油田用管杆输送机论文和设计

全文摘要

本实用新型属于石油钻井机具设备技术领域，具体涉及一种油田用管杆输送机。一种油田用管杆输送机，包括猫道支架、升降机构、上料机构；所述的升降机构与猫道支架铰接；所述的上料机构包括抓取机构和送料机构；所述的抓取机构安装在猫道支架上，所述的送料机构安装在升降机构的顶部；所述的猫道支架包括底座、焊接在底座上的支架，所述支架侧面焊接有连接板、支撑台。本实用新型的油田用管杆输送机，起升高度大，用时短，油缸行程1200毫米，起升高可达6.866米，起升高度是举升油缸行程的5.7倍。上支臂下方有辅助支承，增强了上支臂的刚度，使整体结构刚度加强，稳定性强。

主设计要求

1.一种油田用管杆输送机，包括猫道支架、升降机构、上料机构；所述的升降机构与猫道支架铰接；所述的上料机构包括抓取机构和送料机构；所述的抓取机构安装在猫道支架上，所述的送料机构安装在升降机构的顶部；其特征在于：所述的猫道支架包括底座、焊接在底座上的支架，所述支架侧面焊接有连接板、支撑台。

设计方案

2.根据权利要求1所述的油田用管杆输送机，其特征在于：所述的升降机构包括升降臂、液压油缸；所述的升降臂由下支臂、中间支臂、上支臂组成；所述的下支臂的上端与中间支臂上端铰接，下支臂的下端与底座滑动连接；中间支臂的下端与底座铰接；所述上支臂的一端与中间支臂的上端铰接；上支臂的另一端通过斜撑支臂与中间支臂铰接；下支臂下端连接有液压油缸。

3.根据权利要求2所述的油田用管杆输送机，其特征在于：在所述中间支臂和上支臂之间还设有辅助支撑臂，所述辅助支撑臂一端与斜撑支臂铰接；另一端与中间支臂滑动连接；斜撑支臂与辅助支撑臂之间连接有液压油缸。

4.根据权利要求1所述的油田用管杆输送机，其特征在于：所述的抓取机构包括上料支臂、液压油缸、安装轴，所述的安装轴横穿所述的支架，其中部通过支撑座固定在所述的支撑台上；两端通过连接法兰与连接板固定；所述安装轴上设有至少一个上料支臂；所述的上料支臂连接液压油缸，上料支臂在油缸的驱动下绕所述的安装轴转动。

5.根据权利要求4所述的油田用管杆输送机，其特征在于：所述的上料支臂由主臂、副臂、拉管臂组成；所述拉管臂通过螺栓与主臂连接，所述主臂与旋转臂通过销轴连接，所述旋转臂焊接在安装轴上；所述副臂的一端通过销轴与主臂连接，另一端通过销轴与耳座连接；所述的耳座固定在支架的连接板上；所述液压油缸与所述主臂、副臂的连接轴连接。

6.根据权利要求4所述的油田用管杆输送机，其特征在于：所述的送料机构包括管杆槽、摆转机构，所述的摆转机构包括主臂、副臂、液压油缸；所述液压油缸、主臂、副臂通过销轴同轴连接，所述管杆槽与主臂连接；所述主臂在所述液压油缸的驱动下，带动所述的管杆槽翻转。

7.根据权利要求6所述的油田用管杆输送机，其特征在于：所述的管杆槽的一侧设有限位块，所述限位块用于限制管杆槽的翻转幅度。

8.根据权利要求1-7任一项所述的油田用管杆输送机，其特征在于：所述支架的前侧面铰接有坡道。

9.根据权利要求1-7任一项所述的油田用管杆输送机，其特征在于：所述的底座两端设有活动支腿，所述的活动支腿用于增大底座的稳定性。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于石油钻井机具设备技术领域，具体涉及一种油田用管杆输送机。

背景技术

油田用管杆输送机,也成为猫道机、液压猫道，广泛应用于石油、天然气钻井送钻杆和取钻杆现场，现目前的液压猫道主要存在的问题有如下几点：1. 运输尺寸庞大，使用环境受到运输条件限制。2. 采用的主要是链条和钢丝绳带动的柔性传动方式，导致承载能力受到限制，现场组装不方便，在工作过程中容易出现较大弹性波动等现象。3. 升降结构主要采用“Z”字形结构，而该结构在升降的过程中稳定性不好，常出现较大的振动现象。

目前，带压作业在部分油区还有较为广泛的应用，而在应用带压修井作业成套设备后，钻台上平面离地高度一般在2.5米到6米，井口位置较高，钻台边缘至井口中心距离远,危险性高，使用管具重量更大，作业周期长，作业施工困难，造成作业施工更加的不方便，而且地滑车使用过程中问题较多，费时费力，不安全因素还特别多。起下管杆时大多利用人工拉排的方式，劳动强度大，工作效率低，而且通过坡道拖拽油管容易损伤油管丝扣，地面人员在操作过程中的安全性根本得不到保证。鉴于带压修井作业生产现状，通过应用管杆自动运输机解决了高井口条件下作业施工困难等问题，提高作业效率，降低作业工的劳动强度，保护管杆丝扣，实现安全生产。针对不同钻台配置不同规格的大修管杆自动运输机较好的解决了这一问题。管杆输送机主要是用于修井作业或者部分侧钻作业时，抽油杆、油管等细长杆件在管排架和井口之间的自动化输送，可将地面管排架上的管、杆输送到井口位置，也可将井口提取的管、杆转运至管排架。只需要一名场地工操作遥控器就可以完成管杆在管排架和钻台之间的输送。目前大修作业管杆自动输送机，整体分为输送机主体及液压站两部分，采用液压传动和PLC控制的原理，完成抓举上料、翻转、起升、上移到指定位置，同样的原理可以完成下方管柱的功能，实现机、电、液一体化，分为：手动、遥控、自动的操作方式。

但现有技术这种已有的管杆输送机存在起升高度不够，起落时间长等缺点，不能适应某些起升高度较高的油田钻台的需要，并且工作效率低。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种油田用管杆输送机。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种油田用管杆输送机，包括猫道支架、升降机构、上料机构；所述的升降机构与猫道支架铰接；所述的上料机构包括抓取机构和送料机构；所述的抓取机构安装在猫道支架上，所述的送料机构安装在升降机构的顶部；所述的猫道支架包括底座、焊接在底座上的支架，所述支架侧面焊接有连接板、支撑台。

所述的升降机构包括升降臂、液压油缸；所述的升降臂由下支臂、中间支臂、上支臂组成；所述的下支臂的上端与中间支臂上端铰接，下支臂的下端与底座滑动连接；中间支臂的下端与底座铰接；所述上支臂的一端与中间支臂的上端铰接；上支臂的另一端通过斜撑支臂与中间支臂铰接；在下支臂下端连接有液压油缸。

进一步的，在所述中间支臂和上支臂之间还设有辅助支撑臂，所述辅助支撑臂一端与斜撑支臂铰接；另一端与中间支臂滑动连接；斜撑支臂与辅助支撑臂之间连接有液压油缸。

进一步的，所述的抓取机构包括上料支臂、液压油缸、安装轴，所述的安装轴横穿所述的支架，其中部通过支撑座固定在所述的支撑台上；两端通过连接法兰与连接板固定；所述的安装轴上设置至少一个上料支臂；所述的上料支臂连接液压油缸，上料支臂在油缸的驱动下绕所述的安装轴转动。

进一步的，所述的上料支臂由主臂、副臂、拉管臂组成；所述拉管臂通过螺栓与主臂连接，所述主臂与旋转臂通过销轴连接，所述旋转臂焊接在安装轴上；所述副臂的一端通过销轴与主臂连接，所述副臂的另一端通过销轴与耳座连接；所述的耳座固定在支架的连接板上；所述液压油缸与所述主臂、副臂的连接轴连接。

进一步的，所述的送料机构包括管杆槽、摆转机构，所述的摆转机构包括主臂、副臂、液压油缸；所述液压油缸、主臂、副臂通过销轴同轴连接，所述管杆槽与主臂连接；所述主臂在所述液压油缸的驱动下，带动所述的管杆槽翻转

进一步的，所述的管杆槽的一侧设有限位块，所述限位块用于限制管杆槽的翻转幅度。

进一步的，所述的底座两端设有活动支腿，用于增大底座的稳定性。

本实用新型的油田用管杆输送机，起升高度大，用时短，油缸行程1200毫米，起升高可达6.866米，起升高度是举升油缸行程的5.7倍。上支臂下方有辅助支承，增强了上支臂的刚度，使整体结构刚度加强，稳定性强。

附图说明

图1是本实用新型的油田用管杆输送机的整体结构示意图；

图2是猫道支架的结构示意图；

图3是上料支臂安装结构图正面；

图4是上料支臂安装结构图背面；

图5是耳座的结构示意图；

图6是连接法兰的结构示意图；

图7是支撑座的示意图；

图8是管杆槽的结构示意图；

图9是活动臂的结构示意图；

图10是送料机构的剖面图；

图11是摆转机构的结构示意图；

图12是抓取机构上料初始状态示意图；

图13是抓取机构上料中间状态示意图；

图14是抓取机构上料完成状态图；

图15是本实用新型的油田用管杆输送机的将管杆下入地下示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的油田用管杆输送机做出详细的说明和描述。

如图1所示，本实用新型的油田用管杆输送机，主要由猫道支架、升降机构、上料机构组成。猫道支架包括底座1、焊接在底座1上的支架111，底座1上左右两侧对称焊接有两组支架，每组共有3个支架。位于中间的支架111上焊接有支撑台112，如图2所示，支撑台112焊接在位于中间的支架111的立柱侧面。所有支架的侧面均焊接有连接板113，连接板113焊接在支架的立柱侧面和横梁114上；位于两端的支架侧面还焊接有法兰连接板115。

如图1、2、3、4所示，安装轴106横穿底座1上的支架，安装轴106的两端分别安装有连接法兰108，如图6所示。连接法兰108与位于底座1两端的支架111上的法兰连接板115通过螺栓固定在一起，安装轴106的中部通过支撑座107（如图7所示）固定在位于底座1中间的支架111上的支撑台112上。

如图1和3所示，安装轴106上安装有3个上料支臂10。位于中间的上料支臂与上料油缸13连接，上料油缸13动作带动上料支臂10沿安装轴106翻转构成了上料机构的抓取机构。

如图3和图4所示，上料支臂10由拉管臂101、第一主臂102、第一副臂103组成；拉管臂101通过螺栓与第一主臂102连接，第一主臂102与旋转臂104通过销轴连接，旋转臂104焊接在安装轴106上。第一副臂103的一端通过销轴与第一主臂102连接，该销轴与上料油缸13连接，第一副臂103的另一端通过销轴与耳座105连接。

如图5所示，耳座105的轴承座1051内安装有轴承，轴承套装在销轴上。耳座105的底板1052与支架111上的的连接板113通过螺栓固定在一起。

由第一主臂102和第一副臂103组成的活动关节，由于第一副臂103的另一端通过耳座固定，使得第一主臂102在上料油缸13的带动下向上翻转时，第一副臂103借助杠杆力向上顶起第一主臂102，从而使上料油缸13的行程缩短，更省力。

并且由于第一主臂102和第一副臂103的受力点的弧形设计，使上料支臂的翻转动作更柔和，避免对管杆造成磕碰损伤。

如图1所示，升降机构包括下支臂4、中间支臂5和上支臂；下支臂4的上端与中间支臂5上端铰接，下支臂4的下端通过两侧滑轮与底座1上的滑道滑动连接，并连接有第一液压油缸11。中间支臂5的下端与底座1铰接。

上支臂由固定臂8和活动臂9组成，固定臂与中间支臂的上端通过铰接轴铰接，固定臂8设有滑槽。活动臂9安装在固定臂8的滑槽内，并连接有第二液压油缸12，活动臂9在第二液压油缸12的作用下，沿固定臂8的滑槽活动。

在上支臂和中间支臂之间设有斜撑支臂6，斜撑支臂6的一端与固定臂8连接，另一端与中间支臂5滑动连接。

为了增强升降机构的稳固性和上支臂的起升高度，在斜撑支臂6和中间支臂5之间设置有辅助支撑臂15，辅助支撑臂15的上端与斜撑支臂6铰接，另一端与中间支臂5滑动连接，并连接有第三液压油缸7。

下支臂4在第一液压油缸11的作用下升起，并带动中间支臂5升起，斜撑支臂6在第三液压油缸7和辅助支撑臂15的作用下带动上支臂升起；活动支臂9在第二液压油缸12的作用下，沿固定臂8 的滑槽运动。

如图1和8、9所示，送料机构包括管杆槽19、摆转机构，管杆槽19由两块滑板191焊接而成，槽体呈V形。滑板191上对称设置有多组悬臂196，悬臂196的下端通过螺栓与滑板191固定，上端端部通过螺栓安装有挡块。在管杆槽19的非工作侧即非翻转侧，设有限位块197，目的是限制管杆槽19的翻转幅度。由于本实用新型的猫道支架两侧都能完成上下料工作，因此，当在一侧进行上下料时，为了限制管杆槽19向另一侧翻转，故设置了限位块197。该限位块197通过螺栓固定在油缸支座902的上面，管杆槽19的下面。

如图8所示，槽体的底部两端焊接有铰座198，槽体的底部中间焊接有中间铰座192，铰座198上开有一个孔。铰座198通过铰接轴安装在活动臂9上焊接的翻转座901内，铰座198以铰接轴为转轴，在翻转座901内做一定幅度的翻转活动。中间铰座192上设有两个孔。

如图9所示，活动臂的两端焊接有翻转座901，活动臂9中部焊接有油缸支座902。

如图10和11所示，摆转机构由第二主臂193、第二支臂194和摆转油缸195构成。第一轴201穿过第二主臂193、中间铰座192上部的孔，将第二主臂193与中间铰座192连接起来。第二轴202穿过中间铰座192下部的孔，两端固定在油缸支座902上，从而将管杆槽19与油缸支座902连接固定。

第二轴203依次穿过第二支臂194、第二主臂193、和摆转油缸195的活塞杆通过第三轴203依次连接。第二支臂194的另一端通过螺栓205固定在油缸支座902上。摆转油缸195的缸体后部通过第四轴204固定在油缸支座902上。当摆转油缸195动作时，活塞杆带动第二主臂193转动，第二主臂193又带动中间铰座192转动，中间铰座192进而带动管杆槽19转动。

第二主臂193和第二支臂194组成的活动关节，在带动管杆槽19转动时，可以使摆转油缸195的行程缩短，省力。

如图15所示，本实用新型的所有液压油缸通过油管与泵站16连接，泵站与配电箱17连接。

在支架111的前侧面，铰接有坡道20，坡道20的前端设有向下弯曲的钩爪。当第一主臂处于初始位置时，将一根管杆放置在第一主臂的拉管臂处，坡道20的钩爪从上面卡住管杆，可将坡道20撑起形成一个斜面。此结构在下料时使用。上料时，将坡道20放下，与支架111的立柱闭合。

为了增大底座1的稳定性，在底座1的两端分别设有活动支腿3，工作时，将活动支腿3拉出，不工作时，将活动支腿推进去。

本实用新型油田用管杆输送机，将管杆下到地下的上料过程，如下所述：如图12、13、14、15所示，将排管架2上的管杆18滚到上料支臂10的拉管臂101上时，上料油缸13的活塞杆伸出，带动第一主臂102沿安装轴106向上翻转。此时，升降机构也处于初始状态，上支臂与支架111上表面几乎平齐。送料机构的管杆槽19在第二主臂193、第二副臂194及摆转油缸195的带动下，向侧下方翻转，使悬臂196与支架111的上表面接触。

第一主臂102在上料油缸13和第一副臂103的作用下，继续向上翻转，直到第一主臂102处于水平位置时，管杆18由于惯性作用，沿第一主臂102向内滚动，一直滚到送料机构的悬臂196上。然后，送料机构的管杆槽19在第二主臂193、第二副臂194及摆转油缸195的带动下，向上翻转使管杆18滚落到管杆槽19的槽内。此时，第一液压油缸11和第三液压油缸7同时动作，使下支臂4、中间支臂5固定臂8、以及斜撑支臂6、辅助支撑臂15升起，当升降机构达到最大高度后，活动臂9在第二液压油缸12的作用下，向钻台14运动，将管杆18输送到钻台，以便进行后续作业。

当从地下取出管杆下料时，将管杆放入管杆槽19内，第二液压油缸12动作，使活动臂9沿固定臂8的滑槽向后滑动，同时；第一液压油缸11和第三液压油缸7动作，使下支臂4、中间支臂5、固定臂8、以及斜撑支臂6、辅助支撑臂15落下，当上支臂与底座1上的支架111上表面几乎平齐时，送料机构的管杆槽19在第二主臂193、第二副臂194及摆转油缸195的带动下，向侧下方翻转，使管杆18从管杆槽19内滚出；此时，第一主臂102处于初始位置。管杆18从管杆槽19内滚出后，借助惯性沿坡道20向下滚，直至滚落到排管架2上。管杆18从管杆槽19内滚出后，也可以不使用坡道，直接由第一主臂102向下翻转，将其送到排管架2上。

本实用新型的油田用管杆输送机，猫道支架两侧均设置有上料机构的抓取机构，因此，根据工地实际情况，两侧均可完成管杆的上料和下料工作，不受工地场地的限制，适用范围广。

设计图

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