一种钻井用缓冲机械手的制作方法-尊龙凯时官方app下载

文档序号:36396854发布日期:2023-12-15 19:48阅读:6来源:国知局

一种钻井用缓冲机械手、接钻和甩钻装置及使用方法
技术领域
1.本发明涉及油气钻采装备技术领域,具体涉及一种钻井用缓冲机械手

接钻和甩钻装置及使用方法



背景技术:

2.石油天然气钻井系统中,钻井的过程中使用到的管具种类和规格尺寸较多,众多管具需要通过钻机的坡道输送至钻台面,并通过提升系统
(
如顶驱或绞车等
)
提升至钻台面上

管具下端离开钻机坡道瞬间,管具下端向井口方向冲击力较大,需要通过缓冲机械手承接钻具,实现缓冲功能

缓冲机械手可配合提升系统,完成接钻的处理

当需要运送钻具至坡道时,缓冲机械手可配合提升系统,推扶钻具下端至坡道,完成甩钻的处理

3.缓冲机械手的作用是:在送钻具时,缓冲机械手扶持由动力猫道输送到钻台面的钻具至井口或鼠洞,整个过程中钻具由倾斜变为竖直;在甩钻具时,缓冲机械手将井口或鼠洞口的钻具推扶到动力猫道上,整个过程中钻具由竖直变为倾斜

4.专利
cn201920107373.7
公开了一种钻井管柱缓冲机械手装置,主要由底座

缓冲机械手臂

液压缸和v轮组成,由液压站提供动力驱动液压缸,通过司钻控制台或遥控器操作,使缓冲机械手臂前端v轮将管柱扶正至井口,从而进行下钻作业,缓冲了管柱下端离开动力猫道瞬间向井口方向的冲击力

5.目前的缓冲机械手的缓冲结构大多与上述专利中公开的类似,存在钻杆容易在滚轮上左右窜动而造成钻杆脱落,影响工作效率及使用安全的问题



技术实现要素:

6.本发明所要解决的技术问题是目前的缓冲机械手存在钻杆容易在滚轮上左右窜动而造成钻杆脱落,影响工作效率及使用安全的问题,目的在于提供一种钻井用缓冲机械手

接钻和甩钻装置及使用方法,解决了目前的缓冲机械手存在钻杆容易在滚轮上左右窜动而造成钻杆脱落,影响工作效率及使用安全的问题

7.本发明通过下述技术方案实现:
8.第一方面,本技术提供一种钻井用缓冲机械手,包括铰接在安装架上的两根相互平行的摆臂,所述摆臂与所述安装架之间连接有驱动摆臂转动的驱动结构,两根所述摆臂之间连接有滚轮,所述滚轮的两端均安装有自适应挡板,所述自适应挡板随着所述摆臂转动的角度逐渐增大,所述自适应挡板与所述摆臂之间的角度也逐渐增大

9.本发明中的缓冲机械手通过在滚轮两端安装自适应挡板,即可通过自适应挡板对钻具进行限位,防止钻具窜出脱落影响工作效率,且提高了缓冲机械手在作业过程中的安全性

10.进一步的,所述滚轮和自适应挡板通过销轴一与所述摆臂连接,所述销轴一两端均设置有用于限制销轴一转动的卡板一,所述卡板一通过螺钉固定在摆臂上;所述滚轮与所述销轴一之间设置有轴承,所述滚轮沿所述销轴一转动

11.本发明中的滚轮与自适应挡板通过销轴一连接在摆臂上,使得自适应挡板可沿着销轴一转动,随着摆臂转动的角度逐渐增大,自适应挡板与摆臂之间的角度也逐渐增大,当缓冲机械手处理钻具时,可有效增大自适应挡板与钻具之间的限位区域,从而防止钻具窜出,进一步提高了缓冲机械手作业过程中的安全性

12.同时,设置在销轴一两端的卡板一,可以起到限制销轴一转动的作用,防止滚轮转动的同时,销轴一也跟着一起转动,影响滚轮转动的稳定性

13.进一步的,两个所述自适应挡板之间通过配重块连接

14.本发明通过在自适应挡板之间设置配重块增加整体重量,调整自适应挡板相对于销轴一的重心位置,使自适应挡板能在重力作用下延销轴一自动转动

15.进一步的,两个所述自适应挡板上均连接有限位档杆;两根所述摆臂之间连接有横梁;两根所述摆臂上均连接有限位挡块

16.本发明通过在摆臂上设置限位挡块和连接横梁,在工作过程中,自适应挡板上的限位档杆与限位挡块和连接横梁接触,即可起到限制自适应挡板转动角度的作用

17.进一步的,所述驱动结构包括油缸,所述油缸的缸体端的铰接点通过销轴二与所述安装架连接,所述油缸的缸杆端的铰接点通过销轴三与所述摆臂连接;所述销轴二通过卡板二防松,所述销轴三通过卡板三防松,所述卡板二和卡板三均通过螺钉固定

18.其中驱动结构也可以是气缸

电动伸缩杆等伸缩结构

19.进一步的,所述安装架与所述摆臂之间通过销轴四连接,所述销轴四通过卡板四防松,所述卡板四通过螺钉固定

20.进一步的,所述安装架通过固定结构连接在井架上

21.进一步的,所述固定结构包括连接板,所述安装架的顶部和底部均设置有连接块,所述连接板和所述连接块上均设置有安装孔,通过在安装孔内安装螺栓或双头螺柱将安装架固定在井架上

22.进一步的,所述固定结构还包括横向连接板,所述横向连接板和所述安装架的四个角均设置有安装通孔,通过在安装通孔内安装双头螺柱将安装架固定在井架上

23.第二方面,本技术提供一种钻井用接钻和甩钻装置,包括上述所述的钻井用缓冲机械手

24.进一步的,还包括顶驱,所述顶驱上连接有吊卡

25.第三方面,本技术提供一种钻井用接钻和甩钻装置的使用方法,
26.其中接钻过程包括以下步骤:
27.步骤1:钻杆被送到钻台面,缓冲机械手处于初始位置,顶驱移动至低位,钻杆进入吊卡;
28.步骤2:吊卡关闭,顶驱上行,上提钻杆,当顶驱上提至一定高度时,缓冲机械手慢慢伸出;
29.步骤3:缓冲机械手伸出至合适角度,承接钻杆;
30.步骤4:顶驱继续上提至钻杆脱离猫道,且高于猫道最高点时,缓冲机械手带钻杆摆臂收回;
31.其中甩钻过程包括以下步骤:
32.步骤6:缓冲机械手位于初始位置,钻杆处理井眼中心处,钻杆被卸扣;
33.步骤7:顶驱带钻杆移动至缓冲机械手推动钻杆时不和猫道最高点干涉,缓冲机械手伸出,将钻杆向前推;
34.步骤8:顶驱带动钻杆下行,缓冲机械手持续慢慢向前推,直至将钻杆放置到猫道上;
35.步骤9:缓冲机械手收回至初始位置

36.本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
37.(1)
本发明中的缓冲机械手通过在滚轮两端安装自适应挡板,即可通过自适应挡板对钻具进行限位,防止钻具窜出脱落影响工作效率,且提高了缓冲机械手在作业过程中的安全性;
38.(2)
本发明中的滚轮与自适应挡板通过销轴一连接在摆臂上,使得自适应挡板可沿着销轴一转动,随着摆臂转动的角度逐渐增大,自适应挡板与摆臂之间的角度也逐渐增大,当缓冲机械手处理钻具时,可有效增大自适应挡板与钻具之间的限位区域,从而防止钻具窜出,进一步提高了缓冲机械手作业过程中的安全性;
39.(3)
本发明中设置在销轴一两端的卡板一,可以起到限制销轴一转动的作用,防止滚轮转动的同时,销轴一也跟着一起转动,影响滚轮转动的稳定性;
40.(4)
本发明通过在摆臂上设置限位挡块和连接横梁,在工作过程中,自适应挡板上的限位档杆与限位挡块和连接横梁接触,即可起到限制自适应挡板转动角度的作用;
41.(5)
本发明通过在自适应挡板之间设置配重块增加整体重量,调整自适应挡板相对于销轴一的重心位置,使自适应挡板能在重力作用下延销轴一自动转动

附图说明
42.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图

在附图中:
43.图1为本发明中一种钻井用缓冲机械手的结构示意图;
44.图2为本发明中滚轮与自适应挡板的连接结构示意图;
45.图3为本发明中滚轮安装结构的剖视图;
46.图4为本发明中自适应挡板的连接结构示意图;
47.图5为本发明中自适应挡板非工作状态时的结构示意图;
48.图6为本发明中自适应挡板工作状态时的结构示意图;
49.图7为本发明中缓冲机械手非工作状态时的结构示意图;
50.图8为本发明中缓冲机械手工作状态时的结构示意图;
51.图9为本发明中安装架与井架的连接结构示意图;
52.图
10
为本发明中安装架与摆臂的连接结构示意图;
53.图
11
为图
10
中a的放大图;
54.图
12
为本发明中油缸与摆臂和安装架的连接结构示意图;
55.图
13
为图
12
中b的放大图;
56.图
14
为图
12
中c的放大图;
57.图
15
为本发明中一种钻井用接钻和甩钻装置接钻作业时的结构示意图;
58.图
16、

17、

18
为本发明中一种钻井用接钻和甩钻装置甩钻作业时的结构示意图;
59.图
19
为固定连接的自适应挡板在摆臂转动过程中的结构示意图;
60.图
20
为本发明中转动连接的自适应挡板在摆臂转动过程中的结构示意图;
61.图
21
为图
20
中d的放大图;
62.图
22
为图
20
中e的放大图;
63.图
23
为本发明中转动连接的自适应挡板初始状态的结构示意图

64.附图中标记及对应的零部件名称:
65.01-井架,
02-安装架,
03-油缸,
04-摆臂,
05-自适应挡板,
06-滚轮,
07-横梁,
08-销轴一,
09-轴承,
10-限位档杆,
11-配重块,
12-卡板一,
13-限位挡块,
14-螺栓,
15-连接板,
16-双头螺柱,
17-卡板四,
18-销轴四,
19-销轴二,
20-卡板二,
21-销轴三,
22-卡板三,
23-顶驱,
24-吊卡,
25-缓冲机械手,
26-钻杆,
27-猫道,
28-连接块,
29-横向连接板

具体实施方式
66.为使本发明实施例的目的

技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚

完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例

通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计

67.因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例

基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围

68.应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释

69.在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,接或一体式连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通

对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义

70.实施例171.如图1所示,该实施例提供一种钻井用缓冲机械手,包括铰接在安装架
02
上的两根相互平行的摆臂
04
,摆臂
04
与安装架
02
之间连接有驱动摆臂
04
转动的驱动结构,两根摆臂
04
之间连接有滚轮
06
,滚轮
06
的两端均安装有自适应挡板
05
,自适应挡板
05
随着摆臂
04
转动的角度逐渐增大,自适应挡板
05
与摆臂
04
之间的角度也逐渐增大

72.具体的,如图
2-6
所示,为了使自适应挡板
05
可以转动,将滚轮
06
和自适应挡板
05
通过销轴一
08
与摆臂
04
连接,销轴一
08
两端均设置有用于限制销轴一
08
转动的卡板一
12
,卡板一
12
通过螺钉固定在摆臂
04
上;滚轮
06
与销轴一
08
之间设置有轴承
09
,滚轮
06
沿销轴一
08
转动

在实际工作过程中,随着摆臂
04
转动的角度逐渐增大,自适应挡板
05
与摆臂
04
之间的角度也逐渐增大,当缓冲机械手
25
处理钻具时,可有效增大自适应挡板
05
与钻具之间
的限位区域,从而防止钻具窜出,提高了缓冲机械手
25
在作业过程中的安全性

73.具体的,如图
12、

13、

14
所示,驱动结构为油缸
03
,油缸
03
的缸体端的铰接点通过销轴二
19
与安装架
02
连接,油缸
03
的缸杆端的铰接点通过销轴三
21
与摆臂
04
连接,为了防止销轴二
19
和销轴三
21
松动,通过连接卡板二
20
将销轴二
19
固定,卡板三
22
将销轴三
21
固定

74.具体的,如图
10
和图
11
所示,安装架
02
与摆臂
04
之间通过销轴四
18
连接,销轴四
18
通过卡板四
17
防松,卡板四
17
通过螺钉固定

75.具体的,如图9所示,安装架
02
顶部和底部均设置有连接块
28
,连接板
15
和连接块
28
上均设置有安装孔,通过在安装孔内安装螺栓
14
或双头螺柱
16
将安装架
02
固定在井架
01
上,实现对井架横梁左右侧面的抱紧,从而实现安装架
02
与井架
01
的固定

安装架
02
的左右两侧还安装有横向连接板
29
,横向连接板
29
的两端和安装架
02
的四个角均设置有安装通孔,通过在安装通孔内安装双头螺柱
16
将安装架
02
固定在井架
01
上,实现对井架横梁上下面的抱紧,从而实现安装架
02
与井架
01
的固定

76.在安装该缓冲机械手
25
时,安装架
02
作为缓冲机械手
25
的安装基础,一侧与井架
01
连接,另一侧通过两处铰接点分别和摆臂
04
和油缸
03
连接,油缸
03
的另一处铰接点与摆臂
04
连接

滚轮
06
通过销轴与摆臂
04
前端连接,且滚轮
06
可以自由转动,自适应挡板
05
安装在滚轮
06
两侧

77.如图7和图8所示,其中图7为该缓冲机械手
25
非工作状态时的结构示意图,图8为该缓冲机械手
25
工作状态时的结构示意图

在使用该缓冲机械手
25
时,通过油缸
03
推动摆臂
04
转动,进而使连接在摆臂
04
上的自适应挡板
05
利用自重进行转动,实现对钻杆
26
的接钻和甩钻工作

该结构的缓冲机械手
25
通过在滚轮
06
两侧安装自适应挡板
05
对钻具进行限位,防止钻具窜出脱落影响工作效率,且提高了缓冲机械手
25
在作业过程中的安全性

78.实施例279.基于实施例1,如图
4、

5、
图6所示,其中图5中显示的是缓冲机械手
25
初始状态的结构示意图,图6中显示的是缓冲机械手
25
工作状态时的结构示意图

该实施例提供一种钻井用缓冲机械手,与实施例1不同的是,该实施例中的自适应挡板
05
之间通过配重块
11
连接
.
80.与实施例1相比,该实施例的优势在于:通过配重块调整销轴一重心的位置以及提供更大的重力,保证两边的挡板随摆臂的摆动时可以更顺利的实现自动转动

81.实施例382.基于实施例1或2,如图
4、

5、
图6所示,其中图5中显示的是缓冲机械手
25
初始状态的结构示意图,图6中显示的是缓冲机械手
25
工作状态时的结构示意图

该实施例提供一种钻井用缓冲机械手,与实施例1或2不同的是,该实施例中两个自适应挡板
05
上均连接有限位档杆
10
;两根摆臂
04
之间连接有横梁
07
;两根摆臂
04
上均连接有限位挡块
13。
83.与实施例1或2相比,该实施例的优势在于:通过在摆臂
04
上设置限位挡块
13
和连接横梁
07
,在工作过程中,自适应挡板
05
上的限位档杆
10
与限位挡块
13
和连接横梁
07
接触,即可起到限制自适应挡板
05
转动角度的作用

84.对比例
85.如图
19
所示,该对比例的技术特征与实施例1的技术特征的区别在于:该对比例中
的自适应挡板
05
相对于摆臂
04
,采用固定连接的方式,而非转动连接的方式

86.从图
19
上可以看出,对比例中的连接结构会出现摆臂
04
转动时,自适应挡板
05
不动
(
无论摆臂
04
摆动多大的角度,自适应挡板
05
与摆臂
04
之间的夹角始终为
90
°
)
,这就会出现摆臂
04
转动的角度越大,自适应挡板
05
对钻具的限位区域逐渐缩小,这种情况也很可能出现钻具脱落的情况,随着摆臂
04
摆动角度的逐渐增大,钻具窜出滚轮
06
的风险也逐渐增大,安全性逐渐降低

87.而实施例1中的转动连接结构,在实际使用时,如图
23
所示,初始状态时,重心位于连接自适应挡板
05
的销轴一
08
与限位档杆
10
之间,故当摆臂
04
竖直时,限位档杆
10
与连接横梁
07
接触,限制自适应挡板
05
的转动,此时自适应挡板
05
与摆臂
04
为垂直状态

88.如图
20、

21、

22
所示,随着摆臂
04
的转动,自适应挡板
05
在自身重力的作用下沿着销轴一
08
自动转动,随着摆臂
04
转动的角度逐渐增大,自适应挡板
05
与摆臂
04
的角度也逐渐增大,直至限位档杆
10
与限位挡块
13
接触,图示为摆臂
04
转动至
45
°

70
°
时,自适应挡板
05
与摆臂
04
的角度状态

89.综上所述,采用实施例1中的连接方式,自适应挡板
05
随着摆臂
04
的角度增大而转动,当缓冲机械手
25
处理钻具时,可有效增大自适应挡板
05
与钻具间的限位区域,从而防止钻具窜出,提高了缓冲机械手
25
作业过程中的安全性

90.实施例491.如图
15、

16、

17、

18
所示,基于实施例2或3,该实施例提供一种钻井用接钻和甩钻装置,该实施例中除了含有实施例2或3中的缓冲机械手
25
外,还包括顶驱
23
,在顶驱
23
上连接有吊卡
24。
92.该钻井用接钻和甩钻装置的使用方法为:
93.接钻过程采用以下方法:
94.步骤1:钻杆
26
被送到钻台面,缓冲机械手
25
处于初始位置,顶驱
23
移动至低位,钻杆
26
进入吊卡
24

95.步骤2:吊卡
24
关闭,顶驱
23
上行,上提钻杆
26
,当顶驱
23
上提至一定高度时,缓冲机械手
25
慢慢伸出;
96.步骤3:缓冲机械手
25
伸出至合适角度,承接钻杆
26

97.步骤4:顶驱
23
继续上提至钻杆
26
脱离猫道
27
,且高于猫道
27
最高点时,缓冲机械手
25
带钻杆
26
摆臂
04
收回;
98.甩钻过程采用以下方法:
99.步骤6:缓冲机械手
25
位于初始位置,钻杆
26
处理井眼中心处,钻杆
26
被卸扣;
100.步骤7:顶驱
23
带钻杆
26
移动至缓冲机械手
25
推动钻杆
26
时不和猫道
27
最高点干涉的位置,缓冲机械手
25
伸出,将钻杆
26
向前推;
101.步骤8:顶驱
23
带动钻杆
26
下行,缓冲机械手
25
持续慢慢向前推,推进过程中始终保持钻具最低点位于坡道的最高点上方,直至将钻杆
26
放置到猫道
27
上;
102.步骤9:缓冲机械手
25
收回至初始位置

103.以上所述的具体实施方式,对本发明的目的

技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改

等同替换

改进等,均应包含
在本发明的保护范围之内

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