一种钻机管柱自动化处理系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种钻机管柱自动化处理系统及其工作方法，包括：底座、井架、天车、多功能机械手、轨道式铁钻工、伸缩臂式铁钻工、钻台面机器人和坡道式自动猫道，其中，井架安装在底座上；天车安装在井架的顶端；多功能机械手和钢结构导轨相配合，多功能机械手可滑动地设置于钢结构导轨上，天车驱动多功能机器手沿钢结构导轨移动；轨道式铁钻工和伸缩臂式铁钻工均安装在底座上；钻台面机器人安装在轨道上，钻台面机器人沿轨道延伸的方向移动；坡道式自动猫道和底座连接。本发明专利技术将多个设备集成为一个整体，可实现钻机管柱的自动化处理，同时需要的操作人员少，各设备运动时安全性和精确性高，大大节省了人力成本和时间成本。大大节省了人力成本和时间成本。大大节省了人力成本和时间成本。

【技术实现步骤摘要】
一种钻机管柱自动化处理系统及其工作方法


[0001]本专利技术涉及油气钻探设备的
，尤其涉及一种钻机管柱自动化处理系统及其工作方法。

技术介绍

[0002]在石油钻井作业中，需要不断地进行管柱处理工作。
[0003]在传统钻机管柱处理的过程中，猫道将管柱输送至钻台面，抓取设备抓取管柱，交给拆接设备进行拆接，再交给二层台排管机进行排放，在此过程中，需要的相关设备多、需要的相关操作人员多，且无法做到对所有型号管柱的高效处理，无法达到自动化要求，也在工作过程中增加了不小的安全隐患。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种钻机管柱自动化处理系统。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种钻机管柱自动化处理系统，其中，包括：
[0007]底座，所述底座上设有轨道；
[0008]井架，所述井架安装在所述底座上，所述井架上设有钢结构导轨，所述钢结构导轨沿所述井架的长度方向设置；
[0009]天车，所述天车安装在所述井架的顶端；
[0010]多功能机械手，所述多功能机械手和所述钢结构导轨相配合，所述多功能机械手可滑动地设置于所述钢结构导轨上，所述天车驱动所述多功能机器手沿所述钢结构导轨移动；
[0011]轨道式铁钻工和伸缩臂式铁钻工，所述轨道式铁钻工和伸缩臂式铁钻工均安装在所述底座上；
[0012]钻台面机器人，所述钻台面机器人安装在所述轨道上，所述钻台面机器人沿所述轨道延伸的方向移动；
[0013]坡道式自动猫道，所述坡道式自动猫道和所述底座连接。
[0014]上述的钻机管柱自动化处理系统，其中，所述多功能机械手包括：
[0015]滑车架，所述滑车架上设有滚轮，所述滑车架通过所述滚轮和所述钢结构导轨滑动连接；
[0016]主臂，所述主臂的一端以第一转轴为轴可转动地和所述滑车架连接，所述第一转轴和所述主臂的长度方向相垂直；
[0017]回转基座，所述回转基座安装的上端在所述主臂的另一端上，所述回转基座以自身轴线为轴上端和下端可转动设置，所述回转基座自身的轴线和所述第一转轴相垂直；
[0018]副臂，所述副臂的一端以第二转轴为轴可转动地和所述回转基座的下端连接，所述第二转轴和所述副臂的长度方向相垂直，所述第二转轴和所述回转基座自身的轴线相垂
直；
[0019]钳头，所述钳头安装在所述副臂的另一端。
[0020]上述的钻机管柱自动化处理系统，其中，所述钻台面机器人包括：
[0021]行走装置，所述行走机构安装在所述轨道上，所述行走机构能够沿所述轨道移动；
[0022]回转装置，所述回转装置的下端安装在所述行走装置上，所述回转装置的上、下两端以自身轴线为轴可转动地设置；
[0023]大臂，所述大臂的一端以第三转轴为轴和所述回转装置的上端可转动地连接，所述第三转轴和所述回转装置自身轴线相垂直；
[0024]小臂，所述小臂的一端以第四转轴为轴和所述大臂的另一端可转动地连接，所述第四转轴平行于所述第三转轴；
[0025]第一夹持钳，所述第一夹持钳以第五转轴为轴和所述小臂的另一端可转动地连接，所述第五转轴平行于所述第三转轴。
[0026]上述的钻机管柱自动化处理系统，其中，所述井架上还设有：顶驱和液压吊卡，所述钢结构导轨设于所述顶驱和所述天车之间，液压吊卡设于所述顶驱的下方。
[0027]上述的钻机管柱自动化处理系统，其中，所述钳头上设有：扶正钳和两第二夹持钳，两所述第二夹持钳设于所述扶正钳的两侧，两所述第二夹持钳和所述扶正钳配合共同夹持一根管柱。
[0028]上述的钻机管柱自动化处理系统，其中，所述底座上设有对齐鼠洞，所述对齐鼠洞设于所述多功能机械手的正下方，所述对齐鼠洞竖直设置，所述对齐鼠洞和管柱相配合。
[0029]上述的钻机管柱自动化处理系统，其中，所述对齐鼠洞的周围分别设有若干所述管柱、所述轨道以及井眼中心，所述井眼中心竖直设置，所述井眼中心和所述管柱相配合，若干所述管柱贯穿所述井眼中心并依次首位相接形成立根。
[0030]上述的钻机管柱自动化处理系统，其中，还包括：指梁，所述底座的上表面形成钻台面，所述指梁环绕所述钻台面的至少有一部分，所述井架向外延伸形成指梁台，所述指梁环绕所述指梁台的至少一部分。
[0031]一种钻机管柱自动化处理系统的工作方法，其中，使用上述的钻机管柱自动化处理系统，包括：
[0032]步骤S1：所述坡道式自动猫道将所述管柱由地面输送至所述底座的所述钻台面的相应位置，所述多功能机械手下降至相应高度，所述多功能机械手调整动作对齐所述管柱，所述扶正钳夹持所述管柱对正，所述第二夹持钳夹紧所述管柱；
[0033]步骤S2：所述多功能机械手抓取所述管柱后进行提升，达到一定高度后使所述管柱竖直，所述钻台面机器人的所述大臂和所述小臂伸出，用所述钳头夹持所述管柱进行扶持，所述多功能机械手和所述钻台面机器人设备配合将所述管柱置于所述对齐鼠洞中，所述多功能机械手夹持所述管柱并将所述管柱下放至所述对齐鼠洞中的一定位置，所述钻台面机器人的所述钳头松开，所述钻台面机器人的所述大臂和所述小臂缩回，所述多功能机械手继续将所述管柱下放至所述对齐鼠洞相应位置。
[0034]步骤S3：重复步骤S1和步骤S2夹取新的所述管柱并进一步和上一个所述管柱进行对中；
[0035]步骤S4：再次重复步骤S1、步骤S2以及步骤S3，此时，所述对齐鼠洞已通过三根所
述管柱对接成的完整的所述立根，所述多功能机械手将完整所述立根从所述对齐鼠洞中提出，所述钻台面机器人在所述立根下部进行扶持，所述多功能机械手将完整所述立根送入所述台指梁的相应位置，在此过程中所述钻台面机器人同步运动并对所述立根进行扶持。
[0036]步骤S5：所述顶驱下钻至极限位置时停止下钻，所述液压吊卡打开，所述顶驱上升至相应位置，所述多功能机械手将所述指梁中的所述立根取出送入所述液压吊卡，所述液压吊卡闭合，在此过程中所述钻台面机器人同步运动并对所述立根进行扶持；
[0037]步骤S6：所述钻台面机器人扶持所述立根与所述井眼中心中的所述管柱对中，所述伸缩臂式铁钻工伸出至所述井眼中心的相应位置，对所述井眼中心中的所述管柱和所述立根进行旋扣和冲扣，对接完成后所述伸缩臂式铁钻工缩回，所述顶驱带动所述管柱继续钻进。
[0038]上述的钻机管柱自动化处理系统的工作方法，其中，步骤S3包括：
[0039]步骤S31：重复步骤S1和步骤S2夹取新的所述管柱并置于所述对齐鼠洞中；
[0040]步骤S32：所述多功能机械手的所述第二夹持钳松开，所述伸缩臂式铁钻工伸出对两所述管柱进行旋扣和冲扣，完成对接；
[0041]步骤S33：对接完成后，所述伸缩臂式铁钻工缩回，所述钻台面机器人缩回，所述多功能机械手的所述第二夹持钳夹紧并下放所述管柱至所述对齐鼠洞相应位置。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻机管柱自动化处理系统，其特征在于，包括：底座，所述底座上设有轨道；井架，所述井架安装在所述底座上，所述井架上设有钢结构导轨，所述钢结构导轨沿所述井架的长度方向设置；天车，所述天车安装在所述井架的顶端；多功能机械手，所述多功能机械手和所述钢结构导轨相配合，所述多功能机械手可滑动地设置于所述钢结构导轨上，所述天车驱动所述多功能机器手沿所述钢结构导轨移动；轨道式铁钻工和伸缩臂式铁钻工，所述轨道式铁钻工和伸缩臂式铁钻工均安装在所述底座上；钻台面机器人，所述钻台面机器人安装在所述轨道上，所述钻台面机器人沿所述轨道延伸的方向移动；坡道式自动猫道，所述坡道式自动猫道和所述底座连接。2.根据权利要求1中所述的钻机管柱自动化处理系统，其特征在于，所述多功能机械手包括：滑车架，所述滑车架上设有滚轮，所述滑车架通过所述滚轮和所述钢结构导轨滑动连接；主臂，所述主臂的一端以第一转轴为轴可转动地和所述滑车架连接，所述第一转轴和所述主臂的长度方向相垂直；回转基座，所述回转基座安装的上端在所述主臂的另一端上，所述回转基座以自身轴线为轴上端和下端可转动设置，所述回转基座自身的轴线和所述第一转轴相垂直；副臂，所述副臂的一端以第二转轴为轴可转动地和所述回转基座的下端连接，所述第二转轴和所述副臂的长度方向相垂直，所述第二转轴和所述回转基座自身的轴线相垂直；钳头，所述钳头安装在所述副臂的另一端。3.根据权利要求2中所述的钻机管柱自动化处理系统，其特征在于，所述钻台面机器人包括：行走装置，所述行走机构安装在所述轨道上，所述行走机构能够沿所述轨道移动；回转装置，所述回转装置的下端安装在所述行走装置上，所述回转装置的上、下两端以自身轴线为轴可转动地设置；大臂，所述大臂的一端以第三转轴为轴和所述回转装置的上端可转动地连接，所述第三转轴和所述回转装置自身轴线相垂直；小臂，所述小臂的一端以第四转轴为轴和所述大臂的另一端可转动地连接，所述第四转轴平行于所述第三转轴；第一夹持钳，所述第一夹持钳以第五转轴为轴和所述小臂的另一端可转动地连接，所述第五转轴平行于所述第三转轴。4.根据权利要求3中所述的钻机管柱自动化处理系统，其特征在于，所述井架上还设有：顶驱和液压吊卡，所述钢结构导轨设于所述顶驱和所述天车之间，液压吊卡设于所述顶驱的下方。5.根据权利要求4中所述的钻机管柱自动化处理系统，其特征在于，所述钳头上设有：扶正钳和两第二夹持钳，两所述第二夹持钳设于所述扶正钳的两侧，两所述第二夹持钳和
所述扶正钳配合共同夹持一根管柱。6.根据权利要求5中所述的钻机管柱自动化处理系统，其特征在于，所述底座上设有对齐鼠洞，所述对齐鼠洞设于所述多功能机械手的正下方，所述对齐鼠洞竖直设置，所述对齐鼠洞和管柱相配合。7.根据权利要求6中所述的钻机管柱自动化处理系统，其特征在于，所述对齐鼠洞的周围分别设有若干...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝山波，喻淑建，蔡宇蒙，张波，丁亮，张雪蛟，郑杰，李静，刘心钢，闫振来，余永振，熊涛，
申请(专利权)人：中曼石油天然气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：