[发明专利]一种自动化钻机

说明书

一种自动化钻机，井架的两侧设有双扇形指梁，底座上设有两个相对应的下沉式立根盒；猫道自动翻进、翻出及前后平移置入的管具；翻转机械手夹持猫道输送来的管具并翻转至竖直状态，在上、卸扣时夹紧下边的管具施加反扭矩；双排管机上、下移动管具，对扣管具，竖直移运或排放立根。该钻机采用电液复合驱动，全方位视频监控系统，集成控制，司钻在控制室操作相应的程序即可实现钻机的钻进和接卸立根工作，可实现真正地全自动化、离线作业、作业效率可提高到现役钻机的3倍且安全可靠；并且在井场搬家时，可满立根整体移运，大大提高作业效率和降低人员劳动强度。

技术领域

本发明涉及一种油气钻采用钻机，可实现自动化操作、离线作业。

背景技术

现役钻机属于半自动化，仅钻进过程实现自动化，其他辅助作业需要工人配合机械操作，钻机自动化程度低、危险性大、生产效率低。

例如，陆地钻机进行钻具移运和上钻台面作业过程：首先，专用车辆将钻具运输至井场，采用现场吊车将钻具吊至钻具架；然后，工人将钻具推入猫道，由钻台面的气动绞车下放钢丝绳挂住钻具顶部，利用索具直接把钻具沿猫道提升至钻台面；最后，由2名工人用铁钩钩住钻具下部，慢慢移送到小鼠洞中，用吊卡卡住钻具。上述操作需要3-4名工人配合，操作效率低、安全性差、对钻具的损坏程度大。

又例如，陆地钻机的接立根作业过程中，采用液气大钳以及液压猫头和B型钳配合进行上、卸扣；立根盒安装在钻台面上，立根存放需要井架工上二层台拉拽管具，钻台面需要专人扶正管具。整个接立根、存立根过程，自动化程度低，工人劳动强度大，危险性较高。

发明内容

本发明在于提高钻机的自动化水平，使得钻机能自动输送钻具、二层台无人值守、自动接卸立根、自动排放立根，从而实现离线作业。

为了达到上述目的，本发明提供了一种自动化钻机，主要由井架、底座、猫道、顶驱、钻台面组成,其特征在于：在上述井架的两侧设有双扇形指梁，在上述底座上设有两个于前述扇形指梁相对应的下沉式立根盒；上述猫道自动翻进、翻出及前后平移置入的管具；

还包括安装于井场地面、位于前述两立根盒之间的翻转机械手，夹持猫道输送来的管具并翻转至竖直状态，在上、卸扣时夹紧下边的管具施加反扭矩；

还包括安装在井架的后大门侧的两个排管机，其中每个排管机均可上、下移动管具，对扣管具，竖直移运或排放立根。

本发明中，猫道安装在井场地面上，可自动实现管具的翻进、翻出及前后的平移动作，自动实现管具从管子堆场向翻转机械手的移运功能。翻转机械手的功能是自动实现管具从水平状态到竖直状态，并在上、卸扣时夹紧下边的管具施加反扭矩。双排管机可以上下移动、旋转、变幅及夹持，可自动实现管具的上下移动、对扣、立根排放、立根竖直方向移运。

猫道、翻转机械手和其中一个排管机相互配合，可实现管具的高自动化处理：猫道水平移运管具到既定位置，翻转机械手夹紧管具；然后翻转机械手带动管具从水平状态翻转到竖直状态；排管机下移，抓住管具并上提管具至既定高度；猫道、翻转机械手复位，重复上一动作流程，将下一根管具运送到竖直状态，排管机下移，上下两根管具对接；由铁钻工等工具对两根管具进行上扣，此时翻转机械手夹持管具施加反扭矩；双排管机抓住管具上提，至下边一根管具高于台面一定高度停止；猫道、翻转机械手再次复位，输送第三根管具至竖直状态；排管机下移，上下两根管具对接；由铁钻工等工具对两根管具进行上扣， 3根管具接成1个立根；排管机抓住立根上提，当管具高于钻台面后，长排管机带动立根回收，旋转至双扇形指梁目标位置下放立根。卸立根作业过程与上述接立根、立根排放作业过程相反。

同时，另一排管机与顶驱相互配合，可实现钻井过程中高自动化的管具起、下钻处理工作：起立根时，顶驱与铁钻工配合卸立根；该排管机旋转，伸出至井口中心，抓取立根上端；该排管机收回，旋转至指梁目标位置；该排管机下移，下放立根；该排管机复位。下钻过程与上述起钻过程相反。