專利名稱:一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統，包括鉆桿、自動排放系統及底座，自動排放系統包括鉆桿抓取機構，水平氣缸及鉆桿承載轉盤，鉆桿承載轉盤上設有安裝孔，安裝孔內均勻設有伸縮凸起，鉆桿上設有紅外發射器，伸縮凸起上設有紅外傳感器；鉆桿抓取機構連接于水平氣缸，鉆桿抓取機構包括升降電機、線性模組及鉆桿抓取頭，升降電機的下端連接有線性模組，線性模組的背面連接有線性模組連接塊，線性模組連接塊連接水平氣缸，線性模組的正面連接有線性模組滑塊，線性模組滑塊連接鉆桿抓取頭，鉆桿抓取頭內安裝有抓取氣缸，抓取氣缸上連接有夾爪。本實用新型增加鉆桿存放裝置，引入抓取部件抓取在存放裝置內的鉆桿，抓取效果良好。
【專利說明】一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鉆桿自動排放系統，尤其是一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統。
【背景技術】
[0002]油田是單一地質構造(或地層)因素控制下的、同一產油氣面積內的油氣藏總和。一個油氣田可能有一個或多個油氣藏。在同一面積內主要為油藏的稱油田，主要為氣藏的稱氣田。按控制產油氣面積內的地質因素，將油氣田分為3類:①構造型油氣田。指產油氣面積受單一的構造因素控制，如褶皺和斷層。②地層型油氣田，區域背斜或單斜構造背景上由地層因素控制(如地層的不整合、尖滅和巖性變化等)的含油面積。③復合型油氣田。產油氣面積內不受單一的構造或地層因素控制，而受多種地質因素控制的油氣田。在油田開采中抽油機為常見的機具設備。
[0003]鉆桿排放系統，又稱為自動排管機、二層臺機械手，是海洋鉆井平臺鉆井船上重要的井口機械化設備之一。在鉆井起下鉆作業過程中，該系統承擔對管狀類鉆具(鉆桿、鉆鋌、套管等)進行夾持、提升、下放、平移和回轉等操作，并結合液控、氣控、電控和微機控制，實現鉆具在井口與排放架之間的移運、定位、排放、儲運等作業流程。同時，通過控制區的監控系統，可實時顯示和記錄作業工序、設備的工作狀況以及鉆具的檔案資料，實現對鉆具的科學化和系統化管理。
[0004]因海洋鉆井平臺鉆井船的特殊和惡劣作業環境限制，也由于國家和行業內的相關法律法規對作業人員的要求，使得海洋鉆機對鉆桿自動排放系統的需求量呈現出逐年上升的趨勢。
[0005]目前廣泛使用的鉆桿自動排放系統，不僅結構復雜，操作困難，而且常出現對鉆桿夾持、提升、下方、平移和回轉不到位的情況，易發生故障。影響工作效率，且存在巨大的安全隱患。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在于提供一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統，增加鉆桿存放裝置，鉆桿可穩定的放置于存放裝置內，故能夠及時投入使用，簡化了鉆桿自動排放的過程。引入抓取部件抓取在存放裝置內的鉆桿，通過上下升降實現，抓取效果良好，可避免鉆桿脫落。同時，借助水平氣缸實現對抓取部件的水平移動。本實用新型結構簡單，制造成本低，在實際使用中十分穩定。
[0007]為了解決上述技術問題，采用如下技術方案:
[0008]一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統，包括鉆桿、自動排放系統及底座，底座上安裝有支架，其特征在于:自動排放系統包括鉆桿抓取機構，水平氣缸及鉆桿承載轉盤，鉆桿承載轉盤上設有安裝孔，安裝孔與鉆桿相匹配，安裝孔內均勻設有伸縮凸起，伸縮凸起作用于鉆桿；鉆桿上設有紅外發射器，伸縮凸起上設有紅外傳感器，紅外發射器與紅外傳感器相匹配；鉆桿承載轉盤的下端連接有驅動箱體，驅動箱體連接底座，驅動箱體內安裝有電機，電機上連接有蝸桿，蝸桿上連接有蝸輪，蝸桿與蝸輪相匹配，蝸輪上連接有轉軸，轉軸的另一端連接鉆桿承載轉盤；水平氣缸安裝于支架的上端；鉆桿抓取機構連接于水平氣缸，鉆桿抓取機構包括升降電機、線性模組及鉆桿抓取頭，升降電機安裝于鉆桿抓取機構的上端，升降電機的下端連接有聯軸器，聯軸器的下端連接有線性模組，線性模組的背面連接有線性模組連接塊，線性模組連接塊連接水平氣缸，線性模組的正面連接有線性模組滑塊，線性模組滑塊連接鉆桿抓取頭，鉆桿抓取頭與鉆桿相匹配，鉆桿抓取頭內安裝有抓取氣缸，抓取氣缸上連接有夾爪，夾爪作用于鉆桿。鉆桿承載轉盤用于存放鉆桿，存放中的鉆桿可及時投入使用，為開采油田作業節省時間，提高工作效率，加快工作進度；鉆桿具體存放于安裝孔內，安裝孔借助伸縮凸起實現對鉆桿的固定，伸縮凸起可伸縮，在確保鉆桿穩定性同時方便存取鉆桿，結構簡單，實用性強。伸縮凸起的伸縮動作由紅外發射器與紅外傳感器控制:當鉆桿接近伸縮凸起時，控制紅外發射器發射紅外線，紅外傳感器接收紅外線信號，進而控制伸縮凸起收縮，鉆桿進入安裝孔內，然后關閉紅外發射器，伸縮凸起伸出并以強有力的力抵住鉆桿，使鉆桿獲得優異的穩定性；當鉆桿要抽離安裝孔時，紅外發射器再次發射紅外線，伸縮凸起收縮，鉆桿脫離安裝孔。且鉆桿承載轉盤可旋轉，通過電機、蝸桿及蝸輪實現，在旋轉間實現將指定的鉆桿放置于可被抓取的位置，故可根據實際要求選擇匹配的鉆桿投入作業，靈活性及實用性強。升降電機控制線性模組滑塊上下滑動，從而帶動鉆桿抓取頭上下移動，在抓取鉆桿時，將鉆桿抓取頭下降至指定位置方能完成對鉆桿的抓取。鉆桿抓取頭借助抓取氣缸與夾爪實現對鉆桿的抓取，抓取氣缸控制夾爪在水平方向上移動，當夾爪相互收縮時，能夠牢牢夾住鉆桿，抓取效果極佳，可避免鉆桿在移動或工作時發生脫落。線性模組連接塊與水平氣缸相互配合，實現鉆桿抓取機構水平移動，結構簡單，實用性強。
[0009]進一步，鉆桿的下端設有安裝套環，安裝套環與安裝孔相匹配；安裝套環上均勻安裝有紅外發射器，伸縮凸起作用于安裝套環。安裝套環不僅能夠令其被伸縮凸起夾緊，從而使鉆桿獲得優異的穩定性。而且避免伸縮凸起對鉆桿施力過大而導致鉆桿磨損，延長鉆桿使用壽命。
[0010]進一步，鉆桿的上端設有鉆桿頭，鉆桿頭與夾爪相匹配；夾爪的下端設有限位凸起，限位凸起作用于鉆桿頭，夾爪的內表面設有摩擦紋，摩擦紋作用于鉆桿頭。限位凸起能夠抵住鉆桿頭，提高夾爪對鉆桿的抓取效果；摩擦紋使得夾爪與鉆桿頭之間的摩擦力增大，進一步提高夾爪對鉆桿的抓取效果
[0011]進一步，水平氣缸設有第一活塞桿，線性模組連接塊上形成有凹槽，活塞桿與凹槽相匹配。第一活塞桿嵌入凹槽，在水平氣缸的帶動下線性模組連接塊能夠帶動鉆桿抓取機構水平移動。
[0012]進一步，線性模組連接塊上安裝有光電傳感器，線性模組滑塊的側面安裝有感應片，光電傳感器與感應片相互配合。光電傳感器與感應片相互配合工作，能夠確定線性模組滑塊的垂直位置，避免其滑移過高或過低。
[0013]進一步，線性模組滑塊上連接有連接板，連接板的下端連接有鉆桿抓取頭。
[0014]進一步，抓取氣缸的左側、右側、正面及背面均連接有第二活塞桿，第二活塞桿上連接有夾爪。夾爪分布于抓取氣缸的四個方向，故其抓取效果佳。
[0015]進一步，鉆桿承載轉盤與驅動箱體之間連接有緩沖墊。起緩沖作用。
[0016]由于采用上述技術方案，具有以下有益效果:
[0017]本實用新型為一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統，增加鉆桿存放裝置，鉆桿可穩定的放置于存放裝置內，故能夠及時投入使用，簡化了鉆桿自動排放的過程。引入抓取部件抓取在存放裝置內的鉆桿，通過上下升降實現，抓取效果良好，可避免鉆桿脫落。同時，借助水平氣缸實現對抓取部件的水平移動。本實用新型結構簡單，制造成本低，在實際使用中十分穩定。
[0018]鉆桿承載轉盤用于存放鉆桿，存放中的鉆桿可及時投入使用，為開采油田作業節省時間，提高工作效率，加快工作進度；鉆桿具體存放于安裝孔內，安裝孔借助伸縮凸起實現對鉆桿的固定，伸縮凸起可伸縮，在確保鉆桿穩定性同時方便存取鉆桿，結構簡單，實用性強。伸縮凸起的伸縮動作由紅外發射器與紅外傳感器控制:當鉆桿接近伸縮凸起時，控制紅外發射器發射紅外線，紅外傳感器接收紅外線信號，進而控制伸縮凸起收縮，鉆桿進入安裝孔內，然后關閉紅外發射器，伸縮凸起伸出并以強有力的力抵住鉆桿，使鉆桿獲得優異的穩定性；當鉆桿要抽離安裝孔時，紅外發射器再次發射紅外線，伸縮凸起收縮，鉆桿脫離安裝孔。且鉆桿承載轉盤可旋轉，通過電機、蝸桿及蝸輪實現，在旋轉間實現將指定的鉆桿放置于可被抓取的位置，故可根據實際要求選擇匹配的鉆桿投入作業，靈活性及實用性強。升降電機控制線性模組滑塊上下滑動，從而帶動鉆桿抓取頭上下移動，在抓取鉆桿時，將鉆桿抓取頭下降至指定位置方能完成對鉆桿的抓取。鉆桿抓取頭借助抓取氣缸與夾爪實現對鉆桿的抓取，抓取氣缸控制夾爪在水平方向上移動，當夾爪相互收縮時，能夠牢牢夾住鉆桿，抓取效果極佳，可避免鉆桿在移動或工作時發生脫落。線性模組連接塊與水平氣缸相互配合，實現鉆桿抓取機構水平移動，結構簡單，實用性強。
【附圖說明】
[0019]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0020]圖1為本實用新型一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統的結構示意圖；
[0021]圖2為本實用新型中鉆桿夾取機構的結構示意圖；
[0022]圖3為圖2中A向的結構示意圖；
[0023]圖4為本實用新型中鉆桿的結構示意圖；
[0024]圖5為本實用新型中鉆桿承載轉盤連接驅動箱體時的結構示意圖；
[0025]圖6為本實用新型中電機、蝸輪及蝸桿的連接示意圖；
[0026]圖7為本實用新型中鉆桿承載轉盤的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]圖1至圖7所示，一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統，包括鉆桿23、自動排放系統及底座I。鉆桿23用于開挖鉆孔，尋找油田，在鉆孔過程中需要經常對鉆桿23進行移動或更換，而自動排放系統則能夠完成對鉆桿23的移動或更換。鉆桿23的下端設有安裝套環24，安裝套環24包覆鉆桿23，安裝套環24上開設有4個貫通孔(圖中未標出)，4個貫通孔分別設于安裝套環24的4個方向，貫通孔內嵌入有封閉保護罩，封閉保護罩透明，封閉保護罩內設有紅外發射器25，紅外發射器25開啟時，能夠向外界發射紅外線。鉆桿23的上端設有設有鉆桿頭26，鉆桿頭26為正方形，且鉆桿頭26的尺寸大于鉆桿23主體的尺寸，故當鉆桿頭26下部有部件抵住時，能夠將鉆桿提起或固定。底座I搭設于地面上，底座I的上端架有兩個支架2，支架2為鋼支架，支架2用于支撐自動排放系統。
[0028]自動排放系統包括鉆桿承載轉盤3，水平氣缸7及鉆桿抓取機構9。鉆桿承載轉盤3用于存放鉆桿23，鉆桿承載轉盤3上設有4個安裝孔4，4個安裝孔4均勻設于鉆桿承載轉盤3的4個方向。安裝孔4與鉆桿23的安裝套環24相匹配，安裝孔4內均勻設有伸縮凸起31，伸縮凸起31作用于安裝套環24，伸縮凸起31可伸縮，伸縮凸起31伸展時能夠夾緊安裝套環24。伸縮凸起31上設有紅外傳感器32，當紅外傳感器32接收到紅外信號時，紅外傳感器32控制伸縮凸起31收縮；當紅外傳感器32未接收到紅外信號時，伸縮凸起31伸出夾緊安裝套環24。安裝孔4借助伸縮凸起31實現對鉆桿23的固定，伸縮凸起31可伸縮，在確保鉆桿23穩定性同時方便存取鉆桿23，結構簡單，實用性強。伸縮凸起31的伸縮動作由紅外發射器25與紅外傳感器32控制:當鉆桿23接近伸縮凸起31，即擺放鉆桿23時，控制紅外發射器25發射紅外線，紅外傳感器32接收紅外線信號，進而控制伸縮凸起31收縮，鉆桿23進入安裝孔4內。待鉆桿23擺正位置后，關閉紅外發射器25，伸縮凸起31伸出并以強有力的力抵住鉆桿23，使鉆桿23獲得優異的穩定性；當鉆桿23要抽離安裝孔4時，控制紅外發射器25再次發射紅外線，紅外傳感器32接收紅外線信號，進而控制伸縮凸起31收縮，此時鉆桿23可抽離安裝孔4。同時，安裝套環24可避免伸縮凸起31對鉆桿23施力過大而導致鉆桿23磨損，延長鉆桿23使用壽命。
[0029]鉆桿承載轉盤3的下端連接有驅動箱體6，驅動箱體6連接底座1，驅動箱體6內安裝有電機27，電機27上連接有蝸桿28，蝸桿28上連接有蝸輪30，蝸輪30與蝸桿28上均設有輪齒。蝸輪30的輪齒與蝸桿28的輪齒相互螯合，起到傳動作用。蝸輪30的中間連接有轉軸29，轉軸29的另一端連接鉆桿承載轉盤3。當電機27工作時，電機27帶動蝸桿28旋轉，借助輪齒的螯合作用，帶動蝸輪30旋轉，進而轉軸29旋轉，轉軸29旋轉可使鉆桿承載轉盤3旋轉。由于鉆桿承載轉盤3通過電機27、蝸桿28及蝸輪30可實現旋轉，在旋轉間實現更換鉆桿23，故可根據實際要求選擇匹配的鉆桿23投入作業，靈活性及實用性強。更換過程如下:首先開啟電機27，旋轉鉆桿承載轉盤3，將空閑的安裝孔4旋轉至鉆桿23將到達的位置，然后將鉆桿23放入該安裝孔4內；接著旋轉鉆桿承載轉盤3，將待更換的鉆桿23旋轉至可被抓取的位置，并將其抓取，實現簡單更換。同時，鉆桿承載轉盤3與驅動箱體6之間連接有緩沖墊5，起緩沖作用。
[0030]兩個支架2的上端各有一處鏤空，在鏤空處安裝有水平氣缸7。水平氣缸7由缸筒、端蓋、活塞及第一活塞桿8組成，第一活塞桿8上連接鉆桿抓取機構9。當水平氣缸7工作時，鉆桿抓取機構9能夠沿著活塞桿作水平運動。鉆桿抓取機構9包括升降電機10、線性模組33及鉆桿抓取頭12。升降電機10安裝于鉆桿抓取機構9的上端，升降電機10工作時，能夠實現鉆桿抓取機構9升降。升降電機10的下端連接有聯軸器11，聯軸器11連接升降電機10及線性模組33，用于傳遞機械扭矩。聯軸器11的下端連接有線性模組33。線性模組33的背面連接有線性模組連接塊13，線性模組連接塊13上形成有凹槽23，凹槽23與第一活塞桿8相匹配，故線性模組連接塊13連接水平氣缸7，實現鉆桿抓取機構9水平移動。
[0031]線性模組33的正面連接有線性模組滑塊14，當升降電機10啟動時，線性模組滑塊14能夠上下移動。線性模組滑塊14上連接有連接板15，連接板15的下端連接有鉆桿抓取頭12，故線性模組滑塊14能夠帶動鉆桿抓取頭12上下移動。鉆桿23可進入鉆桿抓取頭12內，并在鉆桿抓取頭12的作用下被抓取。鉆桿抓取頭12內安裝有抓取氣缸18，抓取氣缸18的左側、右側、正面及背面均連接有第二活塞桿19，第二活塞桿19上連接有夾爪20。當抓取氣缸18工作時，在第二活塞桿19的作用下，夾爪20能夠在第二活塞桿19的方向上移動。夾爪20用于抓取鉆桿23，夾爪20的下端設有限位凸起21，限位凸起21作用于鉆桿頭26，限位凸起21通過抵住鉆桿頭26而固定鉆桿23。夾爪20的內表面設有摩擦紋22，摩擦紋22使得夾爪20與鉆桿頭26之間的摩擦力更大，進一步提高抓取效果。抓取氣缸18控制夾爪20在水平方向上移動，當夾爪20相互收縮時，能夠牢牢夾住鉆桿23，抓取效果極佳，可避免鉆桿23在移動或工作時發生脫落。
[0032]線性模組連接塊13上安裝有光電傳感器17，光電傳感器17有三個，由上而下依次均勻排列。線性模組滑塊14的側面安裝有感應片16，光電傳感器17與感應片16相互配合，光電傳感器17能夠接收感應片16發出的信號，從而確定線性模組滑塊14的垂直位置。光電傳感器17與感應片16相互配合工作，避免線性模組滑塊14滑移過高或過低。鉆桿抓取機構9的抓取原理如下:首先鉆桿抓取機構9在水平氣缸7上作水平運動，使鉆桿抓取機構9運動至待抓取鉆桿23的正上方。然后開啟升降電機10，線性模組滑塊14帶動鉆桿抓取頭12下降。鉆桿抓取頭12在下降過程中，鉆桿23逐漸進入鉆桿抓取頭12內，同時借助感應片16與光電傳感器17控制鉆桿抓取頭12下降至指定的位置(即可抓取鉆桿23的位置)。待鉆桿抓取頭12下降至指定位置后，開啟抓取氣缸18，將4個夾爪20收縮，夾爪20在收縮過程中，限位凸起21抵住鉆桿頭26的下部，摩擦紋22與鉆桿頭26的側面緊貝占，從而實現牢固抓取。將鉆桿23抓取后，控制升降電機10將鉆桿抓取頭12上升至原有的高度，再開啟水平氣缸7，將鉆桿23運送至鉆孔的位置。
[0033]以上僅為本實用新型的具體實施例，但本實用新型的技術特征并不局限于此。任何以本實用新型為基礎，為解決基本相同的技術問題，實現基本相同的技術效果，所作出地簡單變化、等同替換或者修飾等，皆涵蓋于本實用新型的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統，包括鉆桿、自動排放系統及底座，所述底座上安裝有支架，其特征在于:所述自動排放系統包括鉆桿抓取機構，水平氣缸及鉆桿承載轉盤，所述鉆桿承載轉盤上設有安裝孔，所述安裝孔與所述鉆桿相匹配，所述安裝孔內均勻設有伸縮凸起，所述伸縮凸起作用于所述鉆桿；所述鉆桿上設有紅外發射器，所述伸縮凸起上設有紅外傳感器，所述紅外發射器與所述紅外傳感器相匹配；所述鉆桿承載轉盤的下端連接有驅動箱體，所述驅動箱體連接所述底座，所述驅動箱體內安裝有電機，所述電機上連接有蝸桿，所述蝸桿上連接有蝸輪，所述蝸桿與所述蝸輪相匹配，所述蝸輪上連接有轉軸，所述轉軸的另一端連接所述鉆桿承載轉盤；所述水平氣缸安裝于所述支架的上端；所述鉆桿抓取機構連接于所述水平氣缸，所述鉆桿抓取機構包括升降電機、線性模組及鉆桿抓取頭，所述升降電機安裝于所述鉆桿抓取機構的上端，所述升降電機的下端連接有聯軸器，所述聯軸器的下端連接有線性模組，所述線性模組的背面連接有線性模組連接塊，所述線性模組連接塊連接所述水平氣缸，所述線性模組的正面連接有線性模組滑塊，所述線性模組滑塊連接所述鉆桿抓取頭，所述鉆桿抓取頭與所述鉆桿相匹配，所述鉆桿抓取頭內安裝有抓取氣缸，所述抓取氣缸上連接有夾爪，所述夾爪作用于所述鉆桿。2.根據權利要求1所述一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統，其特征在于:所述鉆桿的下端設有安裝套環，所述安裝套環與所述安裝孔相匹配；所述安裝套環上均勻安裝有紅外發射器，所述伸縮凸起作用于所述安裝套環。3.根據權利要求1所述一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統，其特征在于:所述鉆桿的上端設有鉆桿頭，所述鉆桿頭與所述夾爪相匹配；所述夾爪的下端設有限位凸起，所述限位凸起作用于所述鉆桿頭，所述夾爪的內表面設有摩擦紋，所述摩擦紋作用于所述鉆桿頭。4.根據權利要求1所述一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統，其特征在于:所述水平氣缸設有第一活塞桿，所述線性模組連接塊上形成有凹槽，所述活塞桿與所述凹槽相匹配。5.根據權利要求1所述一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統，其特征在于:所述線性模組連接塊上安裝有光電傳感器，所述線性模組滑塊的側面安裝有感應片，所述光電傳感器與所述感應片相互配合。6.根據權利要求1所述一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統，其特征在于:所述線性模組滑塊上連接有連接板，所述連接板的下端連接有所述鉆桿抓取頭。7.根據權利要求1所述一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統，其特征在于:所述抓取氣缸的左側、右側、正面及背面均連接有第二活塞桿，所述第二活塞桿上連接有所述夾爪。8.根據權利要求1所述一種應用于開采油田的鉆桿自動排放系統，其特征在于:所述鉆桿承載轉盤與所述驅動箱體之間連接有緩沖墊。
【文檔編號】E21B19-14GK204299499SQ201420655561
【發明者】連宏, 賓建軍, 劉廷鵬, 張澗 [申請人]杭州海勒科技有限公司