一种可排放小钻具四单根立柱的管柱自动化处理装置的制作方法

本发明属于石油钻井和修井装备技术领域，具体涉及一种可排放小钻具四单根立柱的管柱自动化处理装置。

背景技术：

目前，四单根立柱钻机大规格钻具(直径及以上钻具)通过二层台机械手采用推扶方式在二层台指梁内停靠，而小规格钻具(直径小于钻具)刚性差等原因，无法将其在二层台指梁内停靠。只能选择三单根立柱排放，并且在井架加装人工排放二层台，再依靠2-3名钻工在钻台面推移立柱下端至立根盒后，井架工在二层台上再利用气动绞车通过钢丝绳拖拽立柱上端，才能将立柱移送到指梁内。

上述作业方式存在的主要问题是：1)小规格四单根立柱钻具无法实现自动排放，整个钻井过程中，小规格钻具处理占用了大量的钻井时间(深井钻机更为明显)；2)采用二层台机械手只能停靠大规格四单根立柱钻具，适应钻具范围小，作业效率低下，无法满足油田现场的使用需求；3)排放三单根立柱需要多人配合完成排放钻具工作，工作效率低，操作者劳动强度大，安全不容易保证，具有较大的危险性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可排放小钻具四单根立柱的管柱自动化处理装置，解决了现有小规格四单跟立柱钻具无法实现自动排放的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种可排放小钻具四单根立柱的管柱自动化处理装置，包括安装在钻台面上的井架和置于钻台面上的钻台立根盒，井架上安装有钻杆悬挂台和气动指梁二层台，气动指梁二层台的下部悬吊安装自动井架工，井架的上部通过钻井钢丝绳连接天车滑轮组与游车滑轮组，游车的提环连接顶驱，顶驱通过吊环与液压吊卡连接，液压吊卡、顶驱、钻杆悬挂台、自动井架工、气动指梁二层台均与控制系统连接。

本发明的特点还在于：

自动井架工包括安装于轨道总成上的滑车总成，滑车总成内固定有回转装置，回转装置下部与倾斜臂的一端连接，倾斜臂的另一端通过调节机构与伸缩臂连接，伸缩臂的上端连接有扶持钳，伸缩臂的下端连接有夹持钳。

轨道总成与伸缩臂垂直。

本发明的有益效果是：本发明一种可排放小钻具四单根立柱的管柱自动化处理装置，第一，可实现小规格四单根立柱钻具夹持空间悬持排放，大规格四单根立柱钻具钻面支撑推扶排放，适应钻具范围更广；第二，提高了钻井效率，整个钻井过程中减少了上卸扣的时间和次数，大大提高钻井效率；第三，提高操作人员的安全性，整个钻井作业过程实现了自动化；第四，降低作业成本，无需井架工和过多钻台工辅助工作，只需操作人员在钻台控制室操作即可完成整个钻进及起下钻作业。

附图说明

图1是本发明一种可排放小钻具四单根立柱的管柱自动化处理装置的结构示意图一；

图2是图1中A部的放大图；

图3是本发明一种可排放小钻具四单根立柱的管柱自动化处理装置的结构示意图二；

图4是图3中B部的放大图；

图5是本发明一种可排放小钻具四单根立柱的管柱自动化处理装置中自动井架工的结构示意图。

图中，1.井架，2.游车，3.顶驱，4.吊环，5.液压吊卡，6.气动指梁二层台，7.小规格四单根立柱，8.自动井架工，8-1.轨道总成，8-2.滑车总成，8-3.回转装置，8-4.倾斜臂，8-5.扶持钳，8-6.伸缩臂，8-7.调节机构，8-8.夹持钳，9.钻杆悬挂台，10.钻台立根盒，11.大规格四单根立柱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种可排放小钻具四单根立柱的管柱自动化处理装置，如图1、图3所示，包括安装在钻台面上的井架1和置于钻台面上的钻台立根盒10，如图1中A部的放大图图2、图3中B部的放大图图4所示，井架1上安装有钻杆悬挂台9和气动指梁二层台6，气动指梁二层台6的下部悬吊安装自动井架工8，井架1的上部通过钻井钢丝绳连接天车滑轮组与游车2滑轮组，游车2的提环连接顶驱3，顶驱3通过吊环4与液压吊卡5连接，液压吊卡5、顶驱3、钻杆悬挂台9、自动井架工8、气动指梁二层台6均与控制系统连接。

如图5所示，自动井架工8包括安装于轨道总成8-1上的滑车总成8-2，滑车总成8-2内固定有回转装置8-3，回转装置8-3下部与倾斜臂8-4的一端连接，倾斜臂8-4的另一端通过调节机构8-7与伸缩臂8-6连接，伸缩臂8-6的上端连接有扶持钳8-5，伸缩臂8-6的下端连接有夹持钳8-8，轨道总成8-1与伸缩臂8-6垂直。

四单根立柱排放作业流程：

1)小规格四单根立柱7排放作业流程：

当需要处理小规格四单根立柱时，如图1所示。自动井架工8可靠夹持已经连接好的小规格四单根立柱7，液压吊卡5打开，自动井架工8从液压吊卡5中夹持小规格四单根立柱7后移离开井架1内侧，然后旋转至钻杆悬挂台9处，当小规格四单根立柱7的第三根(从下而上)接头位于钻杆悬挂台9上部并到达预定位置时，将小规格四单根立柱7通过钻杆接头处的台阶悬挂到钻杆悬挂台9上，同时将小规格四单根立柱7放置到气动指梁二层台6相应的位置，并关闭气动指梁二层台，自动井架工8悬停小规格四单根立柱7之后，回到初始位置。在此过程中小规格四单根立柱7的重量完全由钻杆悬挂台9承受，小规格四单根立柱7与钻台立根盒10不接触，小规格四单根立柱7不承受弯矩。

2)大规格四单根立柱11排放作业流程：

当需要处理大规格四单根立柱时，如图3所示。液压吊卡5悬挂大规格四单根立柱11离开钻台面，钻台面操作工将大规格四单根立柱11下端推入钻台立根盒10，同时顶驱3缓慢下放，将大规格四单根立柱11下端放置在钻台立根盒10上，自动井架工8到井口中心可靠扶持大规格四单根立柱11，液压吊卡5打开，自动井架工8将大规格四单根立柱11从液压吊卡5中接住并后移离开井架1内侧，将大规格四单根立柱11运送至气动指梁二层台6相应位置并锁固，自动井架工8悬停大规格四单根立柱11之后，回到初始位置，即完成了立柱的排放。在此过程中，大规格四单根立柱11的重量完全由钻台立根盒10承受，气动指梁二层台6只起到停靠的功能，钻杆悬挂台9对大规格四单根立柱11排放不发挥任何作用。

四单根立柱取出作业流程为四单根立柱排放作业流程的逆过程。

其中，自动井架工8的具体工作过程为：

滑车总成8-2在轨道总成8-1上滑动到井口端，回转装置8-3回转，使得夹持钳8-8钳口对正井口钻具。处理小规格四单根立柱7时伸缩臂8-6伸出调节倾斜臂8-4倾斜高度差，扶持钳8-5和夹持钳8-8钳口打开，使得小规格四单根立柱7进入钳口，钳口可靠关闭后，放入指定位置处。扶持钳8-5和夹持钳8-8钳口打开，并回到初始位置。处理大规格四单根立柱11时伸缩臂8-6伸出调节倾斜臂8-4倾斜高度差，调节机构8-7缩回夹持钳8-8，扶持钳8-5钳口打开，使得大规格四单根立柱11进入钳口，钳口可靠关闭后，推放入指定位置处。扶持钳8-5钳口打开，并回到初始位置。

本发明一种可排放小钻具四单根立柱的管柱自动化处理装置，提高操作人员的安全性，整个钻井作业过程实现了远程自动化控制，主要完成钻井过程中立柱从井口至二层台指梁的自动化排放与取出。该立柱排放装置是集机、电、液一体化的综合性大型配套设备，具有高效、自动化程度高、可控性强等特点。无需井架工和过多钻台工，只需操作人员在控制室操作即可完成整改钻井及起下钻作业，可避免人员受伤；提高了钻井效率，整个钻井过程中实现了连续起下钻，大大提高钻井效率。

本发明一种可排放小钻具四单根立柱的管柱自动化处理装置，第一，可实现小规格四单根立柱钻具夹持空间悬持排放，大规格四单根立柱钻具钻面支撑推扶排放，适应钻具范围更广；第二，提高了钻井效率，整个钻井过程中减少了上卸扣的时间和次数，大大提高钻井效率；第三，提高操作人员的安全性，整个钻井作业过程实现了自动化；第四，降低作业成本，无需井架工和过多钻台工辅助工作，只需操作人员在钻台控制室操作即可完成整个钻进及起下钻作业。