在管子堆场的管具12-1放置到猫道I的支腿1-2上；猫道I同侧的两个支腿油缸1-1同时驱动支腿1-2向上旋转，支腿1-2外侧太高，管具12-1沿着支腿方向向内滑向内翻转臂1-3，如图3;内翻转臂1-3在内内翻转液缸1-5的驱动下向内翻转，将管具12-1翻转至主车1-4的V道上，如图4;小车1-8如图5所示向前行驶推动管具向前平移，此时内翻转臂1-3已复位;管具12-1被运退到既定位置时，交给翻转机械手2，小车1-8停止并且后退至初始位置，如图2所示等待移运下一根管具。
[0044]步骤2，翻转机械手2将管具从水平状态调整到竖直状态。猫道I将管具运到既定位置，导向装置2-8将管具顺利导入翻转机械臂2，如图11所示翻转机械手2上下两个钳体2-1同时夹紧管具12-1;在翻转液缸2-7的驱动下翻转臂2-2带动管具12-1围绕销轴2-5向上旋转90度，如图12将管具从水平状态调整到竖直，此时管具处于鼠洞5中心。
[0045]步骤3，长排管机10接住单根。安装在井架后大门侧的长排管机10，沿着轨道向下运动，到达指定位置后上机械臂10-10在伸缩液缸10-4的驱动下向管具12-1伸出，同时吊钳10-7卡持管具12-1，翻转机械手2的钳体2-1继续夹持管具，长排管机10上移，翻转机械手2的钳体2-1的滚轮2-1-1在摩擦力的作用下朝管具轴向滚动。当将单根12-1提升钻台一定高度，长排管机10停止等待下一根管具。
[0046]步骤4，翻转机械手2、长排管机10、铁钻工7共同接双根。翻转机械手2和猫道I退回到初始位置，重复上述动作，输送下一根管具12-2。下一根管具12-2就位后，长排管机10下移并通过调整姿态使上、下两根管具对扣，如图13。然后铁钻工7对管具旋扣、紧扣，如图14。
[0047]步骤5，翻转机械手2、长排管机10、铁钻工7共同接立跟。完成接双根动作后，长排管机10上移，将双根管具提升钻台一定高度，等待下一根管具。同时翻转机械手2和猫道I退回到初始位置，输送下一根管具。待下一根管具就位后，，如图15所示长排管机10下移并通过调整姿态使上、下两根管具对扣，然后铁钻工对管具旋扣、紧扣。如此一系列动作循环，即完成接立根的工作。
[0048]步骤6，立根的排放。完成接立根的工作后，要进行立根的排放。如图16示，长排管机10抓住立根上提，当管具高于钻台面后，接立根接机械手10带动立根回收，旋转，行走至双扇形指梁9目标列;双扇形指梁9的卡子总成9-2打开;长排管机10下放立根;双扇形指梁9的卡子总成9-2闭合。长排管机10复位等待下一指令。钻机的卸立根作业过程和上述过程相反。钻机的接、卸立根工作与钻机的起下钻工作可并行进行。作业区域和设备不存在干扰。
[0049]步骤7，下钻。钻机的起下钻工作主要有顶驱11、铁钻工7和动力卡瓦6配合短排管机13完成。短排管机13运行到目标立根所在位置，双扇形指梁9的卡子总成9-2打开;短排管机13抓稳立根14，回缩，行走旋转将立根交给顶驱11;顶驱11带动立根下移，将立根对准井口原有钻具;铁钻工7上扣，此时井口原有钻具用动力卡瓦6卡住施加反扭矩;上好扣后铁钻工7复位，顶驱11向下钻井。在下钻的同时，接立根、立根排放工作可同时进行。起钻作业与下钻作业过程相反。
[0050]该实施例子，立根盒3的安装位置由传统的钻台面上下沉至底座4上，重心位置有效下移9米至14米，在井场搬家时，可满立根整体移运，大大提高了搬家效率和降低人员劳动强度。另外，该钻机采用电液复合驱动，全方位视频监控系统，集成控制，司钻在控制室操作相应的程序即可实现钻机的钻进和接卸立根工作，可实现真正地全自动化、离线作业、作业效率可提高到现役钻机的3倍且安全可靠。
【主权项】
1.一种自动化钻机，主要由井架、底座、猫道、顶驱、钻台面组成，其特征在于:在上述井架的两侧设有双扇形指梁，在上述底座上设有两个于前述扇形指梁相对应的下沉式立根盒;上述猫道自动翻进、翻出及前后平移置入的管具； 还包括安装于井场地面、位于前述两立根盒之间的翻转机械手，夹持猫道输送来的管具并翻转至竖直状态，在上、卸扣时夹紧下边的管具施加反扭矩； 还包括安装在井架的后大门侧的两个排管机，其中每个排管机均可上、下移动管具，对扣管具，竖直移运或排放立根。2.根据权利要求1所述的一种自动化钻机，其特征在于:上述猫道包括对称分布的两对支腿、液缸驱动的成对内翻转臂、液缸驱动的成对外翻转臂，以及主车、小车、安装座、减速机;支腿位于猫道的主体两侧，其外侧由支腿油缸支撑到地面，内侧经销轴铰接于安装座；主车上设有V道;减速机设于猫道两端，经链条驱动小车带动管具在主车上前后运动。3.根据权利要求1或2所述的一种自动化钻机，其特征在于:上述翻转机械手主要由钳体、翻转臂及安装架、导向装置组成;安装架固定在井场地面上，靠近钻台一边与翻转臂经销轴铰接，在安装架上铰接有驱动翻转臂旋转90度的翻转液缸;钳体安装在翻转臂上夹紧或松开置入的管具，具有凹槽的导向装置固定在钳体外侧的安装架上。4.根据权利要求3所述的一种自动化钻机，其特征在于:上述钳体有两个，分别位于翻转臂的上、下端，其钳头主要由沿着竖轴旋转的一对滚轮、钳体夹紧液缸、连杆、钳体固定座组成。5.根据权利要求3所述的一种自动化钻机，其特征在于:上述两个排管机为长排管机和短排管机； 排管机主要由安装座、立柱、上夹钳、下扶正钳、上机械臂、下机械臂、上滑车、下滑车、伸缩液缸、钢丝绳、提升绞车组成； 其中，安装座固定在钻台或井架上，具有回转支撑带动立柱转动，立柱上安装有导轨，上述滑车在导轨上滑动； 其中，上机械臂为平行四边行机构，其上端铰接在上滑车上，中部经旋转臂铰接在下滑车上;上机械臂的上端和旋转臂的外端经伸缩液缸相连接；用于夹持管具的上夹钳位于上机械臂的下端;立柱的一端安装有提升绞车，经钢丝绳拉动上述上滑车/下滑车为上机械臂上、下移动提供动力； 其中，下机械臂为平行四边行机构，其上端铰接在上滑车上、中部经旋转臂铰接在立柱下端上，或其上端铰接在立柱下端上、中部经旋转臂铰接在下滑车上；下机械臂的上端和旋转臂的外端经伸缩液缸相连接;用于管具扶正导向的下扶正钳位于下机械臂的下端； 上述短排管机的上机械臂的上下移动的行程小于长排管机的上机械臂的上下移动的行程。6.根据权利要求5所述的一种自动化钻机，其特征在于:上述长排管机的上夹钳下方还设有将钻具从鼠洞提出钻台面，并与铁钻工配合实现管具的上扣的吊钳。7.根据权利要求5所述的一种自动化钻机，其特征在于:上述双扇形指梁主要由存储架和卡子总成组成，存储架的每一个钻具存放位置前都设有一个卡子总成;卡子总成主要由翻转气缸、连杆、指头以及检测指头开合状态的传感器组成。8.根据权利要求7所述的一种自动化钻机，其特征在于:上述井架上安装有监控每个卡子总成存放钻具情况的摄像头。9.根据权利要求8所述的一种自动化钻机，其特征在于:上述井架为自升式井架;该钻机还包括液压吊卡、铁钻工、动力卡瓦;铁钻工主要由旋扣钳、紧扣钳、加紧钳组成，上扣、卸扣通过控制系统一键操作。10.根据权利要求9所述的一种自动化钻机，其特征在于:上述钻台面的边缘开放式设置半圆形鼠洞。
【专利摘要】一种自动化钻机，井架的两侧设有双扇形指梁，底座上设有两个相对应的下沉式立根盒；猫道自动翻进、翻出及前后平移置入的管具；翻转机械手夹持猫道输送来的管具并翻转至竖直状态，在上、卸扣时夹紧下边的管具施加反扭矩；双排管机上、下移动管具，对扣管具，竖直移运或排放立根。该钻机采用电液复合驱动，全方位视频监控系统，集成控制，司钻在控制室操作相应的程序即可实现钻机的钻进和接卸立根工作，可实现真正地全自动化、离线作业、作业效率可提高到现役钻机的3倍且安全可靠；并且在井场搬家时，可满立根整体移运，大大提高作业效率和降低人员劳动强度。
【IPC分类】E21B7/00, E21B19/15
【公开号】CN105569566
【申请号】CN201610129571
【发明人】魏双会, 于芳, 田雨, 高杭, 李志刚
【申请人】四川宏华石油设备有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年3月8日