[发明专利]钻杆定位装卸卡钳

说明书

技术领域

本发明属于油田机械领域。

背景技术

油气钻井的钻杆装卸作业主要由人力进行，石油钻杆由井架悬吊于井口上方，由石油工人将钻杆扶正到正确位置，用人力将钻杆与下一级钻杆旋扣安装到位。这种作业方式不仅需要高强度体力劳动，安装精度依赖操作人员操作水平，还具有很高的危险性。

在目前的钻井作业中，钻杆一般是吊运至井口旋转机构上方，由若干名技术人员手扶对准螺纹，借助大钳进行定位,手动旋紧至下一级钻杆进行下钻作业。这种工作方式需要大量体力劳动，钻井设备的大量油污也使得工作条件非常恶劣。拆卸钻杆过程与安装钻杆同样需要大量体力劳动。装卸钻杆过程中比较依赖操作人员的经验和主观判断。安全性较差。一方面，钻井如果发生井喷，很容易导致井口正在作业的工人受伤；另一方面，较为沉重的钻杆如侧向倒下或坠落，也将对下方工人生命安全产生重大威胁。钻井平台井口安全事故具有难预见性和难避免性，即使生产过程中严格遵守操作规程，设备零件制作达标，仍然有不可控制的地质因素或其他自然因素可以导致安全事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种尽可能的减少工作人员在井口的工作时间、加大操作时工人与井口设备的距离，提高装卸钻杆的精度，可以代替人力执行钻杆装卸工作的钻杆定位装卸卡钳。

本发明是由装卸部分、定位部分、辅助部分三部分组成：

a、装卸部分：钻杆定位卡钳直接安装于钻杆卡钳架上,旋紧卡钳安装于钻杆旋紧环上，钻杆旋紧环由钻杆旋紧电机驱动，钻杆旋紧卡钳，钻杆旋紧环与钻杆旋紧电机构成的系统安装在钻杆卡钳架上，钻杆卡钳架上部装有钻杆缓冲环，钻杆卡钳架与钻杆定位卡钳、钻杆旋紧卡钳、钻杆旋紧环、钻杆旋紧电机、钻杆缓冲环由纵向丝杠驱动；

b、定位部分：纵向丝杠驱动钻杆卡钳架在纵向运动支架上作平动，纵向丝杠刚性固定于钻杆卡钳架上，钻杆卡钳架螺纹部分位于横向运动支架内部，由纵向丝杠驱动电机驱动；纵向丝杠上有感应导轨，隐藏于横向运动支架内部；纵向运动支架安装在横向运动支架上，横向运动支架由横向丝杠驱动，由横向感应导轨控制和校正；机座上的横向丝杠驱动电机驱动横向丝杠；

c、辅助部分：支架配重安装于横向运动支架上，纵向运动支架的对侧。

本发明应用不仅是降低油气井开采成本、提高工程质量的需要，更是保障石油工人人身安全，提高工人工作条件的需要。钻杆定位安装卡钳，可以代替人力执行钻杆装卸工作，本装置运用现有成熟技术，用两组液压卡钳抓取和旋紧钻杆，两个轴向的丝杠控制卡钳水平位置，并由感应导轨监控位移，达到自动装卸钻杆的效果。

本发明有如下有益效果：

1、安全性高。生产过程中需要人员接触钻杆的步骤是设定安装，在设定安装时由于固定卡钳夹紧待安装钻杆，在紧急情况下（如井喷和钻杆坠落）所有作用力都由钻杆定位装卸卡钳承担。在设定安装结束后，人员可以撤离井口区域，由钻杆定位装卸卡钳自行装、卸作业。降低人员和设备的风险系数。

2、减轻人员工作量。由于旋紧钻杆所需扭矩较大，工作人员工作量大，由自动装置代替人力能减少人员工作量和强度，同时改善其工作条件。

3、安装精度高。相比人工安装钻杆，钻杆定位装卸卡钳不依赖主观经验和判断，完全按照数据进行安装，单次作业质量具有均一性。目前技术感应导轨所使用的常规原件对位置的控制比手工更加精确，提高工作质量。

4、安装效率高。机械的运行速度快于人工，例如在旋紧步骤中，机器夹持钻杆可以以较高转速短时间内安装完毕，工作周期缩短，同样工作时间内进行的工作循环数量增加，提高生产效率。

5、制造成本低。本发明运用成熟技术，电力驱动，结合传感与数控技术，制造材料常见。机器成本可以预见能控制在合理的范围。

6、适应范围广。本发明可以用于陆地，海洋油气钻井平台，改变尺寸设计还可用于其他矿产开采，建筑、矿井事故救援等领域。

7、气候适应能力强。由于油气钻井在全球范围内分布广泛，石油工作人员装卸钻杆时可能面对影响施工的恶劣气候，钻杆定位装卸卡钳可以在各种气候条件下工作，提高生产效率，改善工人工作条件。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明图1的后视图；

图3是本发明图1的俯视图；

图4是本发明图3的后视图；

图5是本发明局部立体视图；

图6是本发明立体示意图；

图7是本发明工作示意图。

具体实施方式

本发明是由装卸部分、定位部分、辅助部分三部分组成：