专利名称：一种立根连接方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在油田钻井作业中将钻杆连接成立根的方法及其装置。
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对立根进行快速钻进的优势，工作效率较为低下。
发明内容
为克服现有技术的不足之处，本发明提供一种立根连接方法，同时本发明还提供一种实现所述立根连接方法的装置，以预先将在井场水平放置的三根钻杆连接成竖直放置的立根，避免顶驱进行立根连接作业，最大程度的发挥顶驱立根钻进的优势，降低工人的劳动强度，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 一种立根连接方法
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，钻杆移送机构的夹具手夹住第一根钻杆的一端后，滑动小车带动夹具手沿纵向设置于支撑架内的固定导轨向上运行，使钻杆呈垂直吊挂并一起向上运行；滑动小车上行至与固定导轨相衔接的立移导轨上后，立移导轨与固定导轨相分离，滑动小车及钻杆水平移动至支撑架外，然后滑动小车沿立移导轨向上运行，至第一根钻杆的下端高于鼠洞夹具手的上端后，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内，鼠洞夹具手将第一根钻杆夹紧；立根提升机构沿支撑架下行将第一根钻杆的上端夹住后，鼠洞夹具手松开第一根钻杆，立根提升机构带动第一根钻杆上行；与此同时，钻杆移送机构下行，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，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。一种实现上述立根连接方法的装置，包括支撑架、钻杆水平输送机构、钻杆移运机构、鼠洞夹具手、液压大钳和立根提升机构；
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。
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，均包括框架、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。本发明的有益效果在于在进行钻机钻进的同时，实现了立根的快速连接，整体结构设计简单、合理，机械化程度高，降低了工人的劳动强度，有效地提高了工作效率；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为本发明中钻杆移运机构的结构示意图； 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；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。
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和立根提升机构7。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，钻杆移送机构包括固定导轨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 上方的钻台4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，均包括框架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3-1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3-14，在钻杆导入管3-14上设有固定板3-15 ；在固定板3-15及框架3-1之间设有液压缸C6-3，用于补偿调节钻杆上端与液压大钳面的距离； 固定板3-15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7-7、压缩弹簧7-2、连接板7-5和限位螺母7-1，在上述补偿板7-7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。
采用上述立根连接装置进行立根连接的方法，钻杆水平输送机构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6-9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，固装于钻台4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，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；连接成的立根则由另配的排放机构将其移送至立根盒中备用。反之，则进行立根的拆卸作业。
权利要求
1.一种立根连接方法，其特征在于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，钻杆移送机构的夹具手夹住第一根钻杆的一端后，滑动小车带动夹具手沿纵向设置于支撑架内的固定导轨向上运行，使钻杆呈垂直吊挂并一起向上运行；滑动小车上行至与固定导轨相衔接的立移导轨上后，立移导轨与固定导轨相分离，滑动小车及钻杆水平移动至支撑架外，然后滑动小车沿立移导轨向上运行，至第一根钻杆的下端高于鼠洞夹具手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内，鼠洞夹具手将第一根钻杆夹紧；立根提升机构沿支撑架下行将第一根钻杆的上端夹住后，鼠洞夹具手松开第一根钻杆，立根提升机构带动第一根钻杆上行；与此同时，钻杆移送机构吊取第二根钻杆，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，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。
2.一种实现如权利要求1所述的立根连接方法的装置，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、液压大钳和立根提升机构；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，用于将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。
3.根据权利要求2所述的一种立根连接装置，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。
4.根据权利要求2所述的一种立根连接装置，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，均包括框架、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。
5.根据权利要求4所述的一种立根连接装置，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。
6.根据权利要求4或5所述的一种立根连接装置，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。
7.根据权利要求4或5所述的一种立根连接装置，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。
全文摘要
本发明提供一种立根连接方法及其装置。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。本发明可在钻机进行钻进的同时，实现立根的快速连接；整体结构设计简单、合理，机械化程度高，降低了工人的劳动强度，有效地提高了工作效率；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。
文档编号E21B19/16GK102199996SQ201110082309
公开日2011年9月28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