一种采用双向管柱锁止器在二层台指梁上的锁止系统技术方案

本发明专利技术涉及一种采用双向管柱锁止器在二层台指梁上的锁止系统，属石油天然气钻采技术领域。本发明专利技术通过双向管柱锁止器，对管柱排管作业过程中的管柱进行阶段锁止，合理的减小了管柱与双向管柱锁止器的间隔距离，由此避免管柱立根在大风天气倾倒对管柱锁止器和钻井设备造成大的冲击，降低了管柱对管柱锁止器和钻井设备破坏的可能性，进而降低了作业的风险性。通过各双向管柱锁止器对管柱存储空间内的管柱形成阶段性封口锁止，可充分利用指梁排间隔的有效长度容纳更多的管柱；同时，各双向管柱锁止器能够实现三工位工作，可使一个双向管柱锁止器在其两侧的两条相邻的管柱存储空间里锁定不同管柱，大大提高了双向管柱锁止器的使用效率。使用效率。使用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种采用双向管柱锁止器在二层台指梁上的锁止系统


[0001]本专利技术涉及一种采用双向管柱锁止器在二层台指梁上的锁止系统，属石油天然气钻采


技术介绍

[0002]在如今自动化技术逐步应用于石油钻采行业的时代，对于工作条件恶劣的钻井、修井作业领域，逐渐减少工人的作业风险，减轻劳动强度、提高设备作业效率、保证设备的稳定运行已经成为当今钻修井装备发展的主要趋势。随着机械化和自动化工具在石油钻采行业的应用,我国石油钻机制造技术迅速发展,国内各石油钻采设备制造厂家都在积极开展机械化和自动化排管技术的研究和试制工作。
[0003]常规自动化二层台上大多采用指梁端部使用一个单向管柱锁止器，这种结构作业过程中在指梁间管柱未排满时，经常会出现大风等恶劣天气时，风力会将管柱吹倒使其倒靠在管柱锁止器的锁止栓上，在倒靠的过程中，由于指梁长度较长（接近2m），管柱会在风力作用下加速运动，导致管柱对管柱锁止器的锁止栓发生很大的冲击力，容易造成管柱锁止器的锁止栓变形或断裂等意外情况的发生，（如附图4和附图5所示，附图4为端部指梁管柱锁止器的锁止栓被管柱撞击变形的实物照片；附图5为端部指梁管柱锁止器的锁止栓被管柱撞击断裂的实物照片）。
[0004]为了解决上述问题，有些制造厂家设计生产了全管柱锁止器的动力二层台，即每一根管柱均设置一个管柱锁止器，但此种做法任然存在缺陷，一是管柱锁止器数量较多，安装与控制复杂，成本较高；二是由于管柱锁止器的锁止栓尺寸较大，一根指梁上安装的管柱锁止器过多且位置固定，会造成二层台容根量的降低，而且立根盒相邻管柱必须留间距排放，使立根盒管柱排放复杂化；三是全管柱锁止器的动力二层台只能适应于钻井使用的钻机，通常钻井钻机只使用1到2种直径相差不大的管柱，而在海洋固定平台钻修井机上使用的管柱直径变化范围达到2倍左右的差距，而且修井用立根排放数量要求也几乎达到钻井立根数量的2倍，因此不宜使用全管柱锁止器的动力二层台。还有些厂家设计生产了使用弹簧片通过摩擦力阻拦管柱倾倒的动力二层台，即每一根指梁上均对称设置多组弹簧片，通过摩擦力阻拦管柱的移动，此种做法也存在缺陷，一是由于弹簧片采用固定的结构形式，弹簧片产生的正压力会因为管柱直径的变化而变化，因此在二层台内取放不同直径的管柱时，弹簧片对管柱阻挡力会发生非常大的变化，当管柱直径较小时摩擦阻力很小，几乎起不到作用；当管柱直径变大一个规格时，将会导致机械手运行受阻，机械手运动十分不平稳；二是使用弹簧片阻拦管柱，在机械手出现故障后，如果使用人工代替机械手作业，会大大加重作业人员操作管柱的工作负荷，甚至不能操作；三是由于海洋气候十分恶劣，出现十级以上大风天气十分频繁，在大风天气时，弹簧片对管柱阻力有限，几乎起不到阻拦管柱的作用；因此，使用弹簧片阻拦管柱，缺陷也十分明显，不宜使用弹簧片代替自动管柱锁止器。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种采用一组双向管柱锁止器可在两条相邻管柱存储空间里锁住不同直径与数量的管柱，增大二层台排管数量，方便立根盒管柱摆放，提高管柱锁止器使用效率，且在管柱排管作业过程中能对管柱进行分段锁止；避免在大风天气管柱倾倒导致管柱对管柱锁止器的锁止栓发生冲击，造成管柱锁止器的锁止栓变形或断裂,对管柱锁止器和钻井设备造成破坏，进而降低作业风险的采用双向管柱锁止器在二层台指梁上的锁止系统。
[0006]本专利技术是通过如下的技术方案来实现上述目的的：一种采用双向管柱锁止器在二层台指梁上的锁止系统，包括二层台本体、指梁排、双向管柱锁止器、安装螺栓、控制线缆、锁止器控制系统和管柱处理集成控制系统，所述的多根指梁排平行安装在二层台本体上，形成一个整体的管柱存储空间；所述的双向管柱锁止器包括外端双向管柱锁止器、中间双向管柱锁止器a、中间双向管柱锁止器b和里端双向管柱锁止器，所述的各指梁排的外端头上通过安装螺栓安装有一个外端双向管柱锁止器，其特征在于，所述的各指梁排上从外至里还通过安装螺栓均布安装有中间双向管柱锁止器a、中间双向管柱锁止器b和里端双向管柱锁止器，且按每隔一根指梁排呈间隔状布置，从而将各指梁排之间的管柱存储空间分隔成多个独立的锁止空间，每个独立的锁止空间能容纳2～3根大直径管柱或4～6小直径管柱；所述的双向管柱锁止器由锁止栓、连接螺钉、端盖、壳体、减速电机、传感器、耳板和信号传输接口组成，所述的减速电机安装在端盖上，减速电机端部的齿轮与传感器连接；所述的锁止栓呈L型，锁止栓的一端与减速电机的输出轴相连；所述的端盖通过连接螺钉安装在壳体上，壳体下部焊接有两组耳板，双向管柱锁止器通过螺栓和耳板安装在指梁排上；所述的双向管柱锁止器的壳体尾部设置有信号传输接口，信号传输接口通过控制线缆连接锁止器控制系统，锁止器控制系统通过控制线缆连接到管柱处理集成控制系统上，通过管柱处理集成控制系统控制锁止器控制系统，由锁止器控制系统实现信号采集和指令传输，控制双向管柱锁止器的锁止栓的打开和关闭。
[0007]所述的双向管柱锁止器的中间双向管柱锁止器a、中间双向管柱锁止器b和里端双向管柱锁止器的锁止栓具有左关、中开和右关三个工作位置。
[0008]所述的中间双向管柱锁止器a、中间双向管柱锁止器b和里端双向管柱锁止器根据指梁排的长度安装1
‑
5个。
[0009]所述的第一列管柱存储空间和第二列管柱存储空间共用同一组中间双向管柱锁止器a、中间双向管柱锁止器b和里端双向管柱锁止器；锁止不同列的管柱存储空间时，锁止栓的开关方向会根据锁止左右两相邻的管柱存储空间时发生180
°
的转动；第三列管柱存储空间和第四列管柱存储空间情况以及后面的每相邻两列管柱存储空间也类似第一列管柱存储空间和第二列管柱存储空间，锁止栓的开关方向会根据锁止左右两相邻的管柱存储空间时发生180
°
的转动。
[0010]所述的双向管柱锁止器的锁止器控制系统受控于管柱处理集成控制系统，由管柱处理集成控制系统根据作业管柱直径、二层台排管状态和排管机械手状态等具体情况确定双向管柱锁止器的锁止器控制系统的控制对象和锁止栓达到的状态。
[0011]上述采用双向管柱锁止器在二层台指梁上的锁止系统其工作过程包括以下步骤：
下面所述的前、后、左、右方向均以附图1为基准；第一步、打开二层台本体的指梁排上的各双向管柱锁止器：在未进行排管作业前，由锁止器控制系统通过控制线缆向各个双向管柱锁止器发送开门指令，减速电机开始动作，使各个双向管柱锁止器的锁止栓均处于打开工位，以保证指梁排之间的管柱存储空间通畅；同时传感器通过控制线缆回传锁止栓打开状态信号给锁止器控制系统，避免管柱立根进入管柱存储空间的过程中撞击锁止栓，保证作业的安全性；第二步、排管机械手进行第一列管柱存储空间的排管作业：2.1、排管机械手进行排管作业时，将抓取的管柱由二层台本体的指梁排右侧的第一列管柱存储空间开始排管作业，直至第一列管柱存储空间全部排满管柱后，再依次进行第二列管柱存储空间、第三列管柱存储空间等各列管柱存储空间的排管作业；2.2、排管机械手本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用双向管柱锁止器在二层台指梁上的锁止系统，包括二层台本体（1）、指梁排（2）、双向管柱锁止器（3）、安装螺栓（4）、控制线缆（5）、锁止器控制系统（6）和管柱处理集成控制系统（15），所述的多根指梁排（2）平行安装在二层台本体（1）上，形成一个整体的管柱存储空间；所述的双向管柱锁止器（3）包括外端双向管柱锁止器（3
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1）、中间双向管柱锁止器a（3
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2）、中间双向管柱锁止器b（3
‑
3）和里端双向管柱锁止器（3
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4），所述的各指梁排（2）的外端头上通过安装螺栓（4）安装有一个外端双向管柱锁止器（3
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1）；其特征在于，所述的各指梁排（2）上从外至里还通过安装螺栓（4）均布安装有中间双向管柱锁止器a（3
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2）、中间双向管柱锁止器b（3
‑
3）和里端双向管柱锁止器（3
‑
4），且按每隔一根指梁排（2）呈间隔状布置，从而将各指梁排（2）之间的管柱存储空间（16）分隔成多个独立的锁止空间，每个独立的锁止空间能容纳2～3根大直径管柱或4～6小直径管柱；上述采用双向管柱锁止器在二层台指梁上的锁止系统其工作过程包括以下步骤：第一步、打开二层台本体（1）的指梁排（2）上的各双向管柱锁止器（3）在未进行排管作业前，由锁止器控制系统（6）通过控制线缆（）5向各个双向管柱锁止器（3）发送开门指令，减速电机（11）开始动作，使各个双向管柱锁止器（3）的锁止栓（7）均处于打开工位，以保证指梁排（2）之间的管柱存储空间（16）通畅；同时传感器（12）通过控制线缆（5）回传锁止栓（7）打开状态信号给锁止器控制系统（6），避免管柱立根进入管柱存储空间（16）的过程中撞击锁止栓（7），保证作业的安全性；第二步、排管机械手进行第一列管柱存储空间（16）的排管作业2.1、排管机械手进行排管作业时，将抓取的管柱由二层台本体（1）的指梁排（2）右侧的第一列管柱存储空间（16）开始排管作业，直至第一列管柱存储空间（16）全部排满管柱后，再依次进行第二列管柱存储空间（16）、第三列管柱存储空间（16）等各列管柱存储空间（16）的排管作业；2.2、排管机械手进行第一列管柱存储空间（16）的排管作业：排管机械手抓取第一根管柱后，由指梁排（2）右侧第一列的管柱存储空间（16）端口进入，并向第一列的管柱存储空间（16）尾端移动，当管柱与管柱存储空间（16）尾端端面接触时，管柱不再移动，此时，锁止器控制系统（6）通过控制线缆（5）向位于右侧第一列的指梁排（2）上的里端双向管柱锁止器（3
‑
4）发送锁止栓（7）关闭信号，锁止栓（7）关闭，对管柱存储空间（16）内的管柱进行阶段性锁止；当里端双向管柱锁止器（3
‑
4）完成对第一根管柱的阶段性锁止后，排管机械手脱离第一根管柱，抓取第二根管柱进行下一根的排管作业；2.3、排管机械手抓取第二根管柱后，继续由指梁排（2）右侧第一列的管柱存储空间（16）端口进入，向管柱存储空间（16）尾端的里端双向管柱锁止器（3
‑
4）移动，移动到接近关闭的里端双向管柱锁止器（3
‑
4）时，锁止器控制系统（6）通过控制线缆（5）向里端双向管柱锁止器（3
‑
4）发送锁止栓（7）打开信号，指梁排（2）上的里端双向管柱锁止器（3
‑
4）的锁止栓（7）打开，待第二根管柱进入并与第一根管柱贴合后，锁止器控制系统（6）通过控制线缆（5）再次向指梁排（2）上的里端双向管柱锁止器（3
‑
4）发送锁止栓（7）关闭信号，里端双向管柱锁止器（3
‑
4）的锁止栓（7）再次关闭，对第一列的管柱存储空间（16）内的第二根管柱进行阶段性锁止；如此循环，直至将第一列的管柱存储空间（16）的里端双向管柱锁止器（3
‑
4）内的存储空间全部排满管柱；2.4、第一列的管柱存储空间（16）的里端双向管柱锁止器（3
‑
4）内的存储空间排满管柱
后，排管机械手继续抓取管柱由第一列的管柱存储空间（16）端口进入，当管柱进入到与里端双向管柱锁止器（3
‑
4）接近时，里端双向管柱锁止器（3
‑
4）的锁止栓（7）打开并处于常开状态，待管柱继续移动进入到与里端双向管柱锁止器（3
‑
4）内的管柱贴合后，锁止器控制系统（6）通过控制线缆（5）向位于指梁排（2）上的中间双向管柱锁止器b（3
‑
3）发送锁止栓（7）关闭信号，中间双向管柱锁止器b（3
‑
3）的锁止栓（7）关闭，对管柱存储空间（16）的中间双向管柱锁止器b（3
‑
3）内的管柱进行阶段性锁止；当排管机械手继续抓取管柱由第一列的管柱存储空间（16）端口进入，移动到接近中间双向管柱锁止器b（3
‑
3）时，锁止器控制系统（6）通过控制线缆（5）向位于指梁排（2）上的中间双向管柱锁止器b（3
‑
3）发送锁止栓（7）打开信号，中间双向管柱锁止器b（3
‑
3）的锁止栓（7）打开，待管柱继续移动进入到中间双向管柱锁止器b（3
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3）的存储空间内并与管柱贴合后，锁止器控制系统（6）通过控制线缆（5）向中间双向管柱锁止器b（3
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3）发送锁止栓（7）关闭信号，锁止栓（7）再次关闭，对管柱存储空间（16）的中间双向管柱锁止器b（3
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3）内的管柱进行阶段性锁止；如此循环，直至将第一列管柱存储空间（16）的中间双向管柱锁止器b（3
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3）内的存储空间全部排满管柱；2.5、第一列的管柱存储空间16的中间双向管柱锁止器b（3
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3）内的存储空间排满管柱后，排管机械手继续抓取管柱由第一列的管柱存储空间（16）端口进入，当管柱进入到与中间双向管柱锁止器b（3
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3）接近时，中间双向管柱锁止器b（3
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3）的锁止栓（7）打开并处于常开状态，待管柱继续移动进入到与中间双向管柱锁止器b（3
‑
3）内的管柱贴合后，锁止器控制系统（6）通过控制线缆（5）向位于指梁排（2）上的中间双向管柱锁止器a（3
‑
2）发送锁止栓（7）关...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，王兵，王家琦，李睿枫，胡巳旸，程海蓝，刘权，张红波，陈康，阳涛，
申请(专利权)人：湖北省聚元石油自动化装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：