專利名稱：一種井架排管裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種石油鉆機(jī)和修井機(jī)輔助設(shè)備，具體用于抓取管柱和使管柱自 動按照預(yù)設(shè)路線排列。
背景技術(shù)：
近年以來，自動化作業(yè)、生產(chǎn)安全以及人身安全越來越受到油田行業(yè)的重 視，如何提高作業(yè)的自動化程度和工作效率、提高作業(yè)安全條件、改善油田作業(yè)工人的勞動 強(qiáng)度，成為油田行業(yè)的一個重點(diǎn)工作。正是在這種大環(huán)境下，發(fā)明了該排管裝置，提高了自 動化程度，并替代了井架操作工人的工作，消除了在井架工作中最危險的一個工種。該排管 裝置也代表了石油行業(yè)向自動化、智能化發(fā)展的趨勢。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)難點(diǎn)在于提供一種自動化程度高、操作便捷靈活、易于推廣應(yīng) 用的井架二層臺排管裝置。該裝置能提升鉆機(jī)或修井機(jī)的科技技術(shù)水平，并提高工作效率， 降低勞動強(qiáng)度和工作危險性。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的設(shè)計方案如下該實(shí)用新型包括兩個X向 主平行四邊形側(cè)支架，兩個Y向滑軌馬達(dá)，一個回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，一個Y向滑動座，一個Y向滑軌， 一個Z向伸縮機(jī)構(gòu)，一個液壓機(jī)械臂，一個液壓抓取裝置，兩個Y向伸縮油缸，兩個嚙合齒 輪，自動排管控制系統(tǒng)，液壓動力單元。X向主平行四邊形側(cè)支架與Y向滑軌用銷軸鉸接在 一起，組成基本框架，Y向滑動座安裝在Y向滑軌上，在Y向滑軌馬達(dá)的驅(qū)動下滑動；回轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu)固定在Y向滑動座上方，帶動Z向伸縮機(jī)構(gòu)180度往復(fù)旋轉(zhuǎn)；Z向伸縮機(jī)構(gòu)可以在Z向進(jìn) 行上下伸縮，液壓機(jī)械臂連接在Z向伸縮機(jī)構(gòu)的下方，在液壓油缸的作用下可以進(jìn)行X向和 Z向兩個方向的動作，液壓抓取裝置鉸接在液壓機(jī)械臂下面，可以抓取鉆桿、套管等管柱；Y 向伸縮油缸連接X向主平行四邊形側(cè)支架和井架二層臺，帶動所述X向主平行四邊形側(cè)支 架沿X向擺動；自動排管控制系統(tǒng)控制排管軌跡，并對于出現(xiàn)的危險進(jìn)行報警；液壓動力單 元可以放置在任何地方，給液壓部件提供足夠的動力。本實(shí)用新型采用了穩(wěn)定的四邊形結(jié)構(gòu)作為執(zhí)行結(jié)構(gòu)的骨架，保證了強(qiáng)度，提高了 安全性；結(jié)合了機(jī)械、液壓、電氣等技術(shù)為一體，可按照設(shè)置的程序?qū)崿F(xiàn)精確、自動的抓管、 排管過程，并可以隨時轉(zhuǎn)到手動控制。排管裝置安裝在二層平臺的上面，通過二層平臺，可 以很容易的到達(dá)排管裝置的任何部位進(jìn)行安裝維修及更換零部件。
圖1是本實(shí)用新型的機(jī)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的左視圖，圖3是圖1的俯視圖，圖4是液壓抓取裝置的機(jī)構(gòu)示意圖，[0010]圖5是圖4左視圖，圖6是回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)示意圖，圖7是Y向滑動座和Y向滑軌的機(jī)構(gòu)示意圖，圖8是Z向伸縮機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)示意圖，圖9是液壓機(jī)械機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)示意圖。圖中1一X向主平行四邊形側(cè)支架，2— Y向滑軌馬達(dá)，3—回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，301—傳感 器護(hù)套，302—角度傳感器，303—連接軸，304—回轉(zhuǎn)油紅，305—支撐護(hù)套，306—載荷傳感 器，307—承重法蘭，308—承重軸承，309—上連接體，4—Y向滑動座，401—定位軸，402— 滾輪，403—安裝座，404—減磨塊，405—定位塊，5— Y向滑軌，501—嚙合齒條，502—襯塊， 503—導(dǎo)軌，6— Z向伸縮機(jī)構(gòu)，601—油缸，602—滑動套，603—外固定套，604—定位套I， 605—下封套，606—定位套II，607—下連接體，7—液壓機(jī)械臂，701-鉸接板，702-液壓油 缸，703-后轉(zhuǎn)臂，704-前轉(zhuǎn)臂，8—液壓抓取裝置，801 —固定板I，802—可拆卸夾持塊， 803—限位塊，804—固定板II，805—連接板，806—夾持座，807—浮動V型導(dǎo)向塊，808—鎖 緊套，809—固定銷，810—摩擦定位塊，811—壓緊彈簧，812—液壓缸柱塞I，813液壓缸柱 塞II，814—液壓缸缸體，815—滑動導(dǎo)軌，9一Y向伸縮油缸，10—井架二層臺，11 一嚙合齒 輪。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2和圖3所示，該排管裝置本身又有多個分組件組成由二個油缸提供 動力的一個主平行四邊形機(jī)構(gòu)作為主載荷平臺，主要來完成X方向的運(yùn)動；由一個油缸提 供動力的次平行四邊形機(jī)構(gòu)來完成將鉆桿擺放到井口位置或從井口位置抓取鉆桿，其運(yùn)動 為X方向；齒輪齒條移動機(jī)構(gòu)，來完成Y方向的運(yùn)動；管子操縱機(jī)構(gòu)，完成Z方向的運(yùn)動，用 于升降鉆桿，包括一個動力夾鉗，來夾住鉆桿；一個角旋轉(zhuǎn)裝置，安裝在移動平臺上，來完成 180度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，將管子從面向二層平臺轉(zhuǎn)到面向井口方向或者從面向井口方向旋轉(zhuǎn)至 面向二層平臺方向。三個坐標(biāo)軸的運(yùn)動定義如下X軸定義為二層平臺中心線，Y軸定義為沿二層平臺的管子排放方向，Z軸定義為垂直于鉆井平臺的方向。包括兩個X向主平行四邊形側(cè)支架1，兩個Y向滑軌馬達(dá)2，一個回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3，一個 Y向滑動座4，一個Y向滑軌5，一個Z向伸縮機(jī)構(gòu)6，一個液壓機(jī)械臂7，一個液壓抓取裝置 8，兩個Y向伸縮油缸9，井架二層臺10，兩個嚙合齒輪11。X向主平行四邊形側(cè)支架1與Y 向滑軌5鉸接在一起，組成基本框架，Y向滑動座4安裝在Y向滑軌5上，在Y向滑軌馬達(dá) 2的驅(qū)動下滑動；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3固定在Y向滑動座4上方，帶動Z向伸縮機(jī)構(gòu)6做180度往復(fù) 旋轉(zhuǎn)；Z向伸縮機(jī)構(gòu)6可以在Z向進(jìn)行上下伸縮，液壓機(jī)械臂7連接在所述Z向伸縮機(jī)構(gòu) 6的下方，在液壓油缸的作用下可以進(jìn)行X向和Z向兩個方向的動作，液壓抓取裝置8鉸接 在液壓機(jī)械臂7下面，可以抓取鉆桿、套管等管柱；Y向伸縮油缸9連接X向主平行四邊形 側(cè)支架1和所述井架二層臺10，帶動X向主平行四邊形側(cè)支架1沿X向擺動。在管柱的抓取和排放過程中，三個坐標(biāo)軸方向上的任何一個運(yùn)動都是相對獨(dú)立進(jìn)行的。因此，沒有任何復(fù)雜的復(fù)合運(yùn)動需要控制，可靠性得到了很大的提高。另外，液壓抓 取裝置在操作時抓在鉆桿頂端。無論是單根還是雙根或三根鉆桿的重心都在液壓抓取裝 置下面，鉆桿沒有任何傾斜的趨勢，移動是很平穩(wěn)的，不需要有另外的穩(wěn)定機(jī)構(gòu)。所有這些 優(yōu)點(diǎn)，都允許液壓抓取裝置可以很快地啟動，移動及停止，因此可以提高鉆井的速度。排管 裝置可以不受外界任何影響，無間隙地工作，尤其適合深井作業(yè)。當(dāng)排管裝置不能正常工作 時，因?yàn)榕殴苎b置不擋住鉆桿的正常移動路徑。因此，可以很容易回復(fù)到用人手操作的狀態(tài) 而不致于影響正常的鉆井過程。如圖4和圖5所示，液壓抓取裝置(8)包括兩個固定板I 801、四個可拆卸夾持塊 802、兩個限位塊803、兩個固定板II 804、一個連接板805、兩個夾持座806、兩個浮動V型導(dǎo) 向塊807、兩個鎖緊套808、兩個固定銷809、兩個摩擦定位塊810、四個壓緊彈簧811、四個液 壓缸柱塞I 812、兩個液壓缸柱塞II 813、一個液壓缸缸體814、兩個滑動導(dǎo)軌815 ；液壓缸缸 體814和兩個矩形截面滑動導(dǎo)軌815將兩個夾持座806和連接板805連接在一起，構(gòu)成液壓 抓取裝置8的主體，兩個液壓缸柱塞II 813安裝在液缸缸體814的內(nèi)部，固定銷809將鎖緊 套808固定在液壓缸柱塞II 813的端部，在液壓油的帶動下，鎖緊套808帶動夾持座806向 中間收縮，夾持管柱；可拆卸夾持塊802和浮動V型導(dǎo)向塊807安裝在夾持座806內(nèi)側(cè)面上， 起到導(dǎo)向和夾持管柱的作用，可根據(jù)管柱尺寸的不同進(jìn)行更換；摩擦定位塊810、壓緊彈簧 811、液壓缸柱塞I (812)安裝在夾持座806內(nèi)的液壓腔體內(nèi)，組成壓緊油缸，夾持座806在 滑動導(dǎo)軌815上滑動時，摩擦定位塊810可起到定位的作用，壓緊彈簧811提供預(yù)緊力，液 壓油加壓后摩擦定位塊810松開，夾持座806可移動。如圖6所示，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3包括一個傳感器護(hù)套301、一個角度傳感器302、一個連接 軸303、一個回轉(zhuǎn)油缸304、一個支撐護(hù)套305、一個載荷傳感器306、一個承重法蘭307、一 個承重軸承308、一個上連接體309 ；角度傳感器302安裝在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的上部，用連接軸303 連接到上連接體309上，回轉(zhuǎn)油缸304安裝在上部，法蘭形式連接到上連接體309上；載荷 傳感器306將上連接體309和承重法蘭307連接在一起，測量管柱的重量，上連接體309連 接到所述的Z向伸縮機(jī)構(gòu)6。如圖7所示，Y向滑動座4包括八個定位軸401，八個滾輪402，一個安裝座403，兩 個減磨塊404，八個定位塊405 ；Y向滑軌5包括兩組嚙合齒條501，兩組襯塊502，一組導(dǎo)軌 503 ；Y向滑動座4安裝在Y向滑軌5上，Y向滑軌5的截面為矩形，Y向滑動座4的八個滾 輪402在Y向滑軌5的上下矩形面接觸滾動；Y向滑軌馬達(dá)2安裝在Y向滑動座4上，Y向 滑軌馬達(dá)2下面安裝所述嚙合齒輪11，與滑軌5上安裝的嚙合齒條501配合，在滑軌馬達(dá)2 驅(qū)動下做往復(fù)運(yùn)動；Y向滑動座4與Y向滑軌5之間設(shè)置有減磨塊404。如圖8所示，Z向伸縮機(jī)構(gòu)6包括一個油缸601、一個滑動套602、一個外固定套 603、一個定位套I 604、一個下封套605、一個定位套II 606、一個下連接體607 ；油缸601上 面連接到上連接體309，下面連接到下連接體607，油缸伸縮時就帶動管柱上下移動；油缸 外圍安裝有外固定套603和滑動套602，設(shè)置定位套I 604和定位套II 606，在油缸伸縮時 起到導(dǎo)向作用。如圖9所示，液壓機(jī)械臂7包括兩個鉸接板701、一個液壓油缸702、一個后轉(zhuǎn)臂 703、一個前轉(zhuǎn)臂704 ；鉸接板701、后轉(zhuǎn)臂703、前轉(zhuǎn)臂704和液壓抓取裝置8鉸接組成一個 四邊形框架結(jié)構(gòu)，液壓油缸702安裝到四邊形框架內(nèi)，推動四邊形，形成的不同變形尺寸。
權(quán)利要求1.一種井架排管裝置，其特征在于包括兩個X向主平行四邊形側(cè)支架(1)，兩個Y向 滑軌馬達(dá)(2)，一個回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(3)，一個Y向滑動座(4)，一個Y向滑軌(5)，一個Z向伸縮機(jī) 構(gòu)(6)，一個液壓機(jī)械臂(7)，一個液壓抓取裝置(8)，兩個Y向伸縮油缸(9)，兩個嚙合齒輪 (11)，自動排管控制系統(tǒng)，液壓動力單元；所述X向主平行四邊形側(cè)支架(1)與所述Y向滑 軌(5)用銷軸鉸接在一起，組成基本框架，所述Y向滑動座(4)安裝在Y向滑軌(5)上，在Y 向滑軌馬達(dá)(2)的驅(qū)動下滑動；所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(3)固定在所述Y向滑動座(4)上方，帶動所 述Z向伸縮機(jī)構(gòu)(6) 180度往復(fù)旋轉(zhuǎn)；所述Z向伸縮機(jī)構(gòu)(6)可以在Z向進(jìn)行上下伸縮，所 述液壓機(jī)械臂(7)連接在所述Z向伸縮機(jī)構(gòu)(6)的下方，在液壓油缸的作用下可以進(jìn)行X向 和Z向兩個方向的動作，所述液壓抓取裝置(8)鉸接在所述液壓機(jī)械臂(7)下面；所述Y向 伸縮油缸(9)連接所述X向主平行四邊形側(cè)支架(1)和所述井架二層臺(10)，帶動所述X向 主平行四邊形側(cè)支架(1)沿X向擺動。
2.如權(quán)利要求1所述井架排管裝置，其特征在于Y向滑動座(4)安裝在Y向滑軌(5) 上，Y向滑軌(5)的截面為矩形，Y向滑動座(4)的八個滾輪(402)在Y向滑軌(5)的上下矩 形面接觸滾動；Y向滑軌馬達(dá)(2)安裝在Y向滑動座(4)上，Y向滑軌馬達(dá)(2)下面安裝所 述嚙合齒輪(11)，與嚙合齒條(501)配合，在滑軌馬達(dá)(2)驅(qū)動下做往復(fù)運(yùn)動；Y向滑動座 (4)與Y向滑軌(5)之間設(shè)置有減磨塊(404)。
3.如權(quán)利要求1所述井架排管裝置，其特征在于所述液壓抓取裝置(8)包括兩個 固定板I (801)、四個可拆卸夾持塊(802)、兩個限位塊(803)、兩個固定板II (804)、一個連 接板(805)、兩個夾持座(806)、兩個浮動V型導(dǎo)向塊(807)、兩個鎖緊套(808)、兩個固定銷 (809)、兩個摩擦定位塊(810)、四個壓緊彈簧(811)、四個液壓缸柱塞I (812)、兩個液壓缸 柱塞II (813)、一個液壓缸缸體(814)、兩個滑動導(dǎo)軌(815)；所述液壓缸缸體(814)和兩個 矩形截面滑動導(dǎo)軌(815)將兩個夾持座(806 )和連接板(805 )連接在一起，構(gòu)成液壓抓取裝 置(8)的主體，兩個液壓缸柱塞II (813)安裝在液缸缸體(814)的內(nèi)部，固定銷(809)將鎖 緊套(808)固定在液壓缸柱塞II (813)的端部，在液壓油的帶動下，鎖緊套(808)帶動夾持 座(806)向中間收縮，夾持管柱；可拆卸夾持塊(802)和浮動V型導(dǎo)向塊(807)安裝在夾持 座(806)內(nèi)側(cè)面上；摩擦定位塊(810)、壓緊彈簧(811)、液壓缸柱塞I (812)安裝在夾持座 (806)內(nèi)的液壓腔體內(nèi)，組成壓緊油缸。
4.如權(quán)利要求1所述井架排管裝置，其特征在于所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(3)包括一個傳感器 護(hù)套(301)、一個角度傳感器(302)、一個連接軸(303)、一個回轉(zhuǎn)油缸(304)、一個支撐護(hù) 套(305 )、一個載荷傳感器(306 )、一個承重法蘭(307 )、一個承重軸承(308 )、一個上連接體 (309)；角度傳感器(302)安裝在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的上部，用連接軸(303)連接到上連接體(309) 上，回轉(zhuǎn)油缸(304)安裝在上部，法蘭形式連接到上連接體(309)上；載荷傳感器(306)將 上連接體(309)和承重法蘭(307)連接在一起，上連接體(309)連接到所述的Z向伸縮機(jī)構(gòu) (6)。
5.如權(quán)利要求1所述井架排管裝置，其特征在于所述Z向伸縮機(jī)構(gòu)(6)包括一個油 缸(601)、一個滑動套(602)、一個外固定套(603)、一個定位套I (604)、一個下封套(605)、 一個定位套II (606)、一個下連接體(607)；油缸(601)上面連接到上連接體(309)，下面連 接到下連接體(607);油缸外圍安裝有外固定套(603)和滑動套(602)，設(shè)置定位套I (604) 和定位套II (606)。
6.如權(quán)利要求1所述井架排管裝置，其特征在于所述液壓機(jī)械臂(7)包括兩個鉸接 板(701)、一個液壓油缸(702)、一個后轉(zhuǎn)臂(703)、一個前轉(zhuǎn)臂(704)；鉸接板(701)、后轉(zhuǎn)臂 (703)、前轉(zhuǎn)臂(704)和液壓抓取裝置(8)鉸接組成一個四邊形框架結(jié)構(gòu)，液壓油缸(702)安 裝到四邊形框架內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種井架排管裝置，包括兩個X向主平行四邊形側(cè)支架，兩個Y向滑軌馬達(dá)，一個回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，一個Y向滑動座，一個Y向滑軌，一個Z向伸縮機(jī)構(gòu)，一個液壓機(jī)械臂，一個液壓抓取裝置，兩個Y向伸縮油缸，兩個嚙合齒輪，自動排管控制系統(tǒng)，液壓動力單元。本實(shí)用新型采用了穩(wěn)定的四邊形結(jié)構(gòu)作為執(zhí)行結(jié)構(gòu)的骨架，保證了強(qiáng)度，提高了安全性；結(jié)合了機(jī)械、液壓、電氣等技術(shù)為一體，可按照設(shè)置的程序?qū)崿F(xiàn)精確、自動的抓管、排管過程，并可以隨時轉(zhuǎn)到手動控制。本排管裝置安裝在二層平臺的上面，通過二層平臺，可以很容易的到達(dá)排管裝置的任何部位進(jìn)行安裝維修及更換零部件，一定程度上提高了作業(yè)的自動化程度，降低操作人員的工作強(qiáng)度和危險性。
文檔編號E21B19/14GK201835769SQ201020507840
公開日2011年5月18日 申請日期2010年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月28日
發(fā)明者于清峰, 劉 東, 張樹立, 胡國強(qiáng), 趙衛(wèi)東 申請人:煙臺杰瑞石油裝備技術(shù)有限公司, 胡國強(qiáng)