一种自动化钻机制造技术

一种自动化钻机，井架的两侧设有双扇形指梁，底座上设有两个相对应的下沉式立根盒；猫道自动翻进、翻出及前后平移置入的管具；翻转机械手夹持猫道输送来的管具并翻转至竖直状态，在上、卸扣时夹紧下边的管具施加反扭矩；接立根机械手，上、下移动管具，对扣管具，竖直移运或排放立根。该钻机采用电液复合驱动，全方位视频监控系统，集成控制，司钻在控制室操作相应的程序即可实现钻机的钻进和接卸立根工作，可实现真正地全自动化、离线作业、作业效率可提高到现役钻机的3倍且安全可靠；并且在井场搬家时，可满立根整体移运，大大提高作业效率和降低人员劳动强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种油气钻采用钻机，可实现自动化操作、离线作业。
技术介绍
现役钻机属于半自动化，仅钻进过程实现自动化，其他辅助作业需要工人配合机械操作，钻机自动化程度低、危险性大、生产效率低。例如，陆地钻机进行钻具移运和上钻台面作业过程：首先，专用车辆将钻具运输至井场，采用现场吊车将钻具吊至钻具架；然后，工人将钻具推入猫道，由钻台面的气动绞车下放钢丝绳挂住钻具顶部，利用索具直接把钻具沿猫道提升至钻台面；最后，由2名工人用铁钩钩住钻具下部，慢慢移送到小鼠洞中，用吊卡卡住钻具。上述操作需要3-4名工人配合，操作效率低、安全性差、对钻具的损坏程度大。又例如，陆地钻机的接立根作业过程中，采用液气大钳以及液压猫头和B型钳配合进行上、卸扣；立根盒安装在钻台面上，立根存放需要井架工上二层台拉拽管具，钻台面需要专人扶正管具。整个接立根、存立根过程，自动化程度低，工人劳动强度大，危险性较高。
技术实现思路
本专利技术在于提高钻机的自动化水平，使得钻机能自动输送钻具、二层台无人值守、自动接卸立根、自动排放立根，从而实现离线作业。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种自动化钻机，主要由井架、底座、猫道、顶驱、钻台面组成,其特征在于：在上述井架的两侧设有双扇形指梁，在上述底座上设有两个于前述扇形指梁相对应的下沉式立根盒；上述猫道自动翻进、翻出及前后平移置入的管具；还包括安装于井场地面、位于前述两立根盒之间的翻转机械手，夹持猫道输送来的管具并翻转至竖直状态，在上、卸扣时夹紧下边的管具施加反扭矩；还包括安装在井架的后大门侧的接立根机械手，上、下移动管具，对扣管具，竖直移运或排放立根。本专利技术中，猫道安装在井场地面上，可自动实现管具的翻进、翻出及前后的平移动作，自动实现管具从管子堆场向翻转机械手的移运功能。翻转机械手的功能是自动实现管具从水平状态到竖直状态，并在上、卸扣时夹紧下边的管具施加反扭矩。接立根机械手可以上下移动、旋转、变幅及夹持，可自动实现管具的上下移动、对扣、立根排放、立根竖直方向移运。猫道、翻转机械手、接立根机械手相互配合，可实现管具的高自动化处理：猫道水平移运管具到既定位置，翻转机械手夹紧管具；然后翻转机械手带动管具从水平状态翻转到竖直状态；接立根机械手下移，抓住管具并上提管具至既定高度，此时翻转机械手扶正管具；猫道、翻转机械手复位，重复上一动作流程，将下一根管具运送到竖直状态，接立根机械手下移，上下两根管具对接；由铁钻工等工具对两根管具进行上扣，此时翻转机械手夹持管具施加反扭矩；接立根机械手抓住管具上提，至下边一根管具高于台面一定高度停止；猫道、翻转机械手再次复位，输送第三根管具至竖直状态；接立根机械手下移，上下两根管具对接；由铁钻工等工具对两根管具进行上扣，3根管具接成1个立根；接立根机械手抓住立根上提，当管具高于钻台面后，接立根接机械手带动立根回收，旋转，行走至双扇形指梁目标位置下放立根。卸立根作业过程与上述接立根、立根排放作业过程相反。另外，本专利技术中，立根盒的安装位置由传统的钻台面上下沉至底座上，重心位置有效下移9米至14米，在井场搬家时，可满立根整体移运，大大提高了搬家效率和降低人员劳动强度。双扇形指梁均布于自升式井架两侧，满载时载荷对称分布、受力好。当一侧扇形指梁用于存储井场上来的管具接成的立根，另一侧扇形指梁则可用于存储起钻过程中的立根。因此，接卸立根和起下钻工作可同时进行。该钻机采用电液复合驱动，集成控制，司钻在控制室操作相应的程序即可实现钻机的钻进和接卸立根工作，可实现真正地全自动化、离线作业、作业效率可提高到现役钻机的3倍且安全可靠。作为一种优选，本专利的一种自动化钻机，其特征还在于：上述猫道包括对称分布的两对支腿、液缸驱动的成对内翻转臂、液缸驱动的成对外翻转臂，以及主车、小车、安装座、减速机；支腿位于猫道的主体两侧，其外侧由支腿油缸支撑到地面，内侧经销轴铰接于安装座；主车上设有V道；减速机设于猫道两端，经链条驱动小车带动管具在主车上前后运动。存储在管子堆场的管具放置到猫道的支腿上；猫道同侧的支腿油缸同时驱动支腿向上旋转，支腿外侧太高，管具沿着支腿方向向内滑向内翻转臂；内翻转臂在内内翻转液缸的驱动下向内翻转，将管具翻转至主车的V道上；小车经减速机、链条驱动向前行驶推动管具向前平移，此时内翻转臂已复位；管具被运退到既定位置时，交给翻转机械手，小车停止并且后退至初始位置，等待移运下一根管具。相反，当管具下钻台时，翻转机械手将管具放到猫道的主车的V道上后，小车带动管具向后运动，至既定位置后，小车退回初始位置；外翻转臂在外翻转液缸的驱动下将管具向外翻转放到支腿上。作为一种优选，本专利的一种自动化钻机，其特征还在于：上述翻转机械手主要由钳体、翻转臂及安装架组成；安装架固定在井场地面上，靠近钻台一边与翻转臂经销轴铰接，在安装架上铰接有驱动翻转臂旋转90度的翻转液缸；钳体安装在翻转臂上夹紧或松开置入的管具。初始状态时，翻转臂叠放在安装架上；工作时，钳体先打开，猫道将管具运到既定位置时，两钳体闭合夹紧管具；然后翻转臂在翻转液缸的驱动下，带动管具从水平状态围绕销轴向上翻转到竖直状态。第一根管具交给已待命的接立根机械手，接立根机械手上提管具至既定高度。翻转机械手重复上一动作流程，将下一根管具运送到竖直状态，等待铁钻工等工具上扣。作为进一步优化，本专利的一种自动化钻机，其特征还在于：上述钳体有两个，分别位于翻转臂的上、下端，钳体的钳头主要由沿着竖轴旋转的至少一对滚轮组成，该对滚轮由固定在翻转臂上的夹紧油缸驱动开合。在翻转机械手2夹持管具上提时，成对滚轮2-8可以具有导向扶正功能；滚轮2-8不能在管具的径向方向旋转，在配合铁钻工7上、卸扣时夹紧下边的管具施加反扭矩，具有传统钻机卡瓦的功能。作为一种优选，本专利的一种自动化钻机，其特征还在于：上述接立根机械手主要由安装架、行走架、回转支座、伸缩臂、夹紧钳、起升绞车、相应的滑轮组件；安装架的上下横梁上设有轨道，行走架沿该轨道水平移动；安装架在起升绞车的作用下上下移动；伸缩臂为平行四边形结构，安装在回转支座与夹紧钳之间，在油缸的驱动下平稳伸出或缩回；加紧钳在油缸的驱动下夹紧或松开管具。接立根机械手排放立根过程如下：安装架移至既定位置；伸缩臂带动夹紧钳向外伸出至管具位置，夹紧钳打开夹住管具；然后，安装架带动整个接立根机械手上移，当立根下端高出钻台面一定高度后，伸缩臂带动管具缩回至极限位置；回转支座旋转至指定角度；行走架沿安装架上导轨水平移动至双扇形指梁的目标列，伸缩臂带动管具伸出至目标位置；安装架下移将管具放置立根盒内，加紧钳打开放置管具；接立根机械手复位，待处理下移立根。为方便接立根机械手更加顺畅、安全的上下移动，作为进一步优化，本专利的一种自动化钻机，其特征还在于：上述井架上安装有轨道，上述安装架两侧四角的位置设有滚轮，在上述起升绞车的作用下安装架沿前述井架上的轨道上下移动。作为一种优选，本专利的一种自动化钻机，其特征还在于：上述双扇形指梁主要由存储架和卡子总成组成，存储架的每一个钻具存放位置前都设有一个卡子总成；卡子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动化钻机，主要由井架、底座、猫道、顶驱、钻台面组成,其特征在于：在上述井架的两侧设有双扇形指梁，在上述底座上设有两个于前述扇形指梁相对应的下沉式立根盒；上述猫道自动翻进、翻出及前后平移置入的管具；还包括安装于井场地面、位于前述两立根盒之间的翻转机械手，夹持猫道输送来的管具并翻转至竖直状态，在上、卸扣时夹紧下边的管具施加反扭矩；还包括安装在井架的后大门侧的接立根机械手，上、下移动管具，对扣管具，竖直移运或排放立根。

【技术特征摘要】
1.一种自动化钻机，主要由井架、底座、猫道、顶驱、钻台面组成,其特征在于：在上述井架的两侧设有双扇形指梁，在上述底座上设有两个于前述扇形指梁相对应的下沉式立根盒；上述猫道自动翻进、翻出及前后平移置入的管具；
还包括安装于井场地面、位于前述两立根盒之间的翻转机械手，夹持猫道输送来的管具并翻转至竖直状态，在上、卸扣时夹紧下边的管具施加反扭矩；
还包括安装在井架的后大门侧的接立根机械手，上、下移动管具，对扣管具，竖直移运或排放立根。
2.根据权利要求1所述的一种自动化钻机，其特征在于：上述猫道包括对称分布的两对支腿、液缸驱动的成对内翻转臂、液缸驱动的成对外翻转臂，以及主车、小车、安装座、减速机；支腿位于猫道的主体两侧，其外侧由支腿油缸支撑到地面，内侧经销轴铰接于安装座；主车上设有V道；减速机设于猫道两端，经链条驱动小车带动管具在主车上前后运动。
3.根据权利要求1或2所述的一种自动化钻机，其特征在于：上述翻转机械手主要由钳体、翻转臂及安装架组成；安装架固定在井场地面上，靠近钻台一边与翻转臂经销轴铰接，在安装架上铰接有驱动翻转臂旋转90度的翻转液缸；钳体安装在翻转臂上夹紧或松开置入的管具。
4.根据权利要求3所述的一种自动化钻机，其特征在于：上述钳体有两个，分别位于翻转臂的上、下端，钳体的钳头主要由沿着竖轴旋转的至少一对滚轮组成，该对滚轮由固定在翻转...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏双会，于芳，田雨，高杭，李志刚，
申请(专利权)人：四川宏华石油设备有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51