一种自动上杆装置及上杆方法与流程

[0001]
本发明涉及煤层气钻探设备技术领域，尤其涉及一种自动上杆装置及上杆方法。


背景技术：

[0002]
煤层气钻机在钻井作业过程中，起、下钻杆作业占相当大的工作量，目前起、下钻杆作业基本上都是采用人力又拉又拽的半机械化作业方式，费时、费力且安全隐患多。几百根钻杆的起、下操作以及钻杆的排放，工作流程动作重复、繁琐，操作人员容易疲劳，劳动强度大，如果出现失误操作，则会引起事故。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的是提供一种自动上杆装置及上杆方法，该自动上杆装置，结构设计合理，通过液压系统进行控制，实现操作自动化，降低劳动强度，避免失误操作。
[0004]
为实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案为：一种自动上杆装置，它包括举升架总成、钻杆盒、钻杆盒支撑架，钻杆盒支撑架设置于举升架总成单侧或两侧，钻杆盒底部通过支撑架ⅰ支撑，所述举升架总成包括支撑架ⅱ、举升架、托架、前支架、后支架、搁架、托举油缸、推进油缸、夹紧钳，举升架设置于支撑架ⅱ上，通过前支架和后支架与支撑架ⅱ铰接，托举油缸分别与支撑架ⅱ和前支架连接，举升架在托举油缸作用下可整体升起；托架设置于举升架上，举升架两侧边设置有导轨滑槽，托架两侧设置有导轨，推进油缸分别与托架和举升架连接，托架在推进油缸作用下可在举升架上的导轨滑槽内前后滑动；夹紧钳设置于托架前端，与托架一起滑动；搁架与支撑架ⅱ固定连接，搁架包括前后两个搁架，搁架设置有横梁，横梁用以暂时支撑钻杆。
[0005]
所述的前支架、后支架的四个端部铰接点构成四边形，前支架比后支架的长度长，托举油缸固定端与支撑架ⅱ铰接，托举油缸的伸缩端与前支架中部铰接，当举升架被前支架和后支架撑起时，举升架与支撑架ⅱ形成一定角度，角度范围0
°
～20
°
,便于钻杆前端迎向动力头。
[0006]
所述的横梁上面设置限位装置，限位装置为挡销，可对移动过来的钻杆进行限位，横梁设置有挡销用插孔，插孔为两个，当钻杆通过左侧位移过来时，挡销插在右侧插孔上，当钻杆通过右侧位移过来时，挡销插在左侧插孔上；所述的限位装置为定位凹槽，横梁设置有定位凹槽，略低于横梁上沿，当钻杆位移到该处时，落入定位凹槽进行限位。
[0007]
所述的支撑架ⅱ底部设置有支腿，数量为4件，支腿高度可以调整。
[0008]
所述的搁架还包括竖架，竖架高度可调，竖架设置有销孔，竖架可通过搁架锁销调整搁架整体高度，横梁通过销孔与竖架连接，横梁高度可调。
[0009]
所述钻杆盒包括底座、钻杆固定架，钻杆固定架设置于底座上，钻杆固定架可根据钻杆数量设置多层层架，钻杆固定架和底座用螺杆固定，层架长度大于钻杆的长度，层架的
前后端通过竖向固定架与底座前后侧固定连接，钻杆盒的一侧为层出口侧，靠近举升架总成，层架的层出口侧设置有活动阻挡插销，需要将钻杆移进移出时，拔出该层阻挡插销，所述的横梁高度需要调整到与需要钻杆盒的层高相匹配，可以略低于或高于相应层架高度。
[0010]
所述托架为v型架，便于钻杆落入v形架中自定位。
[0011]
所述夹紧钳包括左右两个钳体和夹紧油缸，钳体可旋转，每个钳体设置有夹紧卡瓦、同步齿轮，所述夹紧油缸分别与左右钳体连接，在所述夹紧油缸作用下推动所述夹紧钳夹紧或松开钻杆，所述同步齿轮设置在钳体中部，两个同步齿轮啮合连接，保证左右钳体同步夹紧。
[0012]
一种利用上述自动上杆装置的钻杆上杆方法：上杆操作：钻杆由钻杆盒滚上搁架并由挡销或定位凹槽定位，夹紧钳打开，举升架举升至托起钻杆，夹紧钳夹紧钻杆端部，举升架继续举升至要求高度，夹紧钳与托架连带钻杆前伸，钻杆接头与钻机动力头的接头对接拧紧，夹紧钳松开，动力头带动钻杆离开v型架上钻台，夹紧钳与托架缩回，举升架回落；卸钻杆动作：举升架举升至要求高度，夹紧钳打开，夹紧钳与托架前伸，钻机动力头带钻杆在v型架中滑动，夹紧钳夹紧钻杆，动力头拧松钻杆接头，夹紧钳与托架缩回，举升架回落至搁架高度，夹紧钳松开，钻杆置于搁架上，举升架继续回落，钻杆有横梁滚回钻杆盒。
[0013]
本发明的有益效果为：该自动上杆装置结构设计合理巧妙，应用在煤层气钻机钻井过程中的起、下钻作业，实现上钻杆和下钻杆的过程的自动运行，以减少人员参与设备的操作，以此来减轻岗位工人劳动强度、提高作业效率、消除安全隐患。
附图说明
[0014]
图1为本发明实施例结构示意图；图2为举升架总成结构示意图；图3为钻杆盒结构示意图；图4为夹紧钳结构示意图。
[0015]
1-举升架总成，2-钻杆盒，3-钻杆盒支撑架ⅰ，4-横梁，101-支撑架ⅱ，102-举升架，103-托架，104-前支架，105-后支架，106-支腿，107-搁架，108-托举油缸，109-推进油缸，110-夹紧钳，111-搁架锁销，112-导轨滑槽，113-挡销，114-竖架，1101-钳体，1102-夹紧卡瓦，1103-同步齿轮，1104-夹紧油缸，201-底座。
具体实施方式
[0016]
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。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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0017]
一种自动上杆装置，它包括举升架总成1、钻杆盒2、钻杆盒2支撑架，钻杆盒支撑架ⅰ2设置于举升架总成1单侧或两侧，钻杆盒2底部通过钻杆盒支撑架ⅰ2支撑，所述举升架总成1包括支撑架ⅱ101、举升架102、托架103、前支架104、后支架105、搁架
107、托举油缸108、推进油缸109、夹紧钳110，举升架102设置于支撑架ⅱ101上，通过前支架104和后支架105与支撑架ⅱ101铰接，托举油缸108分别与支撑架ⅱ101和前支架104连接，举升架102在托举油缸108作用下可整体升起；托架103设置于举升架102上，举升架102两侧边设置有导轨滑槽112，托架103两侧设置有导轨，推进油缸109分别与托架103和举升架102连接，托架103在推进油缸109作用下可在举升架102上的导轨滑槽112内前后滑动；夹紧钳110设置于托架103前端，与托架103一起滑动；搁架107与支撑架ⅱ101固定连接，搁架107包括前后两个搁架107，搁架107设置有横梁4，横梁4用以暂时支撑钻杆。
[0018]
所述的前支架104、后支架105的四个端部铰接点构成四边形，前支架104比后支架105的长度长，托举油缸108固定端与支撑架ⅱ101铰接，托举油缸108的伸缩端与前支架104中部铰接，当举升架102被前支架104和后支架105撑起时，举升架102与支撑架ⅱ101形成一定角度，角度范围0
°
～20
°
,便于钻杆前端迎向动力头。
[0019]
所述的横梁4上面设置限位装置，限位装置为挡销113，可对移动过来的钻杆进行限位，横梁4设置有挡销用插孔，插孔为两个，当钻杆通过左侧位移过来时，挡销113插在右侧插孔上，当钻杆通过右侧位移过来时，挡销113插在左侧插孔上；所述的限位装置为定位凹槽，横梁4设置有定位凹槽，略低于横梁4上沿，当钻杆位移到该处时，落入定位凹槽进行限位。
[0020]
所述的支撑架ⅱ101底部设置有支腿106，数量为4件，支腿106高度可以调整。
[0021]
所述的搁架107还包括竖架114，竖架114高度可调，竖架114设置有销孔，竖架114可通过搁架锁销111调整搁架107整体高度，横梁4通过销孔与竖架114连接，横梁4高度可调。
[0022]
所述钻杆盒2包括底座201、钻杆固定架，钻杆固定架设置于底座201上，钻杆固定架可根据钻杆数量设置多层层架，钻杆固定架和底座201用螺杆固定，层架长度大于钻杆的长度，层架的前后端通过竖向固定架与底座201前后侧固定连接，钻杆盒2的一侧为层出口侧，靠近举升架总成1，层架的层出口侧设置有活动阻挡插销，需要将钻杆移进移出时，拔出该层阻挡插销，所述的横梁4高度需要调整到与需要钻杆盒2的层高相匹配，可以略低于或高于相应层架高度。
[0023]
所述托架103为v型架，便于钻杆落入v形架中自定位。
[0024]
所述夹紧钳110包括左右两个钳体1101和夹紧油缸1104，钳体1101可旋转，每个钳体1101设置有夹紧卡瓦1102、同步齿轮1103，所述夹紧油缸1104分别与左右钳体1101连接，在所述夹紧油缸1104作用下推动所述夹紧钳110夹紧或松开钻杆，所述同步齿轮1103设置在钳体1101中部，两个同步齿轮1103啮合连接，保证左右钳体1101同步夹紧。
[0025]
一种利用上述自动上杆装置的钻杆上杆方法：上杆操作：钻杆由钻杆盒2滚上搁架107并由挡销113或定位凹槽定位，夹紧钳110打开，举升架102举升至托起钻杆，夹紧钳110夹紧钻杆端部，举升架102继续举升至要求高度，夹紧钳110与托架103连带钻杆前伸，钻杆接头与钻机动力头的接头对接拧紧，夹紧钳110松开，动力头带动钻杆离开v型架上钻台，夹紧钳110与托架103缩回，举升架102回落；卸钻杆动作：举升架102举升至要求高度，夹紧钳110打开，夹紧钳110与托架103前伸，钻机动力头带钻杆在v型架中滑动，夹紧钳110夹紧钻杆，动力头拧松钻杆接头，夹紧钳110与托架103缩回，举升架102回落至搁架107高度，夹紧钳110松开，钻杆置于搁架107上，举升
架102继续回落，钻杆有横梁4滚回钻杆盒2。
[0026]
本发明实施例采用液压驱动电气控制的模式，应用电气元件对自动上杆装置的液压系统进行控制，让换杆操作的机械运动自动运行，使煤层气钻机钻井起下钻具作业实现自动化，以减少人员参与设备的操作，以此来减轻岗位工人劳动强度、提高作业效率、消除安全隐患。
[0027]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进在不付出创造性劳动前提下也应视为本发明的保护范围。