[发明专利]钻机井架二层平台机械手抓取钻杆装置

说明书

技术领域

本发明属于一种石油钻机辅助机械，具体地说是一种钻机井架二层平台机械手抓取钻杆装置。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展，石油钻机作业的机械化、自动化以及智能化水平发生长足的进步。但是，石油钻机井架二层平台人工强体力劳动未得到有效改善，这引起了石油钻机生产厂家和石油开采单位的广泛关注。石油钻井工作中，钻机井架二层平台的操作以人工重体力劳动为主，传统的作业方式已延续了几十年。近年来，虽有些发达国家的部分油井采用自动化程度较高的机械设备辅助人工作业，但是体积大，重量大，操作繁琐，且造价惊人，未能被广泛采用。从我国国情来说，更不具备进口使用该种设备的条件，目前，我国油田的所有钻井的井架二层平台仍旧采用传统的人工作业方式，距地面40米左右的井架二层平台高空作业不仅仅是人工操作劳动强度大，更主要的是安全隐患非常突出，尤其是起、放较大口径的钻杆和钻铤时，至少2～3人才能完成作业，而井架二层平台空间面积窄小，多人作业非常不便利，极容易出危险。尤其是在恶劣天气情况下，排、取钻杆异常困难，甚至无法连续作业。广大的石油钻井工多年来一直盼望能够从繁重而又危险的作业劳动中解脱出来，迫切要求改变几十年一贯制的这种传统落后的作业现状。发明人来自石油行业，为了实现石油钻井工的强烈愿望，多年来数十次下油田考察，对钻机现场和多类型石油钻机井架进行勘察、测量与计算，与操作工人、钻井工程技术专家共同探讨研究制作二层平台机械手抓杆装置的可行性，并对技术要点与难点进行攻关，研制出适合国情的井架二层平台机械手抓取钻杆装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种造价合理、轻便易行、性能可靠、确保安全作业的钻机井架二层平台机械手抓取钻杆装置。该装置能提高石油钻机整体技术性能，有效改善井架二层平台操作人员的劳动条件，降低劳动强度，提高工作效率，实现井架二层平台作业机械化，摆脱繁重的体力劳动与安全隐患，彻底改变现行的人工强体力劳动方式。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：一种钻机井架二层平台机械手抓取钻杆装置，其特征在于：它包括连接组件，两根横梁滑轨与两个横行小车，纵梁滑轨与纵行小车，竖立伸缩臂，水平臂与机械手，液压站；连接组件固定于井架；两根横梁滑轨位于二层平台上方相同的水平线、相互平行固定于连接组件，每根横梁滑轨安装可沿其滑移的横行小车；两个横行小车的底端固定纵梁滑轨，纵梁滑轨安装可沿其滑移的纵行小车；纵行小车底端固定有连接板，连接板上安装有旋转装置，旋转装置与竖立伸缩臂固定连接；竖立伸缩臂上固接水平臂，水平臂前端安装机械手，液压站设置在二层平台上为整个装置提供动力。

本发明模仿人工作业方式采用钢性机械臂与机械手达到抓紧钻杆的目的，应用液压传动与操作技术，使液压执行元件与机械结构有机结合，实现多种机械轨迹动作，可完全满足抓取、摆放钻杆的工况要求。

水平臂前端安装的机械手，用来实现对钻杆的抓紧与放松；纵行小车底端经连接板安装的竖立伸缩臂，用来实现机械手在与地面相垂直的、竖直方向的行走与定位；纵梁滑轨安装的纵行小车和横梁滑轨安装横行小车；用来实现机械手在与地面平行的、水平面上纵行与横行两维行走与定位；从而使机械手能到达三维空间的任意位置，将钻杆抓抱、放置在适当位置处松开。

设置在二层平台上的液压站为整体装置提供动力源；液压站采用集成化液压操作元件；操纵液压油缸和液压马达执行元件实现机械运动轨迹。

本发明具有减轻工人的劳动强度，改善钻井工人高空作业劳动条件，加强排、取钻杆的稳定性，保障高空作业安全，操作简便易行，造价低廉、经济适用，能在油田普及使用的有益效果；能提高工作效率3～5倍。根据工况要求，即可实现近距离操作，也可远距离操作；整个装置轻巧、易安装、拆卸及运输方便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是图1的左视图，

图3是水平臂与机械手的结构示意图，

图4是图3的俯视图，

图5是图2中A部放大图，

图6是图1中B部横行小车的结构示意图。