一种钻杆抹油智能装置及其全自动化智能钻井平台系统

本发明涉及石油钻井设备，更具体的说是涉及一种钻杆抹油智能装置及其全自动化智能钻井平台系统。

背景技术：

1、目前，在国内石油钻井过程中，钻井平台上存在大量的人工工作，如钻杆在下井前需要人工对钻杆丝扣螺纹除尘抹油。顶驱带动钻杆进行下钻前，钻井平台井筒处需要人工对钻杆进行连接并加以紧固。在地面排列的钻杆通过人工运送到井筒处，将一根重达数吨的钻杆竖立起来，并与上方井架上的顶驱连接，下方与井筒中的钻杆准确连接，人工完成这一操作过程至少需要多人同时操作。

2、由于钻井平台上方操作空间较小，人工操作不方便，容易发生事故，同时工人作业强度高，整体作业效率低，工作复杂而繁琐。而且，现有技术中虽然有相应的钻杆转运类装置，但是缺少全自动化的钻杆抹油装置，以及配合全自动化抹油的整体转运和钻杆下钻连接的系统。

3、因此，如何提供一种钻杆抹油智能装置及其全自动化智能钻井平台系统代替传统钻井平台系统，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种钻杆抹油智能装置及其全自动化智能钻井平台系统，旨在解决上述技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种钻杆抹油智能装置，包括钻杆抹油模块，所述钻杆抹油模块包括：

4、滑轨；所述滑轨一侧安装有支撑驱动滚轮机构和液压起翘器，所述支撑驱动滚轮机构上安装有重力传感器，所述液压起翘器能够将钻杆抬起并送至所述支撑驱动滚轮机构上；所述滑轨上滑动连接有定位滚轮机构、除尘器和喷涂抹油机构；

5、可编程plc自动控制单元，所述可编程plc自动控制单元用于根据所述重力传感器的检测信号，控制所述液压起翘器的抬起和恢复动作，且能够控制所述支撑驱动滚轮机构、所述定位滚轮机构、所述除尘器和所述喷涂抹油机构在所述滑轨上的滑动动作，以及控制所述支撑驱动滚轮机构的转动驱动动作，并配合所述定位滚轮机构实现对所述钻杆的转动导向限位，和控制所述除尘器和所述喷涂抹油机构对所述钻杆的螺纹部进行除尘和喷涂抹油动作。

6、通过上述技术方案，本发明提供的钻杆抹油智能装置通过重力传感器对支撑驱动滚轮机构上是否有钻杆进行判断，并通过液压起翘器启动将钻杆抬起送至支撑驱动滚轮机构上，同时通过可编程plc自动控制单元的控制，使得定位滚轮机构、除尘器和喷涂抹油机构配合运行，先除尘然后喷涂抹油，实现自动化的智能抹油控制。

7、优选的，在上述一种钻杆抹油智能装置中，所述除尘器和所述喷涂抹油机构上均安装有计时传感器。通过设置计时器可以对除尘器和喷涂抹油机构的工作时间进行设定，具有更好的自动控制效果。

8、优选的，在上述一种钻杆抹油智能装置中，所述液压起翘器为液压缸驱动的杠杆式活动杆体起翘结构。通过液压缸控制抬起和放下的动作，驱动结构结构，且稳定可靠。

9、优选的，在上述一种钻杆抹油智能装置中，所述支撑驱动滚轮机构、所述定位滚轮机构、所述除尘器和所述喷涂抹油机构均具有与所述滑轨滑动连接的滑动驱动块，所述滑动驱动块内部具有与所述滑轨摩擦配合的电机驱动的滚轮结构。通过电机驱动的滚轮结构与滑轨发生摩擦，使得滑动驱动块可以在轨道上运动，结构简单，且稳定可靠。

10、优选的，在上述一种钻杆抹油智能装置中，所述支撑驱动滚轮机构、所述定位滚轮机构、所述除尘器和所述喷涂抹油机构均包括通过液压缸驱动的杠杆式活动杆体起翘结构，使其在所述滑轨上滑动或不工作时，将相应的作用部抬起。通过设置液压缸驱动的杠杆式活动杆体起翘结构，使得各机构在不工作或者滑动时，可以抬起，防止与钻杆发生摩擦。

11、优选的，在上述一种钻杆抹油智能装置中，所述支撑驱动滚轮机构和所述定位滚轮机构均包括并列布置的两个滚轮，所述支撑驱动滚轮机构中的一个所述滚轮通过电机和传动带结构驱动转动。通过设置并列布置的两个滚轮可以使得钻杆被上下夹持在四个滚轮之间，结构简单，且稳定可靠。

12、本发明还提供了一种全自动化智能钻井平台系统，包括上述的一种钻杆抹油智能装置，所述钻杆抹油模块一侧布置有钻杆运输模块、扳手机器人模块和驱动顶驱模块，所述可编程plc自动控制单元用于控制所述钻杆运输模块将所述钻杆抹油模块上的所述钻杆运输至所述驱动顶驱模块处，并将所述钻杆顶端与所述驱动顶驱模块的顶驱连接，所述扳手机器人模块将与所述顶驱连接的钻杆底端与井筒中的钻杆顶端连接。

13、通过上述技术方案，本发明利用钻杆抹油模块、钻杆运输模块、扳手机器人模块和驱动顶驱模块的相互配合，能够完成钻杆的自动清扫抹油，并自动转运安装，代替人工完成作业，有效避免了对人工的伤害，在钻井过程中动作快捷、精准高效，既省人工，又增强作业安全性，本发明有效推动全自动化智能钻井平台的发展，促进我国石油生产的现代化进程。

14、优选的，在上述一种全自动化智能钻井平台系统中，所述顶驱底端、所述钻杆运输模块的操作手上和所述扳手机器人模块的操作手上均安装有压力传感器。通过压力传感器的感应，能够判断钻杆的有无，进而通过可编程plc自动控制单元控制各模块进行操控。

15、优选的，在上述一种全自动化智能钻井平台系统中，所述驱动顶驱模块包括井架，所述顶驱滑动连接在所述井架上，所述顶驱具有电机驱动的齿轮结构，并与所述井架上的齿条啮合，实现上下升降动作。齿轮和齿条的配合结构能够实现简单快速的驱动，且稳定性强。

16、优选的，在上述一种全自动化智能钻井平台系统中，所述齿条的顶端和底端均安装有限位传感器。通过设置限位传感器能够对顶驱的运动上限和下限进行有效监控。

17、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种钻杆抹油智能装置及其全自动化智能钻井平台系统，具有以下有益效果：

18、1、本发明提供的全自动化智能钻井平台系统可以大幅提高钻井效率。

19、2、本发明提供的全自动化智能钻井平台系统在钻井过程中动作快捷、精准高效，既省人工，又增强作业安全性。

20、3、本发明提供的全自动化智能钻井平台系统可以实现远程控制，无需人工实现全智能化，设备操作简单、可靠、安全。

21、4、本发明提供的全自动化智能钻井平台系统解决了传统人工钻井现场的环境脏乱差的问题。

技术特征：

1.一种钻杆抹油智能装置，其特征在于，包括钻杆抹油模块(1)，所述钻杆抹油模块(1)包括：

2.根据权利要求1所述的一种钻杆抹油智能装置，其特征在于，所述除尘器(15)和所述喷涂抹油机构(16)上均安装有计时传感器。

3.根据权利要求1所述的一种钻杆抹油智能装置，其特征在于，所述液压起翘器(13)为液压缸驱动的杠杆式活动杆体起翘结构。

4.根据权利要求1所述的一种钻杆抹油智能装置，其特征在于，所述支撑驱动滚轮机构(12)、所述定位滚轮机构(14)、所述除尘器(15)和所述喷涂抹油机构(16)均具有与所述滑轨(11)滑动连接的滑动驱动块(17)，所述滑动驱动块(17)内部具有与所述滑轨(11)摩擦配合的电机驱动的滚轮结构。

5.根据权利要求1所述的一种钻杆抹油智能装置，其特征在于，所述支撑驱动滚轮机构(12)、所述定位滚轮机构(14)、所述除尘器(15)和所述喷涂抹油机构(16)均包括通过液压缸驱动的杠杆式活动杆体起翘结构，使其在所述滑轨(11)上滑动或不工作时，将相应的作用部抬起。

6.根据权利要求1所述的一种钻杆抹油智能装置，其特征在于，所述支撑驱动滚轮机构(12)和所述定位滚轮机构(14)均包括并列布置的两个滚轮，所述支撑驱动滚轮机构(12)中的一个所述滚轮通过电机和传动带结构驱动转动。

7.一种全自动化智能钻井平台系统，其特征在于，包括权利要求1-6中所述的一种钻杆抹油智能装置，所述钻杆抹油模块(1)一侧布置有钻杆运输模块(2)、扳手机器人模块(3)和驱动顶驱模块(4)，所述可编程plc自动控制单元用于控制所述钻杆运输模块(2)将所述钻杆抹油模块(1)上的所述钻杆(5)运输至所述驱动顶驱模块(4)处，并将所述钻杆(5)顶端与所述驱动顶驱模块(4)的顶驱(41)连接，所述扳手机器人模块(3)将与所述顶驱(41)连接的钻杆(5)底端与井筒(6)中的钻杆(5)顶端连接。

8.根据权利要求7所述的一种全自动化智能钻井平台系统，其特征在于，所述顶驱(41)底端、所述钻杆运输模块(2)的操作手上和所述扳手机器人模块(3)的操作手上均安装有压力传感器。

9.根据权利要求7所述的一种全自动化智能钻井平台系统，其特征在于，所述驱动顶驱模块(4)包括井架(42)，所述顶驱(41)滑动连接在所述井架(42)上，所述顶驱(41)具有电机驱动的齿轮结构，并与所述井架(42)上的齿条(43)啮合，实现上下升降动作。

10.根据权利要求9所述的一种全自动化智能钻井平台系统，其特征在于，所述齿条(43)的顶端和底端均安装有限位传感器。

技术总结
本发明公开了一种钻杆抹油智能装置及其全自动化智能钻井平台系统，涉及石油钻井设备技术领域，钻杆抹油智能装置包括钻杆抹油模块，钻杆抹油模块包括滑轨；滑轨一侧安装有支撑驱动滚轮机构和液压起翘器，支撑驱动滚轮机构上安装有重力传感器，液压起翘器能够将钻杆抬起并送至支撑驱动滚轮机构上；滑轨上滑动连接有定位滚轮机构、除尘器和喷涂抹油机构；全自动化智能钻井平台系统包括布置在钻杆抹油模块一侧的钻杆运输模块、扳手机器人模块和驱动顶驱模块，可编程PLC自动控制单元控制以上结构智能操作。本发明代替人工完成作业，有效避免了对人工的伤害，在钻井过程中动作快捷、精准高效，既省人工，又增强作业安全性。

技术研发人员：孙腾飞,刘浩,张杨,颜廷俊,韩永亮,李永安,刘子扬
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12