CN104373062A - 一种移送小车、钻具移送机构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移送小车，其包括具有轮子的底盘和承载钻具的置放台，底盘与置放台间连接有升降连杆，置放台的一端固定有叉子，所述叉子沿外端高内端低的倾斜方向设置，在叉子的叉口后方设置有挡销组。除此，还涉及了一种钻具移送机构及方法，其利用移送小车在钻具排管架与猫道排管架之间来回移送钻具，钻具排管架与猫道排管架间设置输送轨道以限制移送小车的行车路径。本发明解决了钻具堆与猫道间的钻具输送问题，提高了钻具在井上作业中的输送效率。

Description

一种移送小车、钻具移送机构及方法

技术领域

本发明涉及井上作业辅助设备及管理方法，具体是一种移送小车、钻具移送机构及方法。

背景技术

钻井现场传统的钻具移送作业一般是人工先将钻具从管堆滚到猫道上面，再利用风动绞车将钻具从猫道沿大门坡道拖拽上钻台，或是利用汽车起重机从管堆起吊至转台面。该作业方式需要多人配合完成，工人劳动强度大，生产落后，且作业时容易造成人员伤亡事故。

为实现钻具的自动输送，近年来涌现了一些针对钻具的传送设备，如CN 103306617 A公开的一种钻杆自动堆放输送装置，其主要由坡道部分、特定起重机和夹臂夹爪机构组成，特定起重机吊臂下安装有滑道、小车，小车上有夹臂夹爪机构，可以直接抓取钻杆。把带有沟槽的猫道体直接固定在坡道斜面上，两边安装排管块（即入槽机构）。当向钻台输送钻杆时，起重机自动吊起一根钻杆放到坡道上的排管块上，排管块把钻杆滚入沟槽，滑车把钻杆推上钻台。钻台放下钻杆时，过程与上述相反，起重机把下滑到沟槽中又被顶推到排管块上的钻杆自动吊起到地面排放整齐。该装置省去了猫道机，实现了井下钻杆的排放与输送全自动化，实现了无人操作。但该输送装置移送钻杆的方式是通过特定起重机和夹臂夹爪机构，每次单根钻杆空中移动，耗时耗能，输送及排放钻杆的效率较低，且操作所需的空间大。

由于对传统猫道的改进，出现了具有一定排管和钻具装载功能的技术，如CN 102720447 A公开的一种动力猫道管子翘板装置以及利用该动力猫道管子翘板装置进行管子装载的方法，该文献的装置及方法，大大降低了能源消耗，提高了工作效率，降低了劳动强度。在这类猫道的改进下，如何高效解决钻具堆与猫道间的输送问题，即是解决了钻具在整个移送作业中的输送效率问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移送小车、钻具移送机构及方法，其能够解决钻具堆与猫道间的钻具输送问题，提高钻具在井上作业中的输送效率。

本发明的技术方案如下：

一种移送小车，包括具有轮子的底盘和承载钻具的置放台，所述底盘与置放台间连接有升降连杆，所述置放台的一端固定有叉子，所述叉子沿外端高内端低的倾斜方向设置，在叉子的叉口后方设置有挡销组。

进一步地，所述叉子的叉口朝小车的行驶方向，挡销组设置在置放台上，所述升降连杆包括两组对称分布在底盘两侧的连杆组件和一油缸，连杆组件包括两支杆、一摆杆、一滑块和一滑轨，两支杆沿前后方向平行设置，支杆的两端分别与置放台、滑块铰接，滑块与滑轨配合连接，滑轨沿前后方向固定在底盘上，摆杆的一端与支杆后方的底盘铰接，摆杆的另一端与同侧相邻支杆的中部铰接；两滑块间固定有连接杆，油缸的活塞杆外端与连接杆的中部固定，油缸的缸筒端与底盘后端的中部固定。

本移送小车使用简单方便，适用于排管架上钻具的转移，并通过升降连杆的连杆组件和油缸设计，保证置放台和叉子升降的可靠性，以及移送小车对钻具的支撑力。

一种钻具移送机构，其包括钻具排管架和猫道排管架，还包括上述方案中的移送小车，钻具排管架的一端与猫道排管架远离猫道的一端之间设置有轨道组件，移送小车通过轨道组件往返于钻具排管架与猫道排管架之间且叉子朝向钻具排管架一端。

进一步地，所述钻具排管架与猫道排管架均由两侧的管架和连接两侧管架中部的拉板组成，管架具有升降支撑柱，钻具排管架还包括升降挡杆；两侧管架间的距离均大于移送小车的宽度，移送小车往返于钻具排管架的拉板与猫道排管架的拉板之间。

进一步地，所述轨道组件包括输送轨道、主动链轮、从动链轮以及跨绕主、从动链轮的一链条，输送轨道的两端分别与钻具排管架的拉板和猫道排管架的拉板固定，主动链轮设置在猫道排管架的拉板中部并由马达驱动，从动链轮设置在钻具排管架的拉板中部，链条的两端分别与移送小车底盘的前后两端连接，移送小车的轮子滑行于输送轨道上。

本输送机构避免采用大型起重设备或抓取机构，降低了成本且能够节省能源，其结构相对简单，所占空间小，现场使用更为方便。该输送机构与现有技术中具有钻具装载功能的猫道机构配合使用，能完成现场整个钻具移送任务，且采用能够实现远距离传递动力的链条机构作为小车的驱动机构，在重载的情况下保证较高的传送效率，相比现有输送设备，工作效率更高。

本发明还提供了一种钻具移送方法，采用移送小车在钻具排管架与猫道排管架之间来回移送钻具，并利用钻具排管架与猫道排管架间设置输送轨道以限制移送小车的行车路径。

进一步的，所述钻具排管架和猫道排管架置放钻具的台面均倾斜度可调，并在钻具排管架和猫道排管架的两端设置防钻具滚出的挡杆，钻具排管架采用隔板条分层铺列钻具，具体包括如下两个过程：

a）钻具由钻具排管架移送至猫道排管架：

调节钻具排管架以及猫道排管架的倾斜度，使钻具排管架上的钻具能够自动滚落至朝移送小车的一端，使猫道排管架上的钻具能够自动滚落至朝猫道的一端；移送小车至钻具排管架，利用叉子将钻具排管架顶层且处于低端部分的钻具抬离钻具排管架，移送小车移至猫道排管架，将抬离的钻具转移放置于猫道排管架上。

b）钻具由猫道排管架移送至钻具排管架：

调节钻具排管架以及猫道排管架的倾斜度，使钻具排管架上的钻具能够从朝移送小车的一端自动滚落至另一端，使猫道排管架上的钻具能够从朝猫道的一端自动滚落至朝移送小车的一端；移送小车至猫道排管架，置放台将猫道排管架朝移送小车一端的钻具抬离猫道排管架，移送小车移至钻具排管架，将抬离的钻具转移放置于钻具排管架的顶层上。

上述移送方法中，钻具在地面上的各排管架间传送，整个过程钻具在竖直空间内的运动较少，主要能耗为中转过程中的水平运动，一来能够避免空中作业引起的安全事故，二来节约了能耗。且通过调节排管架的倾斜度使得钻具自动排列，节省人力，保证移送过程的有序进行。

本发明显著提高了钻具的移送效率，自动化程度高，降低了钻井作业的设备、能耗和劳动力成本，提高了作业安全性。

附图说明

图1为本发明移送小车的一种具体实施例的侧面视图；

图2为本发明钻具移送机构的一种具体实施例的俯视图；

图3为本发明钻具由钻具排管架移送至猫道排管架的状态示意图之一；

图4为本发明钻具由钻具排管架移送至猫道排管架的状态示意图之二。

附图标记说明：1-底盘；2-置放台；3-叉子；5-钻具；6-猫道排管架；7-钻具排管架；9-隔板条；10-链条连接点；11-轮子；21-挡销；41-支杆；42-摆杆；43-油缸；44-滑块；

45-滑轨；46-连接杆；60、70-拉板；61、71-升降支撑柱；62-挡块；63、73-管架；72-挡杆；

81-主动链轮；82-从动链轮；83-链条；84-输送轨道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1所示的一种移送小车，通过底盘1的轮子11往返于钻具堆与猫道间，其置放台2用于承载钻具，底盘1与置放台2间通过升降连杆来实现支撑和高度上的升降，置放台2一端的叉子3伸到钻具下方，置放台2升高时带动叉子3上升，进而抬升起钻具，又叉子3是外高内低的倾斜设置，钻具会滚到置放台2上，置放台2的一组挡销21阻挡钻具进一步滚落。

本移送小车的升降连杆可以有多种具体结构，较为可靠且支撑力较好的一种如图1和图2所示，以图1所示方向的左边作为移送小车行驶的前方，则叉子3的叉口朝前，与小车的行驶方向一致，挡销组设置在置放台上，升降连杆由两组对称分布在底盘1两侧的连杆组件和一油缸43组成。连杆组件的两支杆41前后平行设置以保证运动同步，两侧共四只支杆41，能够平稳支撑置放台2。连杆组件的滑轨45沿前后方向固定在底盘1上，滑块44在滑轨45上滑行。支杆41的两端分别与置放台2、滑块44铰接，摆杆42的一端与支杆41后方的底盘1铰接，摆杆42的另一端与同侧相邻的支杆41中部铰接，滑块44滑动时，支杆41与摆杆42联动，以达到高度调节的目的。在驱动滑块44滑动的动力问题上，选用往复运动平稳的油缸43结构，油缸43的活塞杆外端作为输出点，连接杆46连接两侧的滑块44，活塞杆外端与连接杆46的中部固定，油缸43的缸筒端与底盘1后端的中部固定，均衡驱动两侧的滑块44滑动。

当置放台2前端的叉子3的复合运动主要在竖直方向上，其能有效避免在抬升钻具的过程中与排管架及排管架上的其它钻具产生干涉，而合适的摆杆42、支杆41长度和铰接点位置直接关系叉子3的复合运动。经计算和实验，当摆杆42与支杆41的铰接点与支杆41下端的距离为0.5~0.55倍支杆41的长度，摆杆42的长度为支杆41长度的0.55~0.6倍，摆杆42下端距相铰接的支杆41的下端的长度为支杆41长度的0.35~0.4倍时，叉子3在升降过程中主要为竖直方向上的运动，能够满足不产生干涉影响的要求。

基于上述设计理念，架设一套猫道与管堆间的钻具移送机构，如图2、图3和图4所示，钻具移送机构的一端为钻具排管架7，管堆单层或多层地排列于钻具排管架7上，钻具移送机构的另一端为猫道排管架6，猫道排管架6的一端连接的是猫道，生产中，需要从猫道排管架6往猫道输送钻具5或是从猫道往外送出钻具5。猫道排管架6的另一端与钻具排管架7的一端之间设置轨道组件，移送小车运行于轨道组件上以在钻具排管架7与猫道排管架6间往返。由于钻具排管架7的钻具5会出现分层排放，叉子3能更方便地转移钻具5，且移送小车在轨道组件上不方便转头，因此将叉子3朝向钻具排管架7一端以满足需要。

结合生产现场一些具体形式的排管架，如钻具排管架7由两侧的管架73和连接两侧管架73中部的拉板70组成，，管架73具有升降支撑柱71以调节倾斜度；猫道排管架6由两侧的管架63和连接两侧管架63中部的拉板60组成，管架63具有升降支撑柱61以调节倾斜度，这样钻具5就能够从管架的一端滚至另一端，减少劳力挪动；为避免钻具5滚落掉，钻具排管架7的两端还有挡杆72，同理猫道排管架6对应轨道组件的一端也具有挡杆或挡块62。如图2所示，通常情况，两侧管架间的距离均大于移送小车的宽度，因而移送小车较方便地选择钻具5的中部抬离起钻具5，移送小车的底盘1也进入到两侧管架间以确保叉子3或置放台2能够伸入管架的竖直空间中，有效起落钻具5。那么，可将钻具排管架7的拉板70处和猫道排管架6的拉板60处作为移送小车的往返端点。

上述轨道组件选用易于实施的输送轨道84、主动链轮81、从动链轮82以及跨绕主、从动链轮82的一链条83组成，输送轨道84的两端分别与钻具排管架7的拉板70和猫道排管架6的拉板60固定，供移送小车的轮子11滑行并承载移送小车车重。主动链轮81固定在猫道排管架6的拉板60中部并由马达驱动，马达未图示；从动链轮82固定在钻具排管架7的拉板70中部，为主动链轮81的从动件；链条83的两端分别与移送小车底盘1的前后两端连接，链条83的一端从移送小车底盘1后端的链条连接点10绕过主动链轮81，从输送轨道84的下方绕至从动链轮82，经从动链轮82至移送小车底盘1前端的链条连接点10固定。主动链轮81在马达的驱动下带动链条83移动，由此使移送小车在链条83的牵引力下在输送轨道84上运动。

本案对于钻具的移送方法，即是采用移送小车在钻具排管架与猫道排管架之间来回移送钻具，钻具排管架与猫道排管架间设置输送轨道以限制移送小车的行车路径。

对于具体的现场设备而言，如上述钻具移送机构在图2至图4所示的具体实施例中，钻具排管架7与猫道排管架6均由两侧的管架和连接两侧管架的拉板组成，管架的支撑柱为升降支撑柱，其在高度上可升降，使得钻具排管架7和猫道排管架6置放钻具的台面均倾斜度可调，管架的两端有阻挡钻具滚出的挡杆72或挡块62，两侧管架间的距离均大于移送小车的宽度使得移送小车能够进入两侧管架之间。对于钻具5多层堆放于钻具排管架7的情况，每层钻具5间对应两侧管架73采用隔板条9隔离，使移送小车的叉子3能够进入同层两侧的隔板条9之间，具体的移送方法包括如下两个过程：

a）钻具由钻具排管架移送至猫道排管架：

调节管架的支撑柱高度以调节钻具排管架7以及猫道排管架6的倾斜度，使钻具排管架7上的钻具5能够自动滚落至朝移送小车的低端，使猫道排管架6上的钻具5能够从朝移送小车的高端自动滚落至猫道低端。

移送小车到达钻具排管架7前通过自身的升降连杆调整置放台2的高度至顶层钻具下，移送小车进入钻具排管架7的两侧管架73之间，移送小车的叉子3上方为顶层钻具的低端部分，移送小车的置放台2升高直至高于钻具排管架7低端的挡杆72高度，在置放台2升高的过程中位于低端部分的钻具被转移至叉子3上然后滚落至置放台2上。

移送小车向猫道排管架6方向移动，移送小车到达猫道排管架6前调整置放台2的高度至猫道排管架6的高端以上，移送小车进入猫道排管架6的两侧管架之间直至置放台2上的钻具均处于猫道排管架6的上方，移送小车的置放台2降低直至置放台2上的钻具均转移至猫道排管架6上，移送小车向钻具排管架7方向移动进入下一次钻具移送。

b）钻具由猫道排管架移送至钻具排管架：

调节管架的支撑柱高度以调节钻具排管架7以及猫道排管架6的倾斜度，使钻具排管架7上的钻具5能够从朝移送小车的高端自动滚落至低端，使猫道排管架6上的钻具5能够从猫道高端自动滚落至朝移送小车的低端。

移送小车到达猫道排管架6前调整置放台2的高度至猫道排管架6的低端以下，移送小车进入猫道排管架6的两侧管架63之间，猫道排管架6低端部分的钻具位于置放台2上方，移送小车的置放台2升高直至高于猫道排管架6低端的挡杆72高度，置放台2上方的钻具被转移至置放台2上。

移送小车向钻具排管架7方向移动，移送小车到达钻具排管架7前调整置放台2的高度至钻具排管架7高端的挡杆72上，移送小车进入钻具排管架7的两侧管架73之间，置放台2上的钻具位于钻具排管架7高端部分的上方，置放台2下降，置放台2上的钻具转移至钻具排管架7上，移送小车向猫道排管架6方向移动进入下一次钻具移送。

本方案中，除用于现场钻具的移送外，施工现场的其它管状物品也可参考上述移送机构和移送方法进行转移，除此，上述移送小车也可以用于其它物品的中转运输中。

Claims (8)

1.一种移送小车，包括具有轮子的底盘和承载钻具的置放台，其特征在于：所述底盘与置放台间连接有升降连杆，所述置放台的一端固定有叉子，所述叉子沿外端高内端低的倾斜方向设置，在叉子的叉口后方设置有挡销组。

2.根据权利要求1所述的移送小车，其特征在于：所述叉子的叉口朝小车的行驶方向，挡销组设置在置放台上，所述升降连杆包括两组对称分布在底盘两侧的连杆组件和一油缸，连杆组件包括两支杆、一摆杆、一滑块和一滑轨，两支杆沿前后方向平行设置，支杆的两端分别与置放台、滑块铰接，滑块与滑轨配合连接，滑轨沿前后方向固定在底盘上，摆杆的一端与支杆后方的底盘铰接，摆杆的另一端与同侧相邻支杆的中部铰接；两滑块间固定有连接杆，油缸的活塞杆外端与连接杆的中部固定，油缸的缸筒端与底盘后端的中部固定。

3.根据权利要求2所述的移送小车，其特征在于：所述摆杆与支杆的铰接点与支杆下端的距离为0.5~0.55倍支杆的长度，摆杆的长度为支杆长度的0.55~0.6倍，摆杆下端距相铰接的支杆的下端的长度为支杆长度的0.35~0.4倍。

4.一种钻具移送机构，包括钻具排管架和猫道排管架，其特征在于：还包括权利要求1至3中任一项所述的移送小车，钻具排管架的一端与猫道排管架远离猫道的一端之间设置有轨道组件，移送小车通过轨道组件往返于钻具排管架与猫道排管架之间且叉子朝向钻具排管架一端。

5.根据权利要求4所述的钻具移送机构，其特征在于：所述钻具排管架与猫道排管架均由两侧的管架和连接两侧管架中部的拉板组成，管架具有升降支撑柱，管架还包括挡杆；两侧管架间的距离均大于移送小车的宽度，移送小车往返于钻具排管架的拉板与猫道排管架的拉板之间。

6.根据权利要求5所述的钻具移送机构，其特征在于：所述轨道组件包括输送轨道、主动链轮、从动链轮以及跨绕主、从动链轮的一链条，输送轨道的两端分别与钻具排管架的拉板和猫道排管架的拉板固定，主动链轮固定在猫道排管架的拉板中部并由马达驱动，从动链轮固定在钻具排管架的拉板中部，链条的两端分别与移送小车底盘的前后两端连接，移送小车的轮子滑行于输送轨道上。

7.一种利用权利要求4所述钻具移送机构的移送方法，其特征在于：所述移送小车在钻具排管架与猫道排管架之间来回移送钻具，钻具排管架与猫道排管架间设置输送轨道以限制移送小车的行车路径。

8.根据权利要求7所述的移送方法，其特征在于：所述钻具排管架和猫道排管架置放钻具的台面均倾斜度可调，并在钻具排管架和猫道排管架的两端设置防钻具滚出的挡杆，钻具排管架采用隔板条分层铺列钻具，具体包括如下两个过程：

a）钻具由钻具排管架移送至猫道排管架：

调节钻具排管架以及猫道排管架的倾斜度，使钻具排管架上的钻具能够自动滚落至朝移送小车的一端，使猫道排管架上的钻具能够自动滚落至朝猫道的一端；

移送小车至钻具排管架，利用叉子将钻具排管架顶层且处于低端部分的钻具抬离钻具排管架，移送小车移至猫道排管架，将抬离的钻具转移放置于猫道排管架上；

b）钻具由猫道排管架移送至钻具排管架：

调节钻具排管架以及猫道排管架的倾斜度，使钻具排管架上的钻具能够从朝移送小车的一端自动滚落至另一端，使猫道排管架上的钻具能够从朝猫道的一端自动滚落至朝移送小车的一端；

移送小车至猫道排管架，置放台将猫道排管架朝移送小车一端的钻具抬离猫道排管架，移送小车移至钻具排管架，将抬离的钻具转移放置于钻具排管架上。