[發明專利]鉆井的自動化裝置

有效

• 申請號: 201110123109.0
• 申請日: 2011-05-13
• 公開（公告）號: CN102777164A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 鄒家福;鄒永平;鄒家華;胡冬梅
• 申請（專利權）人: 鄒家福;鄒永平;鄒家華
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種石油及天然氣的鉆井設備，特別是鉆井的自動化裝置。

背景技術

現有的石油天然氣鉆井，井臺上操作主要是全靠人工，工人把鋼絲繩吊著的鉆桿從井臺邊到井口來回往返拉動，鉆桿與井口的對正、大鉗的推進與后退、卡瓦的推進與拉開等繁重的體力勞動，一方面消耗工人巨大的體力，二方面工效太慢。國外有少許自動化鉆井，但鉆井設備價格昂貴，而主要是井臺上設備構造與現有鉆井井臺設備構造有很大區別。也就是說，在不改變原有鉆井井臺設備構造條件下，如要把大量的現有鉆井井臺設備改成自動化操作，是根本不可能的。

發明內容

本發明是為了解決把現有鉆井井臺操作改成自動化而不改變原鉆井井臺設備情況下而設計的。

發明要點：鉆井井臺上工人主要循環地從事把鋼絲繩吊著的鉆桿從井臺邊到井口往返拉動、接鉆桿、取鉆桿這樣的繁重勞動，要完成鉆桿的對接，井臺主要工作有：卡瓦的移動、張開與解扣；大鉗的推進與拉開；鉆桿拉動與對正。現在已普遍使用一種“自動卡瓦”，自動卡瓦要配合整個井臺實現自動化是具備了條件的，也只略加改動。大鉗的推進與拉開，因井口位置是固定的，只加上機械推拉移動裝置和把上面的開關改成自動的也就能配合整個井臺操作自動化。難點，在于鉆桿的移動與對正。因現有井臺上被吊拉起來的鉆桿是飄擺不定的，尤其是初始位置是不定的，所以只能一直用人工手推。慢慢移動對正井口里那一根鉆桿的螺紋導向口(往往幾個人同時操作)。所以，只要解決了鉆桿移動與對正問題，整過井臺實現自動化就完全可能了。

本發明主要解決鉆桿的捕捉、移動與對正。該裝置主要由轉臂、外臂、抱夾機構、轉臂軸、軸座、底盤、液壓機構、電器控制線路組成。軸座與底盤固成一體，轉臂軸與轉臂垂直連固成一體，轉臂軸安裝于軸座內，受旋轉液壓油缸控制，可以正、反轉動自如。外臂呈方形管狀，插入轉臂內相應方形管滑道，受管道內液壓缸(活塞桿)控制，可以在轉臂內滑動伸縮自如。抱夾機構由剪式夾爪結構、夾爪軸銷、后柄、液壓缸、上夾板、下夾板、夾板座組成。剪式夾爪結構的軸銷安裝固定在上夾板上。兩條后柄之間安裝有液壓缸(及活塞桿)。液壓缸活塞桿的伸長與收回，控制了夾爪的張開與合攏。上、下夾板互相平行，由夾板座組合成一個整體。夾板座從前臂前部側面卡進去，上、下夾板分別在外臂前部的上面和下面。上、下夾板上都開有對應的垂直于夾板平面的孔。外臂上、下面也開有孔，與卡進的上、下夾板上的孔同心。一根軸穿過上夾板、外臂、下夾板。于是抱夾機構被安裝在外臂前端，并可以繞軸轉動，可以從外臂前部的左側面轉動到右側面。抱夾機構的轉動，由安裝在外臂殼體內的旋轉液壓油缸控制。該裝置整體上是一個轉臂機構，就如機械廠里的搖臂鉆床一樣。對鉆桿的捕捉、移動與對正，是這樣實現的：鉆桿從井臺下邊被鋼絲繩拉上來的初始位置(或鉆桿起鉆后立著堆放在井臺邊上的位置)，我們把它作為一個點(一個大致的區域)，以下稱鉆桿點。把井口位置作為一個點。把本裝置軸座、底盤安裝位置作為一個點(以下稱圓點)。這樣三點連線即成一個三角形。圓點設置在井臺邊上，與另外兩點大致(盡可能)成等腰三角形(這里按等腰三角形敘述)，圓點是等腰三角形的頂點。當需要把井臺邊鉆桿移動到井口的時候，轉臂向鉆桿點區域轉動。這時，夾爪已張開，并且面向鉆桿點這一方向，轉臂帶著已張開相當大距離的夾爪，向著被鋼絲繩吊著的飄擺不定的鉆桿“橫掃”過去。兩夾爪上相對安裝有傳感器(比如光電傳感器)。當鉆桿進入兩夾爪之間的抱夾范圍，則傳感器立即啟動相應開關，使后柄上的液壓機構動作，兩夾爪立即收攏而抱住鉆桿，并不抱死，并留有適量(較小)間隙。同時，使轉臂轉動立刻停止。當夾爪一收攏，觸動行程開關，使轉臂改變旋轉方向，同時抱夾機構轉動，使夾爪朝向井口點一方，隨轉臂向井口點方向轉動。當被抱夾機構抱住的鉆桿正對井口上方時，轉臂立即停止轉動，這時吊鉆桿的鋼絲繩放下鉆桿，鉆桿頭落進井口鉆桿的螺紋頭內。這時操作人員按一個開關，表示這一個捕捉、移動、對正鉆桿過程結束。隨即，夾爪松開，轉臂反轉到適當位置，讓出井口附近空間。在下一次需要捕捉、移動、對正鉆桿的時候，工人再按一下開關，就重復上述動作。同理，起鉆桿時，把抱夾機構的捕捉點定在井口點，運送點是井口邊上鉆桿點或指定位置。其他動作，過程與上述相同。轉臂距井臺面有一定高度，甚至于工人可以隨便走動，一般障礙物都能讓過。