舉升式液壓動力貓道系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明專利屬于石油機械技術領域，具體是為實現在鉆具架與鉆臺之間自動運移鉆具而設計的一種舉升式液壓動力貓道系統。
【背景技術】
[0002]傳統的鉆具操作方式主要依靠人力來進行，這種操作方式存在安全性差，勞動強度大，工作效率低等弊端，極大的限制了自動化鉆井系統的發展。為了改變傳統的鉆具操作方式，從20世紀40年代起國外便開始進行了液壓動力貓道技術的研究及生產運用。國內對液壓動力貓道技術的研究起步比較晚，經過近些年的發展，國內已經出現配套部分鉆機的液壓動力貓道系統。但是目前的動力貓道系統還主要存在以下不足:與車載鉆機、液壓鉆機等鉆臺高度較低的中小型石油鉆機配套的類型和數量比較少;適用鉆臺高度比較固定，調節范圍有限；在鉆具從鉆具架移運到貓道主體的過程中仍需人力來推，沒有實現完全意義上的自動化;起升方式多為鋼絲繩牽引式，鋼絲繩的柔性起升方式傳動精度低，在運行過程中會產生晃動，穩定性差。
【發明內容】
[0003]本發明旨在克服現有技術和裝備存在的上述不足，本發明提出一種適合中低高度鉆臺、調節范圍比較大、實現完全自動化的舉升式液壓動力貓道系統，其采用的技術方案如下:
[0004]液壓動力貓道系統主要由鉆具架翻出機構、翻轉臂機構、翻板機構、舉升機構、滑車機構五個機構組成。
[0005]鉆具架翻出機構的作用是通過液壓缸的舉升實現鉆具在鉆具架與貓道主體之間的運移。為了提高運移能力，鉆具架和鉆具架翻出機構采取兩側對稱布置的方式。這樣一側可以運移尺寸較小的鉆桿和鉆鋌，另一側可以運移尺寸較大的套管。具體方案是液壓缸一端與底板上的固定點鉸接，另一端與翻板的一端進行鉸接，翻板的另一端與支撐架進行鉸接，支撐架固定在底板上，支腿起輔助支撐作用。
[0006]翻轉臂機構的作用是將鉆具由翻轉臂運移到輸送臂或者返回。其中，升板是為了阻止從鉆具架過來的鉆具直接進入輸送臂，支腿液壓缸一端與支腿底板鉸接，另一端與擋板進行鉸接。當支腿液壓缸舉升時，擋板可以在軌道中滑動，軌道上具有限制位置的擋塊，擋板到達擋塊位置停止滑動，然后帶動翻轉臂繞著固定在貓道基座上的鉸接點進行翻轉。這樣使得在支腿液壓缸舉升前，鉆具可以從鉆具架進入貓道主體。在支腿液壓缸舉升時，避免鉆具繼續進入貓道主體。
[0007]翻板機構的作用是與翻轉臂機構相互配合，將單根鉆具由翻轉臂上運移到輸送臂或返回。具體方案是液壓缸一端與輸送臂上的固定點鉸接，另一端與翻板的一端進行鉸接，翻板的另一端與輸送臂上的固定點鉸接。特別的，翻板側邊高度比較大，在輸送鉆具時，可以防止鉆具滾落，取代安全銷結構，起安全保護作用。
[0008]舉升機構的作用是將運送鉆具的輸送臂舉升到一定的高度。具體方案是舉升液壓缸一端與貓道底座上的固定點鉸接，另一端與旋轉臂的中間位置進行鉸接。旋轉臂一端與貓道底座上的固定點鉸接，另一端與輸送臂的一端鉸接。兩組翻板均勻安裝在輸送臂的中部位置。滑車安裝在輸送臂尾部，可以沿著輸送臂滑動，用來將鉆具推出一定距離。輸送臂尾端安裝有滾輪，滾輪可以沿著固定在貓道底座上的滑道滾動。特別的，舉升機構中旋轉臂的形狀經過優化設計得到。旋轉臂的尖角改進為與鉸接點同圓心的圓弧段。與圓弧段連接的兩條直線段與圓弧段相切過渡。初始狀態下，長直線段與貓道底座上的底板相接觸;舉升過程中，圓弧段與貓道底座上的底板相接觸;終止狀態下，短直線段與貓道底座上的底板相接觸。這樣可以很好的提高旋轉臂的運行穩定性，降低對舉升液壓缸的控制要求，同時也降低發生失穩事故的可能性。另外，旋轉臂上有不同的鉸接位置，可以適應不同的鉆臺高度。
[0009]滑車機構的作用是將鉆具沿著輸送臂推出一定距離。該機構主要由液壓馬達提供動力，經過聯軸器和減速器驅動主動鏈輪轉動。主動鏈輪通過主鏈條帶動從動鏈輪轉動。從動鏈輪與輔助鏈輪同軸轉動，帶動輔助鏈條與主鏈條同時運動，滑車下方的支腿與主鏈條以及輔助鏈條固定。所以通過控制液壓馬達的正反轉以及轉速，便可以控制滑車的移動方向和速度。另外，輸送臂尾部的封蓋用來保護滑車機構里的液壓和傳動系統，避免外界雜質的侵入。
[0010]翻板機構中的翻板具有分段弧面結構。
[0011 ]本發明具有如下優點:自動化程度高。通過鉆具架翻出機構，實現全自動化機械操作運移鉆具，減少了鉆井工人數量，減輕了勞動強度，提高了作業安全，減少了井場事故的發生，同時降低了人力成本;適用性強。一方面可以適用不同尺寸的鉆桿、套管和鉆鋌，另一方面可以適用于不同鉆臺高度的鉆修機設備。因而可以提高鉆井輔助設備的利用率，有效降低設備的采購成本;穩定性好。采用剛性機械結構進行舉升，同時對旋轉臂的形狀結構進行優化，使得系統更加穩定可靠;結構簡單。利用翻板機構代替安全銷機構，進一步簡化運移鉆具的機械結構，同時也簡化了液壓系統。
【附圖說明】
[0012]圖1:本發明舉升式液壓動力貓道系統整體結構圖。
[0013]圖2:本發明舉升式液壓動力貓道系統運移鉆具過程圖。
[0014]圖3:本發明舉升式液壓動力貓道系統滑車機構結構圖。
[0015]1.滾輪，2.封蓋，3.滑車，4.輸送臂，5.翻板，6.舉升液壓缸，7.旋轉臂，8.鉆具，9.支撐架，10.翻出液壓缸，11.支腿液壓缸，12.翻轉臂，13.軌道，14.貓道基座，15.支撐板，16.鉆具架，17.底板，18.翻出板，19.擋塊，20.擋板，21.翻板液壓缸，22.鏈條，23.鏈輪，24.減速器，25.液壓馬達，26.升板。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實例對本發明作進一步說明:
[0017]如圖1、圖2和圖3所示，本發明的舉升式液壓動力貓道系統，包括鉆具架翻出機構、翻轉臂機構、翻板機構、舉升機構、滑車機構五個機構。
[0018]鉆具架翻出機構的具體結構是翻出液壓缸10與底板17上的固定點鉸接，另一端與翻出板18的一端進行鉸接，翻出板18的另一端與支撐架9進行鉸接，支撐架9固定在底板17上。
[0019]翻轉臂機構的具體結構是升板26固定在翻轉臂12—端，是為了阻止從鉆具架16過來的鉆具8直接進入輸送臂4，支腿液壓缸11 一端與支撐板15鉸接，另一端與擋板20進行鉸接。當支腿液壓缸11舉升時，擋板20可以在軌道中滑動，到達擋塊19位置后停止滑動，然后帶動