一种陆地钻机立根落地离线建立根系统及其方法与流程

1.本发明属于石油装备技术领域；涉及一种陆地钻机离线建立根系统，本发明还涉及一种陆地钻机离线建立根的方法。


背景技术：

2.近年来随着石油钻井装备水平的不断提高和在陆地石油钻机上的应用，顶驱装置以及自动化猫道、铁钻工等设备越来越多的应用到陆地钻机系统，使作业人员的劳动强度大大降低了。虽然作业人员的劳动强度降低了，但是由于建立根作业需要占用井口位置，使得顶驱钻进作业和建立根作业不能并行，钻井作业效率低。并且常规陆地钻机钻杆立柱布置在钻台面立根盒梁和二层台间，使得钻机的整体重心偏高，稳定性差，受风载荷影响大。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种陆地钻机立根落地离线建立根系统，解决常规陆地钻机的顶驱钻进作业和建立根作业不能并行的问题以及常规陆地钻机的钻杆立柱重心高、钻机受风载荷影响大、稳定性差的问题。
4.本发明的另一目的是提供一种陆地钻机立根落地离线建三单根立柱的方法。
5.本发明所采用的技术方案是，一种陆地钻机立根落地离线建立根系统，在钻机钻台面前侧正对井口中心布置有动力猫道，在动力猫道两侧设置成对的排管架。在钻台面前侧的坡道两侧设置有钻杆立柱储存架，存储架下部布置在地面上。存储架包含左排管指梁、右排管指梁和中间操作台，中间操作台分为上操作台以及下操作台。上操作台上布置有排管机械手平移导轨，排管机械手布置在导轨上，并且可以在平移导轨内前后移动。下操作台上布置有折臂式铁钻工。在钻台面相对井口中心线正前方设置有ⅰ号动力鼠洞，在钻台面ⅰ号动力鼠洞侧面并排设置有ⅱ号动力鼠洞。在ⅰ号动力鼠洞、ⅱ号动力鼠洞与钻杆立柱储存架之间的钻台面上布置有移动式门型钻杆操作系统。移动式门型钻杆操作系统下部通过两个立柱与钻台面固定，上部通过拉杆与井架连接在一起。移动式门型钻杆操作系统包含抓管机械手、平移小车、升降滑车、立柱，抓管机械手固定在平移小车上，平移小车可以在升降滑车上左右平移，升降滑车可以沿着竖直两个立柱上下滑动。
6.本发明的另一技术方案是，一种陆地钻机立根落地离线建三单根钻柱的方法，步骤如下：步骤1、建立根前准备：将排管机械手、折臂式铁钻工收回到钻杆立柱储存架初始等待位。移动式门型钻杆操作系统内抓管机械手提升到初始等待位。
7.步骤2、将第一根钻杆送入ⅰ号动力鼠洞内：动力猫道将第一根钻杆从地面排管架送到钻台面附近坡道上；移动式门型钻杆操作系统的升降滑车带动抓管机械手下行然后从动力猫道上抓取第一根钻杆；抓管机械手将第一根钻杆提起到竖直状态，ⅰ号动力鼠洞正上方；抓管机械手将第一根钻杆送入ⅰ号动力
鼠洞内，ⅰ号动力鼠洞将第一根钻杆收到钻台面以下；步骤3、将第二根钻杆送入2号动力鼠洞内：动力猫道将第二根钻杆从地面送到钻台面附近；移动式门型钻杆操作系统的升降滑车带动抓管机械手下行然后从动力猫道上抓取第二根钻杆；抓管机械手将第二根钻杆提起到竖直状态，ⅰ号动力鼠洞正上方；移动式门型钻杆操作系统的平移小车带动抓管机械手横向移动，将第二根钻杆移动到ⅱ号动力鼠洞正上方；抓管机械手将第二根钻杆送入ⅱ号动力鼠洞内，ⅱ号动力鼠洞将钻杆收到钻台面以下；步骤4、将第三根钻杆与第二根钻杆对接：动力猫道将第三根钻杆从地面送到钻台面附近；移动式门型钻杆操作系统的升降滑车带动抓管机械手下行然后从动力猫道上抓取第三根钻杆；抓管机械手将第三根钻杆提起到竖直状态，ⅰ号动力鼠洞正上方；移动式门型钻杆操作系统的平移小车带动抓管机械手横向移动，将第三根钻杆移动到ⅱ号动力鼠洞正上方；ⅱ号动力鼠洞将第二根钻杆提出钻台面至折臂式铁钻工上扣高度；升降滑车带动抓管机械手下行将第三根钻杆下放至和第二根钻杆对扣位置，然后折臂式铁钻工伸出进行上扣连接；上扣完成，铁钻工退回初始位置。
8.步骤5、将第二、三根钻杆立柱与第一根钻杆对接：移动式门型钻杆操作系统的升降滑车带动抓管机械手上行将连接好的第二、三根钻杆柱从ⅱ号动力鼠洞提出钻台面一定高度。平移小车带动抓管机械手横向移动，将第二、三根钻杆立柱移动到ⅰ号动力鼠洞正上方；ⅰ号动力鼠洞将第一根钻杆提出钻台面至折臂式铁钻工上扣高度；升降滑车带动抓管机械手下行将第二、三根钻杆立柱下放至和第一根钻杆对扣位置，然后折臂式铁钻工伸出进行上扣连接；上扣完成，铁钻工退回初始位置，第一柱立根建立完成。
9.步骤6、将建好的第一柱立根送进钻杆立柱储存架：排管机械手伸出抓取建立好的第一柱立根。排管机械手夹紧后移动式门型钻杆操作系统的抓管机械手松开，然后升降滑车带动抓管机械手上行至超出第一柱立根上端。排管机械手通过回转、平移、伸缩等动作将第一柱立根送到钻杆立柱储存架指定的位置。然后排管机械手退回初始位置。
10.至此第一柱钻杆立根建立、排放完毕。重复步骤2～步骤6，建立、排放后续立根。
附图说明
11.图1为本发明的钻机立面布置图；图2为本发明的钻机立面左视布置图；图3为本发明的钻机平面布置图；图4为本发明的离线建三立根的动作流程示意图一；图5为本发明的离线建三立根的动作流程示意图二；图6为本发明的离线建三立根的动作流程示意图三；图7为本发明的离线建三立根的动作流程示意图四；图8为本发明的离线建三立根的动作流程示意图五；图9为本发明的离线建三立根的动作流程示意图六；
图10为本发明的离线建三立根的动作流程示意图七；图11为本发明的离线建三立根的动作流程示意图八；图12为本发明的离线建三立根的动作流程示意图九；图13为本发明的离线建三立根的动作流程示意图十；图14为本发明的离线建三立根的动作流程示意图十一；图15为本发明的离线建三立根的动作流程示意图十二；图16为本发明的离线建三立根的动作流程示意图十三；图17为本发明的离线建三立根的动作流程示意图十四；图18为本发明的离线建三立根的动作流程示意图十五；图19为本发明的离线建三立根的动作流程示意图十六；图20为本发明的离线建三立根的动作流程示意图十七；图21为本发明的离线建三立根的动作流程示意图十八；图22为本发明的离线建三立根的动作流程示意图十九；图23为本发明的离线建三立根的动作流程示意图二十；图1、图2、图3中，1—动力猫道，1
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1—排管架，1
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2—坡道，2—钻杆立柱储存架，2
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1—左排管指梁，2
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2—右排管指梁，2
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3—上操作台，2
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4—下操作台，3—排管机械手，4—折臂式铁钻工，5—ⅰ号动力鼠洞，6—ⅱ号动力鼠洞，7—移动式门型钻杆操作系统，7
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1—抓管机械手，7
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2—平移小车，7
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3—升降滑车，7
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4—立柱。
具体实施方案：
12.如图1、2、3所示，本实施例是由动力猫道1、钻杆立柱储存架2、排管机械手3、折臂式铁钻工4、ⅰ号动力鼠洞5、ⅱ号动力鼠洞6、移动式门型钻杆操作系统7构成。
13.如图1、2、3所示，本发明的陆地钻机立根落地离线建立根系统，取消常规钻机二层台，在地面上设置钻杆立柱储存架2，采用离线作业系统，具体结构是：在钻机钻台面前侧正对井口中心布置有动力猫道1，在动力猫道1两侧设置成对的排管架1
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1。在钻台面前侧的坡道1
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2两侧设置有钻杆立柱储存架2，存储架下部布置在地面上。存储架包含左排管指梁 2
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1、右排管指梁2
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2和中间操作台，中间操作台分为上操作台2
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3以及下操作台2
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4。左排管指梁2
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1和右排管指梁2
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2用于排放建立好的立根。上操作台2
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3上布置有排管机械手平移导轨，排管机械手3布置在导轨上，并且可以在平移导轨内前后移动。下操作台2
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4上布置有折臂式铁钻工4。在钻台面相对井口中心线正前方设置有ⅰ号动力鼠洞5，在钻台面ⅰ号动力鼠洞5侧面并排设置有ⅱ号动力鼠洞6。在ⅰ号动力鼠洞5、ⅱ号动力鼠洞6与钻杆立柱储存架2之间的钻台面上布置有移动式门型钻杆操作系统7。移动式门型钻杆操作系统7下部通过两个立柱7
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4与钻台面固定，上部通过拉杆与井架连接在一起。移动式门型钻杆操作系统7 包含抓管机械手7
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1、平移小车7
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2、升降滑车7
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3、立柱7
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4，抓管机械手7
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1固定在平移小车上7
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2，平移小车7
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2可以在升降滑车7
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3上左右平移，升降滑车7
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3可以沿着竖直两个立柱7
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4上下滑动。
14.本发明利用该系统建立三单根钻柱以及排放钻柱的方法，按照以下步骤实施：步骤1、建立根前准备：如图1，将排管机械手3、折臂式铁钻工4收回到钻杆立柱储存架2初始等待位。移动
式门型钻杆操作系统7内抓管机械手7
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1提升到初始等待位。
15.步骤2、将第一根钻杆送入ⅰ号动力鼠洞5内：如图4～图7，动力猫道1将第一根钻杆从地面排管架1
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1送到钻台面附近坡道1
‑
2上；移动式门型钻杆操作系统7的升降滑车7
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3带动抓管机械手7
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1下行然后从动力猫道1的坡道1
‑
2 上抓取第一根钻杆；抓管机械手7
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1将第一根钻杆提起到竖直状态，ⅰ号动力鼠洞5的正上方；抓管机械手7
‑
1将第一根钻杆送入ⅰ号动力鼠洞内5，ⅰ号动力鼠洞5将第一根钻杆收到钻台面以下；步骤3、将第二根钻杆送入ⅱ号动力鼠洞内6：如图8～图12，动力猫道1将第二根钻杆从地面排管架1
‑
1送到钻台面附近坡道1
‑
2上；移动式门型钻杆操作系统7的升降滑车7
‑
3带动抓管机械手7
‑
1下行然后从动力猫道1的坡道1
‑
2 上抓取第二根钻杆；抓管机械手7
‑
1将第二根钻杆提起到竖直状态，ⅰ号动力鼠洞5的正上方；移动式门型钻杆操作系统7的平移小车7
‑
2带动抓管机械手7
‑
1横向移动，将第二根钻杆移动到ⅱ号动力鼠洞6正上方；抓管机械手7
‑
1将第二根钻杆送入ⅱ号动力鼠洞6内，ⅱ号动力鼠洞6将钻杆收到钻台面以下；步骤4、将第三根钻杆与第二根钻杆对接：如图13～图17，动力猫道1将第三根钻杆从地面排管架1
‑
1送到钻台面附近坡道1
‑
2上；移动式门型钻杆操作系统7的升降滑车7
‑
3带动抓管机械手7
‑
1下行然后从动力猫道1的坡道 1
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2上抓取第三根钻杆；抓管机械手7
‑
1将第三根钻杆提起到竖直状态，ⅰ号动力鼠洞5的正上方；移动式门型钻杆操作系统7的平移小车7
‑
2带动抓管机械手7
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1横向移动，将第三根钻杆移动到ⅱ号动力鼠洞6正上方；ⅱ号动力鼠洞6将第二根钻杆提出钻台面至折臂式铁钻工4的上扣高度；升降滑车7
‑
3带动抓管机械手7
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1下行将第三根钻杆下放至和第二根钻杆对扣位置，然后折臂式铁钻工4伸出进行上扣连接；上扣完成，折臂式铁钻工4退回初始位置。
16.步骤5、将第二、三根钻杆立柱与第一根钻杆对接：如图18～图20，移动式门型钻杆操作系统7的升降滑车7
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3带动抓管机械手7
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1上行将连接好的第二、三根钻杆立柱从ⅱ号动力鼠洞6提出钻台面一定高度。平移小车7
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2带动抓管机械手7
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1横向移动，将第二、三根钻杆立柱移动到ⅰ号动力鼠洞5正上方；ⅰ号动力鼠洞5 将第一根钻杆提出钻台面至折臂式铁钻工4上扣高度；升降滑车7
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3带动抓管机械手7
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1下行将第二、三根钻杆立柱下放至和第一根钻杆对扣位置，然后折臂式铁钻4工伸出进行上扣连接；上扣完成，折臂式铁钻4退回初始位置，第一柱立根建立完成。
17.步骤6、将建好的第一柱立根送进钻杆立柱储存架2：如图21～图23，排管机械手3伸出抓取建立好的第一柱立根。排管机械手3夹紧后移动式门型钻杆操作系统7的抓管机械手7
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1松开，然后升降滑车7
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3带动抓管机械手7
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1上行至超出第一柱立根上端。排管机械手3通过回转、平移、伸缩等动作将第一柱立根送到钻杆立柱储存架3指定的位置。然后排管机械手3退回初始位置。
18.至此第一柱钻杆立根建立、排放完毕。重复步骤2～步骤6，建立、排放后续立根。