專利名稱：鉆井平臺(tái)折臂式起重機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種海上石油鉆井平臺(tái)甲板鉆桿取放機(jī)器，特別是一種折臂式起 重機(jī)。 技術(shù)背景
目前海上石油鉆井越來(lái)越受到人們的重視，海上石油鉆井是將鉆機(jī)安裝在鉆井平 臺(tái)或鉆井船上。鉆井前，通常鉆桿(包括其它鉆具)是擺放在甲板上，鉆井過(guò)程中首 先需要將鉆桿從甲板移送到井架中的排放架(立根盒)內(nèi)，然后還要將鉆桿從排放架 移送到井口進(jìn)行各種鉆井工序操作，或反向順序?qū)@桿從并口移送到排放架進(jìn)而最后 再送回到甲板上。這個(gè)過(guò)程稱為鉆桿排放操作或稱管子處理。傳統(tǒng)鉆井作業(yè)中，鉆桿 排放操作需要多人合作共同完成，該操作特點(diǎn)是具有危險(xiǎn)性，任何一人操作失誤，都 可能導(dǎo)致其他人員受到傷害并嚴(yán)重影響鉆井工序及效率。
目前，在鉆桿傳送系統(tǒng)方面技術(shù)比較先進(jìn)的公司主要有美國(guó)Varco公司和挪威 Aker Kvaerner MH公司。美國(guó)Varco公司研制了一系列的鉆桿傳送系統(tǒng)，包括PLS3/5 、
PTC等，可以用來(lái)傳送鉆桿、鉆鋌和套管單根及立根，傳送管子的直徑范圍為3)^'至
20"。另外，Varco公司還研制了適用于絕大多數(shù)現(xiàn)有鉆機(jī)的鉆桿排放系統(tǒng)Varco
Co即act Racker (VCR)。挪威Aker Kvaerner MH公司的管子傳送和處理裝置主要
有龍門(mén)起重機(jī)、臂式起重機(jī)、管子輸送機(jī)、橋式起重系統(tǒng)和鉆臺(tái)操縱臂等裝置。
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，鉆桿傳送系統(tǒng)主要經(jīng)歷了 Lay-down Racker 、 Pipemaster、
PLS-1、 Javelin 、 PLS-3、 PLS-4、 PHS-1等形式。
國(guó)內(nèi)對(duì)鉆桿自動(dòng)傳送系統(tǒng)的研究和應(yīng)用較少，只有蘭州石油機(jī)械研究所、寶雞石
油機(jī)械廠、大港油田集團(tuán)有限責(zé)任公司等一些單位做過(guò)一律設(shè)計(jì)和研究。鉆桿的上鉆
臺(tái)方式，國(guó)內(nèi)多年來(lái)一直采用電動(dòng)或氣動(dòng)小絞車吊上，而鉆桿的下鉆臺(tái)則一直采用鋼
絲繩甩下。
上世紀(jì)九十年代，在中原油田引進(jìn)的2000m液壓鉆機(jī)上使用了液壓鉆桿舉升裝 置，它由兩部分組成 一部分為鉆桿抓取機(jī)構(gòu)，兩套由單液壓缸和雙活動(dòng)鉗組成的裝置分別安裝于舉升平臺(tái)的前后端；另一部分為舉升裝置，雙液壓缸推動(dòng)箱型舉升平臺(tái)
旋轉(zhuǎn)，送鉆桿上鉆臺(tái)。與其它液壓鉆桿舉送裝置相比，其鉆桿抓緊裝置可180。旋轉(zhuǎn)為
其最大的特點(diǎn)，由于舉送裝置繞一點(diǎn)旋轉(zhuǎn)上臺(tái)，限制了實(shí)用的鉆臺(tái)面的高度，其配套 鉆機(jī)的鉆臺(tái)面高度在3m左右。
大港油田集團(tuán)責(zé)任有限公司設(shè)計(jì)了一種鉆柱輸送裝置，用于石油鉆井中輸送鉆柱 上下鉆臺(tái)。該裝置由管架、輸送槽和鉆臺(tái)坡道構(gòu)成，管架布置在正對(duì)鉆臺(tái)斜坡的平面 上，其特征在于管架的平坡道設(shè)有輸送槽，在輸送槽遠(yuǎn)離坡道一端的底部有擺臂，輸 送槽的另一端有滾輪。利用液壓動(dòng)力，把管架上的管柱，通過(guò)輸送槽輸送到鉆臺(tái)的小 鼠洞附近，同樣也可以將鉆臺(tái)上的管柱送回管架上。
寶雞石油機(jī)械廠設(shè)計(jì)一種鉆具自動(dòng)輸送裝置，它中間為一長(zhǎng)槽的中間管架，四足 可調(diào)排管架一端由鉸鏈與中間管架兩側(cè)對(duì)稱連接，另一端各裝一液壓千斤頂，傳送機(jī) 械手裝在中間排管架中間的長(zhǎng)槽中部。寶雞石油機(jī)械廠的GW-M1000鉆機(jī)配備了液壓 控制鉆桿盒、鉆桿自動(dòng)排放系統(tǒng)、井口機(jī)械化工具等鉆桿自動(dòng)處理工具。
鉆桿自動(dòng)化操作機(jī)器，對(duì)加快海上石油鉆井速度及安全生產(chǎn)起到了巨大的推進(jìn)作 用。鉆井平臺(tái)甲板鉆桿取放機(jī)器是鉆桿自動(dòng)排放系統(tǒng)的重要組成部分。工業(yè)上常規(guī)起 重機(jī)有伸縮臂式、塔式、龍門(mén)式、桅桿式等，國(guó)外鉆井平臺(tái)甲板鉆桿取放機(jī)器主要是 參考工業(yè)常規(guī)起重機(jī)而設(shè)計(jì)的，目前在鉆井平臺(tái)上應(yīng)用的有龍門(mén)起重機(jī)、臂式起重機(jī)、 管子輸送機(jī)、橋式起重機(jī)等，各種起重機(jī)在操作靈活性方面存在一些不足，而國(guó)內(nèi)在 這方面的研究幾乎是空白。 技術(shù)內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種鉆井平臺(tái)折臂式起重機(jī)，將鉆桿從排管架夾送到鉆 桿輸送機(jī)上或反向操作，以實(shí)現(xiàn)安全高效海上鉆井平臺(tái)甲板鉆桿的自動(dòng)取放。
本實(shí)用新型的目的按以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆井平臺(tái)折臂式起重機(jī)基座固定于靠 近鉆桿排放架處的甲板上，在基座上安裝塔身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)塔身，在旋轉(zhuǎn)塔身上安 裝臂架部分，臂架部分由主臂、折臂和伸縮臂構(gòu)成，主臂鉸接在旋轉(zhuǎn)塔身的頂端，并 通過(guò)變幅液壓缸支撐于旋轉(zhuǎn)塔身上，主臂的另一端與折臂鉸接，并用折臂液壓缸將折 臂支撐于主臂上，折臂的另一端通過(guò)伸縮液壓缸與伸縮臂相連接，伸縮臂的另一端與 末端夾持器回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鉸接。主臂、折臂和伸縮臂都是由鋼板和角鋼焊接而成的箱體結(jié) 構(gòu)，箱體內(nèi)部設(shè)有加強(qiáng)筋。塔身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈、回轉(zhuǎn)支承外圈和回轉(zhuǎn)支座，回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈與其上部的旋轉(zhuǎn)塔身、支承外圈與其下部的回轉(zhuǎn)支座分別用高強(qiáng)度 螺栓連接，回轉(zhuǎn)支座焊接在基座上部。旋轉(zhuǎn)塔身的底部安裝有塔身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)塔 身是主臂及變幅液壓缸的支撐體，主臂及變幅液壓缸下方支撐于旋轉(zhuǎn)塔身上。末端夾 持器擺動(dòng)液壓缸上端鉸接在伸縮臂的下端，擺動(dòng)液壓缸的下端鉸接在末端夾持器回轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)的上部。
本實(shí)用新型的有益效果是塔身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以使旋轉(zhuǎn)塔身作36(T旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng) 整個(gè)起重機(jī)回轉(zhuǎn)，臂架由主臂、折臂和伸縮臂三部分構(gòu)成，每個(gè)部分都有一個(gè)液壓缸 控制，主臂、折臂可實(shí)現(xiàn)仰俯動(dòng)作，安裝于折臂內(nèi)的伸縮液壓缸能使伸縮臂沿折臂軸 線方向伸縮，末端夾持器擺動(dòng)液壓缸能控制末端夾持器始終保持鉛垂?fàn)顟B(tài)，末端夾持 器回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能進(jìn)行管具方位調(diào)整，這樣整個(gè)起重機(jī)可作徑向運(yùn)動(dòng)和高度調(diào)整，可以靈 活自動(dòng)取放鉆井平臺(tái)甲板上的鉆桿。


圖l為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，l.基座，2.塔身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，3.變幅液壓缸，4.旋轉(zhuǎn)塔身，5.主臂，6.折臂 液壓缸，7.折臂，8.伸縮臂，9.末端夾持器擺動(dòng)液壓缸，IO.末端夾持器回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)， ll.末端夾持器，12.所夾持鉆桿。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)描述本實(shí)用新型。
在圖1中，基座l、塔身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2、變幅液壓缸3、旋轉(zhuǎn)塔身4、主臂5、折臂液壓 缸6、折臂7、伸縮臂8、末端夾持器擺動(dòng)液壓缸9、末端夾持器回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)IO、末端夾持 器ll組成了折臂起重機(jī)的主體結(jié)構(gòu)，12為所夾持的鉆桿。主臂5、折臂7和伸縮臂8都 是由鋼板和角鋼焊接而成的箱體結(jié)構(gòu)，并且箱體內(nèi)部設(shè)有加強(qiáng)筋。主臂5鉸接于旋轉(zhuǎn) 塔身4，利用塔身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)塔身360。旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)起重機(jī)回轉(zhuǎn)。 旋轉(zhuǎn)塔身4是主臂5及變幅液壓缸3的支撐體，主臂5及變幅液壓缸3下方支撐于旋轉(zhuǎn)塔 身4上，可隨鉆轉(zhuǎn)塔身旋轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)主臂5的仰俯動(dòng)作。旋轉(zhuǎn)塔身底部安裝塔身回轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu)2，塔身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2內(nèi)有回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈、回轉(zhuǎn)支承外圈和回轉(zhuǎn)支座，回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈與 回轉(zhuǎn)支承外圈之間有滾動(dòng)體，回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈與其上部的旋轉(zhuǎn)塔身、支承外圈與其下部 的回轉(zhuǎn)支座分別用高強(qiáng)度螺栓連接，回轉(zhuǎn)支座焊接在基座l上部。折臂液壓缸6安裝在 主臂5上，可實(shí)現(xiàn)折臂7的仰俯動(dòng)作。折臂7—端與主臂5鉸接，另一端與伸縮臂8相連。 伸縮臂8—端由伸縮液壓缸連接于折臂7內(nèi)，另一端與末端夾持器回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)10鉸接,伸 縮臂可沿折臂軸線方向伸縮。變幅液壓缸3、折臂液壓缸6、伸縮液壓缸的組合運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的徑向運(yùn)動(dòng)與高度調(diào)整。
末端夾持器擺動(dòng)液壓缸9上端鉸接在伸縮臂8的下端，擺動(dòng)液壓缸9的下端鉸接在 末端夾持器回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)10的上部。末端夾持器回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與塔身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2 類似，通過(guò)末端夾持器回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)10的旋轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)所夾持的鉆桿在水平面位置的方位調(diào) 整，末端夾持器11上部與塔身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)10通過(guò)螺栓剛性聯(lián)接，末端夾持器ll下部就是 一個(gè)兩端有手爪的機(jī)械手，通過(guò)液壓控制手爪開(kāi)合來(lái)抓取鉆桿。在起重機(jī)的整個(gè)工作 過(guò)程中，通過(guò)實(shí)時(shí)控制末端夾持器擺動(dòng)液壓缸9來(lái)實(shí)現(xiàn)末端夾持器組件10及11始終處 于豎直狀態(tài)。
本實(shí)用新型可用于雙井架半潛式鉆井平臺(tái)或鉆井船甲板鉆桿自動(dòng)取放系統(tǒng)，能夠 在一人的操控下，將鉆桿從排管架自動(dòng)夾送到鉆桿輸送機(jī)上，或者反向操作，通過(guò)更 換不同尺寸手爪可操作鉆鋌或套管，加快了鉆井速度。
權(quán)利要求1.一種鉆井平臺(tái)折臂式起重機(jī)，包括基座、塔身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)塔身、臂架部分、液壓缸、末端夾持器及末端夾持器回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其特征是基座固定于靠近鉆桿排放架處的甲板上，在基座頂端安裝塔身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)塔身，在旋轉(zhuǎn)塔身上安裝臂架部分，臂架部分由主臂、折臂和伸縮臂構(gòu)成，主臂鉸接在旋轉(zhuǎn)塔身的頂端，并通過(guò)變幅液壓缸支撐于旋轉(zhuǎn)塔身上，主臂的另一端與折臂鉸接，折臂液壓缸將折臂支撐于主臂上，折臂的另一端通過(guò)伸縮液壓缸與伸縮臂相連接，伸縮臂的另一端與末端夾持器回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鉸接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鉆井平臺(tái)折臂式起重機(jī)，其特征是主臂、折臂和伸縮 臂都是由鋼板和角鋼焊接而成的箱體結(jié)構(gòu)，箱體內(nèi)部設(shè)有加強(qiáng)筋。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鉆井平臺(tái)折臂式起重機(jī)，其特征是塔身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括 回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈、回轉(zhuǎn)支承外圈和回轉(zhuǎn)支座，回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈與其上部的旋轉(zhuǎn)塔身、支承 外圈與其下部的回轉(zhuǎn)支座分別用高強(qiáng)度螺栓連接，回轉(zhuǎn)支座焊接在基座上部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鉆井平臺(tái)折臂式起重機(jī)，其特征是旋轉(zhuǎn)塔身的底部安 裝有塔身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)塔身是主臂及變幅液壓缸的支撐體，主臂及變幅液壓缸下方 支撐于旋轉(zhuǎn)塔身上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鉆井平臺(tái)折臂式起重機(jī)，其特征是末端夾持器擺動(dòng)液 壓缸上端鉸接在伸縮臂的下端，擺動(dòng)液壓缸的下端鉸接在末端夾持器回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的上 部。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種鉆井平臺(tái)折臂式起重機(jī)，用在海上石油鉆井平臺(tái)甲板鉆桿取放操作。基座固定于靠近鉆桿排放架處的甲板上，在基座頂端安裝塔身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)塔身，在旋轉(zhuǎn)塔身上安裝臂架部分，臂架部分由主臂、折臂和伸縮臂構(gòu)成，主臂鉸接在旋轉(zhuǎn)塔身的頂端，并通過(guò)變幅液壓缸支撐于旋轉(zhuǎn)塔身上，主臂的另一端與折臂鉸接，并用折臂液壓缸將折臂支撐于主臂上，折臂的另一端通過(guò)伸縮液壓缸與伸縮臂相連接，伸縮臂的另一端與末端夾持器回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鉸接。塔身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈、回轉(zhuǎn)支承外圈和回轉(zhuǎn)支座，回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈與其上部的旋轉(zhuǎn)塔身、支承外圈與其下部的回轉(zhuǎn)支座分別用高強(qiáng)度螺栓連接，回轉(zhuǎn)支座焊接在基座上部。
文檔編號(hào)B66C23/18GK201419983SQ200920018399
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月17日
發(fā)明者劉文慶, 崔學(xué)政, 張富強(qiáng), 肖文生 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)