一种地面管柱吊装和移运装置的制作方法

本发明涉及石油钻采设备领域，具体是一种地面管柱吊装和移运装置。

背景技术：

目前，石油钻机用的地面管柱吊装和移运设备，其容纳钻具用的钻杆盒一般重量较大，安装和对正均不方便；在操作过程当中，需要人工取钻具层之间的垫木，操作不便，且吊臂一次只能吊运一根钻具，效率较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种高效率的地面管柱吊装和移运装置，使得钻杆盒安装找正方便快速，提高作业效率

本发明的技术方案如下：

一种地面管柱吊装和移运装置，包括排成一列的若干个钻杆盒，其特征在于，所述装置还包括：

起吊机构总成，所述起吊机总成能够移动至不同所述钻杆盒的位置；

所述起吊机构总成包括能够沿竖直方向运动的吊具，所述吊具的下端部设置有电磁铁；

所述钻杆盒中设置有钻杆挡杆，所述钻杆挡杆用于分隔钻杆；

在所述钻杆盒内还设置有用于分隔不同层钻杆的枕木组件，所述枕木组件包括至少两个枕木和连接在所述至少两个枕木之间的金属杆件。

本发明的一些优选技术方案如下：

优选地，所述地面管柱吊装和移运装置还包括用于放置若干个所述钻杆盒的钻杆盒支架，所述钻杆盒支架包括包围在所述钻杆盒周围的支架和支架之间的连杆，所述钻杆盒支架的长度根据所述钻杆盒的数量确定；所述起吊机总成安装在所述钻杆盒支架上位于所述钻杆盒上方，并可沿所述钻杆盒宽度方向上平移至不同所述钻杆盒的位置。

优选地，在排成一列的所述钻杆盒中，有一个所述钻杆盒用于放置枕木。

优选地，所述起吊机构总成在吊机导轨上移动，所述吊机导轨通过支撑部件安装在位于两侧的所述钻杆盒支架部分的顶部。

优选地，所述起吊机构总成能够移到翻转机械手或动力猫道所在的工位上。

优选地，所述钻杆盒中设置有两组钻杆挡杆，在两组钻杆挡杆之间设置有一组枕木定位杆，所述两组钻杆挡杆与所述枕木定位杆将每层钻杆分为四组。

优选地，在所述金属杆件上设有用于通过枕木定位杆的通孔。

优选地，所述钻杆盒能够平移从而从所述列中抽出，在所述钻杆盒底部设置有滚轮，在所述钻杆盒支架内设有钻杆盒轨道，所述钻杆盒轨道设置为与所述翻转机械手或动力猫道的长度方向平行，所述滚轮能够在所述钻杆盒轨道上运动，从而将所述钻杆盒从工位上移出。

优选地，所述钻杆盒设置为钻杆与所述钻杆盒轨道平行的方向放置在所述钻杆盒中。

优选地，所述钻杆盒支架接近地面或基础的一个侧边设置有导向装置，所述导向装置包括安装在所述钻杆盒轨道上的导向板，所述导向板位于所述钻杆盒两侧，且顶部向外侧倾斜，所述导向板用于限定所述钻杆盒在导向板之间移动。

本发明还提供了一种使用上述装置的地面管柱吊装和移运方法，包括以下步骤：

a、起吊机构总成移至钻杆盒上方，吊具向下运动，所述吊具下端部的电磁铁从所述钻杆盒中吸取钻杆，吊具带动钻杆上升；

b、所述起吊机构总成移至所述翻转机械手或动力猫道侧边并下放所述吊具，所述吊具下端部的所述电磁铁脱离所述钻杆；

c、重复步骤b直至所述钻杆盒内的一层所述钻杆被全部移出；

d、当所述钻杆盒内的一层所述钻杆被全部移出，所述枕木就位于最上面了，此时再用所述起吊机构总成移至连接所述枕木的金属杆件位置，吸取所述金属杆件将枕木取走并放入指定位置；

d、重复a-d步骤直至所有所述钻杆被移出

本发明进一步提供了一种使用前述一个具体装置安装钻杆盒的方法，包括以下步骤：

当钻杆盒需要装入时，钻杆盒从导向板上部装入，导向板对钻杆盒具有导向作用，引导钻杆盒装入所述钻杆盒支架轨道，所述钻杆盒装入所述钻杆盒支架轨道后，所述滚轮在所述钻杆盒支架轨道的上表面滚动，使钻杆盒进入钻杆盒支架，完成钻杆盒的安装。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的地面管柱吊装和移运装置能够高效率地实现地面管柱吊装和移运方案，使得钻杆盒安装找正方便快速；免人工取枕木方案提高整套机具自动化水平，同时吊多根的伸缩磁铁吊臂提高作业效率。

附图说明

图1是本发明实施例的示意图。

图2是图1所示实施例中钻杆盒结构示意图。

图3是图2所示钻杆盒装上管具和枕木示意图。

图4是本发明实施例中一体化枕木示意图。

图5是钻杆盒导轨架意图。

图6是引导导轨示意图。

图7是起吊机构总成示意图。

图8是伸缩吊臂机构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

本发明的具体实施例，如图1所示，地面管柱吊装和移运装置主要包括起吊机构总成1，吊机导轨2，钻杆盒3，钻杆盒支架，导向装置5。其中，若干个钻杆盒3排成一列，所述钻杆盒3在能够在钻杆盒导轨架4平移，从而从所述列中抽出。起吊机构总成1能够沿吊机导轨2移动至不同钻杆盒3的位置，用于从钻杆盒3中提取钻杆，并移动至猫道或移运工位。起吊机构总成1包括能够沿竖直方向运动的吊具，所述吊具的下端部设置有电磁铁，用于吸取钻杆或枕木。在所述钻杆盒3中设置有钻杆挡杆32，所述钻杆挡杆32用于分隔钻杆，在所述钻杆盒3内还设置有用于分隔不同层钻杆的枕木组件，所述枕木组件包括至少两个枕木8和连接在所述至少两个枕木8之间的金属杆件9（本实施例中采用的是钢管）。

下面将结合钻杆的调运过程对本实施例的结构和动作关系予以进一步说明。

吊机吊运钻具的过程：

起吊机构总成1可以在吊机导轨2上滑动，运行到钻杆盒3上部时，其上的伸缩臂下展，吸住钻杆盒内部的管具后，再提起管具；随后起吊机构总成再运行到吊机导轨2的n端，n端正位于区域a上方，区域a放置有动力猫道或者翻转机械手等管具处理装备，此时，起吊机构总成上的伸缩臂机构下展，将钻具放到动力猫道或者翻转机械手上，再由动力猫道或者翻转机械手将钻具送上钻台。

钻杆盒的示意图见图2，钻杆盒由钻杆盒本体31，钻具挡杆32，枕木定位杆33，滚轮总成34组成；管具挡杆将钻杆盒内部分为若干隔仓，使得管具有序地排放在每个隔仓内，枕木定位杆用于定位一体化枕木，兼有管具挡杆的隔仓作用。滚轮总成使得钻杆盒能够在钻杆盒导轨上滑动。装上管具和垫木的钻杆盒见图3

吊机移除钻具间枕木的过程

当钻杆盒内最上面一层钻具被取完以后，枕木就位于最上面了，此时再用吊机将枕木取走，由于枕木采取了独特的一体化设计，两端是木头，中间是钢，一件枕木可以垫住钻具两端；吊机吸住一体化枕木中间的钢部分，就能吸走枕木，再将吸走的枕木放入图1所示的钻杆盒d当中，整个操作过程，不需要人工取放，枕木的结构见图3

一体化枕木结构说明

枕木采取了一体化设计，如图3，两件枕木8嵌在钢管9上，钢管9上有孔10，枕木可以通过该孔10与枕木定位杆3.3定位，在吊装时，吊臂上的电磁铁只要吸住中间的钢管部分，就能将一体化枕木吊起来，此过程免去了人工操作；

钻杆盒的安装与找正

当钻杆盒内的钻杆被取用完以后，需要将其取出，此时，拉动钻杆盒，使其从钻杆盒轨道向外滑出，钻杆盒下部有滚轮，可以在钻杆盒轨道上滑动，从钻杆盒轨道拉动到导向装置上，此时再进行钻具补充或者更换装满钻具的钻杆盒。

钻杆盒轨道的结构如图5，下部是h型钢11，上部是槽钢12；钻杆架滚轮在h型钢11上表面滚动，靠槽钢12进行限位；

当钻杆盒需要装入时，需要通过导向装置完成，导向装置的结构如图6，导向装置由引导导轨13和导向板14组成，引导导轨13的下部结构与钻杆盒轨道的下部结构完全相同，钻杆盒从导向板14的上部装入，导向板14对钻杆盒具有导向作用，能引导钻杆盒装入导向板13并在引导导轨13上滚动，钻杆盒装入导向装置后，滚轮在h型钢的上表面滚动，使钻杆盒装入钻杆盒支架内部；反向操作时原理相同。

起吊机构总成原理说明

起吊机构总成组成如图7，主要由龙门架15，滚轮总成16，驱动机构18总成，伸缩吊臂机构17组成。驱动机构18由马达，减速器和齿轮等组成，马达驱动齿轮转动，和固定在吊机导轨上的齿条啮合，从而驱动起吊机构在吊机导轨上运动。伸缩吊臂机构17下部有电磁铁，可以同时吸吊数根钻具。

伸缩吊臂机构工作原理说明

如图8所示，伸缩吊臂机构由底板21，外短吊臂22，内短吊臂23，内吊臂26，外吊臂27，轴24，导向架25，驱动缸28，滚轮29，滑槽42等组成，在伸缩吊臂机构底部安装有电磁铁41。

所述外吊臂27和所述内吊臂26分别由两组平行的杆件组成，同时每一组杆件又由两根短连杆组成，该两根短连杆的一端铰接，该两根短连杆的另一端形成所述外吊臂27和所述内吊臂26的两个端部；

底板21位于上方，用于与龙门架15连接，外短吊臂22的一端与底板21的一边铰接，内短吊臂23的一端与底板21的另一边铰接，内短吊臂23的另一端与外吊臂27的一端铰接，外短吊臂22的另一端与内吊臂的一端铰接，外吊臂27的另一端与电磁铁的一边铰接，内吊臂26的另一端与滑槽42滑动连接，导向架25的一端与底板21的中部固定连接，导向架25加工有滑槽，轴24依次穿过导向架的滑槽、外吊臂的中部、内吊臂的中部、内吊臂的中部、外吊臂的中部、导向架的滑槽，轴24的两端均安装有滚轮29，滚轮29在导向架25的滑槽内滚动，以起到导向的作用，防止整个伸缩吊臂结构发生偏移。

驱动缸28（液缸，电缸或者其他）驱动轴24带动各吊臂（外短吊臂22，内短吊臂22，内吊臂26，外吊臂27）向水平方向或者向垂直方向运动，从而带动整个机构向上或者向下运动。导向架上开有槽，轴24可以穿过，轴24端安装有滚轮29，滚轮29在导向槽两翼板间滚动，导向槽对油缸运动起到导向和支撑作用；电磁铁41顶部有滑槽42，滑槽42内有滚轮29，通过销轴连接在一起，滚轮29在滑槽42内滚动，使得电磁铁41始终处于水平状态。