专利名称：钻井平台折臂式起重机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种海上石油钻井平台甲板钻杆取放机器，特别是一种折臂式起 重机。 技术背景
目前海上石油钻井越来越受到人们的重视，海上石油钻井是将钻机安装在钻井平 台或钻井船上。钻井前，通常钻杆(包括其它钻具)是摆放在甲板上，钻井过程中首 先需要将钻杆从甲板移送到井架中的排放架(立根盒)内，然后还要将钻杆从排放架 移送到井口进行各种钻井工序操作，或反向顺序将钻杆从并口移送到排放架进而最后 再送回到甲板上。这个过程称为钻杆排放操作或称管子处理。传统钻井作业中，钻杆 排放操作需要多人合作共同完成，该操作特点是具有危险性，任何一人操作失误，都 可能导致其他人员受到伤害并严重影响钻井工序及效率。
目前，在钻杆传送系统方面技术比较先进的公司主要有美国Varco公司和挪威 Aker Kvaerner MH公司。美国Varco公司研制了一系列的钻杆传送系统，包括PLS3/5 、
PTC等，可以用来传送钻杆、钻铤和套管单根及立根，传送管子的直径范围为3)^'至
20"。另外，Varco公司还研制了适用于绝大多数现有钻机的钻杆排放系统Varco
Co即act Racker (VCR)。挪威Aker Kvaerner MH公司的管子传送和处理装置主要
有龙门起重机、臂式起重机、管子输送机、桥式起重系统和钻台操纵臂等装置。
经过多年的发展，钻杆传送系统主要经历了 Lay-down Racker 、 Pipemaster、
PLS-1、 Javelin 、 PLS-3、 PLS-4、 PHS-1等形式。
国内对钻杆自动传送系统的研究和应用较少，只有兰州石油机械研究所、宝鸡石
油机械厂、大港油田集团有限责任公司等一些单位做过一律设计和研究。钻杆的上钻
台方式，国内多年来一直采用电动或气动小绞车吊上，而钻杆的下钻台则一直采用钢
丝绳甩下。
上世纪九十年代，在中原油田引进的2000m液压钻机上使用了液压钻杆举升装 置，它由两部分组成 一部分为钻杆抓取机构，两套由单液压缸和双活动钳组成的装置分别安装于举升平台的前后端；另一部分为举升装置，双液压缸推动箱型举升平台
旋转，送钻杆上钻台。与其它液压钻杆举送装置相比，其钻杆抓紧装置可180。旋转为
其最大的特点，由于举送装置绕一点旋转上台，限制了实用的钻台面的高度，其配套 钻机的钻台面高度在3m左右。
大港油田集团责任有限公司设计了一种钻柱输送装置，用于石油钻井中输送钻柱 上下钻台。该装置由管架、输送槽和钻台坡道构成，管架布置在正对钻台斜坡的平面 上，其特征在于管架的平坡道设有输送槽，在输送槽远离坡道一端的底部有摆臂，输 送槽的另一端有滚轮。利用液压动力，把管架上的管柱，通过输送槽输送到钻台的小 鼠洞附近，同样也可以将钻台上的管柱送回管架上。
宝鸡石油机械厂设计一种钻具自动输送装置，它中间为一长槽的中间管架，四足 可调排管架一端由铰链与中间管架两侧对称连接，另一端各装一液压千斤顶，传送机 械手装在中间排管架中间的长槽中部。宝鸡石油机械厂的GW-M1000钻机配备了液压 控制钻杆盒、钻杆自动排放系统、井口机械化工具等钻杆自动处理工具。
钻杆自动化操作机器，对加快海上石油钻井速度及安全生产起到了巨大的推进作 用。钻井平台甲板钻杆取放机器是钻杆自动排放系统的重要组成部分。工业上常规起 重机有伸縮臂式、塔式、龙门式、桅杆式等，国外钻井平台甲板钻杆取放机器主要是 参考工业常规起重机而设计的，目前在钻井平台上应用的有龙门起重机、臂式起重机、 管子输送机、桥式起重机等，各种起重机在操作灵活性方面存在一些不足，而国内在 这方面的研究几乎是空白。 技术内容
本实用新型的目的是提供一种钻井平台折臂式起重机，将钻杆从排管架夹送到钻 杆输送机上或反向操作，以实现安全高效海上钻井平台甲板钻杆的自动取放。
本实用新型的目的按以下技术方案来实现钻井平台折臂式起重机基座固定于靠 近钻杆排放架处的甲板上，在基座上安装塔身回转机构和旋转塔身，在旋转塔身上安 装臂架部分，臂架部分由主臂、折臂和伸縮臂构成，主臂铰接在旋转塔身的顶端，并 通过变幅液压缸支撑于旋转塔身上，主臂的另一端与折臂铰接，并用折臂液压缸将折 臂支撑于主臂上，折臂的另一端通过伸縮液压缸与伸縮臂相连接，伸縮臂的另一端与 末端夹持器回转机构铰接。主臂、折臂和伸縮臂都是由钢板和角钢焊接而成的箱体结 构，箱体内部设有加强筋。塔身回转机构包括回转支承内圈、回转支承外圈和回转支座，回转支承内圈与其上部的旋转塔身、支承外圈与其下部的回转支座分别用高强度 螺栓连接，回转支座焊接在基座上部。旋转塔身的底部安装有塔身回转机构，旋转塔 身是主臂及变幅液压缸的支撑体，主臂及变幅液压缸下方支撑于旋转塔身上。末端夹 持器摆动液压缸上端铰接在伸縮臂的下端，摆动液压缸的下端铰接在末端夹持器回转 机构的上部。
本实用新型的有益效果是塔身回转机构可以使旋转塔身作36(T旋转，从而带动 整个起重机回转，臂架由主臂、折臂和伸縮臂三部分构成，每个部分都有一个液压缸 控制，主臂、折臂可实现仰俯动作，安装于折臂内的伸縮液压缸能使伸縮臂沿折臂轴 线方向伸縮，末端夹持器摆动液压缸能控制末端夹持器始终保持铅垂状态，末端夹持 器回转机构能进行管具方位调整，这样整个起重机可作径向运动和高度调整，可以灵 活自动取放钻井平台甲板上的钻杆。
图l为本实用新型的结构示意图。
图中，l.基座，2.塔身回转机构，3.变幅液压缸，4.旋转塔身，5.主臂，6.折臂 液压缸，7.折臂，8.伸縮臂，9.末端夹持器摆动液压缸，IO.末端夹持器回转机构， ll.末端夹持器，12.所夹持钻杆。
具体实施方式
以下结合附图来详细描述本实用新型。
在图1中，基座l、塔身回转机构2、变幅液压缸3、旋转塔身4、主臂5、折臂液压 缸6、折臂7、伸縮臂8、末端夹持器摆动液压缸9、末端夹持器回转机构IO、末端夹持 器ll组成了折臂起重机的主体结构，12为所夹持的钻杆。主臂5、折臂7和伸縮臂8都 是由钢板和角钢焊接而成的箱体结构，并且箱体内部设有加强筋。主臂5铰接于旋转 塔身4，利用塔身回转机构2可实现旋转塔身360。旋转，进而带动整个起重机回转。 旋转塔身4是主臂5及变幅液压缸3的支撑体，主臂5及变幅液压缸3下方支撑于旋转塔 身4上，可随钻转塔身旋转，可实现主臂5的仰俯动作。旋转塔身底部安装塔身回转机 构2，塔身回转机构2内有回转支承内圈、回转支承外圈和回转支座，回转支承内圈与 回转支承外圈之间有滚动体，回转支承内圈与其上部的旋转塔身、支承外圈与其下部 的回转支座分别用高强度螺栓连接，回转支座焊接在基座l上部。折臂液压缸6安装在 主臂5上，可实现折臂7的仰俯动作。折臂7—端与主臂5铰接，另一端与伸縮臂8相连。 伸縮臂8—端由伸縮液压缸连接于折臂7内，另一端与末端夹持器回转机构10铰接,伸 縮臂可沿折臂轴线方向伸縮。变幅液压缸3、折臂液压缸6、伸縮液压缸的组合运动可实现起重机的径向运动与高度调整。
末端夹持器摆动液压缸9上端铰接在伸縮臂8的下端，摆动液压缸9的下端铰接在 末端夹持器回转机构10的上部。末端夹持器回转机构10的内部结构与塔身回转机构2 类似，通过末端夹持器回转机构10的旋转可实现所夹持的钻杆在水平面位置的方位调 整，末端夹持器11上部与塔身回转机构10通过螺栓刚性联接，末端夹持器ll下部就是 一个两端有手爪的机械手，通过液压控制手爪开合来抓取钻杆。在起重机的整个工作 过程中，通过实时控制末端夹持器摆动液压缸9来实现末端夹持器组件10及11始终处 于竖直状态。
本实用新型可用于双井架半潜式钻井平台或钻井船甲板钻杆自动取放系统，能够 在一人的操控下，将钻杆从排管架自动夹送到钻杆输送机上，或者反向操作，通过更 换不同尺寸手爪可操作钻铤或套管，加快了钻井速度。
权利要求1.一种钻井平台折臂式起重机，包括基座、塔身回转机构、旋转塔身、臂架部分、液压缸、末端夹持器及末端夹持器回转机构，其特征是基座固定于靠近钻杆排放架处的甲板上，在基座顶端安装塔身回转机构和旋转塔身，在旋转塔身上安装臂架部分，臂架部分由主臂、折臂和伸缩臂构成，主臂铰接在旋转塔身的顶端，并通过变幅液压缸支撑于旋转塔身上，主臂的另一端与折臂铰接，折臂液压缸将折臂支撑于主臂上，折臂的另一端通过伸缩液压缸与伸缩臂相连接，伸缩臂的另一端与末端夹持器回转机构铰接。
2. 根据权利要求l所述的钻井平台折臂式起重机，其特征是主臂、折臂和伸缩 臂都是由钢板和角钢焊接而成的箱体结构，箱体内部设有加强筋。
3. 根据权利要求l所述的钻井平台折臂式起重机，其特征是塔身回转机构包括 回转支承内圈、回转支承外圈和回转支座，回转支承内圈与其上部的旋转塔身、支承 外圈与其下部的回转支座分别用高强度螺栓连接，回转支座焊接在基座上部。
4. 根据权利要求l所述的钻井平台折臂式起重机，其特征是旋转塔身的底部安 装有塔身回转机构，旋转塔身是主臂及变幅液压缸的支撑体，主臂及变幅液压缸下方 支撑于旋转塔身上。
5. 根据权利要求l所述的钻井平台折臂式起重机，其特征是末端夹持器摆动液 压缸上端铰接在伸縮臂的下端，摆动液压缸的下端铰接在末端夹持器回转机构的上 部。
专利摘要本实用新型提供了一种钻井平台折臂式起重机，用在海上石油钻井平台甲板钻杆取放操作。基座固定于靠近钻杆排放架处的甲板上，在基座顶端安装塔身回转机构和旋转塔身，在旋转塔身上安装臂架部分，臂架部分由主臂、折臂和伸缩臂构成，主臂铰接在旋转塔身的顶端，并通过变幅液压缸支撑于旋转塔身上，主臂的另一端与折臂铰接，并用折臂液压缸将折臂支撑于主臂上，折臂的另一端通过伸缩液压缸与伸缩臂相连接，伸缩臂的另一端与末端夹持器回转机构铰接。塔身回转机构包括回转支承内圈、回转支承外圈和回转支座，回转支承内圈与其上部的旋转塔身、支承外圈与其下部的回转支座分别用高强度螺栓连接，回转支座焊接在基座上部。
文档编号B66C23/18GK201419983SQ200920018399
公开日2010年3月10日 申请日期2009年1月17日 优先权日2009年1月17日
发明者刘文庆, 崔学政, 张富强, 肖文生 申请人:中国石油大学(华东)