油气田钻井、修井机用立柱摆放系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型是一种油气田钻井、修井机用立柱摆放系统，包括设置在井架平台上的平台机架、设置在平台机架上的机械臂、设置在井架二层平台的机械臂固定架、设置在机械臂固定架上的机械臂，所述机械臂上设置机械手。所述机械手处于水平方向设置。本实用新型将立柱人力摆放工作改变为机械手摆放，以此降低作业人员的劳动强度和提高安全性。
【专利说明】油气田钻井、修井机用立柱摆放系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种钻井作业的工具，尤指一种油气田钻井、修井机用立柱摆放系统。
【背景技术】
[0002]井下作业修井过程中由于立柱相对与单根来说长度增加一倍，重量也增加了许多，相应的它的惯量也增加许多，当工人卸开接箍的丝扣将它移动到钻台的规定地方摆放时需要付出较大的力量，由于数量多、操作次数频繁，连续工作时间长，使这项工作变为修井作业中较为繁重工作之一；实际上自从采用了油管举升机构、液压钳、气动卡瓦之后，人力摆放立柱的环节已成为修井作业中较高危的工作，因为靠人力搬动立柱时既要付出相应的作用力又要时刻防范平台上与其他移动的或固定的设施相碰撞，这样容易使人处于高度紧张也容易使人疲劳，当某一环节出现失误时(起钻过快、停车不适当、立柱储存弯曲应力、液压钳固定失效、立柱摆放位置不好等等)会容易造成作业人员受伤。
[0003]由于存在以上安全隐患，考虑将立柱人力摆放工作改变为机械手摆放，以此降低作业人员的劳动强度和提高安全性。
实用新型内容
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种降低作业人员的劳动强度和提高安全性的油气田钻井、修井机用立柱摆放系统。
[0005]本实用新型是一种油气田钻井、修井机用立柱摆放系统，包括设置在井架一层平台上的平台机架、设置在平台机架上的机械臂、设置在井架二层平台的机械臂固定架、设置在机械臂固定架上的机械臂，所述机械臂上设置机械手。
[0006]所述机械手处于水平方向设置。
[0007]所述平台机架包括固定底座、分动变速机构、机械臂高度调节机构，所述机械臂高度调节机构连接设置在平台机架上的机械臂，所述分动变速机构设置在固定底座上，分动变速机构的第一输出机构与固定底座连接，分动变速机构的第二输出机构与机械臂高度调节机构连接，所述分动变速机构设置行走齿轮。
[0008]所述固定底座包括前后两个底座，支撑杆和齿条架，所述支撑杆设置在两个底座之间，齿条架也设置在两个底座之间，齿条架上的齿条与分动变速机构的行走齿轮啮合。
[0009]所述分动变速机构包括液压马达，变速箱，两个电磁离合器，所述液压马达与变速箱连接，变速器的第一输出轴通过一个电磁离合器与分动变速机构的行走齿轮连接，变速器的第二输出轴通过一个电磁离合器与机械臂高度调节机构连接。
[0010]所述机械臂高度调节机构包括内外两层圆筒体，内置一个双作用伸缩缸。
[0011]所述机械臂包括连接底座，主臂，副臂，拉杆，机械手调节拉杆，液压缸，所述主臂的上端与副臂的上端通过铰链连接，所述副臂向上的延伸端与拉杆的上端通过铰链连接，拉杆的下端与连接底座铰链连接，主臂的下端与连接底座通过铰链连接，副臂的下端通过铰链连接机械手，所述机械手调节拉杆的一端与机械手铰链连接，另一端与主臂、另一端固定连接在主臂和副臂相连接用的铰链销子上，所述主臂中间靠上的位置铰链连接液压缸的缸体顶端，液压缸的活塞顶端铰链连接在副臂中间考下的位置。
[0012]所述机械臂固定架包括固定部分和横向运动驱动部分，固定部分包括两个与二层台边缘铰链连接的固定架和设置在两个固定架之间的支撑杆，横向运动驱动部分包括与支撑杆上部平行安装的驱动丝杠、与驱动丝杠一端连接的液压马达及由丝杠带动的机械臂驱动架。
[0013]本实用新型的有益技术效果在于:将立柱人力摆放工作改变为机械手摆放，以此降低作业人员的劳动强度和提高安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1:本实用新型一层平台的平台机架及机械臂的结构示意图。
[0015]图2:本实用新型二层平拍的结构示意图。
[0016]图3:图2的A向示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0018]本实用新型是一种油气田钻井、修井机用立柱摆放系统，包括设置在井架一层平台上的平台机架、设置在平台机架上的机械臂100、设置在井架二层平台的机械臂固定架、设置在机械臂固定架上的机械臂100，所述机械臂上设置机械手300。所述机械手处于水平方向设置。
[0019]所述平台机架包括固定底座210、分动变速机构220、机械臂高度调节机构230，所述机械臂高度调节机构连接设置在平台机架上的机械臂100，所述分动变速机构设置在固定底座上，分动变速机构的第一输出机构与固定底座连接，分动变速机构的第二输出机构与机械臂高度调节机构连接，所述分动变速机构的设置行走齿轮。
[0020]所述固定底座210包括前后两个底座211，支撑杆212和齿条架213，所述支撑杆设置两个，并设置在两个底座之间，支撑杆的两端分别固定在两端的底座上(固定处有顶丝)，齿条架也设置在两个底座之间，与底座固定连接，固定处有顶丝。齿条架上的齿条214与分动变速机构的行走齿轮啮合，齿条架上的“L”形轨道上有扶正轮，能够在轨道上自由滚动。
[0021]所述分动变速机构包括液压马达221，变速箱222，两个电磁离合器，两支撑杆分别从变速机构的两侧穿过，变速箱可以在两个支撑杆上滑动，所述液压马达与变速箱连接，用液压马达驱动变速箱中的两组齿轮，使速度变为两个等级并分别从变速箱的第一输出轴和第二输出轴输出，第一输出轴的输出端在变速器的底部，通过一个电磁离合器与分动变速机构的行走齿轮连接，第二输出轴从变速器的上部输出动力，并通过一个电磁离合器与机械臂高度调节机构连接。两个离合器既能全部处于“合”的状态，也可以单独处于“离”或“合”的状态，只不过与第一输出轴连接的离合器负责机械臂与井口的位置，与第二输出轴连接的离合器负责机械手口所对的对象“井口立柱”或“摆放区立柱”，它处于“合”为时机械臂会旋转90°，是顺时针或逆时针有马达转向负责。
[0022]所述机械臂高度调节机构包括内外两层圆筒体，内层圆筒体231和外层圆筒体232，内置一个双作用伸缩233。上部离合器输出的动力首先传给机械臂高度调节机构，由于它是一个有里外两层组成的圆筒体，内置一个双作用伸缩缸，通过缸的伸降来调节里层顶端的高度，同时里外两层筒体之间用可以滑动的销钉连接，从而保证在任何位置均可传递扭矩。在升高里层的顶端有一固定法兰，用它来安装设置在平台机架上的机械臂。
[0023]本实用新型设置两个机械臂，分别是设置在平台机架上的机械臂、设置在井架二层平台的机械臂固定架上的机械臂，两个机械臂的结构相同，只是安装位置不同，设置在井架二层平台的机械臂固定架上的机械臂采用了倒置的方法。
[0024]所述机械臂100包括连接底座110，主臂120，副臂130，拉杆140，机械手调节拉杆150，液压缸160，所述主臂的上端与副臂的上端通过铰链170连接，所述副臂向上的延伸端180与拉杆的上端通过铰链连接，拉杆的下端与连接底座铰链连接，主臂的下端与连接底座通过铰链连接，副臂的下端通过铰链连接机械手，所述机械手调节拉杆的一端与机械手铰链连接，另一端固定连接在主臂和副臂相连接用的铰链销子上，并且与销子成一定的旋转角度，所述主臂中间靠上的位置铰链连接液压缸的缸体顶端，液压缸的活塞顶端铰链连接在副臂中间考下的位置。机械手是双四连杆机构，用一个小型伸缩液压缸驱动，液压缸活塞的往复运动最终转换为机械手指的开合运动，为了减小机械手活动空间，到达立柱紧密摆放，机械手的手指合拢时还有一个空间；机械手始终处于水平方向，这是由机械手调节拉杆调解。设置在平台机架上的机械臂的连接底座设置在平台机架的机械臂高度调节机构上，设置在井架二层平台的机械臂固定架上的机械臂的连接底座与机械臂驱动架固定连接。
[0025]所述二层台的机械臂固定架包括固定部分和横向运动驱动部分，固定部分包括两个与二层台边缘铰链连接的固定架310和设置在两个固定架之间的支撑杆320，横向运动驱动部分包括与支撑杆上部平行安装的驱动丝杠410、与驱动丝杠一端连接的液压马达420及由丝杠带动的机械臂驱动架430。井架竖起二层台被放平时，机械臂固定架及机械臂部分将会靠自重垂吊与二层台的边缘下放，操作者在机械臂固定架铰链处穿入销钉之后，机械臂固定架就固定连接在了二层台的边上。马达的正反转运动最终转变为机械臂驱动架的左右移动，支撑杆的作用是防止机械臂驱动架摆动，防止驱动丝杠弯曲，给机械臂的运动提供反作用力。
[0026]工作时，平台机架上的机械臂和二层台机械臂配合使用才能完成工作
[0027]1.司钻进行起钻操作，卷扬机拉起立柱，两根或三根连在一起的钻杆或油管，上升到规定的高度，停起卷扬机停止转动。
[0028]2.开动气动卡瓦，卡紧立柱的下半部分，推动液压钳至立柱卸扣部位；平台机械臂盛开抓住立柱，位置在液压钳的上部，同时二层台机械臂盛开，抓住立柱的上端位置在吊卡下面。
[0029]3.液压钳启动进行卸扣作业，卸开后液压钳推至旁边，司钻操作开动卷扬机，上提立柱少许(100-200nm)，然后下放立柱，启动机械臂，机械臂回收，主副臂折叠。
[0030]4.机械臂第一离合器吸和底座在齿条上行走至横向摆放位置，第一离合器脱离，第二离合器吸和，机械臂旋转90度，机械臂盛开至摆放位置，(卷扬机一直在下放)立柱下端着地，机械臂张开机械手，机械臂回收(处于折叠状态)旋转90度(旋向与前一次相反)，平台机械手开始待命。卷扬机停止工作，此时立柱处于倾斜位置，下端在摆放区域，上端在井架游车轨道上。
[0031]5.二层台操作手打开吊卡活门，启动二层台机械臂开关，机械臂通过回收、移动(通过丝杠旋转)将立柱的上端摆正(与平台垂直)，打开机械手，机械臂回收，并行走(丝杠旋转)至初始位置待命。
[0032]本装置采用的机械臂在齿条上运动，而齿条的摆放与修井机的摆放有三个可能，既同轴线、平行于轴线、垂直于轴线；机械臂的旋转角度有90度、180度，其目的是为了机械臂通过这种特殊的运动把立柱运行的轨迹进行分解，从而实现自动化作业。
[0033]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种油气田钻井、修井机用立柱摆放系统，其特征在于，包括设置在井架一层平台上的平台机架、设置在平台机架上的机械臂、设置在井架二层平台的机械臂固定架、设置在机械臂固定架上的机械臂，所述机械臂上设置机械手。
2.根据权利要求1所述的一种油气田钻井、修井机用立柱摆放系统，其特征在于，所述机械手处于水平方向设置。
3.根据权利要求2所述的一种油气田钻井、修井机用立柱摆放系统，其特征在于，所述平台机架包括固定底座、分动变速机构、机械臂高度调节机构，所述机械臂高度调节机构连接设置在平台机架上的机械臂，所述分动变速机构设置在固定底座上，分动变速机构的第一输出机构与固定底座连接，分动变速机构的第二输出机构与机械臂高度调节机构连接，所述分动变速机构设置行走齿轮。
4.根据权利要求3所述的一种油气田钻井、修井机用立柱摆放系统，其特征在于，所述固定底座包括前后两个底座，支撑杆和齿条架，所述支撑杆设置在两个底座之间，齿条架也设置在两个底座之间，齿条架上的齿条与分动变速机构的行走齿轮啮合。
5.根据权利要求3所述的一种油气田钻井、修井机用立柱摆放系统，其特征在于，所述分动变速机构包括液压马达，变速箱，两个电磁离合器，所述液压马达与变速箱连接，变速器的第一输出轴通过一个电磁离合器与分动变速机构的行走齿轮连接，变速器的第二输出轴通过一个电磁离合器与机械臂高度调节机构连接。
6.根据权利要求3所述的一种油气田钻井、修井机用立柱摆放系统，其特征在于，所述机械臂高度调节机构包括内外两层圆筒体，内置一个双作用伸缩缸。
7.根据权利要求2所述的一种油气田钻井、修井机用立柱摆放系统，其特征在于，所述机械臂包括连接底座，主臂，副臂，拉杆，机械手调节拉杆，液压缸，所述主臂的上端与副臂的上端通过铰链连接，所述副臂向上的延伸端与拉杆的上端通过铰链连接，拉杆的下端与连接底座铰链连接，主臂的下端与连接底座通过铰链连接，副臂的下端通过铰链连接机械手，所述机械手调节拉杆的一端与机械手铰链连接，另一端固定连接在主臂和副臂相连接用的铰链销子上，所述主臂中间靠上的位置铰链连接液压缸的缸体顶端，液压缸的活塞顶端铰链连接在副臂中间靠下的位置。
8.根据权利要求2所述的一种油气田钻井、修井机用立柱摆放系统，其特征在于，所述机械臂固定架包括固定部分和横向运动驱动部分，固定部分包括两个与二层台边缘铰链连接的固定架和设置在两个固定架之间的支撑杆，横向运动驱动部分包括与支撑杆上部平行安装的驱动丝杠、与驱动丝杠一端连接的液压马达及由丝杠带动的机械臂驱动架。
【文档编号】E21B19/14GK203603796SQ201320816938
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】王吉福 申请人:王吉福