离线建立根装置技术领域
本发明属于石油钻井设备技术领域，为常规陆地单井口钻机在钻井的同时能实现
建立根，涉及一种离线建立根装置。
背景技术
目前，国内外常规钻机需建立根时，由于占用游吊和井口，不得不在停钻的状态下
进行建立根，大大地制约了钻井效率，增加钻井成本。因此，在井口正常钻井时，另外设计一
套新的装置，其能独立实现建立根，即实现离线建立根的作业。
发明内容
本发明的目的是提供一种离线建立根装置，解决了常规钻机建立根时，由于占用
游吊系统和井口，必须停止钻井作业的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种离线建立根装置，钻机的底座一侧设置有立根
架，在立根架底座的外侧面安装有机械手，沿机械手纵向的一侧或纵向两侧设置有液压排
管架，在立根架上安装有提升滑车、液压绞车和液压大钳，在井架的二层台下端面设置有自
动井架工。
本发明的离线建立根装置，其特征还在于：
机械手的结构是，包括大臂，大臂内端上部通过支撑杆与立根架底部上安装座铰
接，大臂内端下部通过大臂液缸与立根架底部下安装座铰接；大臂的外端与小臂的外筒前
部铰接，大臂的中部通过小臂液缸与小臂的外筒后部铰接，小臂的外筒中套装有内筒，内筒
与外筒之间设置有伸缩液缸，小臂的内筒上设置有多组夹紧钳。
立根架内水平安装的轨道中设置有液压大钳，液压大钳设置有旋扣钳和夹持钳。
自动井架工的主要结构是，包括安装在二层台下端面的行走机构，行走机构下端
面安装有回转机构，回转机构下端面耳座与倾斜臂的上端连接板铰接，倾斜臂的上端连接
板通过两个单臂与倾斜臂的下端连接板铰接，倾斜臂中的两个单臂之间铰接有倾斜油缸，
倾斜臂的下端连接板外端面固定安装有伸缩臂，伸缩臂的两端分别安装有扶正钳和夹持
钳。
本发明的有益效果是，其立根架安装在底座右前侧，配套的机械手将第一单根送
到立根架内，通过立根架内设置的提升系统将单根上提，再由机械手送第二单根到立根架
内，由立根架内设置的液压大钳实现单根之间的旋扣连接，同理，实现第三单根的送入及连
接，实现立根的建立，再由井架工将立根送到二层台的指梁内。在钻机作业过程中，整个建
立根过程不占用井口，不用游吊及井口设备，自成一套系统，自动化程度高，能节省建立根
的时间，缩短了钻井周期，提高了钻井效率。
附图说明
图1是本发明建立根装置的主视结构示意图；
图2是本发明建立根装置的俯视结构示意图；
图3是本发明中的机械手送钻具工作状态示意图；
图4是本发明中的提升系统提放钻具工作状态步骤A示意图；
图5是本发明中的提升系统提放钻具工作状态步骤B示意图；
图6是本发明中的提升系统提放钻具工作状态步骤C示意图；
图7是本发明中的提升系统提放钻具工作状态步骤D示意图；
图8是本发明中的液压大钳接立根工作状态示意图；
图9是本发明中的自动井架工送立根工作状态示意图；
图10是本发明中的自动井架工局部放大示意图。
图中，1.液压排管架，2.机械手，3.液压大钳，4.液压绞车，5.立根架，6.提升滑车，
7.自动井架工，8.二层台，9.井架，10.底座，11.液压站，12.大臂，13.大臂液缸，14.伸缩液
缸，15.小臂，16.小臂液缸，17.回转机构，18.倾斜油缸，19.倾斜臂，20.扶正钳，21.伸缩臂，
22.夹持钳，23.行走机构。
具体实施方式
下面结合附图和具体结构形式对本发明进行详细说明。
参照图1、图2，本发明装置的安装结构是，在钻机的底座10一侧设置有立根架5，在
立根架5底座的外侧面(前立面)安装有机械手2，沿机械手2纵向的一侧或纵向两侧设置有
液压排管架1，液压排管架1附近设置有液压站11，在立根架5上安装有提升滑车6、液压绞车
4和液压大钳3，在井架9的二层台8下端面设置有自动井架工7。
参照图3，机械手2的结构是，包括大臂12，大臂12内端上部通过支撑杆与立根架5
底部上安装座铰接，大臂12内端下部通过大臂液缸13与立根架5底部下安装座铰接；大臂12
的外端与小臂15的外筒前部铰接，大臂12的中部通过小臂液缸16与小臂15的外筒后部铰
接，小臂15的外筒中套装有内筒，内筒与外筒之间设置有伸缩液缸14，通过伸缩液缸14实现
内筒沿外筒伸缩，小臂15的内筒上设置有多组夹紧钳用于同时夹紧钻具，小臂15的伸缩功
能使管柱能上、下滑动增强了对扣调节能力。
机械手2送钻具的过程是，通过液压排管架1将钻具放入机械手2小臂15中，小臂15
上的多组夹紧钳同时夹紧钻具，大臂液缸13伸出推移大臂12转动到立根架5前方预定高度，
小臂液缸16伸出调整钻具在竖直方向的垂直度，待钻具在立根架5内被提升滑车6抱紧完成
连接后，小臂15上的多组夹紧钳同时松开，大臂液缸13收回大臂12下放，机械手2回到水平
位置(初始状态)重新传递下一根钻具。
参照图4-图7，在提升钻具的过程中，液压绞车4通过立根架5顶部的滑轮导向拉放
提升滑车6实现钻具的上升或下放，具体过程是：
A)当机械手2送入第一单根到立根架5内后，提升滑车6下放后通过夹持钳抓住第
一单根，见图4；
B)液压绞车4拽提升滑车6带动第一单根上行到合适高度，同时机械手2回到起始
的水平状态接收第二单根，见图5；
C)机械手2送入第二单根到立根架5内，并通过小臂15的伸缩液缸14调节钻具上下
位置，使该第二单根达到特定高度，见图6；
D)液压绞车4下放提升滑车6带动上侧的第一单根下行至公头自由落入下侧的第
二单根母扣内，提升滑车6的扶正钳工作，使第一单根与第二单根的中心线重合，待液压大
钳3完成上扣连接，见图7。
参照图8，立根架5内水平安装的轨道中设置有液压大钳3，液压大钳3设置有旋扣
钳和夹持钳，液压大钳3只需在其水平的轨道上前移设定的量(朝向井架9的水平方向)，即
准确到达管柱对接中心，液压大钳3整体移动至大钳中心与钻具中心重合，上侧的第一单根
已由提升滑车6的扶正钳扶正，小臂15上的多个夹紧钳夹紧下方的第二单根，再通过旋扣钳
对上侧的第一单根进行旋扣，即可实现第一单根与第二单根(上、下钻具)的连接。
参照图9、图10，自动井架工7的主要结构是，包括安装在二层台8下端面的行走机
构23，行走机构23下端面安装有回转机构17，回转机构17下端面耳座与倾斜臂19的上端连
接板铰接，倾斜臂19的上端连接板通过两个单臂与倾斜臂19的下端连接板铰接，倾斜臂19
中的两个单臂之间铰接有倾斜油缸18，倾斜臂19的下端连接板外端面固定安装有伸缩臂
21，伸缩臂21的两端分别安装有扶正钳20和夹持钳22，倾斜臂19采用四连杆结构用于保证
伸缩臂21始终竖直。
自动井架工7的夹持钳22夹持住在立根架5内连接好的立根，行走机构23实现回转
机构17沿前后方向的传送，回转机构17能够实现任意角度的旋转，倾斜油缸18推移倾斜臂
19的两个单臂实现远距离抓取钻具，伸缩臂19实现立根的提起和下放，从而完成钻具在二
层台8的指梁与立根架5之间的运送及排放。
上述的各个液压动作部件均通过液压控制机构与液压站11连通，并且能够通过预
先设定的程序，自动相互协调配合，共同完成整个输送动作。