[发明专利]一种桥架式立根排管装置及排管方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥架式立根排管装置及排管方法。

背景技术

能源为一个国家的发展提供动力，随着我国经济的高速发展，我国对能源的需求逐渐加大，成为石油天然气的消耗大国。2014年，我国石油对外依存度接达59.5%，天然气对外依存度达到32.2% 。较高的对外依存度使得我国的能源安全受到威胁，加大我国能源开发力度在一定程度上能缓解能源压力，但需要高科技、高效率的石油钻采装备。

我国石油天然气资源储量大，但缺乏高效的开采设备。我国陆地钻井行业对新的钻井设备采用比较谨慎，由于陆地国产先进钻机及其配套装备发展缓慢，而国外新的钻井装备价格昂贵，因此国内大多数的钻井服务公司不愿意率先尝试新技术，而是让其他公司先用，根据使用结果的好坏再决定是否使用。这种谨慎的行为不仅造成了我国石油装备的发展缓慢，也降低了石油天然气的开采效率。近几年，由于各公司逐步意识到自动化钻井的潜在效益是巨大的，包括确保钻井安全，提高钻井效率，减少钻井周期，提高钻井经济性等，自动化钻井装备的需求趋势日益加大。

我国陆地自动化钻井发展缓慢，部分钻井公司还在用传统的转盘钻井。由于可编程控制器（PLC）在钻机上的推广和铁钻工、自动吊卡，顶驱等先进设备的使用使得现代钻机自动化程度更高。电子司钻具备的钻井监控系统、一体化钻井仪表、防碰系统等是自动化钻井的重要组成因素，其随后发展的现场无线通讯、有毒气体检测、液电气一体化和人机界面控制的电子司钻是自动钻机的趋势。顶部驱动技术是石油钻机重大变革之一，其不仅节省接单根时间，提高钻井安全，提高生产效率，还具有倒划眼防止卡钻的功能，在定向钻井过程中，可以大幅度地减少起钻总时间。

虽然国外有集成模块较高的自动化排管系统，但是价格昂贵，维修费用高，且系统结构复杂，尺寸较大，占用较大的井架空间，考虑到我国陆地钻机井架结构特点，使用国外自动化排管系统将较大程度的改变井架结构，甚至会改变钻井方式，因此国外的排管系统不推广使用。

中国专利CN 200910009451.0中公开了一种钻井平台排管系统，它包括多工位鼠洞,井架,抓管机械手和铁钻工，多工位鼠洞提供至少两个鼠洞体钻杆插放工位，鼠洞体内一一对应配置有钻杆对中器、升降液压缸、钻杆缓冲装置和升降滑轮组,通过抓管机械手依次将钻杆抓起放入鼠洞体并从鼠洞体中提出钻杆进行对接，本发明还提供了使用上述系统进行排管的方法。本发明采用了多工位鼠洞结构，提供了至少两个排管工位，可以同时将两根单管布置在鼠洞中，并且当第三根单管接好后，可以直接与剩下的单管连接。该系统无法对立根进行有效保护，而且很难连续进行立根的排管。

中国专利CN中201420856151.2公开了一种连续油管自动排管系统，包括主动传动链轮组和从动传动链轮组，主动传动链轮组包括主动轴、主动链轮、一级传动链条、一级从动轴和一级传动链轮，主动链轮和一级传动链轮通过一级传动链条连接，主动传动链轮通过主动轴与连续油管滚筒共轴连接，传动链轮组包括二级传动链轮、二级传动链条、三级传动链轮、二级从动轴、扭矩限制器和2寸螺距的双向丝杆，三级传动链轮与扭矩限制器和2寸螺距的双向丝杆通过二级从动轴共轴连接，主动链轮与一级传动链轮的齿数比为52：39，三级传动链轮的齿数为64个。这种排管系统安装复杂，实施起来比较困难，无法推广采用。

中国专利CN中201310189710.9中公开了一种海洋钻井平台自动排管系统，包括井架、至少一组用于抓取和排放钻杆的抓管装置、液压猫道、鼠洞和控制整体系统的PLC控制装置，所述井架固定在钻井平台上，所述鼠洞固定在钻井平台的下方，其特征在于：所述导轨立柱上设置有上下两个机械臂，所述上、下机械臂的前端上均设置有旋转式连接座，所述上机械臂的旋转式连接座上至少设置有一个抓管手和一个上、卸扣装置，所述下机械臂的旋转式连接座上至少设置有一个抓管手。该系统无法对立根进行有效保护，而且很难连续进行立根的排管，操作复杂，无法将立根平放到地面上。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种自动化程度高、实现管柱的自动排放、能实时监测立根的受力情况、能够对不同管径的立根进行排管、有效避免立根被夹损、提高钻井效率、安全可靠的桥架式立根排管装置及排管方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种桥架式立根排管装置，它包括行走机构、立柱、直线传动机构、立根夹持装置、立根举升机构，直线传动机构由伺服电机、丝杆以及安装在丝杆上的滑套组成，丝杆沿立柱的长度方向旋转安装在立柱上，伺服电机固定安装于立柱上，伺服电机的输出端与丝杆连接；