[发明专利]钻机二层台钻柱立根自动排放机械运动机构及排放方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油机械领域中用于石油钻井钻机的二层台自动排管装置，具体是二层台钻柱立根自动排放机械运动机构。 

背景技术

为了提高石油钻井装备的起下钻效率，通常将三根钻杆连接在一起组成钻柱立根，这样使得钻柱立根的长度达到约24米，所以起下钻作业中要在钻井钻机平台的上方设置一个二层台以便井架工操作。目前，二层台自动排管装置主要有三类：第一类是纵向排管装置，第二类是自动化机械手，第三类是单、双臂排管装置。其中，第三类的双臂排管装置的两臂装置安装在上下两根导轨上，导轨固定安装在井架上，两臂装置通过机械传动可沿导轨上下滑动，并可在轨道上自行转动，排管架分别安装在导轨的两侧，由两臂同时夹持住钻柱立根沿导轨滑动到排管架处，在相同一侧的排管架转动将其放入排管架内；该装置结构复杂，成本高，不宜频繁拆装和运输，而且对双臂装置上的液压元件和自动化控制程度的要求高。钻杆排放操作需要工作人员与钻杆直接接触，在起下钻过程中，司钻、井台钻工、井架工要手动密切配合，稍有不慎便可能造成事故。在二层台处的排管架与井口之间移送钻柱立根时，需要二层台上的井架工直接拆移送立根，危险性较大。

发明内容

本发明目的是为克服上述现有技术的不足而提供一种能实现钻柱立根在钻井二层台上自动排放的机械运动机构以及自动排放方法，可实现钻柱立根在钻井二层台上排放的机械化、自动化，安全可靠，能减少工人劳动强度。

本发明钻机二层台钻柱立根自动排放机械运动机构采用的技术方案是：固定支架活动连接垂直主轴的上下端，主轴的中间部分固定连接支撑杆件和蜗轮蜗杆机构，支撑杆件上固定连接由两个相同的液压缸组成的液压缸组，所述两个相同的液压缸的活塞轴顶端固定连接固定转动套下端，固定转动套空套在主轴上且固定转动套的下端固定连接另一液压缸的缸体，所述另一液压缸的活塞轴固定连接平行机构，平行机构一端活动连接固定转动套侧面、另一端连接钻杆旁边的抓手架；抓手架、钻杆与主轴三者相互平行，抓手架的上、下端各设置一个夹持钻杆的管夹部件。

本发明钻机二层台钻柱立根自动排放机械运动机构的排放方法采用的技术方案是按如下步骤：A、当钻杆起吊出井口时，由管夹部件夹持住钻杆；B、液压缸组的活塞轴伸出带动固定转动套向主轴上端滑动，固定转动套通过平行机构带动抓手架和钻杆向上运动，使钻杆脱离井口到达一定高度，再由所述另一液压缸推动平行机构向上摆动；C、蜗轮蜗杆机构带动主轴转动，从而带动平行机构和钻杆一起转动，在钻杆运动过程中，液压缸组的活塞轴逐渐缩回，带动固定转动套沿主轴向下滑动，使钻杆的高度逐渐下降到排管架内，打开管夹部件，将钻杆放置在排管架内。

 本发明自动排放机械运动机构不用轨道，采用平行杆机构，通过控制蝸轮和主轴进行整体转动，能避免二层台上的井架工手动配合，减少钻井作业的事故率，提高钻柱立根排放的安全性，提高钻井作业效率，减少钻井工人劳动强度，机构简单，便于控制和操作，实现了机械化、自动化的往复起下钻作业。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明位于井口13位置时的结构图；

图2是本发明位于排管架14位置时的结构图；

图3是图1的俯视示意图；

图中：1.固定支架；2.蜗轮；3.主轴；4.支撑杆件；5.液压缸组；6液压缸；7.固定转动套；8.平行机构；9管夹部件；10.抓手架；11.钻杆；12.蜗杆；13.井口；14.排管架位置处。

具体实施方式

如图1-2所示，本发明包括固定支架1、蜗轮2、蜗杆12、主轴3、支撑杆件4、液压缸组5、液压缸6、固定转动套7、平行机构8、管夹部件9和抓手架10。固定支架1固定安装在钻井钻机工作面上，本发明的固定支架1可为钻井钻机井架。主轴3垂直于地面设置，主轴3的上下端分别活动安装在固定支架1，且主轴3的上下端可在固定支架1内自由转动。主轴3连接蜗轮蜗杆机构，主轴3固定套在蜗轮2上，由蜗杆12带动蜗轮2旋转从而带动主轴3旋转，蜗轮蜗杆机构为主轴3提供转动的动力。