[發明專利]一種用于管具處理的雙臂機器人及管具處理系統

在審

• 申請號: 201911215108.1
• 申請日: 2019-12-02
• 公開（公告）號: CN112983304A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 高杭;何波
• 申請（專利權）人: 四川宏華石油設備有限公司
• 主分類號: E21B19/14
• 分類號: E21B19/14;E21B19/15
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 劉蕓蕓

本發明涉及石油鉆采設備領域，具體涉及一種用于管具處理的雙臂機器人及管具處理系統。這種雙臂機器人包括立柱和兩個手，其中一個機械手與立柱一側可滑動地相連，另一個機械手與立柱另一側可滑動地相連，機械手包括用于夾持管具的夾持裝置，兩個機械手上的夾持裝置被允許具有不同的運動速度。管具處理系統包括管具存儲組件和上述的雙臂機器人。本發明提供的雙臂機器人和管具處理系統能夠直接從管具堆放現場取管并調節管具的姿態，從而無需在井架上設置管具臨時存儲點，也能夠精簡管具運輸的設備，有利于降低井架的載荷、提高工作效率。

技術領域

本發明涉及一種石油鉆采設備機械，特別是一種用于管具處理的雙臂機器人及管具處理系統。

背景技術

在石油天然氣鉆井系統中，包括陸地鉆機和海洋鉆機，為了提高其工作效率，特別是為了提高起下鉆作業的工作效率，通常會在井架內或外設置鉆桿立柱臨時儲存區域，也就是立根盒區域。鉆桿被連接成雙根或三根甚至四根行程立根，豎直排放到立根盒區域內。

為實現上述目的，鉆井系統需配置立根盒、排管機、接立根機械手、鼠洞、貓道等諸多設備。這些設備協同作業將通過錨定單根鉆桿水平移運到轉臺，接立根機械手將單根鉆桿從水平姿態調整到豎直姿態，并在鼠洞的配合下將單根鉆桿連接成立根，并交由排管機排放在立根盒，等井口需要下放立根時，排管機將目標立根從立根盒中取出，并移送至井口，交給頂驅。

可見立根盒作為立根臨時存儲裝置，是提高工作效率的關鍵設備之一。立根盒需要有足夠大容量來儲存所有鉆井深度的鉆桿，所以立根盒需要有足夠的大結構尺寸、結構強度、剛度滿足其工作需要。同時，立根盒安裝在井架中上部，增加了井架整體的重心高度，且需局部加強來滿足連接可靠性。當立根盒內存滿立根時，井架的立根載荷將大大增加；滿立根情況還大大增加了風載的迎風面積增大了風對井架作用力，同時鉆臺立根盒區域也需足夠結構強度來支撐所有立根的重量。當突發緊急情況時，還需要及時將全部立根從立根盒里取出，拆卸成單根放置在管具堆場。這將造成巨大的工作量，而且造成大量工作效率的浪費。

同時立根盒、排管機、接立根機械手、鼠洞、貓道等設備也是鉆井系統重要成本組成之一，這些設備繁多、造價高、重量大，極大地提高了在鉆井系統的成本。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術存在的問題，提供一種用于管具處理的雙臂機器人及管具處理系統，其能夠直接從管具堆場取立根，并調整立根姿態，將立根移運至井口，從而無需再井架上再放置臨時立根盒，也不需要采用排管機、接立根機械手、鼠洞、貓道等設備，使得井架載荷大大降低。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一方面，本發明提供了一種用于管具處理的雙臂機器人，其包括立柱和兩個機械手，其中一個機械手與立柱一側相連，另一個機械手與立柱另一側相連，機械手包括用于夾持管具的夾持裝置，兩個機械手上的夾持裝置被允許具有不同的運動速度。通過上述的結構，使用時，立柱連接在井架上，雙臂機器人的兩個機械手從管具堆放現場取管，然后通過夾持裝置的不同運動速度調整管具的姿態，便于實現下管。采用上述的用于管具處理的雙臂機械人，可以直接從管具堆放現場取管并調節管具的姿態，從而無需在井架上設置管具的臨時堆放點，有利于減小井架的載荷，同時能夠極大地精簡接管設備，進一步減小井架的載荷。

作為本發明的優選方案，機械手還包括機械臂，機械臂一端用于與立柱可滑動相連，機械臂另一端與夾持裝置相連，兩個機械手上的機械臂被允許具有不同的滑動速度，機械臂包括六自由度串聯機械臂。六自由度串聯機械臂的技術成熟、可靠性高，且具備足夠多的自由度，能夠滿足管具姿態變化的需要。

作為本發明的優選方案，夾持裝置包括接頭、夾持架、第一夾持部和第二夾持部；夾持架一端與接頭相連，夾持架另一端與第一夾持部和第二夾持部轉動相連；第一夾持部和第二夾持部相對設置，第一夾持部與第二夾持部之間形成一個可開合的夾持空間。