[發明專利]一種適用于石油鉆井管柱自動化處理裝置及其工作方法

有效

• 申請號: 202110049560.6
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112814584B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 劉延俊;石振杰;王雨;賈華;白發剛;薛鋼
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21B19/00
• 分類號: E21B19/00;E21B19/14;E21B19/15;E21B19/10;E21B19/16
• 代理公司: 濟南魯科專利代理有限公司 37214
• 代理人: 滕慧

本發明涉及石油鉆井設備技術領域，尤其涉及一種適用于石油鉆井管柱自動化處理裝置及其工作方法。該管柱自動化處理裝置包括地面管柱自動化輸送單元、地面到鉆臺的管柱自動化輸送單元、鉆臺立柱自動化處理單元和立柱存儲單元；上述單元配合實現鉆井管柱的鉆井作業自動化操作。該管柱自動化處理裝置及工作方法較好的解決了現有管柱自動化處理手段在立柱建立和存放方面存在耗時耗力的問題。

技術領域

本發明涉及石油鉆井設備技術領域，尤其涉及一種適用于石油鉆井管柱自動化處理裝置及其工作方法。

背景技術

隨著石油鉆井技術的不斷發展，其作業設備的安全、可靠和效率等問題受到人們越來越多的重視。石油鉆井管柱自動化操作技術是當前石油裝備發展的重要方向，也是未來開展無人化鉆井作業的重要關鍵技術之一。實現石油鉆井管柱的自動化處理不僅能提升作業效率、作業安全性和可靠性，而且可以大幅降低勞動強度，減少用工成本。

目前，國外在石油鉆井管柱自動化處理裝置的研制上已經趨于成熟。我國自身工業基礎薄弱，在自動化技術的應用方面起步較晚，就當前我國已經開發成功的陸地管柱自動化鉆機而言，我們也才剛剛起步，受設備自身工作性能和傳統操作方式等多方面因素的影響，仍需潛心研究并不斷向前發展。國內也有多家企業和研究機構從事技術的研究，其中，如寶雞石油機械廠、中石化勝利鉆井院和三一重工都相繼推出了具有其自身特色的陸地管柱自動化成套鉆井裝備。但現有的管柱自動化處理手段在立柱建立和存放方面存在耗時耗力的問題。

發明內容

本發明提供了一種適用于石油鉆井管柱自動化處理裝置及其工作方法，能夠實現鉆井管柱的自動化輸送、處理、上下鉆臺、鉆進、起鉆、下鉆、立根排放等鉆井作業的自動化操作，解決了現有技術中存在的立柱建立和存放耗時耗力問題。

本發明所采用的技術方案之一是：

一種適用于石油鉆井管柱自動化處理裝置，包括地面管柱自動化輸送單元、地面到鉆臺的管柱自動化輸送單元、鉆臺立柱自動化處理單元和立柱存儲單元；上述單元配合實現鉆井管柱的鉆井作業自動化操作。

進一步地，所述地面管柱自動化輸送單元包括抓管機械臂7、滑軌6和管柱定位導軌8，抓管機械臂在滑軌上滑動抓取單根管柱并放至管柱定位導軌上；所述地面到鉆臺的管柱自動化輸送單元包括動力鼠洞、管柱自動處理機構和翻管機械臂9；所述管柱定位導軌輔助單根管柱輸送給往翻管機械臂；所述鉆臺立柱自動化處理單元包括頂驅系統1、鐵鉆工3、動力卡瓦4、管柱自動存取機械臂12；管柱自動存取機械臂12包括鉆桿扶正機械臂19和管柱存放機械臂33；所述立柱存儲單元包括旋轉立根存放庫10和管柱自動存取機械臂12。

進一步地，所述抓管機械臂7采用液壓驅動和電驅動的復合驅動形式在導軌6上水平滑動，以此實現對地面上單根管柱的抓取遞送動作；所述管柱定位導軌8用于單根管柱的精確定位和自動輸送往下一管柱處理單元；

所述翻管機械臂9用于抓取單根管柱；翻管機械臂9由機械臂臂身16和夾緊機構17組成，在夾緊機構17上設置第一線性移動裝置15A；翻管機械臂用于夾取和遞送管柱或建立好的立柱；在翻管機械臂下端布置有動力鼠洞和所述管柱自動處理機構，用以實現兩管柱一立柱的自動線性移動和管柱拼接；

所述鉆桿扶正機械臂19用于實現對立柱的抓取定位及扶正工作；所述管柱存放機械臂具有固定的旋轉角度和抓放動作，用以實現對立柱的自動裝拆及存放工作；所述頂驅系統1為電驅動，頂驅系統將立柱上端與頂驅系統中心管連接，連接完成后頂驅系統通過伸縮和移動實現對單根管柱及立柱的取放、進鉆、起鉆動作；所述鐵鉆工3具有沖扣鉗和旋扣鉗，其與動力卡瓦4配合完成立柱的裝卸動作；