CN105201425B - 海洋钻井管具输送装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油及天然气钻探技术领域，尤其涉及了一种海洋钻井管具自动输送装置，其包括导轨总成，主车总成和管具储存装置，所述导轨总成与基础固定连接，所述主车总成安装在所述导轨总成之上，所述管具储存装置与所述基础固定连接，所述管具储存装置的高度与所述主车总成的高度相匹配，所述管具储存装置与所述导轨总成平行，本发明结构简单，通过全自动的管具输送方式节省了人力成本，提高了管具传输的效率。
Description
技术领域
本发明涉及石油及天然气钻探技术领域，特别涉及一种全自动的海洋钻井管具输送装置。
背景技术
由于海洋石油钻井具有费用昂贵，作业环境恶劣，可靠性要求高，工程周期长等特点，促使海洋石油钻井设备需满足设备集成度高，自动化程度高，工作效率高，可靠性强等要求，管具输送装置是海洋钻井中一项重要的井口机械化设备之一，该装置能在钻井作业中将管状类钻具( 钻杆、钻铤、套管等) 由钻井平台甲板管状类钻具排放区传送至钻台，在完井作业时再将管状类钻具输送至甲板管状类钻具排放区。代替了传统的利用绞车-钢丝绳的方式来实现管状类钻具的上、下钻台，可实现管状类钻具在钻台与地面之间的自动输送、排放、储运等，传统海洋石油钻井多采用绞车-钢丝绳的方式等来实现管状类钻具的水平传送与上、下钻台, 这种传统的操作方式需要人员与钻杆的直接接触，手动操作器械，劳动强度大，有安全隐患，工作效率低，并且单次操作只能移送1个单根，传送速度慢。
随着自动化的广泛使用，海洋钻井管具输送装置也在国内外得到了广泛的研发和使用，实现海洋钻井管具输送装置的自动化，将提高单根的移送量，实现管状类钻具在猫道中的翻进和翻出的自动化操作，降低钻台面人员劳动强度和提高钻杆传送的效率。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种海洋钻井管具输送装置，它采用自动将管具从猫道中翻进和翻出的装置，降低钻台面工作人员的劳动强度并提高管具的传送效率。
为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案。
海洋钻井管具输送装置，其特征在于，包括：
导轨总成，所述导轨总成与基础固定连接；
主车总成，所述主车总成安装在所述导轨总成之上，所述主车总成包括梭车、辅助臂总成、举升臂总成、滑移架、主车驱动装置、梭车驱动装置、前轮和后轮，所述梭车与所述滑移架滑动连接，所述辅助臂总成与所述滑移架通过销轴进行活动连接，所述举升臂总成与所述滑移架通过销轴进行活动连接，所述主车驱动装置与所述滑移架进行固定连接，所述梭车驱动装置与所述滑移架固定连接，所述前轮和后轮分别与所述滑移架固定连接，所述前轮和后轮分别放置在所述导轨上，在所述导轨上滚动前进，所述梭车驱动装置驱动所述梭车在所述滑移架上滑动，所述主车驱动装置驱动所述主车总成通过所述前轮和后轮在所述导轨总成上移动；
管具储存装置，所述管具储存装置与所述基础固定连接，所述管具储存装置的高度与所述滑移架边缘的高度相匹配，所述管具储存装置与所述导轨总成平行。
作为本发明的优选方案，所述管具储存装置包括两个翻转臂总成、两个伸缩杆、支撑架、第一连杆、两个翻转液缸、两个第一姿态液缸、两个第二姿态液缸、两个第一支撑座和两个第二支撑座，所述翻转臂总成与所述支撑架活动连接，所述第一连杆的两端分别与所述两个翻转臂总成固定连接从而起到同步两个翻转臂的作用，所述翻转液缸的一端与所述翻转臂总成活动连接，所述翻转液缸的另一端与所述支撑架活动连接，所述第一支撑座与所述基础固定连接，所述伸缩杆的一端套接在所述第一支撑座内进行滑动连接，所述伸缩杆的另一端与所述支撑架活动连接，所述第一姿态液缸的一端与所述第一支撑座活动连接，所述第一姿态液缸的另一端与所述伸缩杆活动连接，所述第二支撑座与所述基础固定连接，所述第二姿态液缸的一端与所述第二支撑座活动连接，所述第二姿态液缸的另一端与所述支撑架活动连接。
作为本发明的优选方案，所述翻转臂总成包括翻转臂和翻转臂销轴，所述翻转臂与所述翻转臂销轴固定连接，所述翻转臂与所述翻转臂销轴通过键进行固定连接，所述翻转臂销轴与所述连杆通过螺栓进行固定连接。
作为本发明的优选方案，所述导轨总成包括导轨、齿条、导轨限位装置和齿条限位装置，所述导轨和齿条分别与基础固定连接，所述导轨数量为2个且平行设置，所述导轨限位装置与所述基础固定连接位于所述导轨的端部，所述导轨限位装置的数量与所述导轨的数量相同，所述齿条限位装置与所述基础固定连接位于所述齿条的端部。
作为本发明的优选方案，所述辅助臂总成包括辅助臂、辅助液缸、第二连杆和第三连杆，所述第二连杆的一端与所述辅助臂活动连接，所述第二连杆的另一端与所述滑移架活动连接，所述第三连杆的一端与所述辅助臂活动连接，所述第三连杆的另一端与所述滑移架活动连接，所述第二连杆、辅助臂、第三连杆和滑移架构成在同一平面内的任意四边形结构，所述辅助液缸的一端与所述第二连杆活动连接，所述辅助液缸的另一端与所述滑移架活动连接，所述第二连杆和第三连杆与所述滑移架连接的位置在所述滑移架的同一个内侧壁上，所述辅助液缸与所述滑移架连接的位置与所述第二连杆和第三连杆与所述滑移架连接的位置不在同一个内侧壁上。
作为本发明的优选方案，所述举升臂总成包括举升臂、滚子机构和两个举升液缸，所述举升臂与所述滑移架活动连接，所述滚子机构安装在所述举升臂端部的中间位置，所述举升液缸的一端与所述举升臂的侧壁活动连接，所述举升液缸的另一端与所述滑移架活动连接，所述举升臂用于将管具的前端举起，以方便连接鹰吊或者拖住下方的所述管具。
作为本发明的优选方案，所述主车驱动装置包括驱动机构、导向轮、齿轮和保护支架，所述驱动机构与所述滑移架固定连接，所述齿轮与所述驱动机构通过驱动轴活动连接，所述保护支架与所述滑移架固定连接，所述导向轮与所述保护支架活动连接，所述导向轮的数量为2个，对称分布在所述保护支架的两侧，所述齿轮与所述齿条啮合，通过所述驱动机构驱动所述齿轮转动从而带动所述主车总成在所述导轨总成上平移，所述导向轮用来保证所述齿轮与齿条的啮合间隙在规定范围内。
作为本发明的优选方案，所述前轮的数量为2个，对称分布在所述滑移架的两侧，所述后轮的数量为偶数，且所述后轮的数量大于等于2，所述后轮两两成一对的对称分布在所述滑移架的两侧。
本发明的工作工程为：
在将所述管具翻出猫道时，所述梭车驱动装置驱动所述梭车至所述管具尾端将所述管具尾端抓紧抵住，所述举升液缸伸出驱动所述举升臂上升至一定的高度将所述管具的前端拖住，所述管具的前端放置在所述滚子机构中，使得所述管具不会左右偏转滚动，所述鹰吊松开，所述举升液缸收缩使得所述举升臂慢慢下降，同时所述梭车驱动装置驱动所述梭车抵紧所述管具与所述举升臂保持同步，待所述举升臂恢复水平位置后，所述梭车驱动装置驱动所述梭车拖动所述管具在所述滑移架上移动至所述辅助臂位置，所述梭车松开所述管具，所述梭车驱动装置驱动所述梭车移动至所述滑移架尾端，所述主车驱动装置驱动所述滑移架至所述管具储存装置的预定位置，所述辅助臂液缸伸出，在所述第二连杆和第三连杆的作用下，所述辅助臂抬升到最高位置，所述管具在自重的作用下滚动到所述翻转臂上，所述翻转液缸收缩使得所述翻转臂向后旋转，所述管具从所述翻转臂滚动到所述支撑架上的待定区域，所述第一姿态液缸收缩，所述第二姿态液缸伸展，在所述第一姿态液缸和第二姿态液缸的共同作用下，所述支撑架向后偏，使得所述管具从待定区域滚动到所述支撑架的缓冲存放区域。
在将所述管具送入猫道时，所述第一姿态液缸伸出，所述第二姿态液缸收缩，在所述第一姿态液缸和第二姿态液缸的共同作用下，所述管具从所述支撑架的缓冲区域滚动到待定区域，所述翻转液缸伸出，所述翻转臂向前旋转，利用所述翻转臂的结构特点将单根所述管具从所述支撑架的待定区域翻起并滚动到所述滑移架上，所述梭车驱动装置驱动所述梭车至所述管具后端将所述管具抓紧抵住，所述举升液缸伸出使得所述举升臂慢慢上升，同时所述梭车驱动装置驱动所述梭车抵紧所述管具与所述举升臂保持同步，待所述举升臂上升至预定高度，所述梭车驱动装置和所述举升液缸停止驱动，所述主车驱动装置驱动所述滑移架移动至所述鹰吊位置，所述鹰吊将所述管具抓紧后，将所述管具吊离，所述举升液缸收缩将所述举升臂慢慢下降并恢复到水平位置，同时所述梭车驱动装置驱动所述梭车回初始位置，所述主车驱动装置驱动所述滑移架移动至所述管具储存装置预定位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明新型的主车总成和管具储存装置，实现了管具自动从猫道的翻进和翻出，从而保证了全自动操作下的安全性，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明海洋钻井管具输送装置立体图；
图2为本发明导轨总成立体图；
图3为本发明主车总成立体图；
图4为本发明主车总成辅助臂起升状态立体图；
图5为本发明举升臂举升示意图；
图6为本发明主车驱动装置立体图；
图7为本发明管具存储装置立体图；
图8为本发明辅助臂将管子从主车输送到管具存储装置示意图；
图9为本发明翻转臂翻转示意图；
图10为本发明翻转臂将管子输送到主车示意图；
图11为本发明辅助臂安装正视图。
图中标记：1-导轨总成，11-导轨，12-齿条，13-导轨限位装置，14-齿条限位装置，2-主车总成，21-梭车，22-辅助臂总成，221-辅助臂，222-辅助液缸，223-第二连杆，224-第三连杆，23-举升臂总成，231-举升臂，232-滚子机构，233-举升油缸，24-滑移架，25-主车驱动装置，251-驱动机构，252-导向轮，253-齿轮，254-保护支架，26-梭车驱动装置，27-前轮，28-后轮，3-管具储存装置，31-翻转臂总成，311-翻转臂，312-翻转臂销轴，32-伸缩杆，33-支撑架，34-第一连杆，35-翻转液缸，36-第一姿态液缸，37-第二姿态液缸，38-第一支撑座，39-第二支撑座，4-管具。
具体实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主体的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
如图1所示的海洋钻井管具输送装置包括导轨总成1、主车总成2和管具储存装置3，导轨总成1与地面固定连接，主车总成2与导轨总成1活动连接，管具储存装置3与地面固定连接，管具储存装置3与导轨总成1平行，且管具储存装置3的高度与主车总成2的高度相匹配。
如图2、图3、图4、图5和图7所示，导轨总成1包括两根导轨11、齿条12、导轨限位装置13和齿条限位装置14，导轨11和齿条12分别与地面固定连接，齿条12位于两根导轨11的中间，导轨限位装置13与地面固定连接，且位于导轨11的尾端，齿条限位装置14与地面固定连接，且位于齿条12顶端侧边，主车总成2包括梭车21、辅助臂总成22、举升臂总成23、滑移架24、主车驱动装置25、梭车驱动装置26、前轮27和后轮28，梭车21、辅助臂总成22、和举升臂总成23分别与滑移架24活动连接，主车驱动装置25、梭车驱动装置26、前轮27和后轮28与滑移架24固定连接，在本实施例中，梭车21驱动装置26由二个电机和一个链条机构组成，两个电机分别位于滑移架24的两端，链条机构与两个电机活动连接，两个电机驱动链条机构转动，梭车21与链条机构固定连接，从而拖动梭车21在滑移架24上滑动，前轮27和后轮28分别与滑移架24固定连接，并同时与导轨11接触，在本实施例中，后轮的数量为2对，也就是4个，与主车驱动装置25通过与齿条12的相互作用驱动主车总成2通过前轮27和后轮28在导轨11上移动，从而实现管具4在管具排放区和井口之间的传输，管具储存装置3包括两个翻转臂总成31、两个伸缩杆32、支撑架33、第一连杆34、两个翻转液缸35、第一姿态液缸36、第二姿态液缸37、第一支撑座38和第二支撑座39，翻转臂总成31与支撑架33活动连接，第一连杆34的两端分别与两个翻转臂总成31固定连接从而起到同步两个翻转臂总成31的作用，翻转液缸35的一端与翻转臂总成31活动连接，翻转液缸35的另一端与支撑架33活动连接，第一支撑座38与地面固定连接，伸缩杆32的一端套接在第一支撑座38内进行滑动连接，第一支撑座38的上部为管状结构，伸缩杆32的下段套接在上述管状结构内，伸缩杆32的另一端与支撑架33活动连接，第一姿态液缸36的一端与第一支撑座38活动连接，第一姿态液缸36的另一端与伸缩杆32活动连接，第二支撑座37与地面固定连接，第二姿态液缸37的一端与第二支撑座39活动连接，第二姿态液缸37的另一端与支撑架33活动连接，翻转臂总成31包括翻转臂311和翻转臂销轴312，翻转臂311与翻转臂销轴312通过键进行固定连接，翻转臂销轴312与第一连杆34通过螺栓进行固定连接。
如图11所示，辅助臂总成22包括辅助臂221、辅助液缸222、第二连杆223和第三连杆224，第二连杆223的一端与辅助臂221活动连接，第二连杆223的另一端与滑移架24活动连接，第三连杆224的一端与辅助臂221活动连接，第三连杆224的另一端与滑移架24活动连接，第二连杆223、辅助臂221、第三连杆224和滑移架24构成在同一平面内的任意四边形结构，辅助液缸222的一端与第二连杆223活动连接，在本实施例中辅助液缸222与第二连杆223的连接位置是第二连杆223的中部，辅助液缸222的另一端与滑移架24活动连接，第二连杆223和第三连杆224与滑移架24连接的位置在滑移架24的同一个内侧壁上，辅助液缸222与滑移架24连接的位置与第二连杆223和第三连杆224与滑移架24连接的位置不在同一个内侧壁上。
如图3和图5所示，举升臂总成23包括举升臂231、滚子机构232和两个举升液缸233，举升臂231与滑移架24活动连接，滚子机构232安装在举升臂231端部的中间位置，滚子机构232是放置管具4端部的位置，这种结构可以防止管具4的偏转滚落，举升液缸233的一端与举升臂231的侧壁活动连接，举升液缸233的另一端与滑移架24活动连接，举升臂231用于将管具4的前端举起，以方便连接鹰吊或者拖住下放的管具4。
如图6所示，主车驱动装置25包括驱动机构251、导向轮252、齿轮253和保护支架254，驱动机构251与滑移架24固定连接，齿轮253与驱动机构251通过驱动轴活动连接，保护支架254与滑移架24固定连接，导向轮252与保护支架254活动连接，导向轮252的数量为2个，对称分布在保护支架254的两侧，齿轮253与齿条12啮合，通过驱动机构251驱动齿轮253转动从而带动主车总成2在导轨总成1上平移，导向轮252用来保证齿轮253与齿条12的啮合间隙在规定范围内。
Claims (7)
1.海洋钻井管具自动输送装置，其特征在于，包括：
导轨总成，所述导轨总成与基础固定连接；
主车总成，所述主车总成安装在所述导轨总成之上，所述主车总成包括梭车、辅助臂总成、举升臂总成、滑移架、主车驱动装置、梭车驱动装置、前轮和后轮，所述梭车与所述滑移架滑动连接，所述辅助臂总成与所述滑移架通过销轴进行活动连接，所述举升臂总成与所述滑移架通过销轴进行活动连接，所述主车驱动装置与所述滑移架进行固定连接，所述梭车驱动装置与所述滑移架固定连接，所述前轮和后轮分别与所述滑移架固定连接，所述梭车驱动装置驱动所述梭车在所述滑移架上滑动，所述主车驱动装置驱动所述主车总成通过所述前轮和后轮在所述导轨总成上移动；
管具储存装置，所述管具储存装置与所述基础固定连接，所述管具储存装置的高度与所述滑移架边缘的高度相匹配，所述管具储存装置与所述导轨总成平行，所述管具储存装置包括两个翻转臂总成、两个伸缩杆、支撑架、第一连杆、两个翻转液缸、两个第一姿态液缸、两个第二姿态液缸、两个第一支撑座和两个第二支撑座，所述翻转臂总成与所述支撑架活动连接，所述第一连杆的两端分别与所述两个翻转臂总成固定连接，所述翻转液缸的一端与所述翻转臂总成活动连接，所述翻转液缸的另一端与所述支撑架活动连接，所述第一支撑座与所述基础固定连接，所述伸缩杆的一端套接在所述第一支撑座内进行滑动连接，所述伸缩杆的另一端与所述支撑架活动连接，所述第一姿态液缸的一端与所述第一支撑座活动连接，所述第一姿态液缸的另一端与所述伸缩杆活动连接，所述第二支撑座与所述基础固定连接，所述第二姿态液缸的一端与所述第二支撑座活动连接，所述第二姿态液缸的另一端与所述支撑架活动连接。
2.根据权利要求1所述的海洋钻井管具自动输送装置，其特征在于：所述翻转臂总成包括翻转臂和翻转臂销轴，所述翻转臂与所述翻转臂销轴固定连接。
3.根据权利要求1所述的海洋钻井管具自动输送装置，其特征在于：所述导轨总成包括导轨、齿条、导轨限位装置和齿条限位装置，所述导轨和齿条分别与基础固定连接，所述导轨数量为2个且平行设置，所述导轨限位装置与所述基础固定连接位于所述导轨的端部，所述导轨限位装置的数量与所述导轨的数量相同，所述齿条限位装置与所述基础固定连接位于所述齿条的端部。
4.根据权利要求1所述的海洋钻井管具自动输送装置，其特征在于：所述辅助臂总成包括辅助臂、辅助液缸、第二连杆和第三连杆，所述第二连杆的一端与所述辅助臂活动连接，所述第二连杆的另一端与所述滑移架活动连接，所述第三连杆的一端与所述辅助臂活动连接，所述第三连杆的另一端与所述滑移架活动连接，所述第二连杆、辅助臂、第三连杆和滑移架构成在同一平面内的任意四边形结构，所述辅助液缸的一端与所述第二连杆活动连接，所述辅助液缸的另一端与所述滑移架活动连接，所述第二连杆和第三连杆与所述滑移架连接的位置在所述滑移架的同一个内侧壁上，所述辅助液缸与所述滑移架连接的位置与所述第二连杆和第三连杆与所述滑移架连接的位置不在同一个内侧壁上。
5.根据权利要求1所述的海洋钻井管具自动输送装置，其特征在于：所述举升臂总成包括举升臂、滚子机构和两个举升液缸，所述举升臂与所述滑移架活动连接，所述滚子机构安装在所述举升臂端部的中间位置，所述举升液缸的一端与所述举升臂的侧壁活动连接，所述举升液缸的另一端与所述滑移架活动连接。
6.根据权利要求1所述的海洋钻井管具自动输送装置，其特征在于：所述主车驱动装置包括驱动机构、导向轮、齿轮和保护支架，所述驱动机构与所述滑移架固定连接，所述齿轮与所述驱动机构通过驱动轴活动连接，所述保护支架与所述滑移架固定连接，所述导向轮与所述保护支架活动连接，所述导向轮的数量为2个，对称分布在所述保护支架的两侧。
7.根据权利要求1所述的海洋钻井管具自动输送装置，其特征在于：所述前轮的数量为2个，对称分布在所述滑移架的两侧，所述后轮的数量为偶数，且所述后轮的数量大于等于2，所述后轮两两成一对的对称分布在所述滑移架的两侧。
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