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目前，鉆井施工過程中，管柱的移送主要有自動甩管柱裝置和自動貓道，還有一些簡配鉆機靠氣動絞車甩管柱。使用氣動絞車甩管柱工人勞動強度大、危險系數(shù)高、時效較低、容易損傷管柱接頭螺紋。為此，各家石油機械廠先后研發(fā)了自動甩管柱裝置和自動貓道。自動貓道主要是針對安裝頂驅(qū)鉆機設計的，其結(jié)構(gòu)復雜、造價高、故障率居高不下，一直都沒有得到很好推廣；自動甩管柱裝置由于其功能單一，加之是電動和氣動混合控制，設計上有很多克服不了的缺陷，尤其冬季在寒冷的地區(qū)施工，閥件極易凍壞，推廣過程中也受到多方面的限制。為此，筆者們研發(fā)出液壓鏈傳動式管柱移送裝置，有效地解決了上述鉆井施工過程中管柱移送問題。
 
裝置的結(jié)構(gòu)設計
液壓鏈傳動式管柱移送裝置如圖1所示。1-平跑道；2-漲緊輪組件；3-漲緊輪軸；4-傳動鏈條；5-鏈條支撐輪組件；6-液壓缸支撐座；7-翻板液壓缸；8-跑道翻板；9-車體；10-小車行走輪；11-機械手臂；12-主動鏈輪；13-液壓動力組件；14-大門坡道；15-坡道舉升裝置；16-舉升液壓缸；17-坡道翻板；18管柱。
  
 
平跑道用方管和鋼板鉚焊而成，平跑道既是裝置的底座，又是各傳動機構(gòu)的固定座，漲緊輪組件、鏈條支撐輪組件、支撐座、翻板液壓缸、車體、主動鏈輪、液壓動力組件等都固定在它的上面。漲緊輪組件由漲緊輪、漲緊輪軸、軸承、軸承蓋、調(diào)節(jié)絲杠、輪組固定座等組成。漲緊輪組件通過輪組固定座固定在平跑道的后端。液壓動力組件通過固定板固定在平跑道是前端，主動鏈輪通過過盈配合套裝在液壓動力組件減速器的外圓上，主動鏈輪通過液壓馬達驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
 
傳動鏈條繞在主動鏈輪和漲緊輪組件上，整個傳動鏈條通過主動鏈輪、漲緊輪組件和六組鏈條支撐輪組件懸掛在平跑道，鏈條通過車體上的連接驅(qū)動板連在一起，通過鏈條繞鏈輪的正反鏈傳動帶動連接驅(qū)動板在平跑道上中心開槽內(nèi)的往復運動。鏈條支撐輪組件主要有固定座、軸承蓋、支撐軸承、輪軸、支撐輪等組成，支撐輪可以在輪軸上自由轉(zhuǎn)動，整個鏈條支撐輪組通過固定座懸掛固定在平跑道上，用于支撐懸掛在它上面的傳動鏈。所述的翻板液壓缸通過液壓缸支撐座固定座平跑道的底座上，液壓缸的活塞桿與翻板通過銷軸相連，相對于平跑道既可以向左翻動，又可以向右翻動，也可以上下一起翻動。
    
車體由車體、直流電機、傳動減速箱、連接驅(qū)動板、與小車行走輪和機械手臂組成，車體底部安裝有四個小車行走輪，使車體可以自由的在平跑道的上面；車體上面安裝有在直流電機和傳動減速箱，直流電機和傳動減速箱連在一起，機械手臂的下端安裝在傳動減速箱的轉(zhuǎn)軸上，可以驅(qū)動機械手臂以不同角度的旋轉(zhuǎn)，機械手臂的上端加工有三個均布的“V”型槽，可以隨時抓住座在車體上的管柱；連接驅(qū)動板上端連接車體的底部，用螺栓固定，下部連接在傳動鏈條上，傳動鏈條通過連接驅(qū)動板帶動車體在平跑道的中心開槽做往復運動。
 
大門坡道用型材和鋼板鉚焊而成，上端固定在鉆臺面上，下端通過單雙耳板用銷軸連接在一起，之間的夾角可以調(diào)整，大門坡道中間有可以使管柱滑動的“V”型槽，“V”型槽的下部焊有45°楔形擋塊，“V”型槽的兩邊各開有導向長槽孔。坡道舉升裝置由固定導軌、升降導軌、舉升液壓缸、移送支架、導向動滑輪等組成，固定導軌通過連接板固定在坡道的下面；升降導軌通過四個導向輪套在固定導軌的凹型槽內(nèi)，升降導軌的上端安裝有導向動滑輪；移送支架也四個通過導向輪套裝升降導軌的凹型槽內(nèi)，升降導軌可以沿固定導軌的凹型槽上下滑動，移送支架也可以沿升降導軌的凹型槽上下滑動。
 
舉升液壓缸下部固定在固定導軌的下橫梁上，上端通過耳板和銷軸與升降導軌相連，升降導軌通過鏈條或鋼絲繩繞在動滑輪上與移送支架相連，舉升液壓缸的伸縮就會驅(qū)動升降導軌的升降，升降導軌的升降在鏈條的作用下，就會驅(qū)動移送支架以兩倍于液壓缸的伸縮速度升降。移送支架為一方框結(jié)構(gòu)，用型材鉚焊而成，下部的兩端焊接有帶孔的長耳板，耳板穿過坡道的導向長槽孔后，通過耳板和銷軸與翻板連接，翻板可以繞移送支架上的耳板翻轉(zhuǎn)，翻板兩端的銷軸上安裝有回位彈簧，使翻板處于與移送支架為垂直狀態(tài)，移送支架套的升降就會帶動翻板的升降。管柱下端坐在翻板是，管柱的外圓面與坡道的“V”型槽相切，可以隨翻板的上下移動在“V”型槽內(nèi)滑動，當移送支架位移到坡道的下部，翻板碰到“V”型槽的下部的45°楔形擋塊時。翻板就會在楔形塊的作用下克服回位彈簧的彈力翻轉(zhuǎn)，使坐在翻板上的管柱翻到車體上。




裝置投入應用

裝置以液壓作為動力，采用鏈傳動方式，通過低壓電遙控操作控制，實現(xiàn)鉆井施工中從場地到鉆臺或從鉆臺到場地鉆柱的移送，一次可以移送三根管柱。
 
工作人員運用裝置將鉆臺的管柱移送到地面。對于7.5米以上的鉆臺面，坡道的長度大于10米，需要使用坡道移送裝置，首先使坡道翻板處于舉升裝置的上部，把要需要移送到場地的管柱放到坡道翻板上；坡道舉升裝置把管柱移送到坡道的下部，翻板在坡道下部45°楔形擋塊作用下，把管柱翻到車體上；車體上的機械手通過遙控機械手爪，把住管柱；車體在液壓動力和傳動鏈條的作用下，沿平跑道向后拉動管柱，使管柱沿坡道上的“V”型槽滑下，車體把管柱拉倒平跑道合適的位置；平跑道上的跑道翻板把管柱翻到場地的管架上；對于7.5米以下的鉆臺面，坡道的長度低于10米，可以直接把管柱通過坡道放到車體上，按照上述3、4、5把管柱移送到場地管架上。
 
工作人員運用裝置地面的管柱移送的鉆臺上。把場地的管柱移送到平跑道上，跑道翻板抬起管柱，移動車體使管柱坐在車體上，機械手把住管柱；管柱一端擔在車體上，一端用跑道翻板抬起，車體在液壓動力和傳動鏈條的作用下推動管柱滑到上的大門坡道上；坡道的長度大于10米的鉆機，使用坡道舉升裝置把管柱提升至管柱接頭高于鉆臺面；使用氣動絞車再把管柱吊到鉆臺上，實現(xiàn)管柱從地面到鉆臺的移送。
 
裝置的優(yōu)勢及實用性
液壓鏈傳動式管柱移送裝置采用全液壓驅(qū)動，移送平穩(wěn)，控制精準，安全系數(shù)高，故障率低，進一步提高了裝置的可靠性；液壓鏈傳動式管柱移送裝置自動化程度高，操作簡單，液壓代替氣動驅(qū)動，使用壽命長，提高了工作實效，減少了設備的維修費用；液壓鏈傳動式管柱移送裝置既可以替代自動甩管柱裝置甩鉆具，又可以把管柱移送到坡道上，管柱鉆具絲扣得到了保護，降低了鉆具維修及鉆井成本。
 
液壓鏈傳動式管柱移送裝置2017年廠區(qū)實驗成功，2018年5月應用的勝利石油工程有限公司渤海鉆井首套快裝快移30DB鉆機30527鉆井隊，現(xiàn)已施工20多口井，管柱移送時只需一人遙控操作，無論是移送鉆具和套管，每次可以移送2-3根，各項技術(shù)指標完全達到了設計要求。隨后又陸續(xù)在四川分公司、新疆分公司以及渤海鉆井總公司新出廠的4套30DB推廣使用，已完成了100多口井施工的管柱移送，現(xiàn)場使用證明，該液壓鏈傳動式管柱移送裝置制完全能夠滿足管柱移送的施工要求。