[发明专利]二层台管柱排放系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域，尤其涉及二层台管柱排放系统及其工作方法。

背景技术

当今的石油天然气行业对HSE(健康、安全和环境)越来越重视，特别是在工作条件苛刻的钻井、修井领域，逐渐减轻工人的劳动强度、提高作业效率、保证施工安全已经成为今后主要的发展趋势。

目前，现有钻机、修井机的管柱排放作业均由钻工站在二层台上完成，工作条件艰苦，安全性没有保证，作业效率低，在恶劣天气条件下可能无法进行。而在国内的钻机或修井机上，用于石油天然气钻探和修井的自动化设备技术的发展还只停留在研究阶段。公开号为CN2522228的实用新型专利介绍了一种能在二层台上将井架中心的钻杆拉进到井架内侧和从井架内侧拉出钻杆到井架中心的机械手，它由销栓、轴柱、一号液压缸轴、二层台、二号液压缸、一号液压缸、扇形齿轮体、齿条、小平形支杆、大平形支杆、三号液压缸、三号液压缸杆、四号液压缸杆、活叉头、死叉头体、四号液压缸、叉头销组成，在二层台上安装上机械手后，可实现一定程度的管柱排放自动化。但是，该系统总体上比较笨重，维护保养比较复杂。

发明内容

本发明实施例提供一种二层台管柱排放系统，用以在实现二层台管柱排放自动化的过程中减化机械结构，降低设备费用和维护成本，该系统包括：

纵向移动总成1、机械手总成2、机械臂总成3、滑车总成4、走台总成5、二层台管排架6；其中：

机械臂总成3包括前臂16和上臂10，均为抗弯曲焊接结构，机械臂总成3的运动由两只长行程油缸提供；机械臂总成3一端与机械手总成2连接，另一端与滑车总成4连接；

机械手总成2由液压驱动，内部为一柱塞油缸，夹持部分固定有钳牙板25，用于夹紧管体，机械手总成2上安装有接触式位移传感器26，用于对管体与机械手总成2之间的相对位置进行检测，管体接触到接触式位移传感器26的探头后，接触式位移传感器26向机械手总成2发出夹紧管体的信号；

滑车总成4顶部为一低速大扭矩液压马达，通过传动法兰30与机械臂总成3连接，驱动机械臂总成3做旋转运动，滑车总成4两侧为滚子组；

纵向移动总成1利用滚珠丝杠螺母36与滑车总成4固定在一起，其液压马达带动传动丝杠45，转化为传动螺母的直线运动，以实现滑车的纵向移动；

走台总成5位于纵向移动总成1的上方，周围有护栏；

二层台管排架6位于走台总成5的上方，为一悬臂结构，在远端安装有两只支撑加强杆，加强杆另一端与井架二层台以下的位置铰接，构成三角形支撑结构。

本发明实施例还提供一种上述系统的工作方法，用以在实现二层台管柱排放自动化的过程中减化机械结构，降低设备费用和维护成本，该方法包括：

现场起钻时，纵向移动总成1将滑车总成4定位至走台总成5的近井口一侧，滑车总成4驱动机械臂总成3朝向井口，机械臂总成3伸出至待处理的管柱，机械手总成2夹持管柱，机械臂总成3将管柱提离钻台面，待稳定后机械臂总成3缩回，滑车总成4驱动机械臂总成3旋转至走台总成5与二层台管排架6指梁之间的空间，纵向移动总成1工作将滑车总成4定位到需要放置管柱的某一排指梁，之后机械臂总成3伸出将管柱推至指定位置，待稳定后放下管柱；

现场下钻时，滑车总成4驱动机械臂总成3旋转至走台总成5与二层台管排架6指梁之间的空间，纵向移动总成1工作将滑车总成4定位到需要提取管柱的某一排指梁，之后机械臂总成3伸出至待处理的管柱，机械手总成2夹持管柱，机械臂总成3将管柱提离二层台管排架6，待稳定后纵向移动总成1将滑车总成4定位至走台总成5的近井口一侧，滑车总成4驱动机械臂总成3朝向井口，机械臂总成3伸出，待稳定后放下管柱。

本发明实施例的二层台管柱排放系统将抓取管柱的机械手总成与机械臂总成、滑车总成、纵向移动总成、走台总成、二层台管排架等子系统集成在一起，所有总成和部件均符合石油天然气行业钻井及修井作业设备规范，可安装在现有陆地钻机或修井机、海洋陆地钻机或修井机上，取代现有的二层台及配套设备，满足钻井、修井等作业时抓取、排放管柱的需要。该系统轻便、紧凑，与现有技术相比，机械结构得到简化，体积和重量大大减小，在设备搬运和安装过程中速度更快；该系统设备费用和维护成本低，与现有技术相比，系统整体上结构紧凑，机械部件较少，成本较低，通用性强，可适应石油天然气开发现场恶劣苛刻的工作环境，便于维护检修，符合国内钻井、修井作业的特点。

附图说明