钻井的自动装置制造方法
【专利摘要】钻井的自动装置主要由夹座机构、活门控制机构、拨叉机构、插销控制机构、夹爪转臂机构、转臂机构和控制系统组成。主要是把井台上用的吊卡的活门、锁闭机构的开与关、插销的插上与取下、吊环取下与挂上、吊卡往井口的拉动等全人工操作变成全机械自动操作。首先是夹座夹钩钩住吊环背面拉扣，拉紧并抵紧定位面，吊环定住。夹座上面的活门控制机构即刻伸过去开或关锁闭机构，用长拨条开或关活门。夹座机构上方的拨叉机构中的夹卡可以转动、伸缩捕捉吊环并定位。拨叉机构的张开或合拢即完成吊环在吊卡上的取下与挂上，插销控制机构即迅速把插销在吊卡相应孔中拔出或插上。可以取代二层台上及井口的工人操作，既大量减少工人劳动强度，又提高工效。
【专利说明】钻井的自动装置
所属【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种石油及天然气的钻井设备，特别是钻井的自动装置。
【背景技术】
[0002]现有的石油天然气钻井，井台上操作主要是人工，比如吊卡在井口及井口附近的来回拉动，插销在吊卡的吊耳孔中的插进与拔出，吊环在吊卡的吊耳上的取出或挂上，吊卡活门及锁闭门的开、关，全是工人昼夜操作，特别是二层台上工人，最辛苦，既要把钻杆从吊卡上取出或套进，还要把钻杆推、拉进钻杆盒及从钻杆盒中推出钻杆，耗费巨大体力。还有从井口向二层台来回吊运钻杆，下边都由两个工人手持钻杆小心往返二层台及井口之间。一旦钻井，不管严寒酷暑，都不能停。一方面工人劳动强度太大，二方面工效太慢。国外有少部分自动化程度较高的钻井设备，但价格昂贵，多数仍是人工操作为主，而中国大陆百分之九十几都是原来的旧钻机，更是以工人操作为主。如要把国外自动化钻井设备用在目前的钻机上，则旧钻机的结构、设备会发生很大改变，基本上相当于原有钻机不要了，重新更换新的，但这一批占绝大多数的旧钻机都不要，是不可能的。所以旧钻机仍要继续存在，在几十年内都还存在。
【发明内容】
[0003]本实用新型是为了把现有传统钻井井台操作改成自动化而不改变现有钻机原有结构而设计的。
[0004]吊卡在钻井过程中，起着非常重要的作用。旧钻井台上是少不了的。吊卡的开、关活门，开、关锁闭门，拉动整个吊卡，拔、插插销，挂上与取下吊环，工序很多，都是靠体力劳动，工人容易疲劳，工效太慢，直接影响着钻井进度。只要能把上述吊卡由工人操作的全过程改变成自动操作，则可免去工人很多体力劳动，提高工效，对整个钻井过程有很大的改变。
[0005]发明要点:钻井平台的自动装置，主要由夹座机构、活门控制机构、拨叉机构、插销控制机构、夹爪转臂机构、转臂机构和控制系统组成。以下为了叙述方便，把夹座机构、活门控制机构、拨叉机构、插销控制机构、夹爪转臂机构统称“夹座部分”。“夹座部分”安装在一个“转臂机构”的最后一级臂上。转臂机构由机座、转轴、轴销、一级臂、二级臂、三级臂、液压缸组成。机座成圆筒形，下边有底盘。底盘用螺钉固定在井台上。转轴下方垂直安装在机座内。机座内安装有电机齿轮驱动转轴转动的机构。转轴上方有轴销孔。一级臂横向铰链在该轴销孔上，可以绕轴销上、下转动。一级臂与转轴之间设置有液压缸。三级臂安装在二级臂以内，可以收进与伸长，结构与伸缩臂起重机的伸缩臂相同。二级臂与三级臂之间，三级臂与转轴之间都安装了液压缸，一级臂在液压缸作用下，可以改变与垂直的转轴的夹角，使二级臂、三级臂升降。二级臂在液压缸作用下可以转动，始终保持本身和三级臂的水平状态。三级臂外端上、下水平面上用轴销水平安装有夹座部分。夹座机构由夹座、滑块、夹钩、导向盒和活门、锁闭门控制机构组成。夹座前面的凹面成圆弧形，两边有垂直于上、下平面的抵面。夹座前方中间设置有能够钩住吊卡背面上的拉手的夹钩。导向盒设置在夹座内部正中，可以沿夹座长度方向进退滑动。夹座内部装有使导向盒进退的液压缸。导向盒前端与两个夹钩的转轴轴销座连接在一起。夹钩有液压缸控制张开与闭合。活门控制机构(包括锁闭门控制机构)由乙液压缸、甲液压缸、拨条座、长拨条、短拨条、连杆、拨墩组成。甲液压缸内的连杆是甲液压缸的活塞杆，外端固定拨条座。乙液压缸的连杆是乙液压缸的活塞杆，外端与短拨条端头铰链。长拨条、短拨条根部都固定在拨条座上。长拨条外端固定有“拨墩”。活门、锁闭门上边分别设有“推拉块”。这种液压缸、连杆、拨条组合件在夹座上面两边各安装一组。夹座机构的作用是捕捉和定位吊卡。要完成吊卡上的插、取插销，开、关活门，取、挂吊环任意一个过程，首先是夹座捕捉和固定吊卡。吊卡定位时，夹座前方中间的夹钩首先钩住吊卡背面的拉手并往夹座中间向里面拉紧，夹座前端两边的“抵面”抵紧吊卡上相应位置的定位平面。夹座从吊卡后面把吊卡固定在一起。吊卡的活门开、关及锁闭门开、关时，拨条座被用液压缸中的连杆推出到吊卡上面活门及锁闭门的轴销位置，短拨条推拉拨条座转动，长拨条推、拉活门、锁闭门开与关。
[0006]拨叉机构是吊环在吊卡上取下与挂上的执行机构，主要由夹卡、拨杆、拨叉臂、液压缸、活塞杆、拨叉腿和压板组成。共二组，统称拨叉机构，两组对称安装固定在转臂机构三级臂端头的平面上，与夹座同轴，并配有驱动电机。两组可以绕固定轴转动，张开或合拢。拨杆安装在拨叉臂内，可以伸缩。夹卡是拨杆前部的钩状卡，两边夹卡相对。拨杆可以伸长，可以张开，捕捉吊环。拨叉臂上固定有吊环“定位装置”，该“定位装置”所限定的吊环位置，刚好是夹座固定吊卡后吊卡的吊耳所在位置上边。夹卡捕捉到的吊环经拨杆拉回到“定位装置”内，即被夹住。吊环在吊卡的吊耳上取下与挂上是由拨叉机构夹住吊环完成的，拨叉张开即取下吊环，拨叉合拢即挂上吊环。
[0007]拨叉机构上有能把吊卡的吊耳上的插销拔出与插上的插销控制机构。插销控制机构安装在拨叉机构“定位装置”上边，由液压缸、活塞杆、插销夹固定架、插销夹组成。液压缸竖直安装在上述“定位装置”旁边，竖直的活塞杆端头面上固定有插销夹固定架。插销夹固定架上安装有上、下两个夹子中心对正并竖直的插销夹。插销的结构是在原有的插销上方，加了一段与下方插销同轴心的圆棒，作夹持用，以下称夹持段。当插销夹夹住夹持段时，插销下方的销尖就正对吊卡上吊耳的插销孔。插销在吊卡的吊耳上拔出与插上，是由插销控制机构完成的。活塞杆向上伸出即取出插销，活塞杆向下收回即插进插销。
[0008]夹座机构下方安装有能抓取、移动和固定钻杆的夹爪转臂机构，与夹座同轴，也有电机驱动机构。主要由夹爪、夹爪座、伸缩臂、夹爪臂组成。夹爪固定在夹爪座上，夹爪座固定在伸缩臂端头上，伸缩臂另一端安装在夹爪臂内。夹爪臂一部分即是液压缸，伸缩臂即是活塞杆，并有导向装置，只能伸缩移动，不能转动。转臂机构可以抓取、移动、固定钻杆。在二层台，当吊卡被夹座固定后，该机构配合活门的开、关，夹住钻杆从吊卡内取出，或把钻杆送进吊卡内。夹爪转臂机构还用于从井口到二层台之间吊运钻杆时，夹住钻杆下方(不夹紧，有间隙)，配合吊车移动到指定位置，取代传统的人工手持钻杆下方来回跑。
[0009]控制系统分为工人按键或手柄操作和自动控制操作两部分。吊卡吊钻杆或空吊卡从井口到二层台指定位置，由一个工人按键或手柄操作，夹座捕捉吊卡、固定吊卡、打开或关闭活门、拔出或插进插销、吊环从吊卡的吊耳上的取下与挂上都是自动控制操作。夹座上安装有测高、测距装置、行程开关、导向装置。对于井口及附近吊卡的操作，因为其高度每次是固定的，并且每次放置的位置也是固定的，这对自动控制来说很方便。二层台上，人工操作控制把吊卡每次吊运到指定位置，每次夹座部分就在指定位置等候，夹座部分只作少量移动即捕捉到吊卡并定位。
[0010]本实用新型的有益效果是:1、可以在现有钻井井台附近下方安装一台，在二层台上旁边安装一台。二层台下方井台上安装一台该自动化装置，井台上其他设备可以不动。成本低、不影响生产，就能实现吊运钻杆及吊卡上复杂的操作过程自动化。2、减轻工人劳动强度，提高工作效率，加快钻井进度。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是整体结构图。
[0012]图2是夹座结构图及活门控制机构图。其中，图2-1是夹座结构及活门控制机构上平面图；图2-2是图2-1中A-A剖视图；图2-3是夹座结构及活门控制机构左视图。
[0013]图3是夹座机构捕捉吊卡前的相关部位对照图。图中，图3-1是吊卡结构图；图3-2是夹座结构图及活门控制机构图。
[0014]图4是夹座机构捕捉吊卡后定位情况图。
[0015]图5是活门控制机构推或拉活门及锁闭门关或开示意图。
[0016]图6是拨叉机构结构图。
[0017]图7是插销控制机构结构图及拨叉上吊环的定位装置图。其中，图7-1是插销控制机构结构图；图7-2是拨叉上吊环的定位装置图。
[0018]图8是插销结构图。
[0019]图9是用按压手柄锁闭、解锁的吊卡结构图及活门打开情况图。
[0020]图10是用按压手柄锁闭、解锁的吊卡结构图及活门关闭情况图。
[0021]图11是活门控制机构中的长拨条没有加拨墩推活门、锁闭门转动的情况图。
[0022]图12是活门、锁闭门的开、关，不用外加拨条，采用自配拨条的结构图。其中图
12-1是固块用螺钉固定在加厚块上与活门或锁闭门连接结构图；图12-2是固块直接用螺钉固定在活门或锁闭门外壁上面结构图。
[0023]图13是钻井的自动装置安装在二层台上或附近正在工作图。
[0024]图14是钻井的自动装置正在井口旁边工作图。
[0025]图15是钻井的自动装置配合天车吊运钻杆从井口至二层台之间往返情况图。
[0026]图16是夹座部分和三级臂端头之间加设夹座部分上、下移动和左、右移动图。
[0027]附图中，插销控制机构1、活门控制机构2、拨叉机构3、电磁铁4、夹座机构5、轴销
6、电机7、三级臂8、二级臂9、一级臂10、配重11、夹爪12、夹爪座13、伸缩臂14、夹爪臂15、隔板16、液压缸17、支架18、转轴19、机座20、夹钩21、长拨条22、拨条座23、短拨条24、连杆25、乙液压缸26、甲液压缸27、夹座28、滑块29、滑块座30、圆弧面31、抵面32、导向盒33、销墩34、中心孔35、底板36、拨墩37、活门38、插销孔39、吊耳40、定位平面41、锁闭门42、吊卡43、拉手44、推拉块45、夹卡46、拨杆47、插销夹48、插销夹固定架49、卡座50、活塞杆51、拨叉臂52、拨叉腿53、压板54、吊环55、压卡56、插销57、夹持段58、按手59、拉簧60、保险夹61、压杆62、钩柱63、顶盘64、连块65、顶杆66、连块座67、手柄68、支块69、推拉墩70、固定块71、螺钉72、推钩73、推手柄头74、推手柄75、固块76、加厚块77、钻杆78、二层台支架79、钢丝绳80、前支撑墩81、立滑块座82、夹叉板83、后支撑墩84、立滑块85。【具体实施方式】
[0028]以下结合附图进一步描述。
[0029]图1中，左边是夹座部分，主要由插销控制机构1、活门控制机构2、拨叉机构3、夹座机构5、夹爪转臂机构、轴销6、电机7、隔板16组成。插销控制机构I安装在拨叉机构3上，拨叉机构3安装在三级臂8前端的轴销6上。夹座机构5安装在三级臂8的下平面轴销6中。活门控制机构2安装在夹座机构5上面。隔板16用花键安装在轴销6上。夹爪转臂机构安装在隔板16下边。其配套电机7也固定在隔板16上。拨叉机构3的配套电机7固定在三级臂8前端的上平面。夹座机构5配套的电机7固定在三级臂8下边平面上。上述电机7都是带减速装置、带驱动齿轮的，以下简称电机7。驱动电机7也可用旋转液压油缸代替。
[0030]图1右边是转臂机构。转臂机构由一级臂10、二级臂9、三级臂8、液压缸17、转轴19和机座20组成。三级臂8前端与夹座部分相连接，后端可以在二级臂9内伸缩，二级臂9与三级臂8相连接。一级臂10中部与转轴19用轴销6连接，转轴19安装在机座20内，可以转动。机座20内安装有驱动电机7或液压旋转油缸。
[0031]图2中，主视图(图2-1)是夹座机构上平面图。夹座机构中夹座28下方安装有滑块29。夹座28在液压缸17作用下可以在滑块29上移动，滑块29中心孔35安装在穿过三级臂8前端销孔的轴销上(如图1)。滑块座30外圆设有被电机7驱动的齿轮。液压缸17一端用轴销6固定在夹座28上，另一端的活塞杆固定在滑块座30上的销墩34上。夹座28前方圆弧面31正中伸出夹钩21，两夹钩21之间有液压缸17连接。夹钩21可以张开与合拢。夹钩21的轴销6固定在夹座28内部的导向盒33上。导向盒33内有液压缸17控制导向盒的进退。导向盒33与滑块29在夹座28内的截面图见图2-2。活门控制机构由甲液压缸27、乙液压缸26、连杆25、长拨条22、短拨条24、拨条座23、拨墩37组成，共二组。在夹座28面上两边对称布置。甲液压缸27后端头横向铰链在夹座28的支架18上。连杆25即液压缸的活塞杆，有导向装置，只能直线移动，不能转动，以下简称连杆25。长拨条22、短拨条24都固定在同一轴柱上。轴柱套在拨条座23内，拨条座23与甲液压缸27内的连杆25端头固定在一起，短拨条24端头与乙液压缸26的连杆25端头铰链在一起。乙液压缸连杆端头有一个横向连接固定的长方形框架。短拨条外端头上的轴销就安装在这个长方形框架中间的长方形空间内，工作中可以在长方形空间内滑动，即与长方形框架铰链。以适应短拨条在转动中端头轴销中心在乙液压缸连杆中心线的左右移动。乙液压缸26与甲液压缸27并排连接在一起。长拨条22的端头固定有拨墩37 (如图2-3)。乙液压缸26内的连杆25进退运动就使长拨条22转动。
[0032]一、夹座捕捉吊卡过程:图3中，图3-1，吊卡43背面圆弧面上正中固定一个拉手44。圆弧面两边有定位平面41。图3-2，夹座28前方凹面圆弧正中伸出夹钩21，对正图3-1吊卡43背面的拉手44。夹钩21随夹座28靠近吊卡43时，液压缸17使夹钩21合拢，钩夹住吊卡43背面上的拉手44，导向盒33中间的液压缸17拉导向盒33 (如图2)，向夹座28里边移动，拉夹钩21向夹座28圆弧凹面移动，把吊卡43的拉手44拉进夹座28里边。夹钩拉吊卡手柄“拉紧”是相对的。根据情况，夹座也可以在滑块上前移。夹座28两边的抵面32抵紧吊卡43圆弧面两边的定位平面41，如图4所示。
[0033]图4中，即图3中的夹爪机构捕捉吊卡43并抵紧的状态，可以视为夹座28与吊卡43已经成为一体。吊卡43上活门38、锁闭门42、吊耳40等都为夹座部分各机构在完成各自设定程序动作提供了准确的空间位置，可以确保各机构在完成各自动作时准确无误。
[0034]二、活门控制机构控制活门38开或关过程:图5中是活门控制机构在推拉活门38和锁闭门42开、关情况图。图中，吊卡的活门38在右边，锁闭门42在左边。甲液压缸27的连杆推拨条座23到活门38及锁闭门42的轴销上面。图中是活门38、锁闭门42已经开或关到中途时状况。长拨条22端头固定的拨墩37已经落在了活门38、锁闭门42上特别设置的推拉块45与活门38、锁闭门42的外壁之间既可推又可拉状况。
[0035](一)、打开活门38。叙述活门38、锁闭门42是关闭状态，需要打开活门38。过程是:先开锁闭门42，后开活门38。1、右边的电磁铁4把甲液压缸27抬起适当高度。拨条座23被连杆25推到活门38的轴销上面。乙液压缸26的连杆25伸出到规定长度，推短拨条24顺时针转动到长拨条22端头的拨墩37刚好对正吊卡上特别设置的推拉块45与活门38外壁之间的位置(以下称“拨墩位置”)。乙液压缸26连杆25立刻停止推动，这是控制系统程序设置的，电磁铁4立刻断电，甲液压缸27及相连件立刻落下。长拨条22端头的拨墩37立刻落下插进“拨墩位置”。2、左边锁闭门42这边，各机构与右边同时进行，拨墩37也插进“拨墩位置”。3、这时，左边锁闭门42先开，即左边的短拨条24端头连杆25在乙液压缸26作用下往回拉。长拨条22顺时针方向转动，拨墩37即拉锁闭门42随长拨条22顺时针转动到全开指定位置。4、右边的短拨条24上的连杆25马上在乙液压缸26作用下立刻拉短拨条24反时针转动。长拨条22也反时针转动，拨墩37即推推拉块45转动，即拉开活门38到全开规定位置。5、电磁铁4再次抬起甲液压缸27及相连件，拨墩37被抬高退出“拨墩位置”。乙液压缸26连杆25控制长拨条22转到如图5位置，甲液压缸27、乙液压缸26、连杆25配合后退把拨条座23拉回到原来位置。如图2、图3中位置。(二)、关闭活门38:先关闭活门38，再关闭锁闭门42。其过程原理与上边叙述相同。由甲液压缸27连杆25和乙液压缸26连杆25按程序配合行动。只是这时长拨条22上的拨墩37要先到活门38、锁闭门42的全开位置时的“拨墩位置”落下。活门38关闭后，锁闭门42才关上锁闭活门38。活门38和锁闭门42在开到全开位置时，有适当“紧”度。即非外力推拉，不会自然转动。
[0036]三、拨叉机构把吊环55在吊卡43的吊耳上取下与挂上，如图6、图7。
[0037]拨叉机构中有两个能在拨叉臂中伸缩并能张开与合拢的夹爪，拨叉臂上安装有吊环捕捉后的定位装置。图6中，拨叉机构由夹卡46、拨杆47、拨叉臂52、拨叉腿53、压板54、液压缸17组成。夹卡46固定在拨杆47端头，拨杆47即拨叉臂52的活塞杆，安装在拨叉臂52内。拨叉臂52与拨叉腿53连为一体，拨叉腿53与压板54连为一体。其中一个压板54外圆设有齿轮，与电机7配套驱动。安装图如图1。拨叉臂52上固定有卡座50，卡座50上安装有与拨杆47平行的液压缸17和活塞杆51。拨叉机构的拨叉臂52上安装有吊环捕捉后的定位装置，有两个能在拨叉臂52中伸缩并能张开与合拢的夹卡46。卡座50上有一个空缺空间，该空间靠外边安装有插销控制机构。该空间开口部分即是夹卡46捕捉吊环后的“定位位置”。夹卡46张开，拨杆47伸长适当距离，捕捉到吊环55后，拨杆47向后移。夹卡46钩住吊环55进入“定位位置”，这时活塞杆51伸出，把吊环55夹在“定位位置”。该位置是控制系统中设定的夹座28把吊卡43定位后，吊耳40上挂吊环55的位置。这时，拨叉臂52张开，即从吊卡43上取下吊环55。拨叉臂合拢，即在吊卡43上挂上吊环55。图7中，图7-2，吊环55有2个圆形剖面，是控制程序设定的拨叉夹持吊环55刚好在吊环55环圈上部适当位置。配套电机只对拨叉的一个有齿轮压板54驱动。在拨叉腿上的液压缸17活塞杆不动情况下，电机驱动一个压板转动，也带动了另一个压板转动，即拨叉整体转动。如要一个夹卡46转动，另一个夹卡不动，则电机与该液压缸配合动作即可完成。
[0038]四、插销控制机构把插销在吊卡上取下与插上。
[0039]图8中，是专用的插销结构图。插销57和支架18固为一体，夹持段58在支架18上方，并与插销57同轴。保险夹61用轴销6铰链在支架18上。拉簧60 —端固定在支架18上，一端固定在保险夹61上,始终拉住保险夹61,保险夹61始终夹住(叉住)插销57。保险夹61上部有一个按手59。按下按手59，保险夹61下部的叉口即离开插销57，向外张开，以便在吊耳40端头插上或取下插销。
[0040]插销控制机构由插销夹48、插销夹固定架49、活塞杆51、液压缸17、电磁铁4组成。如图7。该液压缸17垂直安装在卡座50上。其活塞杆51上端面上固定插销夹固定架49。二个插销夹48水平安装固定在插销夹固定架49上，二个插销夹中心线正对该拨叉挂上吊环的吊卡的吊耳上插销孔39的中心。从吊卡的吊耳上取下插销57时:1、活塞杆51先上升一点，提高插销夹适当位置，以处于插销的按手上方，此时插销夹张开。2、夹座仍先把吊卡定住，拨叉夹拢到指定位置，插销夹叉口已经叉在插销结构中夹持段外边。3、活塞杆下行适当距离带着插销夹上的压卡56下行，压住插销保险夹61的按手59，保险夹下边张开。4、电磁铁位刻通电，插销夹立刻合拢夹住插销上部的夹持段。5、活塞杆上行到适当位置，即从吊卡的吊耳中拔出插销。同理:把插销插进吊卡的吊耳孔中，按上述方法:活塞杆下行到位后，电磁铁断电，插销夹张开。活塞杆上行到原先位置，插销夹上的压卡已经松开保险夹的按手，叉在已经插进吊耳的插销中部位置。
[0041 ] 五、锁闭机构是按压手柄控制的吊卡活门的控制方式。
[0042]对于锁闭机构是按压手柄控制的吊卡，在手柄上铰链有顶杆下端头，顶杆上段被铰链在连块上，连块铰链在支座上。夹座上有从液压缸17伸出的压杆端头连接有能下压与提升的钩柱。具体结构如图9。
[0043]图9中，活门38的转动开与关，用图5中的结构和方法。
[0044]在活门38上的手柄68上铰链了一根顶杆66。顶杆66上部铰链在一块连块65上。连块65另一端铰链在连块座67上，连块座与支块69成为一体，支块用螺钉固定在活门上。顶杆66端头固定有一块呈方形的顶盘64。在夹座28上面左边安装有一根液压缸17。在该液压缸的下边(相当于右边安装电磁铁位置)，竖直安装一根液压缸在夹座28壳内，可以使压杆62的液压缸17升降，以下称竖直液压缸。从液压缸17内安装一根压杆62，也是活塞杆，有导向装置，只能前后移动，不能转动。压杆62端头向下连接固定一段钩柱63。钩柱63下端有一个向夹座方向即图中垂直于纸面方向有一节长约10-15毫米的弯折段，下边即是一个向内的钩。
[0045]具体操作过程，如图10。图10中活门38已经关上。手柄68在未受外力作用下是向上翘的。活门38是被锁定状态。这时压杆62呈现收回在夹座上状态。钩柱63距夹座上平面有适当距离，以能移动不碰吊卡43为准。现在要打开活门38，步骤是:1、压杆62伸出到顶杆66上边的顶盘64上方。2、竖直液压缸拉压杆62的液压缸17绕端头的铰链下移，带压杆下行，正好落在顶杆66的顶盘64上。3、压杆62继续下压到规定行程即停止，下压顶盘，顶杆即把手柄压下到位，活门已经解锁。右边的活门控制机构的拨条座23也已经被推到活门38转轴上方。长拨条端头的拨墩37已经插进推拉块45与活门38外壁之间的拨墩位置。4、右边的拨条座23立即反时针转动，长拨条22端头的拨墩37拉开活门38到全开位置。5、压杆62向上抬起，收回到原先位置，右边的连杆所连接机构也收回到原有位置。
[0046]用手柄控制锁闭机构的吊卡，大多是打开活门时先按下手柄，而关上活门时，手柄会自然翘上来，不用按手柄。
[0047]有些需要打开活门按手柄，关闭活门向上扳手柄的，吊卡、夹座上压杆控制机构不变，在操作上只须调整为:1、压杆伸出比上述长一点，超过钩柱下边的顶盘边缘。2、压杆略下压，使钩柱下边的钩卡部分低于顶盘适当距离。3、压杆后退适当距离，使钩柱钩在顶盘下边。4、压杆上抬，则顶盘、顶杆带动下边的手柄也“上扳”到规定位置。5、按上述方法，压杆先伸长一点，即抬高到原来位置就收回如初始位置。
[0048]为叙述方便，把吊卡上需要操作的过程编号为:1、夹座把吊卡定住。2、吊环取下。
3、吊环的挂上。4、插销拔出。5、插销插上。6、活门打开。7、活门关上。8、吊卡从井口拉开。9、吊卡从井口附近拉回井口。10、夹爪转臂机构夹钻杆放进吊卡。11、夹爪转臂机构夹钻杆从吊卡中取出等等。在自动控制程序中先设定好，根据在井口及附近操作和二层台操作的需要(如二层台操作，始终不取、挂吊环，不拔与插插销等步骤)，选定各动作步骤的编号，并按先后次序排定，输入自动控制程序中。该装置在操作中前一个动作程序完成后，第二个、第三个、……，依次动作。各动作完成后，夹座即松开吊卡，回到指定位置。部分动作也可由人工操作，部分工人按按键指挥。下一个工作循环由操作工人经一个信号后开始。
[0049]长拨条拨动活门及锁闭门转动的机构，有长拨条端头固定有拨墩和长拨条端头没有固定拨墩二种结构。`
[0050]图11中，长拨条22端头没有拨墩。在活门、锁闭门上用螺钉72各固定一块固定块71。固定块71上边有一个高出活门、锁闭门上平面的圆墩即推拉墩70。长拨条22置于推拉墩70的右边或左边，即可实现对活门、锁闭门的推拉。
[0051]活门、锁闭门的开、关有采用自配拨条，不用外加拨条的结构。
[0052]如图12中。图中活门是开到45度位置,推手柄75下边和固块76连为一体。加厚块77和吊卡活门成为一体。固块76用螺钉72固定在加厚块77上，如图12_1。图12_2是固块直接用螺钉固定在活门外壁上面。为了清楚显示和叙述受力情况:如力臂、受力点、力的方向、圆心(即支点，也就是活门、锁闭门转轴的轴心(以下简称“转轴轴心”))。图中的推手柄75是从固块76绕到“转轴轴心”上边(不接触转轴及轴套上平面)，又向吊耳方向延伸一段“短柄”。这段“短柄”就相当于前面所述的“短拨条”。这里的短拨条长度，是以从“转轴轴心”到推手柄末端球状头中心那一段为准。这一段即是动力臂。转轴轴心到整个活门、锁闭门的宽度边上即是相似于前面所述的“长拨条”，即是阻力臂。“转轴轴心”即可视为圆点、支点。图中，阻力臂明显大于动力臂，但连杆的动力是液压缸提供的，对于工人可以随手打开或关闭的人的手动力，扩大10倍也不超过300公斤，液压动力是轻而易举办到的。图中为了立体显示推手柄绕过转轴轴心情况，推手柄画得较细小。但在实际设计制造时，推手柄是很厚实的。具体工作原理是:连杆25后段即是液压缸的活塞杆。连杆端头有向下的钩状段，即是推钩73。推手柄头74与推手柄连为一体。以图中活门即右边门叙述:连杆伸出，连杆上的推钩推动推手柄末端的推手柄头74，则活门即向关闭方向转动。活门关闭到位后，连杆即退回到夹座上初始位置。反之，活门是已经关闭状况，要打开活门，过程是:1、电磁铁通电，液压缸及连杆上抬适当高度。2、连杆伸出到活门关闭状态下推手柄头前边。3、电磁铁断电，液压缸及连杆落下，推钩落在推手柄头前边。4、连杆在液压缸作用下收回，SP拉推手柄反转，拉活门打开，到全开位置，连杆停止。5、电磁铁通电，液压缸及连杆抬起，连杆收回。6、电磁铁断电，连杆及液压缸落下到初始位置。图中把活门关成45度状态，推手柄正处于“横向”位置。关或开到极限位置，推手柄在这个位置要再转45度左右。这种结构，夹座两边只用一根液压缸。图中安装电磁铁的位置，可以用竖直安装在夹座壳内的液压缸代替，用以抬起和收回液压缸及连杆。根据不同吊卡，推手柄前部手柄段，可以绕到转轴轴心与吊卡上大圆之间。手柄段指向与图12中所示方向相反。
[0053]钻井的自动装置在井台上的应用情况。
[0054]图13中，是本装置安装在二层台及附近支架上。夹座机构正把吊卡定住，夹爪转臂机构夹爪正抓住钻杆。活门控制机构正打开活门，取下吊卡的情况。或者是夹座机构捕捉定位一付空吊卡，正往里边装一根钻杆的情况。从钻杆盒取出或放进钻杆由夹爪转臂机构来完成。二层台上不用工人操作。
[0055]图14中，是本装置在井口附近操作的情况，井口正中吊钩下边的吊环正吊住一付吊卡。该吊卡正吊起井口内钻杆。钻杆正下方出现钻杆头。地下，夹座机构正把一付吊卡定位后，已经取掉了吊耳上的吊环，拔出了插销，并已打开了活门，正把该吊卡向井口中间的钻杆头下方移送过去。移送过去后把钻杆装在吊卡内，并会自动关闭活门。待井口钻杆解除丝扣后，就夹住该钻杆下部适当位置，配合吊车，把该钻杆移送到二层台下边指定位置，然后吊车使钻杆着地。该装置又转动到井口边，开始下一轮操作。
[0056]图15中即是上述的本装置配合吊车从井口到二层台之间往返移送钻杆的情况。夹爪夹住钻杆下部，不夹紧，有间隙。夹爪可以随意转动。取消了从井口到二层台之间往返移钻杆的人工操作。
[0057]夹座部分与三级臂前端之间安装有能使夹座部分上、下移动的装置和安装有能使夹座部分左右移动的转动装置。
[0058]图16中，使夹座部分上下移动的是安装了立滑块79、立滑块座77、前支撑墩80、支架18、后支撑墩81。立滑块79在立滑块座77上上、下滑动导向。前支撑墩80即图1中原三级臂8前端位置。前支撑墩80与立滑块79固为一体。后支撑墩81与立滑块座77固为一体。支架18固定在立滑块座77上边。支架18上安装有液压缸17。连杆(即活塞杆)25铰链在夹座部分轴销6上，以控制夹座部分上、下移动。
[0059]使夹座部分左右移动的是在后支撑墩81与三级臂8前端设置成轴销转动机构。三级臂8前端制成夹叉板78，把后支撑墩81夹在中间，用轴销6从上到下穿过。一个液压缸17 一头铰链在三级臂8上，另一头的活塞杆铰链在立滑块座77上的支架18上，液压缸17水平安装。图中为了显示画成略成上边状况。这样，该液压缸作用即可使夹座部分的中心轴转动，即左、右移动。由于这种转动中的左、右移动，有使中心轴进退情况，但可以控制夹座在滑块上移动，拨叉机构可以伸长，以调节补偿上述中心轴的进退。
[0060]操作控制系统，分为人工控制和自动控制部分。一、人工控制。凡属于从井台到二层台往返吊运钻杆和使本装置转动夹住钻杆下方移动运送，使吊运钻杆的吊环上、下到指定位置，或与夹座上平面高度距离较大的，以及本装置中要经一级臂10调整高度差，二级臂9调水平等调节距离较大的，均由人工按按键或扳手柄等方式操作。工人可从显示屏上观看或直接从现场观看。二、自动控制。凡属于临时调节的高度距离、左右、前后、水平距离调节的距离比较小的，不超过该设备的设计、制造所规定的调节量的，均可以采用自动控制调节。夹座上平面与吊卡上平面高度，相差10-20毫米是可以完成夹座部分几个功能的。因为活门控制机构中连杆可以用电磁铁抬起适当高度而落下，落高点、低点问题不大。拨叉机构把吊环夹持上点、 下点也无什么影响，插销控制机构可以采用插销夹固定架及组件安装的活塞杆落下一些，落高一点来调节高度。
【权利要求】
1.钻井的自动装置，主要由夹座机构、活门控制机构、拨叉机构、插销控制机构、夹爪转臂机构、转臂机构和控制系统组成，其特征在于: (1)、夹座前方中间设置有能够钩住吊卡背面上的拉手的夹钩； (2)、活门控制机构由甲液压缸、乙液压缸、拨条座、长拨条、短拨条、连杆和拨墩组成； (3)、拨叉机构是吊环在吊卡上取下与挂上的执行机构，主要由夹卡、拨杆、拨叉臂、液压缸、活塞杆、拨叉腿和压板组成； (4)、拨叉上有能把吊卡的吊耳上的插销拔出与插上的插销控制机构； (5 )、夹座机构下方安装有能抓取、移动和固定钻杆的夹爪转臂机构。
2.根据权利要求1所述的钻井的自动装置，其特征在于，锁闭机构是按压手柄控制的吊卡，手柄上铰链有顶杆下端头，顶杆上段被铰链在连块上，连块铰链在连块座上。
3.根据权利要求1或2所述的钻井的自动装置，其特征在于，对于锁闭机构是按压手柄控制的吊卡，夹座上有从液压缸伸出的压杆端头连接的能下压与提升的钩柱。
4.根据权利要求1所述的钻井的自动装置，其特征在于，长拨条、短拨条都固定在同一轴柱上，轴柱套在拨条座上，拨条座与甲液压缸内的连杆端头固定在一起，短拨条端头与乙液压缸内的连杆端头绞链在一起。
5.根据权利要求1所述的钻井的自动装置，其特征在于，长拨条拨动活门及锁闭门转动的机构，有长拨条端头固定有拨墩和没有固定拨墩二种结构。
6.根据权利要求1所述的钻井的自动装置，其特征在于，夹座机构下部有相配合的滑块，滑块的中心孔固定在穿过三级臂前端销孔的轴销上。
7.根据权利要求1所述的钻井的自动装置，其特征在于，夹座部分与三级臂前端之间安装有能使夹座部分上、下移动的滑动导向装置和能使夹座部分左右移动的转动装置。
8.根据权利要求1所述的钻井的自动装置，其特征在于，拨叉机构有两个能在拨叉臂中伸缩并能张开与合拢的夹卡，拨叉机构的拨叉臂上安装有吊环捕捉后的定位装置。
9.根据权利要求1所述的钻井的自动装置，其特征在于，转臂机构由机座、转轴、轴销、一级臂、二级臂、三级臂、液压缸组成，二级臂一端与三级臂铰链，三级臂安装在二级臂内，三级臂前端与夹座部分连接，一级臂中部与转轴用轴销连接，转轴安装在机座内。
10.根据权利要求1所述的钻井的自动装置，其特征在于，活门、锁闭门有采用自配拨条，不用外加拨条的结构。
【文档编号】E21B19/00GK203476242SQ201320330777
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年6月8日 优先权日:2013年6月8日
【发明者】邹家福, 梁政, 邹永平, 邹家华, 邹家鸿, 胡冬梅 申请人:遂宁市长丰机械科技有限公司