一种海底钻机取样管机械手装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种海底钻机取样管机械手装置，包括在底座上表面通过滑动轴承安装有下旋转臂，下旋转臂设置有驱动机构；在下旋转臂外周下段分别安装有滑轮和取芯缆收放绞车；下旋转臂向上与上旋转臂固定连接，在上旋转臂的内腔中安装有伸缩臂，伸缩臂上端安装有滑轮组二；在上旋转臂外周中部安装有滑轮组一，在上旋转臂外周上端沿安装有导向轮；下旋转臂外周和上旋转臂外周一起固定连接有一个伸缩油缸，伸缩油缸的活塞杆端头上连接有滑轮总成。本发明的海底钻机取样管机械手装置，具有高度的自动化、集成化和远程控制能力，实现海底可燃冰勘探钻机排管架上的取样管在水下井口的连接安装和回收操作。
【专利说明】一种海底钻机取样管机械手装置
【技术领域】
[0001]本发明属于石油天然气设备【技术领域】，涉及一种海底钻机取样管机械手装置。
【背景技术】
[0002]随着能源开发从常规能源(石油、天然气等)向非常规能源(海底可燃冰等)领域扩展，对勘探开发装备的要求也不断提高。目前陆地石油天然气勘探开发装备的管柱排放，主要依靠操作人员利用井口工具辅助完成，人员的劳动强度高，安全风险大；海洋油气勘探开发装备的管柱排放设备与陆地基本相同，自动化程度略有提高。
[0003]目前，海底可燃冰等新能源的勘探装备要求能在海洋科考船上配套使用，实现整套装备在海底完成地扰动钻井和保压取芯作业等非常规钻井功能，对包括管柱排放等系统单元提出了具备水下作业和远程监控操作，高度的集成化和自动化的要求。但是现有的设备还不能有效满足集成化和自动化的要求，成为急需解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种海底钻机取样管机械手装置，解决了现有技术中，对于可燃冰等新能源的海底勘探装备，还不能够满足自动化、集成化和远程控制要求的问题。
[0005]本发明所采用的技术方案是，一种海底钻机取样管机械手装置，包括底座，在底座上表面通过滑动轴承安装有下旋转臂，下旋转臂设置有驱动机构；在下旋转臂外周下段分别安装有滑轮和取芯缆收放绞车；
[0006]下旋转臂向上与上旋转臂固定连接，在上旋转臂的内腔中安装有伸缩臂，伸缩臂上端安装有滑轮组二；在上旋转臂外周中部安装有滑轮组一，在上旋转臂外周上端沿安装有导向轮；
[0007]下旋转臂外周和上旋转臂外周一起固定连接有一个伸缩油缸，伸缩油缸的活塞杆端头上连接有滑轮总成。
[0008]本发明的海底钻机取样管机械手装置，其特点还在于:
[0009]取芯缆收放绞车的滚筒上缠绕有取芯缆，取芯缆从取芯缆收放绞车的滚筒引出，依次通过滑轮组一和滑轮组二后，在取芯缆的另一端连接有吊钩；
[0010]在下旋转臂上连接有伸缩臂伸出驱动缆的一端，伸缩臂伸出驱动缆的另一端依次通过滑轮总成、滑轮和导向轮后，与伸缩臂固定连接；
[0011]在伸缩臂上端连接有伸缩臂回缩驱动缆的一端，伸缩臂回缩驱动缆的另一端通过滑轮总成与上旋转臂固定连接。
[0012]驱动机构是，在底座的外周安装有旋转油缸、电机或液压马达，旋转油缸、电机或液压马达与下旋转臂传动连接。
[0013]滑轮总成包括有两个导绳滑轮，其中一个导绳滑轮中穿有伸缩臂伸出驱动缆，另一个导绳滑轮中穿有伸缩臂回缩驱动缆。
[0014]本发明的有益效果是，有效的降低了整体设备的体积及重量，具有旋转升降功能，具有高度的自动化、集成化和远程控制能力，通过与自动排管系统配套使用，能够实现海底可燃冰勘探钻机排管架上的取样管在水下井口的连接安装和回收操作，从而满足了海底可燃冰等新型能源的勘探开发要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明装置的结构示意图一；
[0016]图2是本发明装置的结构示意图二。
[0017]图中，1.底座，2.下旋转臂，3.上旋转臂，4.伸缩油缸，5.伸缩臂，6.旋转油缸，
7.滑轮，8.取芯缆收放绞车，9.滑轮组一，10.滑轮总成，11.导向轮，12.滑轮组二，13.取芯缆，14.伸缩臂伸出驱动缆，15.伸缩臂回缩驱动缆。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0019]本发明海底钻机取样管机械手装置是一种在深海水下作业并通过液缸和绞车联合驱动实现设备旋转、升降和吊装的自动化机械手装置。
[0020]参照图1和图2，本发明装置的结构是，包括底座1，在底座I上表面通过滑动轴承安装有下旋转臂2，下旋转臂2设置有驱动机构，图1实施例是在底座I的外周安装有旋转油缸6，旋转油缸6的活塞杆端头通过销轴与下旋转臂2 (的铰接座)连接；在下旋转臂2外周下段分别安装有滑轮7和取芯缆收放绞车8 ；
[0021]下旋转臂2上端通过法兰与上旋转臂3固定连接，在上旋转臂3的内腔中安装有伸缩臂5，伸缩臂5上端安装有(水平伸出)滑轮组二 12 ;在上旋转臂3外周中部安装有滑轮组一 9，在上旋转臂3外周上端沿安装有导向轮11 ;下旋转臂2外周和上旋转臂3外周通过各自的支座一起固定连接有一个伸缩油缸4，伸缩油缸4的活塞杆端头上连接有滑轮总成10 ；
[0022]在取芯缆收放绞车8的滚筒上缠绕有取芯缆13，取芯缆13从取芯缆收放绞车8的滚筒引出，依次通过滑轮组一 9和滑轮组二 12后，在取芯缆13的另一端连接有吊钩，用于连接有取芯作业的取芯工具，实现取芯工具的收放；
[0023]在下旋转臂2上连接有伸缩臂伸出驱动缆14的一端(固定端)，伸缩臂伸出驱动缆14的另一端依次通过滑轮总成10、滑轮7和导向轮11后，与伸缩臂5固定连接；
[0024]在伸缩臂5上端连接有伸缩臂回缩驱动缆15的一端(固定端)，伸缩臂回缩驱动缆15的另一端通过滑轮总成10与上旋转臂3固定连接。
[0025]上旋转臂3上设置有伸缩臂5的导向轮11，用于对伸缩臂5的伸缩运动进行导向定位，导向轮11可以根据需要为两组或者多组的形式。
[0026]取样管机械手中的下旋转臂2的转动，通过旋转油缸6活塞杆的伸缩动作，把直线运动转化为旋转运动实现。也可以通过电机或液压马达或其它方式实现下旋转臂2的转动。
[0027]取样管机械手中的伸缩臂5的伸出和缩回，通过由伸缩油缸4和滑轮总成10组成的增距式结构驱动。还可以通过齿轮齿条的结构形式实现伸缩臂5的升降。
[0028]滑轮总成10包括有两个导绳滑轮，其中一个导绳滑轮中穿有伸缩臂伸出驱动缆14，完成伸缩臂伸出过程。另一个导绳滑轮中穿有伸缩臂回缩驱动缆15，完成伸缩臂缩回过程，具体的工作方式如下:
[0029]伸缩臂伸出驱动缆14 一端固定在下旋转臂2，并通过滑轮总成10、滑轮7和导向轮11的导向最后与伸缩臂5内腔的下底部固定连接，当伸缩油缸4的活塞杆伸出时，活塞杆顶部连接的滑轮总成10抬升高度，伸缩臂伸出驱动缆14上提伸缩臂5，使伸缩臂5从上旋转臂3内腔伸出。
[0030]伸缩臂回缩驱动缆15 —端固定在伸缩臂5上，另一端通过滑轮总成10的一个滑轮导向并固定在上旋转臂3上，当伸缩油缸4的活塞杆缩回时，活塞杆顶部连接的滑轮总成10高度下降，伸缩臂回缩驱动缆15下放伸缩臂5，使伸缩臂5缩回至上旋转臂3内腔。
[0031]本发明装置的工作原理是，
[0032]当海底(可燃冰)钻机通过甲板设备下放置海底进行作业时，伸缩油缸4的活塞杆伸出，使伸缩臂5从上旋转臂3内部向上伸出到达指定位置高度。此时，安装在取样管机械手装置上的取芯工具可以在钻机排管架上方定点位置吊接取样管，并通过取芯缆收放绞车8将取样管提升至设定高度。然后，旋转油缸6的活塞杆伸出设定的长度，通过销轴带动下旋转臂2同时旋转预订的角度，使取样管机械手装置整体旋转，并使取样管位于井口位置，此时取芯缆收放绞车8下放取样管到工作位置。取芯作业完成时，取样管机械手再逆顺序执行，使取样管放回至排管架。
[0033]本发明装置通过与水下控制系统其他的位置和状态检测、自动控制、通讯或甲板遥控等功能块的连接，实现了高度的自动化、集成化和远程控制，实现海底可燃冰勘探钻机排管架上的取样管在水下井口的连接安装和回收工作，从而满足海底可燃冰等新型能源的勘探开发装备要求。
【权利要求】
1.一种海底钻机取样管机械手装置，其特点在于:包括底座(I)，在底座(I)上表面通过滑动轴承安装有下旋转臂(2)，下旋转臂(2)设置有驱动机构；在下旋转臂(2)外周下段分别安装有滑轮(7)和取芯缆收放绞车(8)； 下旋转臂(2)向上与上旋转臂(3)固定连接，在上旋转臂(3)的内腔中安装有伸缩臂(5 )，伸缩臂(5 )上端安装有滑轮组二( 12 );在上旋转臂(3 )外周中部安装有滑轮组一(9 )，在上旋转臂(3 )外周上端沿安装有导向轮(11)； 下旋转臂(2)外周和上旋转臂(3)外周一起固定连接有一个伸缩油缸(4)，伸缩油缸(4)的活塞杆端头上连接有滑轮总成(10)。
2.根据权利要求1所述的海底钻机取样管机械手装置，其特点在于:所述的取芯缆收放绞车(8 )的滚筒上缠绕有取芯缆(13 )，取芯缆(13 )从取芯缆收放绞车(8 )的滚筒弓丨出，依次通过滑轮组一(9)和滑轮组二(12)后，在取芯缆(13)的另一端连接有吊钩； 在下旋转臂(2)上连接有伸缩臂伸出驱动缆(14)的一端，伸缩臂伸出驱动缆(14)的另一端依次通过滑轮总成(10)、滑轮(7)和导向轮(11)后，与伸缩臂(5)固定连接； 在伸缩臂(5)上端连接有伸缩臂回缩驱动缆(15)的一端，伸缩臂回缩驱动缆(15)的另一端通过滑轮总成(10)与上旋转臂(3)固定连接。
3.根据权利要求1所述的海底钻机取样管机械手装置，其特点在于:所述的驱动机构是，在底座(I)的外周安装有旋转油缸(6)、电机或液压马达，旋转油缸(6)、电机或液压马达与下旋转臂(2)传动连接。
4.根据权利要求1所述的海底钻机取样管机械手装置，其特点在于:所述的滑轮总成(10)包括有两个导绳滑轮，其中一个导绳滑轮中穿有伸缩臂伸出驱动缆(14)，另一个导绳滑轮中穿有伸缩臂回缩驱动缆(15)。
【文档编号】E21B19/14GK103485736SQ201310422190
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】王定亚, 武超, 任克忍, 魏代锋, 王博芳 申请人:宝鸡石油机械有限责任公司