堆场管柱自动化输运装置及输运方法与流程

本发明属于石油钻机和修井装备，涉及堆场管柱自动化输运装置及输运方法。

背景技术：

0、技术背景

1、钻井及修井作业过程中，随着动力猫道等技术及产品的推广应用及不断优化，管柱在动力猫道排管架与井口之间的输送作业能够完全实现自动化，大大提高了作业效率及安全性。但动力猫道排管架通常存储量有限，无法大量存储各类管柱，管柱还需存储在管柱堆场内。由管柱堆场向动力猫道排管架移运过程需要通过吊机或叉车等辅助完成，作业效率低、周期长、安全性低。

2、针对该问题，国内大部分井队配置了液压排管架等堆场管柱设备，但该类设备主要靠简单的造斜动作促使管柱滚动来完成管柱的移运作业，管柱滚动不可控，易出现滚偏等现象，影响后续作业，自动输送控制难度大。少部分厂家采用常规钻杆盒+电磁铁龙门吊形式，克服管柱滚动不可控情况，但该方案存在以下问题：1、钻杆盒采用竖直隔杆，将管柱横向分割，当管柱比较多或有多种规格管柱时，钻杆盒的数量及重量也随之增加，造成运输单元增多，提高了运输成本；2、该方案控制相对复杂，成本偏高；3、前期准备工作多，钻杆等管柱需提前摆放至钻杆盒内，工作量大。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种堆场管柱自动化输运装置，解决了现有技术中存在的不用提前将管柱装入钻杆盒的情况下适用多种规格管柱的运输的问题，本发明的另一目的是提供堆场管柱的输运方法。

2、本发明所采用的技术方案是：堆场管柱自动化输运装置，包括动力猫道，动力猫道一端安装有高位轨道，动力猫道另一端安装有低位轨道，动力猫道两侧设置有猫道排管架，高位轨道与低位轨道平行设置，动力猫道与高位轨道垂直，高位轨道与低位轨道上滑动连接有堆场管柱吊运装置，堆场管柱吊运装置设置有管柱检测装置，管柱检测装置固接有检测板。

3、本发明的特点还在于：

4、高位轨道包括过渡段高位导轨，过渡段高位导轨的两端分别铰接有第一高位导轨和第二高位导轨，第一高位导轨和第二高位导轨连接在导轨固定架的顶端，导轨固定架与动力猫道相连。

5、堆场管柱吊运装置包括行走桁架总成，行走桁架总成上安装有提升装置，提升装置安装有电永磁吊具，提升装置的一侧设置有管柱检测装置，电永磁吊具部安装有管柱触底检测装置，行走桁架总成在高位轨道与低位轨道上移动。

6、行走桁架总成包括横梁，横梁两端分别固接有第一支腿和第二支腿，第一支腿和第二支腿底端安装有驱动行走滚轮，第一支腿与第二支腿的一侧设置有行走编码器，横梁顶端设置有第一导向滑轮和第二导向滑轮，第一导向滑轮和第二导向滑轮中间还设置有提升装置的驱动绞车。

7、提升装置包括驱动绞车，驱动绞车设置有第一钢丝绳和第二钢丝绳，驱动绞车上设有高度编码器，通过第一钢丝绳和第二钢丝绳穿过第一导向滑轮和第二导向滑轮与吊梁连接，第一钢丝绳和第二钢丝绳，吊梁的一端通过绞球连接有第一导向筒，吊梁的另一端通过单双耳板连接有第二导向筒，吊梁为伸缩筒结构。

8、管柱检测装置包括检测弹簧，检测弹簧的一端固接有检测板，检测弹簧的另一端固接有检测开关，检测板通过调整长度适应不同管径的管柱。

9、电永磁吊具选择安装2-4组。

10、猫道排管架选择安装2-4组。

11、堆场管柱自动化输运方法采用堆场管柱自动化排放装置，具体实施步骤如下：

12、送钻流程：

13、管柱由常规排管架向动力猫道排管架输送

14、步骤1，堆场管柱吊运装置在行走驱动滚轮驱动下，整体移动至目标管柱外侧，行走位置通过行走编码器进行设定；

15、步骤2，提升装置根据高度编码器设定的高度，将电永磁吊具下放至目标管柱上方合适位置；

16、步骤3，堆场管柱吊运装置整体向目标管柱移动，堆场管柱吊运装置的管柱检测装置触碰管柱后，堆场管柱吊运装置停止横向移动；

17、步骤4，提升装置下放电永磁吊具，电永磁吊具接触到管柱后继续下放，电永磁吊具与吊梁间距减小，直到管柱触底检测装置采集到触底信号后，电永磁吊具停止下放；

18、步骤5，电永磁吊具充电“励磁”，将目标管柱吸起；

19、步骤6，提升装置提升电永磁吊具及目标管柱至设定高度，此时在重力作用下，电永磁吊具与吊梁间距变大，管柱触底检测装置无管柱接触信号；

20、步骤7，堆场管柱吊运装置整体移动至猫道排管架上方指定位置后，提升装置下放电永磁吊具将目标管柱下放至猫道排管架上，直至电永磁吊具与吊梁间距减下，管柱触底检测装置采集到触底信号；

21、步骤8，电永磁吊具充电“消磁”，将目标管柱释放，提升装置上提电永磁吊具至安全高度后回到待命位置，重复上述步骤，完成管柱由堆场向动力猫道的输送；

22、甩钻流程为送钻流程的逆过程，即管柱由动力猫道排管架向常规排管架输送。

23、步骤3中，堆场管柱吊运装置的电永磁吊具下放至目标管柱上方合适高度，堆场管柱吊运装置横向移动，当检测板碰到目标层管柱后，检测板压缩检测弹簧，当检测弹簧压缩至最短时，检测开关触发信号，堆场管柱吊运装置停止横向移动。

24、本发明的有益效果是：

25、1、堆场管柱移运作业能够实现机械化、自动化，减少作业现场对吊机、叉车等需求，降低人工作业劳动强度及安全风险；

26、2、管柱移运不再采用常规的滚动方式，管柱移运过程平稳可靠，噪音小；

27、3、一次可移运单根或多根管柱，作业效率高；

28、4、不改变现有管柱排放方式，即常规排管架与隔杆分层，无需提前将管柱装入钻杆盒中，同时对管柱排放要求低，现场工况适应性好；

29、5、结构简单，成本低，适合各种老旧钻机改造。

技术特征：

1.堆场管柱自动化输运装置，其特征在于，包括动力猫道(5)，所述动力猫道(5)一端安装有高位轨道(2)，所述动力猫道(5)另一端安装有低位轨道(3)，所述动力猫道(5)两侧设置有猫道排管架(6)，所述高位轨道(2)与低位轨道(3)平行设置，所述动力猫道(5)与高位轨道(2)垂直，所述高位轨道(2)与低位轨道(3)上滑动连接有堆场管柱吊运装置(1)，所述堆场管柱吊运装置(1)设置有管柱检测装置(14)，所述管柱检测装置(14)固接有检测板(142)。

2.根据权利要求1所述的堆场管柱自动化输运装置，其特征在于，高位轨道(2)包括过渡段高位导轨(22)，所述过渡段高位导轨(22)的两端分别铰接有第一高位导轨(21)和第二高位导轨(23)，所述第一高位导轨(21)和第二高位导轨(23)连接在导轨固定架(24)的顶端，所述导轨固定架(24)与动力猫道(5)相连。

3.根据权利要求1所述的堆场管柱自动化输运装置，其特征在于，所述堆场管柱吊运装置(1)包括行走桁架总成(11)，所述行走桁架总成(11)上安装有提升装置(12)，所述提升装置(12)安装有电永磁吊具(13)，所述提升装置(12)的一侧设置有管柱检测装置(14)，所述电永磁吊具(13)底部安装有管柱触底检测装置(15)，所述行走桁架总成(11)在高位轨道(2)与低位轨道(3)上移动。

4.根据权利要求3所述的堆场管柱自动化输运装置，其特征在于，所述行走桁架总成(11)包括横梁(117)，所述横梁(117)两端分别固接有第一支腿(115)和第二支腿(116)，所述第一支腿(115)和第二支腿(116)底端安装有驱动行走滚轮(111)，所述第一支腿(115)与第二支腿(116)的一侧设置有行走编码器(112)，所述横梁(117)顶端设置有第一导向滑轮(113)和第二导向滑轮(114)，所述第一导向滑轮(113)和第二导向滑轮(114)中间还设置有提升装置(12)的驱动绞车(121)。

5.根据权利要求4所述的堆场管柱自动化输运装置，其特征在于，所述提升装置(12)包括驱动绞车(121)，所述驱动绞车(121)设置有第一钢丝绳(124)和第二钢丝绳(125)，所述驱动绞车(121)上设有高度编码器(127)，所述通过第一钢丝绳(124)和第二钢丝绳(125)穿过第一导向滑轮(113)和第二导向滑轮(114)与吊梁(126)连接，所述第一钢丝绳(124)和第二钢丝绳(125)，所述吊梁(126)的一端通过绞球连接有第一导向筒(122)，所述吊梁(126)的另一端通过单双耳板连接有第二导向筒(123)，所述吊梁(126)为伸缩筒结构。。

6.根据权利要求5所述的堆场管柱自动化输运装置，其特征在于，所述管柱检测装置(14)包括检测弹簧(141)，所述检测弹簧(141)的一端固接有检测板(142)，所述检测弹簧(141)的另一端固接有检测开关(143)，所述检测板(142)通过调整长度适应不同管径的管柱。

7.根据权利要求5所述的堆场管柱自动化输运装置，其特征在于，所述电永磁吊具(13)选择安装2-4组。

8.根据权利要求1所述的堆场管柱自动化输运装置，其特征在于，所述猫道排管架(6)选择安装2-4组。

9.堆场管柱自动化输运方法，其特征在于，采用权利要求1-8所述的堆场管柱自动化排放装置，具体实施步骤：

10.根据权利要求9所述的堆场管柱自动化输运方法，其特征在于，所述步骤3中，堆场管柱吊运装置(1)的电永磁吊具(13)下放至目标管柱(7)上方合适高度，堆场管柱吊运装置(1)横向移动，当检测板(142)碰到目标层管柱(7)后，检测板(142)压缩检测弹簧(141)，当检测弹簧(141)压缩至最短时，检测开关(143)触发信号，堆场管柱吊运装置(1)停止横向移动。

技术总结本发明公开了堆场管柱自动化输运装置及方法，包括动力猫道，动力猫道一端安装有高位轨道，动力猫道另一端安装有低位轨道，动力猫道两侧设置有猫道排管架，高位轨道与低位轨道平行设置，动力猫道与高位轨道垂直，高位轨道与低位轨道上滑动连接有堆场管柱吊运装置，堆场管柱吊运装置设置有管柱检测装置，管柱检测装置固接有检测板,本发明具有在不改变现有管柱排放方式，即常规排管架与隔杆分层，无需提前将管柱装入钻杆盒中，同时对管柱排放要求低，现场工况适应性好的优点。技术研发人员：刘延明,张志伟,邢大伟,马超,姜震,强亮,王峰林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：2024/6/23