船用自动化管柱输送装置的制作方法

本实用新型属于海洋石油机械技术领域，涉及一种船用自动化管柱输送装置。

背景技术：

在钻井过程中由钻杆盒到井口之间的管柱输送是一项劳动强度大、任务繁重的工作。目前，钻井作业时多数是靠风动绞车加人工的方式来转移管柱，这种作业方式效率低、人工成本高、劳动强度人、风险大，已经不适应自动化钻机发展的要求。另外，现有的管柱输送装置(如动力猫道)支撑管柱的均为V型槽，这种结构为滑动摩擦，阻力大。

随着海洋石油钻采装备的不断更新，海洋石油地质调查船对钻井作业提速提效、降低人工成本、减轻劳动力及钻机自动化水平等有了较高的要求，具有安全性好和自动控制水平高的管柱处理系统越来越受到油田用户的青睐，发展替代人工的自动化管柱输送装置已经显得越来越必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种船用自动化管柱输送装置，解决了现有技术中转移钻具支撑管柱的均为V型槽，这种结构为滑动摩擦，阻力大；依靠人力，劳动强度大，自动化程度低的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种船用自动化管柱输送装置，包括固定在甲板面上的两排连接块，每排连接块上卡装有一个导轨，两个导轨组成导轨总成；在导轨总成中设置有滑车架体；滑车架体上表面的小车轨道上设置有小车；

在滑车架体中安装有滑车驱动机构，滑车驱动机构的液压马达驱动输出端设置有主动齿轮，在甲板面上设置有齿条，主动齿轮与齿条啮合传动连接；

在滑车架体末端固定安装有小车驱动机构，小车驱动机构的液压马达驱动输出端设置有主动链轮；小车驱动机构的链轮通过链条与小车上的被动链轮相连；

在滑车架体的前端固定安装有支撑滚轮、张紧机构和机械臂。

本实用新型的船用自动化管柱输送装置，其特征还在于：

滑车架体下端安装有行走轮，小车安装有自己的车轮及扶正轮。

滑车架体末端连接有拖链的移动端，拖链的固定端与甲板固定座连接；在甲板面上固定设置有限位机构。

本实用新型的有益效果是，自动化管柱输送装置安装在地质调查船中间、位于钻杆盒和井口之间，工作时在钻杆盒与井口之间来回自动转移管柱，不需人为干预，主要包括以下优点：

1)采用程序控制，液压驱动的形式完成管柱按照规定动作的转移。

2)大车的行走采用液压马达驱动齿轮齿条。

3)小车的行走采用液压马达驱动链轮链条。

4)管柱在该装置上采用两点支撑的方式放置，一个支撑点为小车，另一个支撑点为前端的支撑滚轮，两个支撑点均为滚动摩擦可减小运行阻力。

5)采用PLC自动控制小车的位置以适应不同的管柱长度，适应管柱长度范围3mm-9.5mm。

6)自动化管柱输送装置前端的机械臂通过旋转和伸缩可将管柱抬升至一定高度便于顶驱吊卡来抓取，同时具有将管柱扶持至竖直状态的功能。

附图说明

图1是本实用新型装置的主视图；

图2是本实用新型装置的俯视图；

图3是本实用新型装置抬升管柱至抓管位置的示意图；

图4是本实用新型装置扶持管柱至竖直状态的示意图。

图中，1.滑车架体，2.小车，3.滑车驱动机构，4.小车驱动机构，5.齿条，6.链条，7.行走轮，8.导轨总成，9.连接块，10.支撑滚轮，11.张紧机构，12.机械臂，13.拖链，14.限位机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

参照图1、图2和图3，本实用新型的结构是，包括固定在地质调查船甲板面上的两排连接块9，每排连接块9上卡装有一个导轨，两个导轨组成导轨总成8，导轨总成8为方钢管，卡在连接块9的槽里面，防止导轨总成8偏移；在导轨总成8中设置有滑车架体1，滑车架体1下端安装有行走轮7(每侧五个总共十个)，通过行走轮7沿导轨总成8行走；滑车架体1作为主要承载件由型钢组焊而成，滑车架体1上表面的小车轨道上设置有小车2，小车2安装有自己的车轮及扶正轮，能够沿滑车架体1上的小车轨道直线行走；

在滑车架体1中安装有滑车驱动机构3，滑车驱动机构3的液压马达驱动输出端设置有主动齿轮，在地质调查船甲板面上设置有齿条5，齿条5的长度满足管柱输送装置行走总距离的要求，主动齿轮与齿条5啮合传动连接；

在滑车架体1末端固定安装有小车驱动机构4，小车驱动机构4的液压马达驱动输出端设置有主动链轮；小车驱动机构4的链轮通过链条6与小车2上的被动链轮相连，通过带动链条6进而驱动小车2；

在滑车架体1的前端固定安装有支撑滚轮10、张紧机构11和机械臂12；支撑滚轮10用于支撑管柱同时可对管柱进行导向；张紧机构11用于对链条6进行张紧，保证传动的要求；机械臂12通过销轴耳座与滑车架体1相连，机械臂12通过自带的旋转油缸驱动可旋转一定角度，机械臂12通过多个曲臂的组合动作实现抬升管柱、扶正管柱。

滑车架体1末端连接有拖链13的移动端，拖链13的固定端与甲板固定座连接，管柱输送装置所需要的液压胶管和电缆通过拖链13进入；在甲板面上固定设置有限位机构14，当地质调查船遇到风暴天气或者拖航时，将滑车架体1与限位机构14固定可靠，防止管柱输送装置倾翻或脱轨。

本实用新型的工作原理是，

1)参照图3、图4，从钻杆盒往井口送管柱：通过抓管设备将管柱放在滑车架体1上，使得管柱一端位于小车2上，一端位于支撑滚轮10上；滑车架体1通过滑车驱动机构3与齿条5传动驱动，行走轮7带动滑车架体1朝井口方向运行，到合适位置滑车架体1停止运行；小车2在小车驱动机构4和链条6的传动下继续向前行走，同时推动管柱朝前滑行，管柱到达合适位置小车2停止运行；机械臂12旋转将管柱的前端抬升至抓管位置待吊卡抓取；顶驱上提管柱，机械臂12将管柱末端扶正。

2)从井口往钻杆盒甩管柱：机械臂12将处于竖直状态管柱的末端扶持到小车2上面；顶驱下放，小车2跟随管柱末端一起向后运行，当下放到抓管位置时，机械臂12旋转至合适的高度扶持管柱的上端，吊卡松开管柱；机械臂12下降至最低点，管柱上端落到支撑滚轮10上面；小车2在小车驱动机构4和链条6的传动下向后行走，同时拖拽管柱朝后滑行，管柱到达合适位置小车2停止运行；滑车架体1通过滑车驱动机构3与齿条5传动驱动，行走轮7带动滑车架体1朝钻杆盒方向运行，到合适位置滑车架体1停止运行，待抓管设备抓走管柱。

本实用新型的创新点包括：

1)该装置在输送管柱时为两点支撑，一个支撑点为支撑滚轮10，另一个支撑点为小车2，调整两个支撑点的距离可以满足不同长度管柱的输送要求，而且两个支撑点均为滚动摩擦，阻力小。

2)小车2与顶驱互相配合运动，提升或下降管柱时小车2具有随动功能，即小车2的水平运动速度可根据顶驱的竖直运动速度自由变化，这样可以保证管柱在提升或下降时其下端带动小车2运动而不会脱离小车2。

3)该装置的机械臂具有抬升管柱、扶正管柱的功能。机械臂可将管柱的前端抬升至3m的位置交给液压吊卡，3m的高度可以满足升沉补偿高度的要求，同时在3m高的位置将管柱扶正，保证接钻具时钻井系统其余设备的安全。现有的管柱输送装置抬升、扶正管柱的高度不超过1.8m。