[发明专利]一种多功能机械手

说明书

本发明涉及石油及天然气钻探技术，具体涉及一种多功能机械手，包括连接在井架上并能够相对井架竖向运动的竖直运动组件，竖直运动组件上设有能够相对于竖直运动组件横向运动的横向运动组件，横向运动组件上设有能够相对于横向运动组件转动的回转组件，回转组件上设有能够相对于回转组件摆动的摆动组件，摆动组件上设有能够相对于摆动组件转动的手爪组件；竖直运动组件、横向运动组件、回转组件、摆动组件和手爪组件共同用于抓取或拆接或推扶管具。本发明能够大幅减少立根在高位的交接作业，降低作业安全风险，提供设备利用率，降低钻机成本；使用本发明后，二层台无需井架工辅助操作，减少工人高空危险作业，提高工作效率。

技术领域

本发明涉及油气钻探设备技术领域，特别涉及一种多功能机械手。

背景技术

油气钻井作业中，需要不断地进行起下钻和钻具排放工作。

对于起下钻作业，为了减少时间成本、提高工作效率，一般会提前将三个单根管具连接成“立根”存放到二层台指梁内备用，达到一次起下三个单根的效果，减少管具在井口对接、连接和拆卸的时间，从而提高工作效率；在传统钻机的布置中，通常配置接立根机械手进行立根的离线连接；

对于钻具排放作业，即管具完成立根连接后，由于不能立即送到井口钻井，需暂时存放在指梁区，在传统钻机的布置中，通常配置二层台排管机将立根在指梁和井口间移运；

按照管具的抓取、拆接、排放这一操作顺序，传统钻机对应配备管具抓取设备、立根拆接设备和立根排放设备；即管具抓取设备完成抓取动作后，交给立根拆接设备进行立根连接或拆卸动作，拆接动作完成后，交给立根排放设备进行移运和排放。

由此可见，管具的抓取、拆接、排放分配给不同设备完成，设备之间的管具交接过程会降低工作效率，增加作业安全风险；且当所有管具完成立根连接后，接立根机械手将会闲置，闲置的接立根机械手需提升到高位或者收回，以让出井口与指梁之间的区域，避免干涉其他设备完成后续的立根移运作业。

发明内容

本发明针对现有管具的抓取、拆接、排放分配给不同设备完成，设备之间的管具交接过程会降低工作效率、增加作业安全风险的技术缺陷，提出一种多功能机械手；本发明将现有接立根机械手、排管机等管具操作设备集成为一体，能够完成立根离线拆接、将立根从鼠洞移运到井口或二层台指梁等动作，大幅减少立根在高位的交接作业，降低作业安全风险，提供设备利用率，降低钻机成本；使用本发明后，二层台无需井架工辅助操作，减少工人高空危险作业，提高工作效率。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种多功能机械手，包括连接在井架上并能够相对所述井架竖向运动的竖直运动组件，所述竖直运动组件上设有能够相对于所述竖直运动组件横向运动的横向运动组件，所述横向运动组件上设有能够相对于所述横向运动组件转动的回转组件，所述回转组件上设有能够相对于所述回转组件摆动的摆动组件，所述摆动组件上设有能够相对于所述摆动组件转动的手爪组件；

所述竖直运动组件、横向运动组件、回转组件、摆动组件和手爪组件能够在控制系统控制下相互配合并共同用于抓取或拆接或推扶管具。

本发明能够独立完成立根离线拆接、将立根从鼠洞移运到井口或二层台指梁等动作；通过竖直运动组件、横向运动组件、回转组件和摆动组件，为实施抓取、拆接、排放的手爪组件实现多方向、多自由度动作，设备适配性高，可以配置钻杆猫道进行管具水平或倾斜抓取，也可配置管具翻转机械手进行管具的竖直抓取；能够大幅减少立根在高位的交接作业，降低作业安全风险，提供设备利用率，降低钻机成本；使用本发明后，二层台无需井架工辅助操作，减少工人高空危险作业，提高工作效率。

作为本发明的优选方案，所述竖直运动组件包括底座，所述底座通过两根竖向轨道连接在所述井架的前大腿上，所述竖直运动组件的行程L大于立根的长度L1。