CN111155944B - 一种油田钻井装置的供管系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种油田钻井装置的供管系统,用于解决油田钻井过程中对油杆输送的技术问题。一种油田钻井装置的供管系统，包括：用于提供油杆的管箱机构；用于将管箱机构内的油杆向上提升的提升机构；用于将提升机构上的油杆导送至推送机构上的导送机构；用于将油杆推送至油管安装处的推送机构。发明内容有益效果：本发明技术方案，能够实现从油杆出管、油管输送的一体化操作；智能化程度高、节约人力。

Description

一种油田钻井装置的供管系统

技术领域

本发明涉及油田钻井中油杆供应技术领域，具体地说是一种油田钻井装置的供管系统。

背景技术

油田在钻井过程中，油杆的传输是一项重要的工序。现有技术中，通常采用摆臂机械手抓取油井一旁的油杆，然后将油杆带动至安装装置的固定位置，实现上下油杆的对接。这种方式的油杆传递，需要事先将油杆箱内的油杆摆放至油杆架上，然后通过中间传递机械将油杆架上的油杆传递至定点位置，才能满足摆臂机械手定位抓取的目的。现有技术中的这种方式，机械成本较高并且可靠性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油田钻井装置的供管系统,用于解决油田钻井过程中对油杆输送的技术问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种油田钻井装置的供管系统，包括：

用于提供油杆的管箱机构；

用于将管箱机构内的油杆向上提升的提升机构；

用于将提升机构上的油杆导送至推送机构上的导送机构；

用于将油杆推送至油管安装处的推送机构。

进一步的，管箱机构包括油杆箱和箱体阀门，箱底采用倾斜面，箱底最低端处的侧方箱壁上设有卸管窗，箱体阀门可开合的安装在卸管窗处，箱体阀门的外侧上端设有下限位顶压座，箱体阀门纵向上间隔设有多个取管口；下限位顶压座与取管口和所述的提升机构对应设置。

进一步的，所述箱底上设有用于拨动卸管窗处油杆的拨管机构，拨管机构包括拨管油缸和拨管板，箱底上设有拨管槽，拨管板可升降的安装在拨管槽内，拨管油缸安装在箱底内，拨管油缸的动力输入端与拨管板连接。

进一步的，所述油杆箱外侧壁上设有出管检测槽，出管检测槽位于卸管窗的上方，用于检测油杆从卸管窗处滚出的出管检测机构安装在出管检测槽中；出管检测机构包括出管检测电磁铁、出管检测板、出管检测复位弹簧和出管检测开关，出管检测电磁铁安装在出管检测槽内，出管检测板通过出管检测复位弹簧与出管检测槽的内端连接；所述出管检测开关安装在出管检测板上。

进一步的，所述提升机构包括提升电杆、提升座、提升架、提升爪手和提升托举伸缩油缸，提升电杆沿油杆箱的竖向设置，提升座安装在提升电杆的升降移动动力输出端上；提升架横向安装在提升座上，提升爪手通过提升托举伸缩油缸可内外移动的安装在提升架上；提升电杆的驱动电机采用绝对值电机。

进一步的，所述提升机构包括出管接近开关，出管接近开关通过支架安装在提升座的下端；所述提升爪手内设有提升托举检测开关。

进一步的，所述导送机构设置在所述油杆箱的上端，包括导送检测接近开关、导送电杆、导送架、导送爪手和导送托举检测开关；用于检测提升机构是否已经将油杆提升至指定高度的导送检测接近开关安装在油杆箱的上端前侧，导送电杆位于油杆箱内的上方并沿油杆箱的前后纵向设置；油杆箱的上端板设有与导送电杆对应设置的导送滑槽，导送滑槽内可滑动的设有导送滑块，导送架横向安装在导送滑块上；导送爪手安装在导送架的两侧用于承接来自提升机构的油杆，用于检测油杆是否已经落入导送爪手内的导送托举检测开关安装在导送爪手底端。

进一步的，推送机构横向安装在油杆箱的上端后侧，它包括推送承接顶升油缸、推送电杆、推送卡持爪和推送导向爪；推送底座横向安装在油杆箱上，推送底座与油杆箱之间安装推送承接顶升油缸，推送电杆设置在推送底座上；推送卡持爪安装在推送电杆的横向移动动力输出端上，推送导向爪安装在推送底座末端，与所述推送卡持爪前后平齐对应设置。

进一步的，所述推送导向爪内设置有推送承接检测开关；所述推送机构还包括推送电磁铁，用于吸附固定油杆的推送电磁铁安装在推送卡持爪内。

进一步的，所述推送机构还包括推送第一油缸、推送第二油缸和末端推送接近开关；所述推送第一油缸竖向安装在推送卡持爪的上端，推送第二油缸横向安装在推送第一油缸的动力输出端上；末端推送接近开关安装在推送导向爪上。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明技术方案，能够实现从油杆出管、油管输送的一体化操作；智能化程度高、节约人力。

附图说明

图1为本发明实施例的前视示意图；

图2为图1中A处局部放大图；

图3为本发明实施例的俯视示意图；

图4为图3中D处局部放大图；

图5为图3中A-A向剖视示意图；

图6为图5中E处局部放大图；

图7为图5中G处局部放大图；

图8为图5中F处局部放大图；

图9为图5中H处局部放大图；

图10为图3中的B-B向剖视示意图；

图11为图10中J处局部放大图；

图12为图10中K处局部放大图；

图中：100、油杆箱；101、箱体阀门；102、扭转弹簧；103、箱底；104、卸管窗；105、下限位顶压座；106、取管口；107、拨管油缸；108、拨管板； 109、出管检测槽；110、出管检测电磁铁；111、出管检测板；112、出管检测复位弹簧；113、出管检测开关；200、提升电杆；201、提升座；202、出管接近开关；203、提升架；204、提升爪手；205、提升托举检测开关；206、提升托举伸缩油缸；207、提升卡板；300、导送检测接近开关；301、导送电杆；302、导送架；303、导送爪手；304、导送托举检测开关；305、导送滑槽；306、导送滑块；400、推送承接顶升油缸；401、推送电杆；402、推送卡持爪；403、推送电磁铁；404、推送第一油缸；405、推送第二油缸；406、推送导向爪；407、推送承接检测开关；408、末端推送接近开关；409、推送底座。

具体实施方式

为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和技术描述以避免不必要地限制本发明。

如图1至12所示，一种油田钻井装置的供管系统，包括控制系统以及与控制系统电连接的管箱机构、拨管机构、出管检测机构、提升机构、导送机构和推送机构。

管箱机构包括油杆箱100、箱体阀门101和扭转弹簧102；油杆箱100的侧方设有放置油杆的侧门，箱底103采用倾斜面，箱底103最低端处的侧方箱壁上设有卸管窗104；所述的箱体阀门101通过扭转弹簧102可开合的安装在卸管窗104处，箱体阀门101的下端板内侧伸入卸管窗104内以便于拨动油杆。当箱体阀门101开启时，油杆即可通过卸管窗104向外滚出。箱体阀门101的外侧上端设有下限位顶压座105，箱体阀门101纵向上间隔设有多个取管口106；下限位顶压座105与取管口106和所述的提升机构对应设置。若油杆箱100内油杆发生卡壳，无法从卸管窗104处滚出情况，可通过所述的拨管机构拨动卸管窗104处的油杆。所述拨管机构包括拨管油缸107和拨管板108，卸管窗104内侧的油杆箱100下端箱底上设有拨管槽。拨管板108可升降的安装在拨管槽内，当拨管板108位于最低端时，拨管板108的上端面与箱底103的上端面平齐。所述拨管油缸107安装在箱底103内，拨管油缸 107的动力输入端与拨管板108连接。所述油杆箱100外侧壁上设有出管检测槽109，出管检测槽109位于卸管窗104的上方。出管检测机构安装在出管检测槽109中，它包括出管检测电磁铁110、出管检测板111、出管检测复位弹簧112和出管检测开关113(如漫反射光电开关或超声波距离检测开关)。出管检测电磁铁110安装在出管检测槽109内，出管检测板111通过出管检测复位弹簧112与出管检测槽109的内端连接；所述出管检测开关113安装在出管检测板111上。在提升机构下降到最下端碰触到箱体阀门101上端的下限位顶压座105后，提升机构上相应感应开关发出信号，这时出管检测电磁铁110断电，出管检测板111在出管检测复位弹簧112作用下弹出，通过出管检测开关113检测下方是否有油杆滚出。若没有油杆滚出，则通过拨管机构拨动卸管窗104处的油杆。

所述提升机构包括提升电杆200，提升座201，出管接近开关202(压力传感器)，提升架203，提升爪手204，提升托举检测开关205(压力传感器) 和提升托举伸缩油缸206。所述提升电杆200沿油杆箱100的竖向设置，提升座201安装在提升电杆200的升降移动动力输出端上；所述出管接近开关202 通过支架安装在提升座201的下端，与所述箱体阀门101上端的下限位顶压座105对应设置。提升架203横向安装在提升座201上，提升爪手204通过提升托举伸缩油缸206可内外移动的安装在提升架203上，提升爪手204的进管口向上设置与所述箱体阀门101纵向上间隔设置的取管口106对应设置，用于获取从卸管窗104中滚出的油杆(当出管检测开关113检测到下方有油杆滚出后，提升托举伸缩油缸206再动作)。提升爪手204的内侧端通过扭簧铰接设有提升外卡板207，当提升爪手204在提升托举伸缩油缸206推动下向内移动获取油杆时，提升外卡板207在油杆挤压下翻转；当油杆完全进入提升爪手204后，提升外卡板207在扭簧复位力作用下重新竖向设置在提升爪手204的外侧。所述提升托举检测开关205安装在提升爪手204内下端侧，用于检测油杆是否进入提升爪手204内端。当油杆进入提升爪手204内后，提升爪手204在提升托举伸缩油缸206的带动下向外移动，提升电杆200通过提升座201进而带动提升爪手204向上移动与所述导送机构对接；箱体阀门101将卸管窗104关闭，出管检测电磁铁110断电，出管检测开关113在出管检测复位弹簧112作用下进入出管检测槽109内。

导送机构设置在所述油杆箱100的上端用于承接提升机构传输的油杆，包括导送检测接近开关300、导送电杆301(其动力电机采用绝对值电机)、导送架302、导送爪手303和导送托举检测开关304(压力传感器)。导送检测接近开关300安装在油杆箱100的上端前侧，用于检测提升机构是否已经将油杆提升至指定高度。导送电杆301位于油杆箱100内的上方并沿油杆箱 100的前后纵向设置；油杆箱100的上端板设有与导送电杆301对应设置的导送滑槽305，导送滑槽305内可滑动的设有导送滑块306，导送架302横向安装在导送滑块306上；导送爪手303安装在导送架302的两侧用于承接来自提升爪手204的油杆，导送爪手303在承接油杆时与提升爪手204错位设置；导送托举检测开关304安装在导送爪手303底端，用于检测油杆是否已经落入导送爪手303内。导送机构在工作时，导送检测接近开关300检测到油杆通过提升机构提升至指定高度并经提升托举伸缩油缸206向内推送至指定位置后，提升机构停止上升；导送爪手303在导送架302带动下，通过导送电杆301驱动至提升爪手204上油杆的下方；提升爪手204在提升电杆200的带动下向下移动，直到导送托举检测开关304检测到油杆已落入导送爪手303 内后，提升爪手204在提升电杆200作用下继续向下移动与油杆脱离，并通过提升托举伸缩油缸206向外带动；然后，导送爪手303托举油杆在导送架 302带动下，通过导送电机向推送机构驱动，提升机构继续向下移动提升下一个油杆。

推送机构横向安装在油杆箱100的上端后侧，用于将导送机构传递的油杆向油杆安装装置的接管端推送，它包括推送承接顶升油缸400、推送电杆 401(绝对值电机)、推送卡持爪402、推送电磁铁403、推送第一油缸404、推送第二油缸405、推送导向爪406、推送承接检测开关407(压力开关)和末端推送接近开关408。所述推送电杆401横向安装在油杆箱100上，推送电杆401的下端设有推送底座409，推送底座409与油杆箱100之间安装推送承接顶升油缸400。所述推送卡持爪402安装在推送电杆401的横向移动动力输出端上，推送卡持爪402的爪口朝向导送机构一侧；推送电磁铁403安装在推送卡持爪402的下端内，当推送卡持爪402承接导送机构传递的油杆后，对油杆进行吸附固定。所述推送第一油缸404竖向安装在推送卡持爪402的上端，推送第二油缸405通过支架横向安装在推送第一油缸404的动力输出端上；推送第二油缸405工作时与被承接的油杆同轴设置，并位于被承接油缸推送方向的前端，推送第二油缸405的动力输出端设有推送板。所述推送导向爪406安装在推送底座409上末端，与所述推送卡持爪402前后平齐对应设置；推送导向爪406内设置所述的推送承接检测开关407，用于检测导送机构输送的油杆是否进入推送导向爪406内；当检测到油杆到位后，推送电磁铁403将油杆吸附在推送卡持爪402上，推送承接顶升油缸400带动推送底座409上升，油杆与导送机构脱离，然后导送机构远离推送机构移动。所述的末端推送接近开关408安装在推送导向爪406的左侧，当推送卡持爪402 在推送电杆401带动下向对接系统推送油杆过程中；若末端推送接近开关408 检测到推送卡持爪402已接近推送导向爪406，那么推送电杆401停止移动，推送电磁铁403断电，推送第一油缸404带动推送第二油缸405下降至与油杆平齐，推送第二油缸405动作将油杆推出推送机构至外部油杆安装装置的进管端中。

所述控制系统包括控制器和控制板，控制器分别与上述的各功能部件电连接。

一种油田钻井装置供管系统的工作方法：

S1提升机构移动至下端从管箱机构获取油杆后，带动油杆移动至上端；

S2导送机构承接提升机构上的油杆，纵向移动至推送机构；

S3推送机构承接导送机构上的油杆，横向将油杆推送至安装位置处。

优选的，在步骤S1中，利用出管检测机构检测油杆是否从管箱机构内滑出；所述出管检测机构包括出管检测槽109、出管检测电磁铁110、出管检测板111、出管检测复位弹簧112、出管检测开关113；

提升机构移动至下端后，出管检测电磁铁110断电，出管检测板111在出管检测复位弹簧112复位力作用下带动出管检测开关113伸出油杆箱100，以检测下方的油杆是否滚出卸管窗104；当出管检测开关113检测到油杆后，提升机构才从管箱机构内获取油杆。

优选的，在步骤S1中，为防止油杆卡死无法滚出，利用管箱机构箱底103 内的拨管机构对油杆进行拨动。

优选的，所述拨管机构包括拨管油缸107和拨管板108，油杆卡死无法在管箱机构内滚出时，拨管油杆107带动拨管板108上下移动，对油杆进行拨动。

优选的，管箱机构包括油杆箱100、箱体阀门101、卸管窗104、下限位顶压座105和取管口106，提升机构包括提升电杆200、提升座201、提升架 203、提升爪手204、提升托举检测开关205、提升托举伸缩油缸206；

提升电杆200动力输出端上的提升座201压在箱体阀门101上将油杆箱 100上的卸管窗104打开，油杆箱100内的油杆通过卸管窗104滚动至箱体阀门101上；

与提升座201连接的提升架203上的提升托举伸缩油缸206，带动其前端的提升爪手204伸入箱体阀门101内将油杆获取；

提升电杆200通过驱动提升座201进而带动提升爪手204上的油杆向上移动至指定高度；

提升托举伸缩油缸206带动其前端的提升爪手204动作，将油杆传递至导送机构。

优选的，提升座201下端的出管接近开关202与箱体阀门101上的下限位顶压座105接触后，进而判断提升座201是否向下移动到位；

提升爪手204内的提升托举检测开关205触发信号后，判断油杆是否进入提升爪手204内。

优选的，在步骤S2中，导送机构包括导送检测接近开关300、导送电杆 301、导送架302、导送爪手303和导送托举检测开关304；

导送检测接近开关300检测到提升机构将油杆提升到位后，导送电杆301 通过导送架302带动导送爪手303移动至油杆下方；提升机构下移，油杆落在导送抓手303上；导送爪手303内的导送托举检测开关304检测到油杆落入导送抓手303内后，在导送电杆301驱动下向推送机构处移动。

优选的，在步骤S3中，推送机构包括推送承接顶升油缸400、推送电杆 401、推送卡持爪402、推送导向爪406、推送承接检测开关407和推送底座 409；

推送导向爪406内的推送承接检测开关407，检测到导送机构输送的油杆进入推送导向爪406内后，推送承接顶升油缸400带动推送底座409上升，油杆与导送机构脱离，然后导送机构远离推送机构移动；

推送电杆401带动推送卡持爪402向推送导向爪406移动，最终油杆进入外界油杆安装装置的进管端内。

优选的，所述推送机构还包括推送电磁铁403；

当推送导向爪406内的推送承接检测开关407，检测导送机构输送的油杆进入推送导向爪406内后；与推送导向爪406平齐的推送卡持爪402内的推送电磁铁403将油杆吸附固定。

优选的，推送机构还包括推送第一油缸404、推送第二油缸405和末端推送接近开关408；

推送导向爪406上的末端推送接近开关408，检测到推送卡持爪402已接近推送导向爪406时，推送电杆401停止移动；推送第一油缸404带动推送第二油缸405下降至与油杆平齐，推送第二油缸405动作将油杆推出推送机构，进入外界安装装置的进管端内。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种油田钻井装置的供管系统，其特征是，包括：

用于提供油杆的管箱机构；

用于将管箱机构内的油杆向上提升的提升机构；

用于将提升机构上的油杆导送至推送机构上的导送机构；

用于将油杆推送至油管安装处的推送机构；

管箱机构包括油杆箱和箱体阀门，箱底采用倾斜面，箱底最低端处的侧方箱壁上设有卸管窗，箱体阀门可开合的安装在卸管窗处，箱体阀门的外侧上端设有下限位顶压座，箱体阀门纵向上间隔设有多个取管口；下限位顶压座与取管口和所述的提升机构对应设置；

所述箱底上设有用于拨动卸管窗处油杆的拨管机构，拨管机构包括拨管油缸和拨管板，箱底上设有拨管槽，拨管板可升降的安装在拨管槽内，拨管油缸安装在箱底内，拨管油缸的动力输入端与拨管板连接；

所述油杆箱外侧壁上设有出管检测槽，出管检测槽位于卸管窗的上方，用于检测油杆从卸管窗处滚出的出管检测机构安装在出管检测槽中；出管检测机构包括出管检测电磁铁、出管检测板、出管检测复位弹簧和出管检测开关，出管检测电磁铁安装在出管检测槽内，出管检测板通过出管检测复位弹簧与出管检测槽的内端连接；所述出管检测开关安装在出管检测板上；

所述提升机构包括提升电杆、提升座、提升架、提升爪手和提升托举伸缩油缸，提升电杆沿油杆箱的竖向设置，提升座安装在提升电杆的升降移动动力输出端上；提升架横向安装在提升座上，提升爪手通过提升托举伸缩油缸可内外移动的安装在提升架上；提升电杆的驱动电机采用绝对值电机；

所述提升机构包括出管接近开关，出管接近开关通过支架安装在提升座的下端；所述提升爪手内设有提升托举检测开关；

所述导送机构设置在所述油杆箱的上端，包括导送检测接近开关、导送电杆、导送架、导送爪手和导送托举检测开关；用于检测提升机构是否已经将油杆提升至指定高度的导送检测接近开关安装在油杆箱的上端前侧，导送电杆位于油杆箱内的上方并沿油杆箱的前后纵向设置；油杆箱的上端板设有与导送电杆对应设置的导送滑槽，导送滑槽内可滑动的设有导送滑块，导送架横向安装在导送滑块上；导送爪手安装在导送架的两侧用于承接来自提升机构的油杆，用于检测油杆是否已经落入导送爪手内的导送托举检测开关安装在导送爪手底端；

推送机构横向安装在油杆箱的上端后侧，它包括推送承接顶升油缸、推送电杆、推送卡持爪和推送导向爪；推送底座横向安装在油杆箱上，推送底座与油杆箱之间安装推送承接顶升油缸，推送电杆设置在推送底座上；推送卡持爪安装在推送电杆的横向移动动力输出端上，推送导向爪安装在推送底座末端，与所述推送卡持爪前后平齐对应设置；

所述推送机构还包括推送第一油缸、推送第二油缸和末端推送接近开关；所述推送第一油缸竖向安装在推送卡持爪的上端，推送第二油缸横向安装在推送第一油缸的动力输出端上；末端推送接近开关安装在推送导向爪上。

2.根据权利要求1所述的一种油田钻井装置的供管系统，其特征是，所述推送导向爪内设置有推送承接检测开关；所述推送机构还包括推送电磁铁，用于吸附固定油杆的推送电磁铁安装在推送卡持爪内。

Images