带伸缩背钳的动力猫道及其作业方法与流程

本发明属于石油钻采设备，具体涉及一种带伸缩背钳的动力猫道及其作业方法。

背景技术：

1、现有的陆地石油钻机中，管柱自动化系统的普及程度高，动力猫道作为管柱自动化系统的核心设备之一，兼具上钻具和甩钻具的功能。可远程操作，无需人员干预，减轻了钻井工人的劳动强度，降低了作业风险，提高了管柱的输送效率。

2、但是，目前拉升式动力猫道普遍存在以下问题：一是未集成输送钻具和上卸扣反扭矩一体化，不能满足动力水龙头的作业需求；二是在一键式上、下甩钻时，缺少钻杆与动力水泥头的有效衔接结构。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供带伸缩背钳的动力猫道，可以满足动力水龙头的作业需求；

2、本发明的另一个目的是提供带伸缩背钳的动力猫道的作业方法，实现了在一键式上、下甩钻过程中，钻杆和动力水龙头的有效衔接。

3、本发明所采用的一个技术方案是，带伸缩背钳的动力猫道，包括底座，底座的一端设置有底座伸缩模块，底座的另一端铰接有送钻柱装置，送钻柱装置上安装有送钻柱集成模块和伸缩模块，伸缩模块位于送钻柱集成模块靠近井口的一端，送钻柱集成模块和伸缩模块之间设置有中间检测机构，送钻柱装置的中间部位连接有支架总成，支架总成的另一端连接在底座上；底座在支架总成的两侧对称设置有步进移运机构，步进移运机构之间设置有成对的排管架，成对的排管架之间安装有管架安装座，排管架之间设置有成对的调平机构，底座在与送钻柱装置铰接处的附近设有液控模块，底座的底座伸缩模块连接有坡道。

4、本发明带伸缩背钳的动力猫道的特征还在于：

5、送钻柱集成模块包括位移传感器，位移传感器位于送钻柱装置与底座的连接处，位移传感器的一端与送钻柱装置连接，另一端与底座连接；送钻柱集成模块还包括安全销，安全销在靠近位移传感器的一端；

6、送钻柱装置侧面的一端设有主动链轮，送钻柱装置侧面的另一端设置有被动链轮，送钻柱装置侧面的一端设有第一销轴，送钻柱装置侧面的另一端设有安全销，送钻柱装置在靠近安全销的一端设置有滑车，滑车固定在主动链轮和被动链轮之间的链条上；

7、送钻柱集成模块还包括零排放系统，零排放系统位于送钻柱装置上，靠近安全销，零排放系统包括接油盒，接油盒位于零排放系统的内部，接油盒连接有放油管；

8、液控包括控制台，控制台上设有电控换向阀，控制台连接有第一举升液压缸，第一举升液压缸连接有液控箱；

9、排管架包括排管架液压缸，排管架液压缸的下方连接有油缸支脚，排管架顶部的一端安装有挡销，另一端设有倾斜翘板，倾斜翘板上安装有倾斜液缸；

10、步进移运机构包括举升支架，举升支架与底座连接，举升支架的另一端连接有第二举升液缸，第二举升液缸连接有步进移运滑车，步进移运滑车连接有移液缸，步进移运机构的底部安装有行走滑靴；

11、调平机构包括液缸，液缸的底部安装有油缸支脚，法兰座通过铰接轴连接在底座的两侧；

12、支架总成包括上支架，上支架通过第一耳板连接在送钻柱装置上，上支架连接有下支架，下支架通过第二耳板连接在底座；

13、伸缩模块包括伸缩臂，伸缩臂铰接在送钻柱装置上，伸缩臂包括内筒体，内筒体的内部设置有第一液压缸，内筒体的外部是外筒体，外筒体的上表面通过第二销轴连接有v型槽，伸缩臂的一端安装有背钳；

14、背钳包括支撑柱，支撑柱上套接有支架，支撑柱的下方通过第三销轴连接有第二液压缸缸体的一端，第二液压缸的活塞杆端通过第三销轴连接在支架上，支架的左右两侧分别固定有成对的第三液压缸，支架的上部对称设置有左钳头体和右钳头体，支架顶端设有凹槽，凹槽部位安装有左钳牙垫块和右钳牙垫块，左钳牙垫块和右钳牙垫块之间设有圆柱钳牙，圆柱钳牙的下方安装有钳牙垫；

15、伸缩式结构连接有坡道自动翻转机构，坡道上设置自动翻转机构和三角桁架稳定结构，所述三角桁架稳定结构连接有翻转油缸。

16、本发明的另一个方案是带伸缩背钳的动力猫道的作业方法，具体实施步骤如下：

17、步骤1：上钻具作业前整个装置处于初始待命位置，送钻柱装置处于最低初始位置，底座左右两侧的排管架呈水平角度；

18、步骤2：单层管柱排放在猫道底座两侧的排管架上，当需要向钻台输送单根管柱时，通过控制台控制第一举升液压缸上升，驱动两件排管架外侧上升，将其排放在其上的单根管柱滚向倾斜机构，挡销打开，倾斜机构在倾斜油缸的作用下起升，管柱滚向送钻柱装置中部v型槽，直至单根管柱稳定在v型槽中；

19、步骤3：位移传感器检测到管柱位于v型槽内，然后发出指令控制台控制举升第一举升液压缸上升，从而使上支架、下支架起升并带动送钻柱绕销轴旋转并抬升，直至抬升至设定角度；

20、步骤4，通过控制台控制小滑车将位于送钻柱中部v型槽的管柱,沿着v型槽向上推，待管柱触发一键式传感器后，再通过小滑车计算管柱下一步推出距离后，此时背钳自动上升并夹紧管柱，再通过伸缩背钳的伸出功能将管柱接头前送与动力水龙头中心管对接，或者等待吊卡扣合完成对接流程；

21、通过以上步骤，即可将排管架上的水平放置的管柱送至井口；

22、甩钻时只需将步骤1到步骤4进行逆向操作，即可将位于井口的管柱下放至排管架。

23、本发明的有益效果是：

24、(1)本发明的动力猫道在现有动力猫道的基础上进行创新改进设计，保留原有单根输送上下钻台的功能，实现一键式上甩钻作业；

25、(2)本发明的猫道底座结构简单，易于维护，并利用猫道底座后端布置集成液控箱，增加了动力猫道工作的可靠性，减少了外部液压接口和运输模块，实现整机一体化运输，只需供电即可进行作业；

26、(3)本发明的动力猫道底座可调节运输长度小，坡道能实现自动翻转；

27、(4)本发明的动力猫道具有自调平机构，适应能力强，地面不需做特殊处理；

28、(5)本发明的动力猫道带有伸缩式背钳，能够同时具有输送钻具和提供钻具上卸扣反扭矩功能；

29、(6)本发明的动力猫道在一键式上、下甩钻时通过传感器，小滑车和伸缩式背钳配合，实现与动力水龙头或吊卡衔接结构。

技术特征：

1.带伸缩背钳的动力猫道，其特征在于，包括底座(2)，所述底座(2)的一端设置有底座伸缩模块，所述底座(2)的另一端铰接有送钻柱装置(1)，所述送钻柱装置(1)上安装有送钻柱集成模块和伸缩模块，所述伸缩模块位于送钻柱集成模块靠近井口的一端，所述送钻柱集成模块和伸缩模块之间设置有中间检测机构(109)，所述送钻柱装置(1)的中间部位连接有支架总成(6)，所述支架总成(6)的另一端连接在底座(2)上；所述底座(2)在支架总成(6)的两侧对称设置有步进移运机构(4)，所述步进移运机构(4)之间设置有成对的排管架(3)，所述成对的排管架(3)之间安装有管架安装座(306)，所述排管架(3)之间设置有成对的调平机构(5)，所述底座(2)在与送钻柱装置(1)铰接处的附近设有液控模块，所述底座(2)的底座伸缩模块连接有坡道(10)。

2.根据权利要求1所述的带伸缩背钳的动力猫道，其特征在于，所述的送钻柱集成模块包括位移传感器(108)，所述位移传感器(108)位于送钻柱装置(1)与底座(2)的连接处，所述位移传感器(108)的一端与送钻柱装置(1)连接，另一端与底座(2)连接；所述送钻柱集成模块还包括安全销(103)，所述安全销(103)在靠近位移传感器(108)的一端。

3.根据权利要求1所述的带伸缩背钳的动力猫道，其特征在于，所述送钻柱装置(1)侧面的一端设有主动链轮(102)，所述送钻柱装置(1)侧面的另一端设置有被动链轮(106)，所述送钻柱装置(1)侧面的一端设有第一销轴(107)，所述送钻柱装置(1)侧面的另一端设有安全销(103)，所述送钻柱装置(1)在靠近安全销(103)的一端设置有滑车(101)，所述滑车(101)固定在主动链轮(102)和被动链轮(106)的链条上；

4.根据权利要求1所述的带伸缩背钳的动力猫道，其特征在于，所述液控包括控制台(203)，所述控制台(203)上设有电控换向阀(204)，所述控制台(203)连接有第一举升液压缸(201)，所述第一举升液压缸(201)连接有液控箱(202)；

5.根据权利要求1所述的带伸缩背钳的动力猫道，其特征在于，所述步进移运机构(4)包括举升支架(401)，所述举升支架(401)与底座(2)连接，所述举升支架(401)的另一端连接有第二举升液缸(402)，所述第二举升液缸(402)连接有步进移运滑车(403)，所述步进移运滑车(403)连接有移液缸(404)，所述步进移运机构(4)的底部安装有行走滑靴(405)；

6.根据权利要求1所述的带伸缩背钳的动力猫道，其特征在于，所述支架总成(6)包括上支架(601)，所述上支架(601)通过第一耳板(603)连接在送钻柱装置(1)上，所述上支架(601)连接有下支架(602)，所述下支架(602)通过第二耳板(604)连接在底座(2)。

7.根据权利要求1所述的带伸缩背钳的动力猫道，其特征在于，所述的伸缩模块包括伸缩臂(7)，所述伸缩臂(7)铰接在送钻柱装置(1)上，所述伸缩臂(7)包括内筒体(702)，所述内筒体(702)的内部设置有第一液压缸(703)，所述内筒体(702)的外部是外筒体(701)，所述外筒体(701)的上表面通过第二销轴(705)连接有v型槽(704)，所述伸缩臂(7)的一端安装有背钳(8)。

8.根据权利要求7所述的带伸缩背钳的动力猫道，其特征在于，所述背钳(8)包括支撑柱(801)，所述支撑柱(801)上套接有支架(804)，所述支撑柱(801)的下方通过第三销轴(806)连接有第二液压缸(803)缸体的一端，所述第二液压缸(803)的活塞杆端通过第三销轴(806)连接在支架(804)上，所述支架(804)的两侧分别固定有成对的第三液压缸(805)，所述支架(804)的上部对称设置有左钳头体(807)和右钳头体(808)，所述支架(804)顶端设有凹槽，所述凹槽安装有左钳牙垫块(811)和右钳牙垫块(812)，所述左钳牙垫块(811)和右钳牙垫块(812)之间设有圆柱钳牙(810)，所述圆柱钳牙(810)的下方安装有钳牙垫(809)。

9.根据权利要求1所述的带伸缩背钳的动力猫道，其特征在于，所述伸缩式结构连接有坡道自动翻转机构，坡道上设置自动翻转机构和三角桁架稳定结构，所述三角桁架稳定结构连接有翻转油缸(9)。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的带伸缩背钳的动力猫道的作业方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

技术总结本发明公开的带伸缩背钳的动力猫道，包括底座，底座一端设有底座伸缩模块，另一端铰接有送钻柱装置，送钻柱装置上设有送钻柱集成模块和伸缩模块，伸缩模块在送钻柱集成模块近井端，送钻柱集成模块和伸缩模块之间设有中间检测机构，送钻柱装置中部设有支架总成，支架总成的另一端与底座连接；底座在支架总成两侧对称设有步进移运机构，步进移运机构之间设置有成对的排管架，成对的排管架之间设有管架安装座，排管架之间设置有成对的调平机构，底座在与送钻柱装置铰接处的附近设有液控模块，底座的底座伸缩模块连接有坡道。本发明公开的作业方法，在一键式上、下甩钻时，可以实现钻杆与动力水泥头有效衔接，满足动力水龙头作业需求。技术研发人员：李景航,刘春宝,刘延明,姜震,刘旬,肖锐,王超受保护的技术使用者：中油国家油气钻井装备工程技术研究中心有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20