本發(fā)明涉及石油裝備領(lǐng)域，具體為一種海洋石油鉆井平臺(tái)井口成套裝備及管柱對(duì)接方法。

背景技術(shù)：

海洋石油鉆井平臺(tái)上井口作業(yè)裝備，主要用于海洋石油及天然氣的勘探與開(kāi)發(fā)過(guò)程中石油管柱(鉆桿、鉆鋌、套管、油管)及鉆具的提升、上卸扣、卡持，是海洋石油平臺(tái)必備裝備。

整個(gè)操作過(guò)程至少由2個(gè)操作工協(xié)調(diào)配合，操作工直接操縱吊卡和卡瓦，并進(jìn)行旋扣；動(dòng)作不可以有一點(diǎn)失誤。

當(dāng)前油田井口作業(yè)的技術(shù)設(shè)備和操作流程決定了井口設(shè)備操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度很大，工作過(guò)程中人工操作存在較大的安全隱患，每年在油田修井作業(yè)中都會(huì)發(fā)生一定數(shù)量的工人傷亡事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于解決上述問(wèn)題提供了一種海洋石油鉆井平臺(tái)井口成套裝備及管柱對(duì)接方法，具體由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種海洋石油鉆井平臺(tái)井口成套裝備，包括吊卡1、卡瓦3、鐵鉆工7以及一對(duì)立式導(dǎo)軌，所述一對(duì)立式導(dǎo)軌的兩個(gè)引導(dǎo)面相對(duì)設(shè)置，管柱位于所述兩個(gè)立式導(dǎo)軌的引導(dǎo)面之間；所述吊卡可上下移動(dòng)地設(shè)置于所述立式導(dǎo)軌的上方以及上部；所述卡瓦置于所述立式導(dǎo)軌的中部；所述鐵鉆工連接于一水平設(shè)置的磁懸浮裝置上并且經(jīng)由兩個(gè)立式導(dǎo)軌之間的側(cè)隙與所述管柱的中部相對(duì)；所述鐵鉆工包含用于旋擰管柱的旋擰機(jī)。

所述的海洋石油鉆井平臺(tái)井口成套裝備，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述磁懸浮裝置包括靜導(dǎo)軌、動(dòng)導(dǎo)軌和直線電機(jī)，所述靜導(dǎo)軌固定設(shè)置，所述動(dòng)導(dǎo)軌套裝在靜導(dǎo)軌的外周，直線電機(jī)的動(dòng)子裝在動(dòng)導(dǎo)軌的中心線上，直線電機(jī)的定子安裝在與動(dòng)子對(duì)應(yīng)部位的靜導(dǎo)軌上，在動(dòng)導(dǎo)軌的上下兩邊內(nèi)側(cè)，裝有上下相對(duì)設(shè)置的承載電磁鐵組，在動(dòng)導(dǎo)軌的左右兩邊內(nèi)側(cè)，裝有相對(duì)設(shè)置的導(dǎo)向電磁鐵組；所述鐵鉆工設(shè)置于所述動(dòng)導(dǎo)軌上。

所述的海洋石油鉆井平臺(tái)井口成套裝備，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述立式導(dǎo)軌的一側(cè)設(shè)置有旋擰狀態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，該旋擰狀態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)包括支架、液壓驅(qū)動(dòng)桿、擺桿、壓桿、滾輪、磁塊和磁感應(yīng)單元；所述擺桿的中部可水平轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于所述支架，所述液壓驅(qū)動(dòng)桿的一端鉸接有一套筒，該套筒滑動(dòng)套接于所述擺桿的一側(cè)部，所述擺桿的另一側(cè)的端部固定設(shè)置有水平設(shè)置的導(dǎo)向筒，所述壓桿滑動(dòng)插接于所述導(dǎo)向筒中，壓桿的中部設(shè)置有凸環(huán)，所述凸環(huán)與所述導(dǎo)向筒之間設(shè)置有彈簧；所述滾輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置于所述壓桿的一端，并且滾輪的轉(zhuǎn)軸垂直設(shè)置，所述壓桿的另一端設(shè)置有直徑大于所述導(dǎo)向筒內(nèi)徑的限位塊；所述滾輪的底側(cè)固定設(shè)置有隨滾輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝柱，所述磁塊固定設(shè)置于所述安裝柱的外側(cè)，所述擺桿的下側(cè)固定連接有與所述安裝柱相對(duì)的檢測(cè)板，所述磁感應(yīng)單元固定設(shè)置于所述檢測(cè)板上，該磁感應(yīng)單元包括非金屬保護(hù)罩、固定觸頭和具有鐵質(zhì)材料的簧片觸頭，所述固定觸頭、簧片觸頭均置于所述非金屬保護(hù)罩內(nèi)，并且所述簧片觸頭與所述固定觸頭相對(duì)，所述簧片觸頭處于所述固定觸頭遠(yuǎn)離所述磁塊的一側(cè)，所述固定觸頭、簧片觸頭依次串接于電源回路中并且所述固定觸頭旁接有信號(hào)輸出支路；所述信號(hào)輸出支路通過(guò)控制器與一報(bào)警器以及鐵鉆工的控制電路連接。

所述的海洋石油鉆井平臺(tái)井口成套裝備，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述立式導(dǎo)軌的引導(dǎo)面中部設(shè)置有導(dǎo)向槽道，所述吊卡的外側(cè)設(shè)置有與所述導(dǎo)向槽道相對(duì)應(yīng)的凸塊。

一種海洋石油鉆井平臺(tái)井口管柱對(duì)接方法，將相鄰的第一管柱與第二管柱對(duì)接，包括如下步驟：a、卡瓦夾緊處于下方的第二管柱，吊卡夾緊處于上方的第一管柱，繼而將第一管柱懸吊至第二管柱上端，將第一管柱、第二管柱端部的螺口對(duì)接；b、鐵鉆工朝向第一管柱直線移動(dòng)繼而將第一管柱夾持柱，所述吊卡松開(kāi)第一管柱；c、鐵鉆工開(kāi)始旋擰作業(yè)，使得第一管柱與第二管柱通過(guò)螺紋連接成一體；d、吊卡再次夾緊第一管柱，卡瓦松開(kāi)第二管柱，繼而鐵鉆工松開(kāi)第一管柱并作反向直線運(yùn)動(dòng)退出旋擰工位，吊卡下行，直至第一管柱與卡瓦相對(duì)應(yīng)；e、卡瓦夾緊第一管柱，吊卡松開(kāi)第一管柱繼而上行復(fù)位，此時(shí)完成一個(gè)包含兩個(gè)管柱的對(duì)接作業(yè)周期；多次重復(fù)上述對(duì)接作業(yè)周期，則最終形成整個(gè)石油管柱。

所述的海洋石油鉆井平臺(tái)井口管柱對(duì)接方法，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于：所述步驟c還包括管柱旋擰狀態(tài)監(jiān)測(cè)作業(yè)，此時(shí)，在所述第一管柱的外壁抵扣一滾輪，第一管柱在旋擰機(jī)的作用下旋轉(zhuǎn)，滾輪隨第一管柱的旋轉(zhuǎn)而被動(dòng)旋轉(zhuǎn)，滾輪下部連接有磁塊，所述磁塊的一側(cè)設(shè)置有磁感應(yīng)單元，在磁塊與所述磁感應(yīng)單元相對(duì)時(shí)，磁感應(yīng)單元輸出感應(yīng)信號(hào)；相鄰兩次感應(yīng)信號(hào)之間的時(shí)間間隔為感應(yīng)信號(hào)輸出周期，當(dāng)相鄰兩個(gè)感應(yīng)信號(hào)輸出周期發(fā)生波動(dòng)時(shí)，所述鐵鉆工停止作業(yè)，吊卡夾持第一管柱，繼而鐵鉆工松開(kāi)第一管柱，在第一管柱與第二管柱對(duì)接準(zhǔn)確之后再次啟動(dòng)步驟b，并依次完成后續(xù)步驟。

本發(fā)明對(duì)井口設(shè)備進(jìn)行成套設(shè)計(jì)，并進(jìn)行智能控制，以滿足油田施工節(jié)能降耗、降本增效和操作工人的安全，以此來(lái)保證油田更高效，更安全，更合理的開(kāi)發(fā)；通過(guò)設(shè)置旋擰狀態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，防止相鄰兩段管柱由于對(duì)接偏差導(dǎo)致螺口損壞，從而導(dǎo)致兩者之間的連接強(qiáng)度降低，及時(shí)消除安全隱患。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的海洋石油鉆井平臺(tái)井口成套裝備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是旋擰狀態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是旋擰狀態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是一個(gè)對(duì)接作業(yè)周期的工藝流程示意圖。

圖5是一個(gè)對(duì)接作業(yè)周期的控制流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖以及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明：

本發(fā)明目的在于解決上述問(wèn)題提供了一種海洋石油鉆井平臺(tái)井口成套裝備及管柱對(duì)接方法，具體由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

如圖1所示，該海洋石油鉆井平臺(tái)井口成套裝備，包括吊卡1、卡瓦2、鐵鉆工3以及一對(duì)立式導(dǎo)軌4，所述一對(duì)立式導(dǎo)軌的兩個(gè)引導(dǎo)面相對(duì)設(shè)置，管柱5位于所述兩個(gè)立式導(dǎo)軌的引導(dǎo)面之間；所述吊卡可上下移動(dòng)地設(shè)置于所述立式導(dǎo)軌的上方以及上部；所述卡瓦2置于所述立式導(dǎo)軌4的中部；所述鐵鉆工連接于一水平設(shè)置的磁懸浮裝置6上并且經(jīng)由兩個(gè)立式導(dǎo)軌之間的側(cè)隙與所述管柱的中部相對(duì)；所述鐵鉆工3包含用于旋擰管柱的旋擰機(jī)31。

所述磁懸浮裝置6包括靜導(dǎo)軌61、動(dòng)導(dǎo)軌62和直線電機(jī)（圖中未畫(huà)出），所述靜導(dǎo)軌固定設(shè)置，所述動(dòng)導(dǎo)軌套裝在靜導(dǎo)軌的外周，直線電機(jī)的動(dòng)子裝在動(dòng)導(dǎo)軌的中心線上，直線電機(jī)的定子安裝在與動(dòng)子對(duì)應(yīng)部位的靜導(dǎo)軌上，在動(dòng)導(dǎo)軌的上下兩邊內(nèi)側(cè)，裝有上下相對(duì)設(shè)置的承載電磁鐵組（圖中未畫(huà)出），在動(dòng)導(dǎo)軌的左右兩邊內(nèi)側(cè)，裝有相對(duì)設(shè)置的導(dǎo)向電磁鐵組；所述鐵鉆工設(shè)置于所述動(dòng)導(dǎo)軌上。在直線電機(jī)的作用下，鐵鉆工進(jìn)入或者退出旋擰作業(yè)的工位。所述立式導(dǎo)軌4的引導(dǎo)面中部設(shè)置有導(dǎo)向槽道41，所述吊卡1的外側(cè)設(shè)置有與所述導(dǎo)向槽道相對(duì)應(yīng)的凸塊11。

如圖2、圖3所示，所述立式導(dǎo)軌的一側(cè)設(shè)置有旋擰狀態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，該旋擰狀態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)包括支架71、液壓驅(qū)動(dòng)桿72、擺桿73、壓桿74、滾輪75、磁塊76和磁感應(yīng)單元77；所述擺桿的中部可水平轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于所述支架，所述液壓驅(qū)動(dòng)桿75的一端鉸接有一套筒78，該套筒滑動(dòng)套接于所述擺桿的一側(cè)部，所述擺桿的另一側(cè)的端部固定設(shè)置有水平設(shè)置的導(dǎo)向筒79，所述壓桿滑動(dòng)插接于所述導(dǎo)向筒中，壓桿的中部設(shè)置有凸環(huán)741，所述凸環(huán)與所述導(dǎo)向筒之間設(shè)置有彈簧742；所述滾輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置于所述壓桿的一端，并且滾輪的轉(zhuǎn)軸垂直設(shè)置，所述壓桿的另一端設(shè)置有直徑大于所述導(dǎo)向筒內(nèi)徑的限位塊743；所述滾輪75的底側(cè)固定設(shè)置有隨滾輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝柱70，所述磁塊76固定設(shè)置于所述安裝柱的外側(cè)，所述擺桿的下側(cè)固定連接有與所述安裝柱相對(duì)的檢測(cè)板701，所述磁感應(yīng)單元固定設(shè)置于所述檢測(cè)板上，該磁感應(yīng)單元77包括非金屬保護(hù)罩771、固定觸頭772和具有鐵質(zhì)材料的簧片觸頭773，所述固定觸頭、簧片觸頭均置于所述非金屬保護(hù)罩內(nèi)，并且所述簧片觸頭與所述固定觸頭相對(duì)，所述簧片觸頭處于所述固定觸頭遠(yuǎn)離所述磁塊的一側(cè)，所述固定觸頭、簧片觸頭依次串接于電源回路中并且所述固定觸頭旁接有信號(hào)輸出支路；所述信號(hào)輸出支路通過(guò)控制器與一報(bào)警器以及鐵鉆工的控制電路連接。

在磁塊與所述磁感應(yīng)單元相對(duì)時(shí)，所述簧片觸頭773被吸合至固定觸頭上，從而信號(hào)輸出支路輸出感應(yīng)信號(hào)。

對(duì)照?qǐng)D4、圖5所示，該海洋石油鉆井平臺(tái)井口管柱對(duì)接方法，將相鄰的第一管柱51與第二管柱52對(duì)接，包括如下步驟：a、卡瓦夾緊處于下方的第二管柱，吊卡夾緊處于上方的第一管柱，繼而將第一管柱懸吊至第二管柱上端，將第一管柱、第二管柱端部的螺口對(duì)接；b、鐵鉆工朝向第一管柱直線移動(dòng)繼而將第一管柱夾持柱，所述吊卡松開(kāi)第一管柱；c、鐵鉆工開(kāi)始旋擰作業(yè)，使得第一管柱與第二管柱通過(guò)螺紋連接成一體；d、吊卡再次夾緊第一管柱，卡瓦松開(kāi)第二管柱，繼而鐵鉆工松開(kāi)第一管柱并作反向直線運(yùn)動(dòng)退出旋擰工位，吊卡下行，直至第一管柱與卡瓦相對(duì)應(yīng)；e、卡瓦夾緊第一管柱，吊卡松開(kāi)第一管柱繼而上行復(fù)位，此時(shí)完成一個(gè)包含兩個(gè)管柱的對(duì)接作業(yè)周期；多次重復(fù)上述對(duì)接作業(yè)周期，則最終形成整個(gè)石油管柱。

所述步驟c還包括管柱旋擰狀態(tài)監(jiān)測(cè)作業(yè)，此時(shí)，在所述第一管柱的外壁抵扣一滾輪，第一管柱在旋擰機(jī)的作用下旋轉(zhuǎn)，滾輪隨第一管柱的旋轉(zhuǎn)而被動(dòng)旋轉(zhuǎn)，滾輪下部連接有磁塊，所述磁塊的一側(cè)設(shè)置有磁感應(yīng)單元，在磁塊與所述磁感應(yīng)單元相對(duì)時(shí)，磁感應(yīng)單元輸出感應(yīng)信號(hào)；相鄰兩次感應(yīng)信號(hào)之間的時(shí)間間隔為感應(yīng)信號(hào)輸出周期，當(dāng)相鄰兩個(gè)感應(yīng)信號(hào)輸出周期發(fā)生波動(dòng)時(shí)，所述鐵鉆工停止作業(yè)，吊卡夾持第一管柱，繼而鐵鉆工松開(kāi)第一管柱，在第一管柱與第二管柱對(duì)接準(zhǔn)確之后再次啟動(dòng)步驟b，并依次完成后續(xù)步驟。

本發(fā)明對(duì)井口設(shè)備進(jìn)行成套設(shè)計(jì)，并進(jìn)行智能控制，以滿足油田施工節(jié)能降耗、降本增效和操作工人的安全，以此來(lái)保證油田更高效，更安全，更合理的開(kāi)發(fā)；通過(guò)設(shè)置旋擰狀態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，防止相鄰兩段管柱由于對(duì)接偏差導(dǎo)致螺口損壞，從而導(dǎo)致兩者之間的連接強(qiáng)度降低，及時(shí)消除安全隱患。