多层排放动力排管架及管柱处理方法与流程

本发明属于石油钻探开发，具体涉及一种多层排放动力排管架，还涉及上述多层排放动力排管架的管柱处理方法。

背景技术：

1、目前陆地石油钻机，为降低钻井工人劳动强度，降低作业风险，普遍开始配套管柱自动化系统，动力排管架作为管柱自动化系统的重要组成部分，用于实现管柱存储及输送，并配合动力猫道实现管柱双向自动化输送作业，具有自动化程度高等优点。

2、但是现有排管架普遍存在以下缺点：1)与常规猫道配合时，不能实现多层存储，且管柱在排管架上摆放不整齐，无法满足多层之间双向输送，必须需要人员参与，费时费力；2)与动力猫道配合时，由于动力猫道侧面管架升降高度的限制不能实现多于3层排放，对于管柱数量需求较多井队，需要增加排管架数量予以解决，场地占用较大，成本高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多层排放动力排管架，具有多层存储、低成本、占地面积小的特点。

2、本发明的另一目的是提供上述多层排放动力排管架的管柱处理方法，具有管柱摆放整齐、省时省力特点。

3、本发明所采用的技术方案是，多层排放动力排管架，包括猫道，还包括对称设置在猫道同侧的一对调整管架，一对调整管架之间布置有管线槽，管线槽内安装控制器，调整管架靠近猫道的一端安装有动力调整装置，调整管架的另一端均连接有存储管架，存储管架集成有液压站，液压站与控制器电连接。

4、本发明的特点还在于：

5、存储管架包括底座，底座两端固接有升降液压缸a，底座上设置有导管架，导管架两端分别与两个升降液压缸a活塞杆杆端连接，底座上还设置有滑道a，导管架上设置滚轮a，滚轮a在滑道a内上下滑行；导管架两端均安装有挡销液压缸，两个挡销液压缸活塞杆端均连接有挡销；底座两端均设置有双耳板，一个双耳板连接调整管架，升降液压缸a内部还集成有位移传感器a，挡销液压缸还集成有拉线位移传感器b，挡销上还安装有激光探测仪，升降液压缸a、挡销液压缸、位移传感器a、位移传感器b和激光探测仪均与控制器连接；

6、底座上还设置有固定耳板，两个挡销之间设置有隔杆，集成液压站为两套电机泵组系统，两套电机泵组系统整体安装在底座上。

7、调整管架包括第二底座和设置于底座上方的短管架，第二底座两端均固接有升降液压缸b，升降液压缸b伸缩端连接短管架，第二底座上还设置有滑道b，短管架上设置滚轮b，滚轮b在滑道b内上下滑行；短管架一侧固定有插销座，插销座上设置有相匹配的插销孔和插销，升降液压缸b内部还集成有位移传感器c，位移传感器c与控制器信号连接，短管架与插销座相对的另一侧还设置两个双耳座，两个双耳座均通过销轴连接动力调整装置,第二底座靠近存储管架的一端还设置有单耳板；

8、短管架内与插销座相对应的位置设置有倾斜翘板，倾斜翘板一端通过销轴与短管架连接，短管架上还铰接有倾斜液压缸，倾斜翘板另一端与倾斜液压缸伸缩端连接，倾斜液压缸带动倾斜翘板在短管架内绕销轴旋转；

9、升降液压缸b、位移传感器c和倾斜翘板均与控制器连接。

10、动力调整装置为机械滚杠或动力滚杠；

11、机械滚杠包括安装座a，安装座a两端对称安装有墙板，墙板上均开设有墙板孔，墙板孔内安装有轴承b，两个轴承b之间连接有滚杠a，轴承两侧安装有轴承压盖，滚杠a与管柱运输方向平行安装座a与双耳座连接。

12、动力滚杠包括安装座b，安装座b两端固接有轴承座，两个轴承座内均安装有调心滚子轴承，两个调心滚子轴承之间连接有滚杠b，滚杠b与管柱运输方向平行，调心滚子轴承两侧安装有轴承压盖；安装座b端部一侧安装有下墙板，下墙板上固定安装有动力总成，动力总成输出轴键连接有主动链轮，主动链轮上还安装有相匹配的链条，主动链轮通过链条连接有被动链轮，被动链轮安装在滚杠b一侧轴端，链条外部还安装有链条盒，滚杠b上布置有菱形或其他形式条纹；

13、动力总成为液压马达驱动装置或电机驱动装置，且动力总成上安装有编码器，安装座b与双耳座连接。

14、动力调整装置为用于调整管柱两端位置的动力挡板，动力挡板安装在调整管架外侧且与管柱传输方向平行，通过动力挡板推动管柱沿轴向移动调整位置。

15、还包括对称设置于调整管架外侧的两个对齐机构，对齐机构安装在猫道一侧，对齐机构包括对齐板，对齐板通过销轴安装在支座上，支座固定在猫道上。

16、本发明所采用的另一技术方案是，多层排放动力排管架的管柱处理方法，使用上述的多层排放动力排管架，具体按照以下步骤实施：

17、步骤1、将存储管架、调整管架布置在猫道两侧，用抓管机将管柱摆放在存储管架上，每层之间用隔杆隔开，启动集成液压站；

18、步骤2、控制器控制存储管架两端的挡销液压缸活塞杆同时伸出，带动挡销上升，挡销上升至最上层管柱上沿位置时，位移传感器b反馈信号给控制器，控制器控制两端的挡销液压缸活塞杆同时停止伸出；

19、步骤3、控制器控制升降液压缸b活塞杆开始伸出，带动短管架上升，短管架上升至存储管架最上层管柱层位置时，集成位移传感器c反馈信号给控制器，控制器控制升降液压缸b活塞杆停止上升；

20、步骤4、控制器控制存储管架靠近调整管架的挡销液压缸活塞杆开始缩回，直至位移传感器b反馈挡销已全部脱离最上层管柱信号给控制器，控制器控制挡销液压缸活塞杆停止缩回；同时控制存储管架上背离调整管架端的升降液压缸a上升，靠近调整管架的升降液压缸a保持不动，直至位移传感器a反馈导管架倾斜已至预设角度信号给控制器，控制器控制背离调整管架端的升降液压缸a活塞杆停止升降，此时管柱开始向调整管架上滚动，安装在挡销上的激光探测仪开始记录管柱滚出数量，直至滚入调整管架上管柱数量达到提前设定的n根后，激光探测仪将信号反馈给控制器，控制器控制挡销液压缸活塞杆伸出，挡住最上层管柱不再继续滚动，此时最上层中的n根管柱完成存储管架至调整管架的输送作业；

21、步骤5、控制器控制调整管架两端的升降液压缸b活塞杆开始缩回，直至升降液压缸b活塞杆已全部缩回，位移传感器c反馈信号给控制器，控制器控制升降液压缸b活塞杆停止缩回，此时调整管架上短管架处于水平状态；

22、步骤6、管柱由调整管架至猫道输送，具体为：

23、6.1、将调整管架上的插销插入插销座上对应的管柱插销孔内，用来实现单次输送单根管柱或多管柱作业；

24、6.2、控制器控制调整管架靠近存储管架的升降液压缸b活塞杆开始起升，靠近存储管架的升降液压缸b保持不动，直至短管架已倾斜至预设角度，位移传感器c反馈信号给控制器，控制器控制靠近存储管架的升降液压缸b活塞杆停止起升，此时管柱在短管架上开始滚动；

25、6.3、单管柱或多管柱滚入倾斜翘板、动力调整装置上，并被插销座上的插销挡住；动力调整装置带动管柱沿管柱轴向移动，直至调整至合适位置；调整管架上倾斜液压缸活塞杆开始伸出，带动倾斜翘板绕销轴旋转，将对应已调整好位置的管柱滚入猫道上，之后倾斜液压缸活塞杆缩回，带动倾斜翘板绕销轴旋转，直至倾斜翘板完全落入短管架中，此时完成对应管柱向猫道输送作业；由于调整管架的短管架处于倾斜状态，未输送的管柱会自动滚入倾斜翘板、动力调整装置上，并被插销座上的插销挡住，重复本步骤，直至n根管柱均输送至猫道；

26、6.4、控制器控制调整管架靠近存储管架端的升降液压缸b活塞杆开始缩回，直至活塞杆全部缩回，靠近存储管架的升降液压缸b内部集成的位移传感器c反馈信号给控制器，控制器控制活塞杆停止缩回，此时调整管架上短管架处于水平状态；

27、步骤7：重复步骤2-6，直至存储管架最上层中所有管柱全部输送至猫道后，取下存储管架最上层管柱和与其相邻管柱层之间的隔杆，开始处理下一层管柱；

28、步骤8：重复步骤2-步骤7，直至将存储管架最后一层管柱全部输送至猫道后，控制器控制存储管架背离调整管架端的升降液压缸a活塞杆开始缩回，至活塞杆全部缩回时，位移传感器a反馈信号给控制器，控制器控制背离调整管架端的升降液压缸a停止动作，此时存储管架的导管架处于水平初始状态，至此完成存储管架上所有管柱向猫道输送作业。

29、本发明另一方案的特点还在于：

30、步骤6中，当单次输送单根管柱作业时，步骤6.3具体为：第一根管柱滚入倾斜翘板、动力调整装置上后被插销座上的插销挡住，此时倾斜翘板、动力调整装置上只有一根管柱；动力调整装置带动单根管柱沿管柱轴向移动，直至调整至合适位置；调整管架上倾斜液压缸活塞杆开始伸出，带动倾斜翘板绕销轴旋转，将第一根管柱滚入猫道上，之后倾斜液压缸活塞杆缩回，带动倾斜翘板绕销轴旋转，直至倾斜翘板完全落入短管架中，此时完成第一根管柱向猫道输送作业；由于调整管架的短管架处于倾斜状态，第二根管柱会自动滚入倾斜翘板、动力调整装置上，并被插销座上的插销挡住，重复本步骤，直至n根管柱均输送至猫道；

31、当单次输送多根管柱作业时，步骤6.3具体为：多根管柱同时滚入倾斜翘板后被插销座上的插销挡住，此时倾斜翘板、动力调整装置上存有多根管柱；动力调整装置带动多根管柱沿管柱轴向移动，直至多根管柱全部顶到对齐板上；调整管架上倾斜液压缸活塞杆开始伸出，带动倾斜翘板绕销轴旋转，将已调整好位置的多根管柱滚入猫道上之后倾斜液压缸活塞杆缩回，带动倾斜翘板绕销轴旋转，直至倾斜翘板完全落入短管架中，完成多根管柱向猫道输送作业；由于调整管架的短管架处于倾斜状态，未输送的管柱会自动滚入倾斜翘板、动力调整装置上，并被插销座上的插销挡住，重复本步骤，直至n根管柱均输送至猫道。

32、本发明的有益效果是：

33、(1)、本发明的多层排放动力排管架，采用设备联合工作方式，存储管架布置于最外侧，完成管柱存储及左右输送功能；再安装调整管架、机械滚杠、动力滚杠，用于实现管柱上下输送及前后调整功能；各设备联合工作，既能实现存储管架与常规猫道配合及前后调整，又能实现存储管架与动力猫道配合及前后调整；

34、(2)、本发明的多层排放动力排管架，增加动力控制系统，动力排管架上多根管柱排放，实现单根或多根管柱与猫道间输送作业，减少劳动强度，提高设备自动化集成化；排管架多层排放，减少排管架数量、场地占用及设备成本；

35、(3)、本发明的多层排放动力排管架，利用存储管架两侧空腔布置集成液压站，减少了外部液压接口和运输模块，可实现一体化运输，同时液压站液压泵组一用一备，确保系统更加可靠；

36、(4)、本发明的多层排放动力排管架，增加调整管架，实现多层管柱向猫道输送单根或多根作业，实现单根或多根管柱前后位置自动调整，省去人力推动钻杆调整位置，省时省力；

37、(5)、本发明的多层排放动力排管架的管柱处理方法，方便实用、适应各种陆地、海洋石油钻机形式，能够有效解决钻机管柱堆场的现实问题，降低现场设备配套要求，降低现场排放要求及劳动强度。