专利名称：钻杆自动排放装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种石油机械，特别是一种钻杆自动排放装置。
背景技术：
目前，在油田钻井作业过程中，钻杆是由井场工和井口工配合，采用电动或气动小 绞车将单根钻杆吊入“小鼠洞”，然后由顶驱直接接单根；在起、下钻时，由二层台上的井架 工直接转移立根，这种钻井方式，不但工人劳动强度大，危险性高，而且更重要的是牺牲了 顶驱立根快速钻进的优势，工作效率较为低下。
发明内容
为克服现有技术的不足之处，本发明提供一种结构合理、易于制造、便于操作的钻 杆自动排放装置，以降低劳动强度、提高工作效率，增强安全可靠性。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包括支撑架、钻杆水平输送机构、钻 杆移运机构、鼠洞夹具手、液压大钳、立根提升机构和排放机构；
所述钻杆水平输送机构，用于将地面上的钻杆输送至支撑架的底部； 所述钻杆移送机构，用于钻杆的提升和水平移送；其安装于支撑架的下部； 所述鼠洞夹具手，用于由钻杆移送机构提升和水平移送后的钻杆的夹持；其安装于钻 台的鼠洞处；
所述液压大钳，用于两根钻杆的上、下端的连接；其固定地安装于鼠洞夹具手上方的钻 台上；
所述立根提升机构，用于钻杆连接成立根时的夹持和立根的提升；其通过绳缆与固定 于支撑架顶部的铰车相连，而吊置在液压大钳的上方；
所述立根排放机构，用于将立根移送至顶驱或立根盒中；其安装于二层台上。上述钻杆移送机构包含固定导轨、立移导轨、支撑臂、液压缸A和滑动小车；固定 导轨呈垂直设置固定于支撑架内的下部；立移导轨也呈垂直设置，其上下两端通过支撑臂 与支撑架相铰接，构成平行四边形机构，在其中一根支撑臂的中部通过液压缸A与支撑架 相铰接，立移导轨的下端随液压缸A的伸缩而与固定导轨的上端相衔接和分离；在立移导 轨上装有带夹具手的滑动小车，该滑动小车通过绳缆A与固定于支撑架中部的铰车A相连 接，以实现滑动小车的上下升降。上述鼠洞夹具手和立根提升机构具有以下共同的结构特征，均包含框架、液压缸 A、卡瓦和卡瓦导向座；所述的液压缸B固定地装于框架内，液压缸B的活塞杆与支撑板相连 接，在支撑板上设有旋转板，卡瓦的上端与旋转板相铰接，使卡瓦可实现轴向转动；所述的 卡瓦外侧呈上大下小的坡形，卡瓦导向座套置于卡瓦外，并且在卡瓦的外侧面上设与卡瓦 导向座上的滑槽相配合的滑动块，使卡瓦能沿卡瓦导向座上下滑动；上述卡瓦导向座的上 端卡置在支撑座内，且该卡瓦导向座可进行轴行转动；在卡瓦导向座下端外侧相对应的框 架处设有轴承；所述鼠洞夹具手，在卡瓦的上方设有伸出框架顶的钻杆导入管，在钻杆导入管上设有 固定板，在固定板及框架的之间设有液压缸C，用于调整钻杆上端与液压大钳平面的距离； 所述立根提升机构，在框架顶部设有吊钩，该吊钩通过绳缆B与设于支撑架顶部的铰 车B相连，以实现框架的上下升降。上述鼠洞夹具手和立根提升机构，在卡瓦上方的框架内设有钻杆导向套，以防止 钻杆在进入框架内腔后与其它部件发生碰撞。上述立根提升机构，在框架的一侧设有与支撑架相配合的滑轮支架及滑轮，从而 使框架在升降过程中通过导轨及滑轮沿井架实现平稳升降。上述立根提升机构，在框架的顶部设有两导向柱，在两导向柱上由下而上依次装 有补偿板、压缩弹簧和限位螺母，所述的吊钩装于补偿板上，以实现钻杆在升降和连接过程 中的纵向位移补偿。上述立根排放机构，包含立根抓手、扶正手、摆幅臂、伸缩臂、水平液压缸、倾斜液 压缸、摆幅液压缸、水平滑动小车和旋转组件；水平滑动小车置于二层台上开设的滑动槽 内，旋转组件装于水平滑动小车上；旋转组件的下端设有连接块；摆幅臂的两端分别与连 接块和伸缩臂相铰接，伸缩臂的两端分别设有扶正手和立根抓手；在连接块与摆幅臂之间 设的摆幅液压缸；在摆幅臂与伸缩臂之间设有倾斜液压缸。上述旋转组件包含单齿条摆动液压缸、基座、旋转筒和旋转连接板；单齿条摆液压 缸装于基座上，基座固装于上述水平滑动小车上；旋转筒的上端与单齿条液压缸相连，其下 端通过旋转连接板与上述连接块相连。上述扶正手包含底板、机架、扶正爪、夹紧液压缸和倾斜液压缸；所述的机架通过 支撑座和销轴A安装于底板上；两只扶正爪的中部通过销轴C对称地装于机架上；两只扶 正爪的前端呈弧形，夹紧液压缸的两端分别与两扶正爪的后端相铰接；在机架上设有平行 于销轴A的销轴B ；倾斜液压缸的两端分别与销轴B和底板相铰接。本发明的有益效果在于整体结构设计简单、合理，实现了钻杆的移运、立根连接、 立根排放的自动化作业，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 人与管具的直接接触，增强了安全可靠性，适合范围广，可与各种钻井平台配套使用。
图1为本发明的结构示意图2为本发明中钻杆提升机构的结构示意图； 图3为本发明中鼠洞夹具手的结构示意图； 图4为本发明中的立根提升机构处于张开状态的结构示意图； 图5为本发明中的立根提升机构处于夹紧状态的结构示意图； 图6为本发明中立根排放机构的结构示意图； 图7为图6的左视图8为本发明中立根排放机构的旋转组件的结构示意图； 图9为本发明中立根排放机构的扶正手的结构示意图； 图10为图9的左视图。图中1为钻杆水平输送机构、2为支撑架、3为鼠洞夹具手、4为钻台、5为液压大钳、6为钻杆移送机构、7为立根提升机构、8为二层台、9为立根排放机构、10为井架、11为 顶驱；3-1为框架、3-2为液压缸A、3-3为支撑板、3-4为加强板、3_5为旋转板、3_6为卡瓦、 3-7为卡瓦导向座、3-8为轴承、3-9为钻杆导向套、3-10为连接杆、3_11为压板、3_12为滑 块、3-13为支撑座、3-14为钻杆导入管、3-15为固定板、3_16为液压缸C ；6-1为铰车A、6_2 为导向轮、6-3为支撑臂、6-4为立移导轨、6-5为绳缆A、6-6为液压缸A、6_7为滑动小车、 6-8为夹具手、6-9为固定导轨；7-1为限位螺母、7-2为压缩弹簧、7_3为导向柱、7_4为绳缆 B、7-5为连接板、7-6为吊钩、7-7为补偿板、7_8为滑轮支架、7_9为滑轮、7_10为钻杆导入 口、7-11为铰车B、9-l为水平液压缸、9-2为水平滑动小车、9-3为旋转组件、9_4为连接块、 9-5为摆幅液压缸、9-6为摆幅臂、9-7为倾斜液压缸、9-8为伸缩臂、9_9为立根抓手、9_10 为扶正手；91-1为扶正爪、91-2为机架、91-3为销轴C、91_4为夹紧液压缸、91_5为倾斜液 压缸、91-6为底板、91-7为支撑座、91-8销轴A、91_9为销轴B、91_10为连接座、91-11为销 轴D ；93-1为单齿条摆动液压缸、93-2为支撑连接板、93-3为连接销、93_4为基座、93_5为 旋转筒、93-6为旋转连接板。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详述。本发明所述的包括支撑架2、钻杆水平输送机构1、钻杆移运机构6、鼠洞夹具手3、 液压大钳5、立根提升机构7和立根排放机构9。所述钻杆水平输送机构1，用于将地面上的钻杆输送至支撑架2的底部。所述钻杆移送机构6，用于钻杆的提升和水平移送；其安装于支撑架的下部。具体 地说，钻杆移送机构包含固定导轨6-9、立移导轨6-4、支撑臂6-3、液压缸A6-6和滑动小车 6-7 ；所述的固定导轨6-9呈垂直设置固定于支撑架2的下部；立移导轨6-4也呈垂直设置， 其上下两端通过支撑臂6-3与支撑架2相铰接，构成平行四边形机构，在其中一根支撑臂 6-3的中部通过液压缸A6-6与支撑架6-2相铰接，立移导轨6-4的下端随液压缸A6-6的伸 缩而与固定导轨6-9的上端相衔接或分离；在立移导轨6-4上装有带夹具手6-8的滑动小 车6-7，该滑动小车6-7通过绳缆A6-5、经导向轮6-2后与固定于支撑架2中部的铰车A6-1 相连接，以实现滑动小车6-7的上下升降。所述鼠洞夹具手3，用于由钻杆移送机构6提升和水平移送后的钻杆的夹持；其安 装于钻台4的鼠洞处。所述液压大钳5，用于两根钻杆的上、下端的连接；其固定地安装于鼠洞夹具手3 上方的支撑架2上。所述立根提升机构7，用于钻杆连接成立根时的夹持和立根的提升；其通过绳缆 与固定于支撑架顶部的铰车相连，而吊置在液压大钳的上方。上述鼠洞夹具手3和立根提升机构7具有以下共同的结构特征，均包含框架3-1、 液压缸B3-2、卡瓦3-6和卡瓦导向座3-7 ；所述的液压缸B3-2为两只，对称地装于框架3_1 内，液压缸B3-2的活塞杆与支撑板3-3相连接，在支撑板3-3的下方设有加强板3_4，旋转 板3-5卡置在支撑板3-3与加强板3-4之间，该旋转板3-5可进行轴向转动；所述的卡瓦 3-6由四块卡瓦块构成，其外侧呈上大下小的坡形；卡瓦3-6的上端通过连接杆3-10与旋 转板3-5相铰接；所述的卡瓦导向座套3-7置于卡瓦3-6外，并且在卡瓦3-6的外侧面上
6设与卡瓦导向座3-7上的滑槽相配合的滑动块3-12，使卡瓦3-6能沿卡瓦导向座3-7上下 滑动。上述卡瓦导向座3-7的上端卡置在固定于框架2-1内的支撑座3-13上，并且在卡 瓦导向座3-7的上方设有压板3-11，该卡瓦导向座3-7可进行轴向转动；在卡瓦导向座3-7 下端外侧相对应的框架3-1处设有轴承3-8 ；为防止钻杆在进入框架3-1内腔后与其它部 件发生碰撞，在卡瓦3-6的上方设有钻杆导向套3-9。所述鼠洞夹具手3，则在钻杆导向套 3-9的上方设有伸出框架3-1顶的钻杆导入管6-1，在钻杆导入管6-1上设有固定板6-2 ；在 固定板6-2及框架3-1之间设有液压缸C6-3，用于两根钻杆连接后的纵向位置的补偿；固 定板6-2的上端位于液压大钳5的下方。所述立根提升机构，则在框架3-1顶部设有两导 向柱7-3，在两导向柱7-3上由下而上依次装有补偿板6-7、压缩弹簧7-2、连接板7-5和限 位螺母7-1，在上述补偿板6-7上设有吊钩7-6，该吊钩7-6通过绳缆B7-4与设于支撑架2 顶部的铰车B7-11相连，以实现框架3-1的上下升降，以及钻杆在升降过程中的纵向位移补 偿；在框架3-1的一侧设有与支撑架相配合的滑轮支架7-8及滑轮7-9，从而使框架3-1在 升降过程中通过滑轮支架7-8及滑轮7-9沿支撑架2实现平稳升降；在卡瓦3-6下方的框 架3-1上设有喇叭形的钻杆导入口 7-10，以使钻杆顺利进入框架3-1。所述立根排放机构9，用于将立根移送至顶驱11或立根盒中；其安装于二层台8 上。具体地说，立根排放机构9包含立根抓手9-9、扶正手9-10、摆幅臂9-6、伸缩臂9_8、水 平液压缸9-1、倾斜液压缸9-7、摆幅液压缸9-5、水平滑动小车9-2和旋转组件9_3 ；水平滑 动小车9-2置于二层台8上开设的滑动槽内，旋转组件9-3装于水平滑动小车9-2上；旋转 组件9-3的下端设有连接块9-4 ；摆幅臂9-6的两端分别与连接块9-4和伸缩臂9_8相铰 接，伸缩臂9-8的上下两端分别设有扶正手9-10和立根抓手9-9 ；在连接块9-4与摆幅臂 9-6之间设的摆幅液压缸9-5 ；在摆幅臂9-6与伸缩臂9-8之间设有倾斜液压缸9_7。上述旋转组件9-3包含单齿条摆动液压缸93-1、基座93_4、旋转筒93_5和旋转连 接板93-6 ；单齿条摆液压缸93-1通过支撑连接板93-2装于基座93_4上，基座93_4固装 于上述水平滑动小车9-2上；旋转筒93-5的上端通过连接销93-3与单齿条液压缸93_1相 连，其下端通过旋转连接板93-6与上述连接块9-4相连；当本旋转组件9-3的单齿条液压 缸93-1工作时，通过旋转筒93-5带动旋转连接板93-6、连接块9_4以及摆幅臂9_6和伸缩 臂9-8转动。上述扶正手包含底板91-6、机架91-2、扶正爪91_1、夹紧液压缸91_4和倾斜液压 缸91-5 ；机架91-2通过支撑座91-7和销轴A91-8安装于底板91_6上，机架91_2可绕销轴 A91-8转动；两只扶正爪91-1的中部通过销轴C91-3对称地装于机架91-2上，扶正爪91-1 可绕销轴C3转动；两只扶正爪91-1的前端呈弧形，夹紧液压缸91-4的两端分别与两只扶 正爪91-1的后端相铰接，使两只扶正爪91-1可随夹紧液压缸91-4的伸缩实现抱合立根和 松开立根的动作；在机架91-2上设有平行于销轴A91-8的销轴B91-9 ；倾斜液压缸91_5的 后端通过连接座91-10和销轴D91-11与底板相铰接，倾斜液压缸91-5的前端与销轴B91-9 相铰接，从而使机架91-2随倾斜液压缸91-5的伸缩可绕销轴A91-8转动实现上下倾斜，更 好地扶正立根。工作时，钻杆水平输送机构1将第一根钻杆的一端输送至支撑架2的下方，钻杆移 送机构6的夹具手6-8夹住第一根钻杆的一端后，滑动小车6-7带动夹具手6-8沿纵向设 置于支撑架2内的固定导轨6-9向上运行，使钻杆呈垂直吊挂并一起向上运行；滑动小车6-7上行至与固定导轨6-7相衔接的立移导轨6-4上后，液压缸A6-6动作，使立移导轨6_4 与固定导轨6-9相分离，滑动小车6-7及钻杆水平移动至支撑架2外，然后滑动小车6-7沿 立移导轨6-4向上运行，至第一根钻杆的下端高于鼠洞夹具手3的上端后，再向下运行，将 第一根钻杆的下端由上而下地插入鼠洞夹具手3内；鼠洞夹具手3的液压缸B3-2伸展，驱 动卡瓦3-6抱紧钻杆，钻杆在自身重力的作用使卡瓦3-6外侧滑块3-12与卡瓦导向座3-7 的滑槽越夹越紧，从而夹紧钻杆。立根提升机构7沿支撑架2下行将第一根钻杆的上端夹 住后，鼠洞夹具手3松开第一根钻杆，立根提升机构7带动第一根钻杆上行；与此同时，钻杆 移送机构6下行，吊取第二根钻杆，第二根钻杆由鼠洞夹具手3夹紧；第一根钻杆下行，其下 端与第二根钻杆的上端相接触，固装于支撑架2上的液压大钳5将第一根钻杆与第二根钻 杆连接成双根；在双根的连接过程中，鼠洞夹具手3和立根提升机构7的卡瓦3-6及卡瓦导 向座3-7 —并转动，而框架3-1和液压缸3-2不转动。依此，将三根钻杆连接成立根。立根 排放机构9的扶正手9-10扶正立根，立根抓手9-9抓紧立根后，旋转组件9-3转动，同时水 平液压缸9-1推动水平滑动小车9-2向井架10方向移动，从而将立根移送至立根盒中备用 或直接由顶驱11进行钻进作业。
权利要求
1.钻杆自动排放装置，其特征在于包括支撑架、钻杆水平输送机构、钻杆移运机构、 鼠洞夹具手、液压大钳、立根提升机构和排放机构；所述钻杆水平输送机构，用于将地面上的钻杆输送至支撑架的底部；所述钻杆移送机构，用于钻杆的提升和水平移送；其安装于支撑架的下部；所述鼠洞夹具手，用于由钻杆移送机构提升和水平移送后的钻杆的夹持；其安装于钻 台的鼠洞处；所述液压大钳，用于两根钻杆的上、下端的连接；其固定地安装于鼠洞夹具手上方的钻 台上；所述立根提升机构，用于钻杆连接成立根时的夹持和立根的提升；其通过绳缆与固定 于支撑架顶部的铰车相连，而吊置在液压大钳的上方；所述立根排放机构，用于将立根移送至顶驱或立根盒中；其安装于二层台上。
2.根据权利要求1所述的钻杆自动排放装置，其特征在于上述钻杆移送机构包含固 定导轨、立移导轨、支撑臂、液压缸A和滑动小车；固定导轨呈垂直设置固定于支撑架内的 下部；立移导轨也呈垂直设置，其上下两端通过支撑臂与支撑架相铰接，构成平行四边形机 构，在其中一根支撑臂的中部通过液压缸A与支撑架相铰接，立移导轨的下端随液压缸A的 伸缩而与固定导轨的上端相衔接和分离；在立移导轨上装有带夹具手的滑动小车，该滑动 小车通过绳缆A与固定于支撑架中部的铰车A相连接，以实现滑动小车的上下升降。
3.根据权利要求1所述的钻杆自动排放装置，其特征在于上述鼠洞夹具手和立根提 升机构具有以下共同的结构特征，均包含框架、液压缸A、卡瓦和卡瓦导向座；所述的液压 缸B固定地装于框架内，液压缸B的活塞杆与支撑板相连接，在支撑板上设有旋转板，卡瓦 的上端与旋转板相铰接，使卡瓦可实现轴向转动；所述的卡瓦外侧呈上大下小的坡形，卡瓦 导向座套置于卡瓦外，并且在卡瓦的外侧面上设与卡瓦导向座上的滑槽相配合的滑动块， 使卡瓦能沿卡瓦导向座上下滑动；上述卡瓦导向座的上端卡置在支撑座内，且该卡瓦导向 座可进行轴行转动；在卡瓦导向座下端外侧相对应的框架处设有轴承；所述鼠洞夹具手，在卡瓦的上方设有伸出框架顶的钻杆导入管，在钻杆导入管上设有 固定板，在固定板及框架的之间设有液压缸C，用于调整钻杆上端与液压大钳平面的距离；所述立根提升机构，在框架顶部设有吊钩，该吊钩通过绳缆B与设于支撑架顶部的铰 车B相连，以实现框架的上下升降。
4.根据权利要求3所述的钻杆自动排放装置，其特征在于上述鼠洞夹具手和立根提 升机构，在卡瓦上方的框架内设有钻杆导向套，以防止钻杆在进入框架内腔后与其它部件 发生碰撞。
5.根据权利要求3或4所述的钻杆自动排放装置，其特征在于上述立根提升机构，在 框架的一侧设有与支撑架相配合的滑轮支架及滑轮，从而使框架在升降过程中通过导轨及 滑轮沿井架实现平稳升降。
6.根据权利要求3或4所述的钻杆自动排放装置，其特征在于上述立根提升机构，在 框架的顶部设有两导向柱，在两导向柱上由下而上依次装有补偿板、压缩弹簧和限位螺母， 所述的吊钩装于补偿板上，以实现钻杆在升降和连接过程中的纵向位移补偿。
7.根据权利要求1所述的钻杆自动排放装置，其特征在于上述立根排放机构，包含立 根抓手、扶正手、摆幅臂、伸缩臂、水平液压缸、倾斜液压缸、摆幅液压缸、水平滑动小车和旋转组件；水平滑动小车置于二层台上开设的滑动槽内，旋转组件装于水平滑动小车上 ’旋 转组件的下端设有连接块；摆幅臂的两端分别与连接块和伸缩臂相铰接，伸缩臂的两端分 别设有扶正手和立根抓手；在连接块与摆幅臂之间设的摆幅液压缸；在摆幅臂与伸缩臂之 间设有倾斜液压缸。
8.根据权利要求7所述的钻杆自动排放装置，其特征在于上述旋转组件包含单齿条 摆动液压缸、基座、旋转筒和旋转连接板；单齿条摆液压缸装于基座上，基座固装于上述水 平滑动小车上；旋转筒的上端与单齿条液压缸相连，其下端通过旋转连接板与上述连接块 相连。
9.根据权利要求7所述的钻杆自动排放装置，其特征在于上述扶正手包含底板、机 架、扶正爪、夹紧液压缸和倾斜液压缸；所述的机架通过支撑座和销轴A安装于底板上；两 只扶正爪的中部通过销轴C对称地装于机架上；两只扶正爪的前端呈弧形，夹紧液压缸的 两端分别与两扶正爪的后端相铰接；在机架上设有平行于销轴A的销轴B ；倾斜液压缸的两 端分别与销轴B和底板相铰接。
全文摘要
本发明提供一种钻杆自动排放装置。采用钻杆水平输送机构将第一根钻杆的一端输送至支撑架的下方，钻杆移送机构将第一根钻杆的下端插入鼠洞夹具手内，再由立根提升机构将第一根钻杆吊起；与此同时，钻杆移送机构再吊取第二根钻杆，第二根钻杆由鼠洞夹具手夹紧；第一根钻杆下行，其下端与第二根钻杆的上端相接触，固装于井台上的液压大钳将第一根钻杆与第二根钻杆连接成双根；依此，将三根钻杆连接成立根。立根排放机构将立根移送至顶驱或立根盒中。本发明设计简单、合理，实现了钻杆的移运、立根连接、立根排放的自动化作业，机械化程度高，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率；避免了人与管具的直接接触，增强了安全可靠性。
文档编号E21B19/15GK102140897SQ201110082308
公开日2011年8月3日 申请日期2011年4月2日 优先权日2011年4月2日
发明者仇品先, 吴启春 申请人:建湖县鸿达阀门管件有限公司