钻井平台排管系统及排管方法 【技术领域】
本发明涉及一种钻井施工设备和方法，特别是涉及一种钻井平台排管系统及排管方法。
背景技术
钻井施工作业过程中，钻杆对接是其中一项重要的排管工序，每次排管数量为三根，需要对接两次。目前的钻井平台排管系统，一般采用单工位鼠洞完成钻杆的对接，当进行完第一次对接后，需要将对接完毕的钻杆取出，暂时置于其他设备上，然后再向单工位液压鼠洞中放入第三根钻杆，将已经接好的钻杆取回，完成对接。上述系统，因为只提供一个排管工位，所以必须在第一次对接完毕后，将钻杆取出，空出工位进行下一次操作，需要设定临时存放装置，并且增加搬运过程，工作效率低。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是解决钻井平台排管系统工作效率低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种钻井平台排管系统，包括多工位鼠洞，井架，抓管机械手和铁钻工，所述多工位鼠洞用于固定在钻井平台下方，并提供至少两个钻杆插放工位；所述井架用于固定在钻井平台上；所述抓管机械手固定在井架上，用于将猫道机输送的钻杆抓起放入鼠洞体和从鼠洞体中提出钻杆；所述铁钻工设置在钻井平台上，用于将两根钻杆的对接。其中，所述多工位鼠洞装置包括顶部支撑架，至少两个鼠洞体和与 鼠洞体分别一一对应配置的钻杆对中器、升降液压缸、钻杆缓冲装置和升降滑轮组，所述顶部支撑架用于固定在钻井平台上；所述鼠洞体分别并排设置在顶部支撑架的下方并与其固定连接，所述顶部支撑架上开有通向鼠洞体内腔的通孔，该通孔用于穿插钻杆；所述钻杆对中器分别固定在顶部支撑架上且中心轴与鼠洞体的中心轴重合；所述升降液压缸的其下部分别固定在鼠洞体下部的外壁上；所述钻杆缓冲装置分别滑动设置在鼠洞体的内腔中；所述升降滑轮组中的定滑轮组分别固定在鼠洞体上部的外壁上，动滑轮组分别与升降液压缸的上部连接，升降滑轮组中的钢丝绳一端固定，另一端分别绕过定滑轮组和动滑轮与钻杆缓冲装置固定，升降液压缸的伸缩带动钻杆缓冲装置向相反的方向作升降运动。
所述抓管机械手包括支架、升降小车、升降小车驱动装置和机械手装置，所述支架上设有垂直导轨；所述升降小车滑动设置在所述导轨上；所述升降小车驱动装置驱动升降小车沿导轨上下移动；所述机械手装置包括至少一个机械手臂、抓管臂、伸缩缸、伸缩臂和旋转缸，所述机械手臂用于夹持钻杆，分别固定在抓管臂上且夹持开口向下；所述伸缩缸的活塞杆端与抓管臂的上表面固定，所述伸缩臂的上部左侧面上固定设有一与该侧面垂直的连接座，该连接板的左端与升降小车的下部铰接，伸缩缸的缸体固定在伸缩臂上，伸缩臂活塞杆的伸缩带动抓管臂上下移动；所述旋转缸的缸体固定在升降小车上，活塞杆端与伸缩臂上的连接座的上部铰接，旋转缸活塞杆的伸缩带动伸缩臂绕其升降小车的铰接点旋转并由竖直状态变为水平状态。
本发明还提供了使用上述系统进行排管的方法，包括以下步骤：
A、用关节吊将第一根钻杆吊到猫道机上，猫道机将该钻杆向钻井中心方 向输送，到达预定位置；
B、抓管机械手将该钻杆提升一定高度后将钻杆变为竖直状态；
C、将钻杆插入多工位鼠洞中的第一鼠洞体内的钻杆缓冲装置，并由升降液压缸带动升降滑轮组使该钻杆下降到合适高度；
D、抓管机械手重复前面的动作，将猫道机输送的第二根钻杆抓起；
E、将第二根钻杆提升一定高度后将其变为竖直状态；
F、与步骤C相同，将第二根钻杆插入多工位鼠洞中的第二鼠洞体内下降到合适高度；
G、抓管机械手重复前面的动作，将猫道机输送的第三根钻杆抓起；
H、将第三根钻杆提升并移动至第一鼠洞体内的第一根钻杆上方，穿过钻杆对中器并由铁钻工将两根钻杆拧紧，完成钻杆的对接；
I、抓管机械手将已经接好的两根钻杆提起，移动至第二鼠洞体内的第二根钻杆的上方，铁钻工将三根钻杆拧紧，完成钻杆的对接；
J、抓管机械手将接好的三根钻杆提走，存放或供钻机使用。
本发明提供的钻井平台排管系统，采用了多工位鼠洞结构，提供了至少两个排管工位，可以同时将两根单管布置在鼠洞中，并且当第三根单管接好后，可以直接与剩下的单管连接，极大的提高生产效率。同时，通过抓管机械手一个设备就可完成钻杆从水平状态到竖直状态，并且完成钻杆的连接辅助工作，因此，设备利用率大大提高，节省空间，简化设备操作。
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中多工位鼠洞的结构示意图；
图3为本发明中抓管机械手的结构示意图；
图4～图13为本发明排管方法流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作出详细的说明。
如图1所示，本发明包括包括多工位鼠洞1，井架4，抓管机械手2和铁钻工3，所述多工位鼠洞1固定在钻井平台5下方，并提供至少两个钻杆插放工位；所述井架4固定在钻井平台5上；所述抓管机械手2固定在井架4上，用于将猫道机30输送的钻杆40抓起放入鼠洞体和从鼠洞体中提出钻杆；所述铁钻工3设置在钻井平台上，用于将两根钻杆的对接。
如图2所示，所述多工位鼠洞包括顶部支撑架11，两个鼠洞体14、15和与鼠洞体14、15分别一一对应配置的钻杆对中器12、升降液压缸16、钻杆缓冲装置17和升降滑轮组13，所述顶部支撑架11用于固定在钻井平台上；所述鼠洞体14、15分别并排设置在顶部支撑架11的下方并与其螺栓固定，顶部支撑架11上开有两个通向鼠洞体14、15内腔的通孔，该通孔用于穿插钻杆；所述钻杆对中器12分别位于顶部支撑架11的下方，与顶部支撑架11固定且中心轴分别与鼠洞体14、15的中心轴重合；所述升降液压缸16的缸体分别固定在鼠洞体14、15下部的外壁上，活塞杆分别向上滑动设置在鼠洞体14、15的外壁上；所述钻杆缓冲装置17分别滑动设置在鼠洞体14、15的内腔中；所述升降滑轮组13中设有两个定滑轮和两个动滑轮，其中定滑轮分别固定在鼠洞体14、15上部的外壁上，动滑轮分别与升降液压缸的活塞杆连接，升降滑轮组13中的钢丝绳一端固定，另一端分别绕过两个定滑轮和两个动滑轮与钻杆缓冲装置17固定。
如图3所示，所述机械手装置包括升降小车21、两个机械手臂26、抓管臂25、伸缩缸24、伸缩臂23和旋转缸22，所述机械手臂26分别固定在抓管臂25的左右两端且夹持开口向下，用于夹持钻杆40；所述伸缩缸24的活塞杆端与抓管臂25的上表面固定，所述伸缩臂23的上部左侧面上固定设有一与该侧面垂直的连接座，该连接座的左端与升降小车21的下部铰接，伸缩缸24的缸体固定在伸缩臂23上，伸缩臂23活塞杆的伸缩带动抓管臂25上下移动；所述旋转缸22的缸体固定在升降小车21上，活塞杆端与伸缩臂23上的连接座的上部铰接，旋转缸22活塞杆的伸缩带动伸缩臂23绕其升降小车21的铰接点旋转并由竖直状态变为水平状态。
图4～图13使用上述系统进行排管作业的流程图。如图4～图9所示，所述排管作业流程如下：
A、用关节吊将第一根钻杆吊到猫道机上，猫道机将该钻杆向钻井中心方向输送，到达预定位置；
B、抓管机械手将该钻杆提升一定高度后将钻杆变为竖直状态；
C、将钻杆插入多工位鼠洞中的第一鼠洞体内的钻杆缓冲装置上，并由升降液压缸带动升降滑轮组使该钻杆下降到合适高度；
D、抓管机械手重复前面的动作，将猫道机输送的第二根钻杆抓起；
E、将第二根钻杆提升一定高度后将其变为竖直状态；
F、与步骤C相同，将第二根钻杆插入多工位鼠洞中的第二鼠洞体内下降到合适高度；
G、抓管机械手重复前面的动作，将猫道机输送的第三根钻杆抓起；
H、将第三根钻杆提升并移动至第一鼠洞体内的第一根钻杆上方，穿过钻 杆对中器并由铁钻工将两根钻杆拧紧，完成钻杆的对接；
I、抓管机械手将已经接好的两根钻杆提起，移动至第二鼠洞体内的第二根钻杆的上方，铁钻工将三根钻杆拧紧，完成钻杆的对接；
J、抓管机械手将接好的三根钻杆提走，存放或供钻机使用。
下面详细介绍双工位鼠洞和抓管机械手的动作关系：
一、双工位鼠洞：
在进行钻杆对接作业时，首先使升降液压缸16的活塞杆向下运动，带动滑轮组运动，于是鼠洞体14中的钻杆缓冲装置17向上运动，达到升降液压缸16行程的2倍，将第一根钻杆放置在钻杆缓冲装置17上，升降液压缸16的活塞杆向上运动，带动钻杆缓冲装置17向下运动，于是钻杆向下运动，当钻杆露出的长度适合进行接管的时候，升降液压缸16停止运动，同样，向鼠洞体15中放入第二根钻杆，将第三根钻杆与第一根对接，完毕，从鼠洞体14中提出，再与鼠洞体15中的第二根对接。完成一个循环后，依次循环。
本发明也可以将升降液压缸16的活塞杆分别固定在鼠洞体14、15下部的外壁上，缸体分别滑动设置在鼠洞体14、15的外壁上，同样可以实现升降液压缸16活塞杆的伸缩带动钻杆缓冲装置17反向上下运动。
二、抓管机械手：
a.抓管机械手的机械手臂26抓起由猫道机30输送的水平状态钻杆40；
b.升降小车21上升，上升到一定高度后，旋转缸22伸出，使钻杆40由水平变为竖直；
c.升降小车21下降，将钻杆40放入第一鼠洞；
d.抓管机械手回来抓起第二根钻杆，变为竖直后下降，放入第二鼠洞；
e.抓管机械手抓第三根钻杆，变为竖直后下降，与第二根钻杆对接，对接好后抓起；
f.伸缩缸24伸出，将钻杆放入第一鼠洞，将三根钻杆连成一根。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，例如当需要接四根或者更多的时候，可以设计成三工位鼠洞或四工位鼠洞等多个工位，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。