一种钻柱自动排放装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于石油钻采设备技术领域，涉及一种用于抓取、移动、排放立根的钻杆排放装置。
【背景技术】
[0002]钻杆排放是在钻井过程中实现立根在立根台与井口间的输送及排放的过程。钻井作业过程中需要对钻柱进行大量的排放作业，包括钻柱在井场上的排放和在钻台上的排放。特别是在起下钻过程中，需要多次重复进行钻柱排放作业。钻柱排放作业不仅花费大量的时间，而且劳动强度大，安全风险高。因此，实现钻柱的自动化排放，让钻工远离危险区域，减轻了工人劳动强度、提高了钻柱排放的自动化水平和工作效率，是实现安全、健康钻井和提高钻井效率的有效途径。
[0003]目前，常规石油钻机大多采用人工作业配合气动小绞车来实现，这种排放、输送立根作业，需要井架工爬到二层台从事高空作业，非常危险且劳动强度大，作业效率低。近几年，出现了立柱式钻杆排放系统和二层台钻杆排放装置等典型结构型式。
[0004]立柱式钻杆排放系统，主要采用在平行于井架的立柱上安装机械手臂和小车机构实现系统实现沿水平导轨的直线运动和绕立柱自身轴线在180°范围内的旋转，从而实现抓取钻杆(立根)，同步实现上下和前后的传送。它的优点是结构相对简单，占据空间小，工作范围广，易于自动化控制，缺点是需要在钻台上安装带导轨的立柱及大功率的小车驱动系统，整体的抗倾覆稳定性也受影响，应用范围受到很大限制。
[0005]二层台钻杆排放装置，主要采用集成到二层台上的悬臂式多功能机械手，采用平移加旋转的轨迹控制模式自动将立柱上端引导并放入二层台排放架，或将立柱上端从二层台排放架中移至井口上方位置。系统易于实现排放操作，占据空间小，质量轻，但工作半径小，控制复杂，通常需要与钻台其它排放系统配合使用。但由于在悬持钻柱时井架中上段及二层台受力情况较为复杂，不利于在用钻机改造；同时，排钻柱及钻柱垂直摆放，稳定性较差，目前尚未工业化应用。
【发明内容】
[0006]本发明针对上述存在的问题，提供了一种承载能力强、满足钻井环境、使用寿命长和全机械化连续作业的一种钻杆排放装置，以实现安全、健康钻井和提高钻井效率。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括井架、钻台、二层台、上部机械手、下部机械手、下部机械手支架、立根台，井架的中间有二层台，井架的下部有钻台，立根台连接在钻台上，上部机械手安装在连接二层台上，实现钻柱的环套及水平输送，并配合下部机械手实现立根在二层台上的排放;下部机械手连接在下部机械手支架上，实现钻柱的夹持、提升、水平输送及下放，并配合上部机械手实现立根在立根台的排放，下部机械手支架在立根台上，满足下部机械手移动时的工作区域覆盖整个立根台。
[0008]所述的上部机械手，包括上部滑移轨道、上部滑移小车、抓管机械手、机械臂和伸缩油缸，上部滑移轨道导轨连接在二层台前部，上部滑移小车通过滚轮卡在滑移轨道内，由马达驱动实现上部滑移小车在轨道上的移动，机械臂连接在上部滑移小车上，包括抓管机械手、机械臂和伸缩油缸组成，抓管机械手固定在机械臂前端，机械臂为内外杆伸缩机构，伸缩油缸在机械臂内外杆伸缩机构中，实现机械臂的自动伸缩。
[0009]所述的下部机械手通过销轴连接在下部机械手支架上的滑移小车上，包括下部抓管机械手、下部机械手安装座、下部机械手油缸1、下部机械手油缸Π、下部滑移小车、小布机械手连杆机构，下部抓管机械手连接在下部机械手连杆机构的前端，后端与下部机械手安装底座连接，下部抓管机械手固定在机械臂总成前端，由油缸驱动可实现不同规格的立根的夹持。机械臂支座在滑移小车上，可随下部滑移小车移动。
[0010]所述的下部机械手支架通过销轴连接在立根台前部的耳板上，包括支架主体、下部滑移小车轨道、下部滑移小车、下部滑移马达，支架主体为焊接框架结构用于下部滑移小车轨道及下部滑移小车，并承受下部机械手及夹持立根的重量，下部滑移小车通过滚轮卡在两轨道内，由下部滑移马达驱动实现下部滑移小车在轨道上的移动，下部机械手固定在下部滑移小车上，从而实现下部机械手随下部滑移小车在轨道上的移动，满足下部机械手移动时的工作区域覆盖整个立根台。
[0011]所述的立根台，包括立根台主体、立根固定块及连接耳板。立根固定块及耳板安装在主体上，立根固定块上固接有圆柱形凸台，用于立根的精确定位，立根台通过销轴连接在底座上。
[0012]本发明的有益效益在于:整体结构合理，实现了立根的抓取、移动、排放的自动化作业，机械化程度高，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率;避免了高空作业，让钻工远离危险区域，增强了安全可靠性，适用范围广，可直接安装在钻机钻台上配套适用，是实现安全、健康钻井和提高钻井效率的有效途径。
【附图说明】
[0013]图1为本发明结构不意图；
图2为图1的左视图；
图3为图1上部机械手主视图；
图4为图1的上部机械手俯视图；
图5为图1的下部机械手俯视图；
图6为图1的下部机械手主视图；
图7为图1的下部机械手结构示意图；
图8为图1的下部抓管机械手结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图实施例，对本发明作进一步说明。
[0015]图1-2中:井架2的中部有二层台5，下部有钻台1，顶部下垂有顶驱4，上部机械手6焊接在二层台5上，上部机械手6能在二层台上移动，立跟台7连接在钻台1上，下部机械手支架9通过销轴连接在立跟台7上，下部机械手8通过销轴连接在下部机械手支架9上，上部机械手6环套立跟3的上部，下部机械手8环套立根3的下部，使立根3提升及在下部机械手支架9上的移动及移动时的工作区域覆盖整个立跟台7，上部机械手6和下部机械手8实现立根3在二层台5上的夹持、排放及水平输送。
[0016]图3-4中:机械手6包括滑移滚轮11、上部滑移小车12、上部滑移轨道13、主管机械手14、机械臂15、伸缩油缸16、管线拖链17、上部机械手移动马达18。滑移滚轮11安装在上部滑移小车12的下部，实现上部滑移小车12沿上部滑移轨道13在二层台5上左右移动，上部滑移轨道13为槽钢形式，焊接在二层台5上。机械臂15固定在上部滑移小车12上，为内外杆伸缩机构，伸缩油缸16安装在机械臂15内外杆伸缩机构中，通过伸缩油缸16实现机械臂15的自动伸缩。管线拖链17—端固定在机械臂15内杆上，一端固定在机械臂15外杆上，用于安放伸缩油缸16的管线。上部机械手移动马达18安装在二层台5两侧，为液压驱动马达，用于驱动滑移小车12沿上部滑移轨道13在二层台5上左右移动。
[0017]图5中:立根台7包括:立根台主体19、立根定位块20、连接耳板21、安装销轴22。立根台主体19为框架结构用于承受立根重量及实现立根台7在钻台1上的安装。立根定位块20为圆柱形凸台，焊接在立根台7面上，用于实现每根立根3的精确定位，连接耳板21焊接在立根台主体19上，通过安装销轴22实现下部机械手支架9安装在立根台7上。
[0018]图6-