全液压自动猫道研究

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1、２０１６年１月机床与液压Ｊａｎ?２０１６第４４卷第２期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４４Ｎｏ?２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１６?０２?０３２全液压自动猫道研究１２刘丽娜，于萍（１．内蒙古民族大学机械工程学院，内蒙古通辽０２８０００；２．吉林大学机械学院，吉林长春１３００００）摘要：自动猫道是管具自动化处理系统的重要组成部件。为了缩短起下钻时间及减轻操作人员的劳动强度和提高安全性，研制一套由全液压驱动的自动钻具输送装置，实现钻具从地面到钻台面的

2、输送或反向输送。关键词：自动猫道；管具；全液压驱动；输送装置中图分类号：Ｐ６３４?３５文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１６）２－１０５－３ＳｔｕｄｙｏｎＨｙｄｒａｕｌｉｃＡｕｔｏｍａｔｉｃＣａｔｗａｌｋ１２ＬＩＵＬｉｎａ，ＹＵＰｉｎｇ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆｏｒｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，ＴｏｎｇｌｉａｏＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ０２８０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａ

3、ｎｉｃａｌ，ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＪｉｌｉｎ１３００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃｃａｔｗａｌｋｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔｈｅｐｉｐｅａｕｔｏｍａｔｉｃｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｌａｂｏｒｉｎ⁃ｔｅｎｓｉｔｙｆｏｒｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｅｒｓｏｎｎｅｌ，ｔｈｅｔｉｍｅｆｏｒｕｐａｎｄｄｏｗｎｄｒｉｌｌｉｎｇａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｓａｆｅｔｙ，ａｓｅｔｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｄｒｉｌ

4、ｌｉｎｇｂｙｈｙｄｒａｕｌｉｃｄｒｉｖｅｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｄｒｉｌｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｆｒｏｍｇｒｏｕｎｄｔｏｔａｂｌｅｏｒｒｅｖｅｒｓｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｓｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃｃａｔｗａｌｋ；Ｐｉｐｅ；Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｄｒｉｖｅ；Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｄｅｖｉｃｅ自动猫道用于钻井作业时从地面向钻台上输送钻具，及从钻台将卸下的钻具下放到地面，是实现在井场钻杆架上排放的钻具上下钻台的自动化操作装置。目前国内陆地钻机在钻柱输送、建立根、钻柱排放

5、等钻具处理方式上采用最多的仍是传统的猫道，以人力作业为主要操作模式；作业需要多人配合完成，作业人员劳动强度大、危险性高、作业效率极低，易发生人身伤亡事故。钻具上钻台过程如图１所示。而在科学钻探施工中起下钻次数比常规钻探施工要多。随着钻孔深度的增加，起下钻时间在施工总时［１］间中的比例加大。如果取心１００００ｍ，除起下钻占据大量时间外，尚有数千米至上万米钻杆的上、下钻台及钻杆的摆放。为了尽量缩短起下钻时间、减轻操作人员的劳动强度和提高安全性，必须实现钻台操作［２］的自动化和机械化。图１上钻具过程基于此

6、，研制一套由全液压驱动的自动钻具输送１全液压自动猫道方案研究装置，实现钻杆、套管、油管、钻铤和其他钻具从地１?１功能分解面到钻台面之间的输送或反向输送，为“地壳一号”针对猫道的功能和使用条件，可以将其上钻的功万米钻机配套使用，也为超深井钻探提供一种新型能动作分解如下几点：装备。收稿日期：２０１４－０９－０９基金项目：内蒙古民族大学科学研究项目（ＮＭＤ１３２４）作者简介：刘丽娜（１９８２—），女，硕士，讲师，主要从事机电液一体化方面的科研和教学工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｌｉｎａ０８０５＠１６３?ｃｏｍ

7、。·１０６·机床与液压第４４卷（１）钻具被放置在地面的钻具盒内。需通过机方案三：猫道结构主要采用双液压缸举升，优械方式将钻具从钻具盒中取出放置在自动猫道钻杆运化了猫道钻杆支架的结构，采用竖直液压缸起升，钻移系统上。杆支撑力较大，起升稳定。滑车推送机构通过４对滚（２）钻具需要被推送至待举升位置。等待机构轮组件安装在平台内部的滑道上，通过销轴连接在滑向钻机平台举升。车推送机构上安装撑杆机构及缓冲助力油缸，可以根（３）举升机构举升。举升滑道将钻具举起。据提升滑车拉升举升滑道的速度，在平台内部滑动，（４）将

8、钻具沿着举升机构向井口推送。自动调节机构位置。结构如图４所示。１?２全液压自动猫道方案设计根据上述工作过程，设计猫道方案有如下几种：［３］方案一：传统的举升式猫道。结构如图２所示。方案一结构采用的是与Ｖａｒｃｏ、Ｃａｎｒｉｎｇ等企业相似的举升式动力猫道，能完成万米钻机钻杆输送任务。这种结构的主要优点是采用的是国外较成熟的技术，能实现猫道所要求的功能，结构型式比较成熟。缺点是举升机构起升时平稳性差，晃动较大；旋转臂图４第三轮猫道结构的移动需要挡块挡住才能停止运动；起升时