陆地钻机桅杆式钻杆自动排放系统研究

排 放 架 。 于 钻 机 本 身 ， 要 在 井 架 上 设 立 上 下 凹 槽 轨 对 需
道 ， 时 需要 对猫 道 进行 改 造 ， 原 有 的猫 道 凹槽 加深 同 将
１ 总体 结构 方 案 设 计
１１ 技 术 参 数 ． 最 大 起 升 重 量 ： ０ ｇ； ３０ ０ｋ
系 统 的 主要 供 应 商 ， 产 品最 为 成熟 ， 表 了世 界 的先 其 代 进 水 平 。研 制 的 一 系 列 钻 杆 自动 传 送 系 统 已得 到 了 广 泛应 用 ， 产 品线 主要 为 海钻 平 台使 用 的排 杆 系统 ， 其 陆 地 钻 机 所 用 排 杆 系 统 较 为 少 见 。 国 内 对 钻 杆 自动 传 送 系 统 的 研 究 和 应 用 较 少 ，只 有 个 别 单 位 做 过 一 些 研 究 和 设 计 的 尝 试 ， 均 未 投 入 批 量 生 产 和 使 用 。目 前 国 内 但 尚 无 一 家 制 造 企 业 正 式 推 出 面 向 市 场 的 钻 杆 自动 排 放
１２ ． 总 体 结 构 方 案
如 图 １ 桅 杆 式 钻 杆 自 动 排 放 系 统 具 有 桅 杆 式 柱 ． 形立 式 结构 ， 杆 是该 系统 的核心 承重 部 件 ， 时 也是 桅 同 中 心 回 转 轴 。 １０ 回转 。 统 顶 部 和 底 部 各 有 一 个 可 可 ８。 系 滑 动小 车 系统 ， 部小 车 为整 个 系统提 供 牵 引动 力 ， 底 可 沿 钻 台 上 的 轨 道 凹 槽 水 平 运 动 ， 部 小 车 为 从 动 ， 随 顶 伴 桅杆 移 动 ， 要 起 平衡 作用 ， 过 顶部 滑轨 使桅 杆 保持 主 通 竖 直 。 顶 部 小 车 上 同 时 安 装 有 两 部 绞 车 。 部 的 绞 车 在 顶 系 统 主 要 控 制 整 个 上 悬 臂 的 高 度 ， 以 适 应 不 同 长 度 钻 具 的 高 度 需 求 。 杆 上 桅 安 装 两 套 悬 臂 式 伸 缩 机 械 手 ， 中 上 悬 臂 可 其
车 作 用 下 沿 桅 杆 上 下
竖 直 滑 动 。 悬 臂 装 有 上
可分 离 的机 械 手夹 具 ． 通 过 绞 车 线 缆 与 上 悬 臂 连 接 ． 到 提 升 钻 具 起 的 作 用 。 悬 臂 机 械 手 下 作 为 辅 助 的 扶 正 机 械 手 ， 到 在 作业 中保证 起
中Ｅ ４
文 献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ０ ４ ９ （ １ ）２ ０ ４ － ２ １０ — ９ ８２ ２０ － ０ ３ ０ ０
陆 地钻 机桅 杆 式钻 杆 自动排 放 系统 主要 是 在钻 井 过 程 中 实 现 钻 杆 在 井 口 与 钻 杆 排 放 架 间 的 往 返 输 送 功 能 。 及 起 钻 和 完 井 时 自动 运 输 钻 杆 上 下 钻 台 的 功 能 。 以 还 能与 铁钻 工 、 力辅 助 鼠洞等 系统 配 合使 用 ， 成离 动 完 线 单 根 接 立 根 操 作 ．不 再 需 要 使 用 传 统 的 独 立 起 升 绞 车 ，可 以 提 高 钻 井 效 率 。 该 系 统 本 身 可 以 与 现 有 的 星 型 、 平 型 及 Ｘ— 型 钻 杆 排 放 架 配 合 ， 现 自动 运 行 。 水 Ｙ 实 钻 杆 自动 排 放 系 统 在 国 外 有 较 长 的 研 究 和 应 用 历
由上 下部 支撑 行 走 机 构 、 转桅 杆 、 下 悬臂 机 械 手 等 组 成 ， 装 在 钻 台轨 道 上， 实现 对 钻 具 的 夹持 、 升 、 转 、 移 和 回 上 安 可 提 回 平 排 放 作 业 。具 有 结构 简单 、 局合 理 ， 于操 控 等 特 点， 安 装 在 各 种 陆 地 石 油 钻机 上 。 布 便 可 关 键词 ： 杆 排 放 系 统 钻 陆地 钻 机 结 构 设 计
陆 地 钻 机 桅 杆 式 钻 杆 自动 排 放 系 统 研 究
口 张 洪 生 口 杨 帆 口 姚璐 璐 口 邵 兵
兰 州理 工 大 学 机 电工 程 学 院 兰 州 ７０５ ３０ ０
摘 要 ： 减 少起 下钻 作 业 时 间， 高 钻 井 效 率 ， 出 了一 种 桅 杆 式 陆 地 钻 机 钻 杆 自动 排 放 系统 的 设 计 方 案 。该 装 置 为 提 提
系统 。 然最 近两 年 陆续 有部 分产 品 投产 。 其 模式 都 虽 但
是 国 外 较 早 的 半 自动 分 段 式 ， 且 结 构 庞 大 ， 件 运 行 而 组 程 序 复 杂 ， 造 和 运 行 成 本 比 较 高 ， 能 完 全 自动 化 作 制 不
业 。
钻 具 相 对 平 衡 的 作 用 ， 使 钻 具 对 正 井 口 鼠洞 或 钻 杆 能
拓 宽 ， 钻 具 在 起 吊过 程 中 ， 于 自身 重 力 作 用 钻 具 尾 使 由 端 可 以受 到 猫 道 凹槽 的 约 束 ， 少 晃 动 和 摆 动 的 幅 度 ， 减 以便顺 利 与下 臂 的扶正 机 械手实 现对 接 。
１３ 工 作 原 理 －
最 大 提 升 高 度 （ 杆 高 度 ） ３ ． ； 桅 ： ７５ ｍ 机 械 臂 水 平 伸 展 距 离 ： ； 业 半 径 ： ～ ； ２ｍ 作 ２ ４ｍ
在 顶 部 小 车 安 装 的 绞
史 ， 全 球 的 石 油 钻 具 制 造 商 中 。 国 Ｎａｉｎ ｌＯｉ ｗｅｌ 在 美 ｔ ａ ｌ ｌ ｏ —
Ｖａ ｅ （ ｒ ｏ Ｎ０Ｖ） 司 、 ｅ ａ ｒ ｅ 公 Ａｋ ｒ Ｋｖ ｅ ｎ ｒ公 司 、 ｌ ｅ ｄ Ｉ ｎ ｖ — Ｏｉ ｌ ｎ ｏ ａ ｉ ｆ ｔ ｒ ｉ ｔｄ（ Ｌ） 司 和 Ｔ Ｓ ０ 公 司 是 钻 杆 自 动 排 放 ｏ ｓ Ｌ ｍｉ ｅ ＯＩ 公 Ｅ Ｃ