定在第一半爪41前端。
抓管头33的组件第一油缸45推动第一前杆47通过第一拉杆42带动第一半爪41开合来完成抓取钻具功能。
如图10所示,抱管头35由第二半爪51,第一销轴52,第二销轴53,第二拉杆54,第二前杆55,第二油缸56构成。抱管头各件为左右对称;第二半爪51与油缸第二铰接于第一销轴52处;第二前杆55固定在第二油缸56杆前端,第二拉杆54一端与第二半爪51后端铰接,另一端与第二前杆55铰接于第二销轴53处。
抱管头35的组件第二油缸56推动第二前杆55通过第二拉杆54带动第二半爪51开合来完成环绕抱住钻具功能。
典型的一些运动操作如图11、12、13;分别完成抓取50钻杆,提升钻杆并缩回中心,整体旋转一定角度,小车移动等动作。与井架指梁、顶驱等设备配合可代替井架工完成垂直排放钻柱的任务。
本发明的垂直排管***的工作流程如下:
此时顶驱吊卡提住钻柱,钻柱下端铁钻工已完成卸扣,铁钻工提升臂面朝井心;
从井心取钻柱至指梁:
1. 铁架工2的小车23向井心移动;
2. 变幅油缸28伸出带动提升臂34向前上方伸出至井心钻柱处;
3. 抓管头33和抱管头35闭合抓住钻柱;
4. 顶驱吊卡打开;
5. 提升油缸39提升,下臂36使钻柱提起;
6. 变幅油缸28缩回带动提升臂34向后下方缩回到位;
7. 齿轮回转驱动机构26驱动下部摆臂旋转90度至图13所示位置,提升臂面朝指梁手指方向;
8. 铁架工小车23往指梁14侧移动至对齐一处指梁槽;
9. 空位前整排指梁锁15打开;
10. 变幅油缸28伸出带动提升臂34向前上方伸出至指梁深处;
11. 提升油缸39下降,下臂36使钻柱落地;
12. 指梁锁15关闭;
13. 抓管头33和抱管头35打开,放开钻柱;
14. 变幅油缸28缩回带动提升臂34向后下方缩回到位;
齿轮回转驱动机构26驱动下部摆臂旋转90度至图12所示位置,提升臂面朝井心,等待排下一根钻柱。
Claims (5)
1.一种垂直排管***,该***配套于传统井架钻机***,钻机***与该垂直排管***直接配合的设备主要有井架、顶驱、铁钻工;其特征在于:所述垂直排管***由指梁及风墙走道和铁架工组成;指梁及风墙走道由支撑架,风墙,走道,猴台,指梁体,指梁锁构成;指梁锁固定在指梁体上;指梁体、猴台、走道、风墙均固定在支撑架上;指梁及风墙走道通过支撑架固定在井架上;铁架工上端固定在猴台下端。
2.根据权利要求1所述的垂直排管***,其特征在于:所述的铁架工包括轨道梁,齿条、小车,齿轮行走驱动机构,回转支撑,齿轮回转驱动机构,回转座,变幅油缸,变幅主臂,变幅次臂,前座,垂直调整油缸,抓管头,提升臂,抱管头;齿条固定在轨道梁上;小车可在轨道梁槽间滚动;齿轮行走驱动机构固定在小车上,其驱动齿轮与齿条啮合;回转支撑上端固定在小车上,下端固定在回转座上;齿轮回转驱动机构固定在小车上,其驱动齿轮与回转支撑上的齿轮啮合;变幅主臂上端铰接在回转座上,下端铰接在前座上;变幅油缸一端铰接在回转座上,另一端铰接在变幅主臂中上部;变幅次臂上端与回转座铰接,下端与前座铰接;前座前端与提升臂铰接,下端与垂直调整油缸铰接;抓管头固定在提升臂的下部,抱管头固定在提升臂的上部。
3.根据权利要求2所述的垂直排管***,其特征在于:所述的提升臂由下臂,外滑块,内滑块,提升油缸,上臂组成;下臂套装在上臂内;外滑块固定在上臂下端内壁,与下臂之间可相对滑动;内滑块固定在下臂上端外侧,与上臂之间可相对滑动;提升油缸的上端铰接在上臂上,下端铰接在下臂上。
4.根据权利要求2所述的垂直排管***,其特征在于:所述的抓管头由半爪,拉杆,爪前轴,爪后轴,油缸,拉杆轴,前杆,圆弧槽板,板牙组构成;所述抓管头各件为左右对称;半爪前端与拉杆铰接于爪前轴处,半爪后端与油缸后端铰接于爪后轴处;前杆固定在油缸杆上;前杆与拉杆铰接于拉杆轴处;板牙组固定在圆弧槽板上,可沿圆弧面在一定角度内转动;圆弧槽板固定在半爪前端。
5.根据权利要求2所述的垂直排管***,其特征在于:所述的抱管头由半爪,第一销轴,第二销轴,拉杆,前杆,油缸构成;所述抱管头各件为左右对称;半爪与油缸铰接于第一销轴处;前杆固定在油缸杆前端,拉杆一端与半爪后端铰接,另一端与前杆铰接于第二销轴处。
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