一种陆地深井钻机节能动力猫道的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种陆地深井钻机节能动力猫道，主要由翻板送料机构、水平推送小车、翻板回料机构、V轮举升机构、斜坡小车、举升机械手和钻台面V轮小车组成。猫道的主体分为水平推送部分和斜坡提升部分，其中水平推送部分为单滑道，斜坡提升部分为三滑道，钻杆上行时只使用斜坡提升部分的中间滑道，下行时，使用斜坡部分的两侧滑道。本发明能自动实现低位排放钻杆、钻杆平稳上钻台及顺利下钻台等一系列功能，从而减少钻工人数，减轻工人劳动强度，缩短接单根时间，降低建井周期和成本，并可大大地节约能量。
【专利说明】一种陆地深井钻机节能动力猫道
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种陆地深井钻机节能动力猫道。
【背景技术】
[0002]猫道是钻机管柱排放系统的一个重要组成部分，属于输送部分，通过相应的操作可将钻井用的钻杆、钻铤等工具输送至钻井平台上以完成相应的钻井工艺操作，其结构布局的合理性和操作性直接影响着钻井作业的速度、效率、稳定性及安全可靠性。在传统的钻井作业中，多数采用绞车、钢丝绳等实现钻杆柱的水平传送与上下钻台，需钻进工人与钻杆直接接触，手动操作，工作效率低，也存在较大的危险性。
[0003]随着钻井深度的增加，钻井自动化的需求越来越高，国内外科技工作者对传统的钻杆输送装置进行了多方面的改进，研制出了一系列自动化程度比较高的猫道系统，使钻杆柱的输送效率和可靠性大大提高，也可有效地降低作业成本。如固定式动力猫道、举升式动力猫道等等，固定式猫道以镶嵌在猫道和坡道中的V型槽作为钻具的运动轨道。靠设置在猫道下的动力装置推动钻具沿着猫道和坡道的V型槽滑上钻台，实现各类钻具在猫道和钻台之间的相互传递。该种猫道结构最简单，但钻具与V型槽之间的摩擦大，对钻具的保护不够。举升式动力猫道中的V型槽可以举升到一定高度，置于V型槽中的钻具随V型槽被举升到一定位置，然后再由V型槽内部专门的机构推送到井口相对位置，这种猫道不适用深井钻机。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种陆地深井钻机节能动力猫道，以提高钻杆柱的输送效率和安全可靠性。
[0005]本发明的目的是这样实现的:所发明的节能动力猫道结构主要由翻板送料机构、水平推送小车、翻板回料机构、V轮举升机构、斜坡小车、举升机械手和钻台面V轮小车组成。猫道的主体分为水平推送部分和斜坡提升部分，其中水平推送部分为单滑道，斜坡提升部分为三滑道，钻杆上行时只使用斜坡提升部分的中间滑道，下行时，使用斜坡部分的两侧滑道。水平推送部分和斜坡提升部分之间用圆滑过渡段连接。
[0006]水平推送小车安装在猫道水平推送部分，沿水平推送部分移动。斜坡小车则置于斜坡提升部分，并沿其移动。两套翻板送料机构安装于水平推送部分的同一侧，可将料场管架台上的钻杆翻送到动力猫道的水平推送部分，两套翻板回料机构则安装在水平推送部分的下方，上钻杆处于非工作状态，此时翻板跟猫道面持平，下钻杆时翻板液压缸启动可将钻杆翻送回料场管架台，V轮举升机构亦安装在水平推送部分的下方，靠近动力猫道的弧形部分，举升机械手安装在斜坡提升部分上端的下方，V轮小车安装在猫道的近钻台部分。
[0007]所发明的节能动力猫道可完成钻杆上下钻台操作，钻杆上钻台工作过程如下:
[0008]1、两套翻板送料机构同时动作由管架台向猫道的水平部分翻送钻杆。
[0009]2、水平推送小车沿猫道水平推动部分推送钻杆到指定位置。
[0010]3、V轮举升机构动作，提升钻杆前端，斜坡小车接钻杆。
[0011]4、斜坡小车在绞车、钢丝绳带动下上行，上行到一定位置后，V轮举升机构浮动接送钻杆，避免对滑道面的损伤，同时将V轮举升机构归位。
[0012]5、斜坡小车提升钻杆到猫道顶端后，举升机械手动作，夹持住钻杆，举升机械手松开钻杆由抱紧钻杆改为夹持钻杆，摆动缸保持浮动状态，举升机械臂旋转，实现钻柱的推送。
[0013]6、吊卡提升钻杆，控制钻台面V轮小车、举升机械手和吊卡配合动作，实现钻柱的最后提升。
[0014]7、吊卡提升钻杆至一定高度后，钻台面V轮小车在马达的驱动下向井口方向移动，V轮摆臂扶住钻杆下端，避免吊卡提升最终阶段钻杆下端的晃动。
[0015]下钻杆时，将斜坡小车拆卸掉，同时将水平猫道面被裁减的部分填补上，保证钻杆的顺利下行。钻杆沿两侧V道滑下，钻杆下滑到底端后，水平推送小车前行靠近钻杆。小车到达钻杆位置后，摆动扣爪动作扣住钻杆加厚端，小车马达反向旋转，小车向远离井口的方向运动，带动钻杆向远离井口方向运动，在两套翻板回料机构的同时作用下移送至料场。
[0016]本发明与目前常用的动力猫道相比具有如下优点:
[0017]1.本发明由水平滑道和弧形的提升滑道组成，而传统的管柱输送系统是钻井管柱与举升机架整体举升，消耗的能量远大于提升单根钻柱的能量，因而本发明更节能。
[0018]2.钻台V轮小车装置的使用可避免提升最终管柱的晃动，同时消除斜坡小车对提升的干扰。
[0019]3.V轮举升机构的工作需裁减掉一段水平滑道面，钻杆回收时举升机构不工作，将裁掉的滑道面补上，保证钻杆的顺利下行。
[0020]4.钻杆下行时两侧V道可同时工作，可同时下放两根钻杆，提高了运行效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明所述陆地深井钻机节能动力猫道整体结构示意图。
[0022]图2是翻板送料机构示意图。
[0023]图3是水平推送小车示意图。
[0024]图4是V轮举升机构示意图。
[0025]图5是举升机械手举升状态示意图。
[0026]图6是斜坡小车示意图。
[0027]图7是钻台面V轮小车示意图。
[0028]图8是翻板回料机构示意图。
[0029]图中，1-翻板送料机构，2-水平推送小车，3-翻板回料机构，4-V轮举升机构，5_斜坡小车，6-举升机械手，7-钻台面V轮小车，8-猫道斜坡提升部分，9-猫道水平推送部分，10-送料翻板，11-送料翻板液压缸，12-V轮举升液压缸，13-举升机械臂，14-举升液压缸，
15-回料翻板液压缸。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例来详细描述本发明。
[0031]参见图1，本发明所述的陆地深井钻机节能动力猫道主要包括翻板送料机构1、水平推送小车2、翻板回料机构3、V轮举升机构4、斜坡小车5、举升机械手6和钻台面V轮小车7。翻板送料机构I主体由两个液压缸驱动，其中一个液压缸为双销轴连接，另一个液压缸为后法兰连接，系统启动后，翻板送料机构I的两个液压缸首先动作，液压缸伸出使翻料装置升起至与猫道滑道面平齐，钻杆到达猫道水平部分的滑道内。左侧液压缸行程较长，可使送料装置倾斜一定的角度，便于钻杆的进出(参见图2);翻板送料机构I设计安装一个摆爪机构，由液压缸驱动，当需要将最靠近猫道的钻杆送出时，液压缸收缩，摆爪顺时针摆动，摆爪前端下降后端升起，使得前端钻杆送出的同时挡住后方钻杆，控制翻板送料机构每次只输送一根钻杆。水平推送小车2采用双马达驱动，链轮链条传动方式，链条焊接在水平推送部分主体的两侧，马达驱动链轮使水平推送小车相对链条做线性移动，水平推送小车与猫道接触面安装无油润滑轴承，可减少对水平推送小车和猫道的损伤。水平推送小车2上部设计摆动扣爪，上钻杆时，摆动扣爪竖起，避开钻杆，水平推送小车推送钻杆前行。下钻杆时，钻杆沿猫道斜坡下行，钻杆下行到底端后，水平推送小车前行至钻杆下端，摆动扣爪动作扣住钻杆加厚端缩减处，水平推送小车的马达反向旋转，水平推送小车带动钻杆向远离井口的方向运动，在翻板回料机构3的作用下移送至料场。水平推送小车的驱动马达正向旋转，带动链轮使小车相对链条做线性移动，小车与猫道接触面安装无油润滑轴承，减少对小车和猫道的损伤；当水平推送小车2推送钻杆到靠近V轮举升机构4时，其控制液压缸动作使V轮举升机构4将钻杆前端升起，V轮举升机构不工作时，隐藏在猫道主体内部。斜坡小车5由小车主体和小车机械手组成，由绞车作为动力，通过滑轮、钢丝绳实现斜坡小车的上行和下放。斜坡小车5上的机械手抓取升起的钻杆前端，机械手由摆动缸控制进行不同角度的旋转，以便抓取V轮举升机构举起的钻杆。斜坡小车两侧均安装上下两组共三个小轮，两组小轮分别卡在猫道面的上下两侧，可避免小车的倾覆。为保证斜坡小车顺利通过弧形滑道面，上方小轮配合安装弹簧钢板，使上下小轮间距能够随外力自动调整，斜坡小车在绞车、滑轮、钢丝绳的作用下沿猫道斜坡提升部分上升，斜坡小车提升钻杆到一定位置后，举升机械手动作，夹持住钻杆，斜坡小车上的机械手松开钻杆，举升机械手机械臂旋转，实现钻柱的推送。为避免举升机械手工作时与斜坡滑道面产生干涉，裁剪中间滑道面2400mmX522mm部分，同时将机械手臂设计为两个单臂组装而成，减少对斜坡滑道面的损伤，滑道面裁剪部分不影响两侧V道，钻杆下行时可顺利通过。吊卡提升钻杆时，钻台面的V轮小车、举升机械手和吊卡配合动作，实现钻柱的最后提升，保证钻杆下端不与斜坡小车发生碰撞，同时避开斜坡滑道面被裁减的部分。钻台面V轮小车为双马达驱动，其上安装有摆动缸驱动的长摆臂V轮，当吊卡提升后，钻台面V轮小车在马达的驱动下向井口方向移动，V轮摆臂扶住钻杆下端，避免吊卡提升最终阶段钻杆下端的晃动。
[0032]钻杆下行时，将斜坡小车5拆卸掉，同时将水平猫道面被裁减的部分填补上，保证钻杆的顺利下行。钻杆沿两侧V道滑下，钻杆下滑到底端后，水平推送小车2前行靠近钻杆。小车到达钻杆位置后，摆动扣爪动作扣住钻杆加厚端，小车马达反向旋转，小车向远离井口的方向运动，带动钻杆向远离井口方向运动，在翻板回料机构3的作用下移送至料场。
[0033]本发明是针对国内陆地深井钻机需要设计的一种新型动力猫道，能自动实现低位排放钻杆、钻杆平稳上钻台及顺利下钻台等一系列功能，从而减少钻工人数，减轻工人劳动强度，缩短接单根时间，降低建井周期和成本，并可大大地节约能量。
【权利要求】
1.一种陆地深井钻机节能动力猫道，主要包括翻板送料机构(I)、水平推送小车(2)、翻板回料机构(3)、V轮举升机构(4)、斜坡小车(5)、举升机械手(6)和钻台面V轮小车(7)，其特征是猫道的主体分为水平推送部分和斜坡提升部分，两部分之间用圆滑过渡段连接，以保证输送钻杆时由水平到倾斜的顺利过渡，保证输送稳定性；其中水平推送部分为单滑道，斜坡提升部分为三滑道，钻杆上行时只使用斜坡提升部分的中间滑道，下行时，使用斜坡部分的两侧滑道；水平推送小车(2)安装在猫道水平推送部分，沿猫道水平推送部分移动；斜坡小车(5)则置于斜坡提升部分，并沿其移动；两套翻板送料机构(I)安装于水平推送部分的同一侧，两者的驱动油缸采用同步回路，可将料场管架台上的钻杆平稳翻送到动力猫道的水平推送部分；为节省空间两套翻板回料机构(3)则安装在猫道水平推送部分的下方，上钻杆时翻板回料机构(3)处于非工作状态，此时翻板跟猫道面持平，下钻杆时翻板液压缸启动，翻板倾斜，可将钻杆顺利翻送回料场管架台，V轮举升机构(4)亦安装在水平推送部分的下方，当水平推送小车(2)推动钻杆靠近V轮举升装置时，液压缸动作使V轮将钻杆前端举起，以待下一步的操作；举升机械手(6)安装在斜坡提升部分上端的下方，钻台面V轮小车(7)安装在猫道的近钻台部分。
2.依据权利要求1所述的陆地深井钻机节能动力猫道，其特征在于:所述水平推送小车(2)采用双马达驱动，链轮链条传动方式，链条焊接在水平推送部分主体的两侧，马达驱动链轮使水平推送小车相对链条做线性移动，水平推送小车与猫道接触面安装无油润滑轴承，可减少对水平推送小车和猫道的损伤；水平推送小车(2)上部设计摆动扣爪，上钻杆时，摆动扣爪竖起，避开钻杆，水平推送小车推送钻杆前行；下钻杆时，钻杆沿猫道斜坡下行，钻杆下行到底端后，水平推送小车前行至钻杆下端，摆动扣爪动作扣住钻杆加厚端缩减处，水平推送小车的马达反向旋转，水平推送小车带动钻杆向远离井口的方向运动，在翻板回料机构(3)的作用下移送至料场。
3.依据权利要求1所述的陆地深井钻机节能动力猫道，其特征在于:所述翻板送料机构(I)主体由两个液压缸驱动，其中一个液压缸为双销轴连接，另一个液压缸为后法兰连接；水平推送小车(2)工作时，两个液压缸缩回，机构上端面下降，避开水平推送小车(2)的驱动链轮，由料场向猫道移送钻杆时，液压缸伸出使翻板送料机构(I)升起至与猫道滑道面平齐，左侧液压缸行程较长，使翻板倾斜，便于钻杆的进出；翻板送料机构(I)设计安装一个摆爪机构，由液压缸驱动，当需要将最靠近猫道的钻杆送出时，液压缸收缩，摆爪顺时针摆动，摆爪前端下降后端升起，使得前端钻杆送出的同时挡住后方钻杆，控制翻板送料机构每次只输送一根钻杆。
4.依据权利要求1所述的陆地深井钻机节能动力猫道，其特征在于:所述斜坡小车(5)由小车主体和小车机械手组成，由绞车作为动力，通过滑轮、钢丝绳实现斜坡小车的上行和下放；斜坡小车(5)两侧均安装上下两组共三个小轮，两组小轮分别卡在猫道面的上下两侦牝避免斜坡小车的倾覆；为保证斜坡小车的顺利通过弧形滑道面，上方小轮配合安装弹簧钢板，使上下小轮间距能够随外力自动调整；斜坡小车机械手由摆动缸控制进行不同角度的旋转，以便抓取V轮举升机构(4)举起的钻杆。
5.依据权利要求1所述的陆地深井钻机节能动力猫道，其特征在于:所述举升机械手(6)的手臂设计为由两个单臂组装而成，可减少对斜坡滑道面的损伤，举升机械手(6)工作时，根据举升机械手(6)的安装位置及机械臂运动空间裁剪中间滑道面2400_X522mm部分，以避免机械手与滑道面的干涉，滑道面裁剪部分不影响两侧V道，钻杆下行时可顺利通过。
6.依据权利要求1所述的陆地深井钻机节能动力猫道，其特征在于:钻台面V轮小车为双马达驱动，其上安装有摆动缸驱动的长摆臂V轮，吊卡提升钻杆后，钻台面V轮小车(7)在马达的驱动下向井口方向移动，V轮摆臂扶住钻杆下端，避免吊卡提升最终阶段钻杆下端的晃动。
【文档编号】E21B19/14GK104481428SQ201410686589
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】盖永革, 张作龙, 姜菁杰 申请人:中国石油大学(华东)