液压链传动式管柱移送装置成功研发投用

时间:2020-09-25 10:37 来源:杂志 作者:张吉平 乔建华


目前,钻井施工过程中,管柱的移送主要有自动甩管柱装置和自动猫道,还有一些简配钻机靠气动绞车甩管柱。使用气动绞车甩管柱工人劳动强度大、危险系数高、时效较低、容易损伤管柱接头螺纹。为此,各家石油机械厂先后研发了自动甩管柱装置和自动猫道。自动猫道主要是针对安装顶驱钻机设计的,其结构复杂、造价高、故障率居高不下,一直都没有得到很好推广;自动甩管柱装置由于其功能单一,加之是电动和气动混合控制,设计上有很多克服不了的缺陷,尤其冬季在寒冷的地区施工,阀件极易冻坏,推广过程中也受到多方面的限制。为此,笔者们研发出液压链传动式管柱移送装置,有效地解决了上述钻井施工过程中管柱移送问题。
 
装置的结构设计
液压链传动式管柱移送装置如图1所示。1-平跑道;2-涨紧轮组件;3-涨紧轮轴;4-传动链条;5-链条支撑轮组件;6-液压缸支撑座;7-翻板液压缸;8-跑道翻板;9-车体;10-小车行走轮;11-机械手臂;12-主动链轮;13-液压动力组件;14-大门坡道;15-坡道举升装置;16-举升液压缸;17-坡道翻板;18管柱。
 
 
 
平跑道用方管和钢板铆焊而成,平跑道既是装置的底座,又是各传动机构的固定座,涨紧轮组件、链条支撑轮组件、支撑座、翻板液压缸、车体、主动链轮、液压动力组件等都固定在它的上面。涨紧轮组件由涨紧轮、涨紧轮轴、轴承、轴承盖、调节丝杠、轮组固定座等组成。涨紧轮组件通过轮组固定座固定在平跑道的后端。液压动力组件通过固定板固定在平跑道是前端,主动链轮通过过盈配合套装在液压动力组件减速器的外圆上,主动链轮通过液压马达驱动旋转。
 
传动链条绕在主动链轮和涨紧轮组件上,整个传动链条通过主动链轮、涨紧轮组件和六组链条支撑轮组件悬挂在平跑道,链条通过车体上的连接驱动板连在一起,通过链条绕链轮的正反链传动带动连接驱动板在平跑道上中心开槽内的往复运动。链条支撑轮组件主要有固定座、轴承盖、支撑轴承、轮轴、支撑轮等组成,支撑轮可以在轮轴上自由转动,整个链条支撑轮组通过固定座悬挂固定在平跑道上,用于支撑悬挂在它上面的传动链。所述的翻板液压缸通过液压缸支撑座固定座平跑道的底座上,液压缸的活塞杆与翻板通过销轴相连,相对于平跑道既可以向左翻动,又可以向右翻动,也可以上下一起翻动。
    
车体由车体、直流电机、传动减速箱、连接驱动板、与小车行走轮和机械手臂组成,车体底部安装有四个小车行走轮,使车体可以自由的在平跑道的上面;车体上面安装有在直流电机和传动减速箱,直流电机和传动减速箱连在一起,机械手臂的下端安装在传动减速箱的转轴上,可以驱动机械手臂以不同角度的旋转,机械手臂的上端加工有三个均布的“V”型槽,可以随时抓住座在车体上的管柱;连接驱动板上端连接车体的底部,用螺栓固定,下部连接在传动链条上,传动链条通过连接驱动板带动车体在平跑道的中心开槽做往复运动。
 
大门坡道用型材和钢板铆焊而成,上端固定在钻台面上,下端通过单双耳板用销轴连接在一起,之间的夹角可以调整,大门坡道中间有可以使管柱滑动的“V”型槽,“V”型槽的下部焊有45°楔形挡块,“V”型槽的两边各开有导向长槽孔。坡道举升装置由固定导轨、升降导轨、举升液压缸、移送支架、导向动滑轮等组成,固定导轨通过连接板固定在坡道的下面;升降导轨通过四个导向轮套在固定导轨的凹型槽内,升降导轨的上端安装有导向动滑轮;移送支架也四个通过导向轮套装升降导轨的凹型槽内,升降导轨可以沿固定导轨的凹型槽上下滑动,移送支架也可以沿升降导轨的凹型槽上下滑动。
 
举升液压缸下部固定在固定导轨的下横梁上,上端通过耳板和销轴与升降导轨相连,升降导轨通过链条或钢丝绳绕在动滑轮上与移送支架相连,举升液压缸的伸缩就会驱动升降导轨的升降,升降导轨的升降在链条的作用下,就会驱动移送支架以两倍于液压缸的伸缩速度升降。移送支架为一方框结构,用型材铆焊而成,下部的两端焊接有带孔的长耳板,耳板穿过坡道的导向长槽孔后,通过耳板和销轴与翻板连接,翻板可以绕移送支架上的耳板翻转,翻板两端的销轴上安装有回位弹簧,使翻板处于与移送支架为垂直状态,移送支架套的升降就会带动翻板的升降。管柱下端坐在翻板是,管柱的外圆面与坡道的“V”型槽相切,可以随翻板的上下移动在“V”型槽内滑动,当移送支架位移到坡道的下部,翻板碰到“V”型槽的下部的45°楔形挡块时。翻板就会在楔形块的作用下克服回位弹簧的弹力翻转,使坐在翻板上的管柱翻到车体上。




装置投入应用

装置以液压作为动力,采用链传动方式,通过低压电遥控操作控制,实现钻井施工中从场地到钻台或从钻台到场地钻柱的移送,一次可以移送三根管柱。
 
工作人员运用装置将钻台的管柱移送到地面。对于7.5米以上的钻台面,坡道的长度大于10米,需要使用坡道移送装置,首先使坡道翻板处于举升装置的上部,把要需要移送到场地的管柱放到坡道翻板上;坡道举升装置把管柱移送到坡道的下部,翻板在坡道下部45°楔形挡块作用下,把管柱翻到车体上;车体上的机械手通过遥控机械手爪,把住管柱;车体在液压动力和传动链条的作用下,沿平跑道向后拉动管柱,使管柱沿坡道上的“V”型槽滑下,车体把管柱拉倒平跑道合适的位置;平跑道上的跑道翻板把管柱翻到场地的管架上;对于7.5米以下的钻台面,坡道的长度低于10米,可以直接把管柱通过坡道放到车体上,按照上述3、4、5把管柱移送到场地管架上。
 
工作人员运用装置地面的管柱移送的钻台上。把场地的管柱移送到平跑道上,跑道翻板抬起管柱,移动车体使管柱坐在车体上,机械手把住管柱;管柱一端担在车体上,一端用跑道翻板抬起,车体在液压动力和传动链条的作用下推动管柱滑到上的大门坡道上;坡道的长度大于10米的钻机,使用坡道举升装置把管柱提升至管柱接头高于钻台面;使用气动绞车再把管柱吊到钻台上,实现管柱从地面到钻台的移送。
 
装置的优势及实用性
液压链传动式管柱移送装置采用全液压驱动,移送平稳,控制精准,安全系数高,故障率低,进一步提高了装置的可靠性;液压链传动式管柱移送装置自动化程度高,操作简单,液压代替气动驱动,使用寿命长,提高了工作实效,减少了设备的维修费用;液压链传动式管柱移送装置既可以替代自动甩管柱装置甩钻具,又可以把管柱移送到坡道上,管柱钻具丝扣得到了保护,降低了钻具维修及钻井成本。
 
液压链传动式管柱移送装置2017年厂区实验成功,2018年5月应用的胜利石油工程有限公司渤海钻井首套快装快移30DB钻机30527钻井队,现已施工20多口井,管柱移送时只需一人遥控操作,无论是移送钻具和套管,每次可以移送2-3根,各项技术指标完全达到了设计要求。随后又陆续在四川分公司、新疆分公司以及渤海钻井总公司新出厂的4套30DB推广使用,已完成了100多口井施工的管柱移送,现场使用证明,该液压链传动式管柱移送装置制完全能够满足管柱移送的施工要求。
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