一种地面离线智能接立根的钻采装置和工作方法与流程

本发明涉及一种地面离线智能接立根的钻采装置和工作方法、甩钻方法，属于石油钻机装置。

背景技术：

1、cn13803000a公开了一种陆地钻机离线接立根的管柱处理系统专利，该专利完全在原立根区域进行开发和设计，增加了井架负载，占用了钻台面较大面积，增加了主体重量的同时，钻机受风载荷影响大，钻杆立柱重心偏高，稳定性差，在钻机进行快速移运时风险较大。

2、cn106194067a公开了一种离线建立根装置，该专利对立根架进行了设计，能够进行立根的离线建立，然而工作时，所有钻杆完全依靠配套的机械手来完成，未满足钻铤的立根建立，致使钻铤无法通过该设备完成到井口的最终操作，需要借助外部干预，特别是在下方机械手出现故障，整个钻井都会受影响，显然设计是欠缺的、不太完整的。

3、目前提出的所有离线作业钻机，离线作业单元均不能脱离钻机独立作业，而且不能进行立根整体竖直移运，效率和经济性不高。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种地面离线智能接立根的钻采装置和工作方法、甩钻方法，立根盒独立放置在地面，能脱离钻机进行离线接卸立根和立根排放作业，提高搬家效率，有效提高起下钻作业效率，降低运营成本。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种地面离线智能接立根的钻采装置，包括钻机主体、立根盒、鼠洞机构、动力猫道以及钻具储备机构，所述钻机主体包括井架底座以及设置于井架底座上的井架架体，所述井架架体设置有可上下移动的顶驱吊卡，所述井架底座设置有用于接卸立根上卸扣的第一铁钻工，以及安装在井口中心的液压卡瓦，在钻机主体用于匹配动力猫道的前侧所在地面设置有立根盒，所述钻具储备机构与动力猫道一端部匹配，所述动力猫道的另一端部与立根盒和鼠洞机构匹配，所述鼠洞机构设置于立根盒面向钻机主体的一侧，且面向立根盒。

4、进一步的，所述钻机主体面向立根盒的一侧设置有缺口，且位于鼠洞机构与钻机主体之间，所述井架架体上还设置有缓冲机械手。

5、进一步的，所述钻具储备机构包括水平高度可调节实现调整钻具滚动方向的自动管排架，所述自动管排架包括管排支撑梁以及用于支撑的管排基础，所述管排基础固定设置于地面，所述管排支撑梁设置于管排基础上，所述管排支撑梁与管排基础铰接，所述管排支撑梁与管排基础之间还设置有起升油缸，所述起升油缸的两端分别与管排支撑梁与管排基础铰接。

6、进一步的，所述立根盒包括立根底座以及设置于立根底座上的框架，所述框架设置有动力二层台，所述动力二层台设置有用于存放钻具立根的钻具指梁，所述动力二层台的下方设置有推扶机械手，所述立根底座设置有举升机械手，所述框架靠近钻机主体的一侧设置有可上下移动的导向定位装置。

7、进一步的，所述导向定位装置包括吊环倾斜装置、液压吊卡、倾斜油缸、滑车架以及起升绞车，所述框架靠近钻机主体的一侧设置有与吊环倾斜机构适配的导向定位导轨，通过起升绞车使导向定位装置沿着导向定位导轨上下移动。

8、进一步的，所述立根底座靠近钻机主体的一侧顶部还设置有与井架底座高度匹配的第二铁钻工，以及用于控制的操控房。

9、进一步的，所述鼠洞机构为半开口动力鼠洞，所述半开口动力鼠洞包括上部分和下部分，上部分包括对中装置，所述对中装置通过支架安装于立根底座靠近钻机主体的一侧，下部分为承载台并设置于立根底座上。

10、进一步的，所述鼠洞机构还包括鼠洞卡瓦。

11、进一步的，所述对中装置包括半开口导向机构、旋转夹紧指头以及驱动油缸。

12、进一步的，所述立根底座设置有移运装置以便于立根底座的移动。

13、所述立根底座的前端和侧部设置有连接拖挂装置的接口，所述立根底座底部设置有顶升液缸。

14、或者，所述立根底座设置有步进移运装置以便于立根底座的移动，所述立根底座的前后端设置有连接拖挂装置的接口。

15、进一步的，所述钻具指梁还设置有气动挡卡。

16、进一步的，所述动力猫道包括动力猫道基础，以及设置于动力猫道基础上的动力猫道支撑梁，所述动力猫道支撑梁上还设置有用于输送钻杆的滑靴。

17、进一步的，所述顶驱吊卡包括提升吊卡，以及用于调整提升吊卡位置的伸缩臂。

18、进一步的，所述井架架体面向立根盒一侧还设置有辅助起吊装置，所述辅助起吊装置包括设置于井架架体上的竖向导轨，在所述竖向导轨上还设置有可自转向的起吊本体。

19、一种离线建立立根和甩钻方法，采用上述的一种地面离线智能接立根的钻采装置，包括以下步骤：

20、s1，自动管排架远离动力猫道侧的起升油缸伸出，将支撑梁外侧抬高，使支撑梁向内形成坡度；钻杆沿着坡度向下滚动，滚到动力猫道支腿上，然后通过动力猫道将钻杆输送到动力猫道支撑梁上，通过滑靴将钻杆推向鼠洞机构；

21、s2，调整液压吊卡，使液压吊卡关闭夹持钻杆，导向定位装置在绞车的拉动下向上行走，至钻杆单根下部接头高出动力鼠洞指定高度后，沿导向定位装置下行，将第一根钻杆单根放置在承载台内，对中装置动作夹住第一根钻杆；

22、s3，重复步骤s1和s2，导向定位装置提着第二根钻杆与鼠洞内放置的上一根钻杆对扣，第二铁钻工动作，将两根钻杆连接成钻杆立根；

23、s4，立根盒的推扶机械手和地面举升机械手同时动作，钳头伸向鼠洞位置抓取钻杆立根，推扶机械手扶住钻杆立根上端，地面举升机械手夹持钻杆立根下端，然后导向定位装置的液压吊卡打开，地面举升机械手机械臂抬升，推扶机械手和地面举升机械手同时依次完成机械臂缩回，旋转，行走，机械臂伸出动作；地面举升机械手机械臂下降将钻杆立根放置预定位置，启动气动档卡；然后推扶机械手和地面举升机械手的钳体依次打开，机械臂缩回，行走至初始位置，进行下一立根排放动作；

24、s5，离线甩钻方法，按照步骤s1至s4逆向动作完成。

25、进一步的，还包括立根盒内钻杆立根的下钻和起钻方法，包括以下步骤；

26、t1，推扶机械手和地面举升机械手配合从动力二层台抓取钻杆立根，运至动力鼠洞机构位置；

27、t2，顶驱吊卡下行至既定高度，提升吊卡打开，使伸缩臂伸出，使顶驱吊卡提住钻杆立根接头，推扶机械手和地面举升机械手钳体同步打开，提升吊卡带动钻杆立根上行至指定高度，伸缩臂缩回，在提升吊卡的作用下，旋转中心对正井口，钻杆立根与井口已有立根对扣，第一铁钻工将上下立根接在一起；

28、t3，液压卡瓦打开，顶驱吊卡带动钻杆柱下行至指定高度；液压卡瓦关闭卡住钻杆立根；提升吊卡打开，完成钻杆立根下钻流程；

29、t4，重复步骤t1至t3，可进行持续下钻；

30、t5，起钻时，按照步骤t1至t3的逆向动作。

31、一种单根钻具上钻下钻方法，采用上述的一种地面离线智能接立根的钻采装置，包括以下步骤：

32、d1，自动管排架远离动力猫道侧的起升油缸伸出，将支撑梁外侧抬高，使支撑梁向内形成坡度；钻杆沿着坡度向下滚动，滚到动力猫道支腿上，然后通过动力猫道将钻杆输送到动力猫道支撑梁上，通过滑靴将钻杆推向井口；

33、d2，调整顶驱吊卡位置，随后提升吊卡关闭提住钻杆接头；顶驱吊卡上行，缓冲机械手伸出，扶正钻杆单根下端；顶驱吊卡继续上行，缓冲机械手随动变幅，使钻杆单根与上一柱钻杆单根对扣；

34、d3，随后第一铁钻工将上下钻杆接在一起；液压卡瓦打开，顶驱带动钻杆柱下行至指定高度；液压卡瓦关闭卡住钻杆立根；提升吊卡打开，完成钻杆单根上钻台流程；

35、d4，重复步骤d1至d3，可进行持续上钻；

36、d5，单根钻具甩钻时，按照步骤d1至d3逆向动作完成。

37、一种连续作业方法，采用上述的一种地面离线智能接立根的钻采装置，包括以下步骤：

38、a1，顶驱吊卡在井口钻进和/或下钻作业的同时，推扶机械手和举升机械手配合将立根从动力二层台存储位移运至鼠洞机构位置，此时辅助起吊装置下行至交接等待位置并接过立根；

39、a2，辅助起吊装置上行，同时推扶机械手和举升机械手同步动作至动力二层台指定的位置抓取立根；辅助起吊装置上行至定立根的下端高出井架底座后回转使起吊本体面向井口；

40、a3，当顶驱吊卡将立根完全钻进和/或下完，液压卡瓦卡住立根，顶驱伸缩臂缩回让出井口上方通道；随后辅助起吊装置动作使立根中心对准井口已有钻杆中心，第一铁钻工上扣；

41、a4，上下立根完成连接后，顶驱吊卡上行至交接位置，伸缩向井口伸出，辅助起吊装置与提升吊卡交接立根，完成后辅助起吊装置回到与推扶机械手和举升机械手配合交接下一立根位置，顶驱吊卡在井口钻进和/或下钻作业；

42、a5，连续起钻作业时，按照步骤a1至a4逆向动作进行。

43、一种离线建立和甩三立根方法，采用上述的一种地面离线智能接立根的钻采装置，包括以下步骤：

44、b1，导向定位装置依次从动力猫道上抓取钻杆分别放在鼠洞机构和鼠洞动力卡瓦内存储并固定；

45、b2，导向定位装置再从动力猫道上抓取第3根钻杆，导向定位装置提着钻杆与鼠洞动力卡瓦内的钻杆对正，然后利用第二铁钻工将上下钻杆连接成双立根；

46、b3，再用导向定位装置提着钻杆双立根与鼠洞机构内的钻杆对正，利用第二铁钻工将双立根和钻杆连接成三立根；

47、b4，通过推扶机械手和地面举升机械手同时动作将三立根放置至指定位置；

48、b5，离线甩三立根时，按照步骤b1至b4逆向动作进行。

49、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

50、1、本发明的一种地面离线智能接立根的钻采装置，在结构设计上借助立根盒独立设置的方式有效的实现将立根盒进行模块化的设计，以独立的模块设计能够有效的减少底座尺寸，减轻井架架体和井架底座的载荷，同时实现整个立根盒带钻具整体装置的牵引设计，借助该设计可减少接卸立根的时间，进一步提升了整个立根盒的搬家效率，进而降低了整体的运营成本；

51、2、本发明的一种地面离线智能接立根的钻采装置和工作方法、甩钻方法，在具体的结构设计上，能够有效的实现整个钻机在运行过程中的起钻甩钻的工作效率，并充分利用所有结构的时间空隙同步进行多操作，提高了整个钻机的工作效率；

52、3、本发明的一种地面离线智能接立根的钻采装置和工作方法、甩钻方法，在结构的设计上，独立立根盒可以单独作为一个单元配置不同钻机使用，提高该系统的使用频次，进而降低运营成本。