一种动力猫道用三根管柱横向排放送钻柱装置及输送方法
技术领域
本发明属于石油钻探技术领域，涉及一种动力猫道用三根管柱横向排放送钻柱装置，本发明还涉及采用上述送钻柱装置输送管柱的方法。
背景技术
现有陆地石油钻机上，动力猫道已逐渐将常规猫道取代，动力猫道的应用也越来越普遍。动力猫道的作用是将地面的管柱输送到钻台，也将钻台甩下的钻柱输送回地面，此设备远程操作，整个过程无需人员干预，极大减轻了钻井工人的劳动强度，降低了作业危险。不过，现有动力猫道每动作一个过程，只往钻台输送一根管柱(钻杆、钻铤、套管等)，作业效率相对较低，在配合其他设备使用时，有时会出现钻台设备等待动力猫道的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种动力猫道用三根管柱横向排放送钻柱装置，解决了现有技术中存在的动力猫道每动作一个过程，只往钻台输送一根管柱，作业效率相对较低的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种动力猫道用三根管柱横向排放送钻柱装置，包括架体，架体上表面沿其长度方向设置为V型槽状，架体上沿其长度方向嵌设置有多个管柱分离机构或者架体上表面沿其长度方向开设置有多个导向槽，管柱分离机构包括V型板，V型板的V型与架体上表面的V型槽的夹角相同且V型板嵌入架体上表面与架体上表面的V型槽的上表面平齐，每个V型板上均开设置有导向槽，导向槽的导向方向沿架体的宽度方向，导向槽内滑动设置有挡销，挡销还滑动连接有导向连杆，导向连杆的另一端连接有驱动机构，驱动机构固定在架体上。
本发明的特征还在于，
挡销位于导向槽两端时，挡销上端位于导向槽内，挡销从导向槽两端到中间时挡销上端逐渐伸出导向槽。
V型板通过焊接的方式嵌入架体上表面。
导向连杆一端设置有腰型滑槽，挡销在腰型滑槽内滑动，且挡销伸出腰型滑槽远离导向槽的一端连接有螺母。
驱动机构为摆动缸。
导向连杆远离导向槽的一端通过键跟摆动缸固定连接。
架体上设置有摆动缸安装板，摆动缸通过螺栓固定在摆动缸安装板上，摆动缸位于架体V型槽中间的正下方。
架体上还滑动安装有滑车。
导向槽设置有至少四个，且为偶数个。
本发明采用的第二种技术方案是，一种动力猫道用三根管柱横向排放输送方法，采用上述一种动力猫道用三根管柱横向排放送钻柱装置，具体为：
管柱进入送钻柱装置：三根管柱排放在动力猫道倾斜机构上，每个挡销在导向槽内均位于靠近管柱的一端，倾斜机构倾斜，第一根管柱滚入V型槽中间，所有奇数位导向槽对应的摆动缸带动导向连杆，使得对应的位于奇数位的挡销在导向槽内滑动，共同将第一根管柱从架体宽的一侧送到另一侧并将其挡住，然后倾斜机构倾斜，第二根管柱滚入V型槽中间，位于偶数位导向槽对应的摆动缸带动导向连杆，使得对应的位于偶数位的挡销在导向槽内滑动，滑动到第二根管柱远离第一根管柱的一侧，然后倾斜机构倾斜，第三根管柱滚入V型槽，被位于偶数位的挡销挡住；
管柱向钻台输送：
当送钻柱装置到达钻台后，滑车向前运动，将第二根管柱推上钻台，然后滑车退回原位，偶数位对应摆动缸带动挡销朝奇数位的挡销摆动，使得第三根管柱滚入V型槽中间，滑车向前运动，将第三根管柱推上钻台，然后滑车退回原位，然后摆动缸均动作带动挡销回到原位，第一根管柱滚到V型槽中间，滑车向前运动，将第一根管柱推上钻台，然后滑车退回原位，实现将三根管柱送向钻台。
本发明的有益效果是
本发明的送钻柱装置可同时容纳三根管柱，动力猫道一次输送三根管柱到达钻台，管柱输送效率高；该送钻柱装置带有管柱分离机构，实现三根管柱在V型槽中的横向排列，三根管柱相互之间无直接接触，以便小滑车推送单根管柱进入井口位置，操作简单方便；输送相同数量的管柱时，该动力猫道起升次数降低了2/3，从而增长了动力猫道的使用寿命。
附图说明
图1是本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放送钻柱装置的结构示意图；
图2是本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放送钻柱装置中管柱分离机构的正视图；
图3是本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放送钻柱装置中管柱分离机构的俯视图；
图4是本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放送钻柱装置中管柱分离机构的左视图；
图5是本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放送钻柱装置在动力猫道上的位置示意图；
图6是本发明图5中A处局部放大图；
图7本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放输送方法的实施例中排放三根管柱流程的流程Ⅰ图；
图8本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放输送方法的实施例中排放三根管柱流程的流程Ⅱ图；
图9本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放输送方法的实施例中排放三根管柱流程的流程Ⅲ图；
图10本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放输送方法的实施例中排放三根管柱流程的流程Ⅳ图；
图11本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放输送方法的实施例中排放三根管柱流程的流程Ⅴ图；
图12本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放输送方法的实施例中排放三根管柱流程的流程Ⅵ图；
图13是本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放输送方法的实施例中送钻柱装置向钻台输送管柱时本发明的动作流程的流程Ⅰ图；
图14是本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放输送方法的实施例中送钻柱装置向钻台输送管柱时本发明的动作流程的流程Ⅱ图；
图15是本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放输送方法的实施例中送钻柱装置向钻台输送管柱时本发明的动作流程的流程Ⅲ图；
图16是本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放输送方法的实施例中送钻柱装置向钻台输送管柱时本发明的动作流程的流程Ⅳ图；
图17是图7的和图8的俯视状态示意图；
图18是图9的和图10的俯视状态示意图；
图19是图11、图12、图13的俯视状态示意图；
图20是图14、图15的俯视状态示意图；
图21是图16的俯视状态示意图；
图22是本发明在液缸举升式动力猫道上的结构示意图；
图23是本发明在钢丝绳拉升式动力猫道上的结构示意图。
图中，1.导向槽，2.导向连杆，3.摆动缸，4.挡销，5.螺母，6.摆动缸安装板，7.管柱分离机构Ⅰ，8.管柱分离机构Ⅱ，9.管柱分离机构Ⅲ，10.管柱分离机构Ⅳ，11.送钻柱装置，12.滑车，13.倾斜机构，14.管柱Ⅰ，15.管柱Ⅱ，16.管柱Ⅲ，17.斜坡道，18.底座，19.折叠支架，20.单支架，21.液压缸Ⅰ，22.液压缸Ⅱ，23.钻台，24.架体，25.V型板，26.腰型滑槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放送钻柱装置，其结构如图1所示，包括架体24，架体24上表面沿其长度方向设置为V型槽状，架体24上沿其长度方向嵌设置有多个管柱分离机构或者架体24上表面沿其长度方向开设置有多个导向槽1，如图2-6所示，管柱分离机构包括V型板25，V型板25的V型与架体24上表面的V型槽的夹角相同且V型板25嵌入架体24上表面与架体24上表面的V型槽的上表面平齐，每个V型板25上均开设置有导向槽1，导向槽1的导向方向沿架体24的宽度方向，导向槽1内滑动设置有挡销4，挡销4还滑动连接有导向连杆2，导向连杆2的另一端连接有驱动机构3，驱动机构3固定在架体24上。
挡销4位于导向槽1两端时，挡销4上端位于导向槽1内，挡销4从导向槽1两端到中间时挡销4上端逐渐伸出导向槽1。
V型板25通过焊接的方式嵌入架体24上表面。
导向连杆2一端设置有腰型滑槽26，挡销4在腰型滑槽26内滑动，且挡销4伸出腰型滑槽26远离导向槽1的一端连接有螺母5，螺母5不能拧死，保证挡销4能够沿导向连杆2的腰型滑槽26自由滑动。
驱动机构3为摆动缸。
导向连杆2远离导向槽1的一端通过键跟摆动缸固定连接。
架体24上设置有摆动缸安装板6，摆动缸通过螺栓固定在摆动缸安装板6上，摆动缸位于架体24V型槽中间的正下方。
架体24上还滑动安装有滑车12，滑车12可沿着架体24长度方向前后滑动。
导向槽1设置有至少四个，且为偶数个。
本发明在摆动缸3带动导向连杆2摆动时，挡销4在导向槽1和导向连杆2的腰型槽26的导向作用下，运动轨迹由圆弧变为直线。驱动机构可以由摆动缸可以换成液压缸或马达等其他驱动方式。
本发明一种动力猫道用三根管柱横向排放输送方法，采用上述一种动力猫道用三根管柱横向排放送钻柱装置，具体为：
管柱进入送钻柱装置：三根管柱排放在动力猫道倾斜机构13上，每个挡销4在导向槽1内均位于靠近管柱的一端，倾斜机构13倾斜，第一根管柱滚入V型槽中间，所有奇数位导向槽1对应的摆动缸带动导向连杆2，使得对应的位于奇数位的挡销4在导向槽1内滑动，共同将第一根管柱从架体24宽的一侧送到另一侧并将其挡住，然后倾斜机构13倾斜，第二根管柱滚入V型槽中间，位于偶数位导向槽1对应的摆动缸带动导向连杆2，使得对应的位于偶数位的挡销4在导向槽1内滑动，滑动到第二根管柱远离第一根管柱的一侧，然后倾斜机构13倾斜，第三根管柱滚入V型槽，被位于偶数位的挡销4挡住；
管柱向钻台输送：
当送钻柱装置到达钻台23后，滑车12向前运动，将第二根管柱推上钻台，然后滑车12退回原位，偶数位对应摆动缸带动挡销4朝奇数位的挡销4摆动，使得第三根管柱滚入V型槽中间，滑车12向前运动，将第三根管柱推上钻台，然后滑车12退回原位，然后摆动缸均动作带动挡销4回到原位，第一根管柱滚到V型槽中间，滑车12向前运动，将第一根管柱推上钻台，然后滑车12退回原位，实现将三根管柱送向钻台23。
实施例
如图4所示，示例配了四套管柱分离机构，分别为管柱分离机构Ⅰ7、管柱分离机构Ⅱ8、管柱分离机构Ⅲ9、管柱分离机构Ⅳ10。
参照图22、图23，装有管柱分离机构的送钻柱装置可配套于液缸举升式动力猫道、钢丝绳拉升式动力猫道等多种结构形式的动力猫道。
具体为送钻柱装置11可按图22所示，前后端分别铰接于折叠支架19和单支架20上端，折叠支架19和单支架20下端分别铰接于底座18上，液压缸Ⅰ21上下端分别与单支架20中下部和底座18后端铰接，液压缸Ⅱ22下端铰接于底座18前端，液压缸Ⅱ22上端铰接折叠支架19的上片架上，斜坡道17下端铰接于底座18前端，斜坡道上端铰接于钻台23前端，斜坡道17整体相对于其它部件不动，起稳定作用；送钻柱装置11也可按图23所示，后端铰接于单支架20上端，单支架20下端铰接于底座18上，斜坡道17下端铰接于底座18前端，斜坡道17上端铰接于钻台23前端，斜坡道17整体相对于其它部件不动，起稳定作用。
送钻柱装置11可按图22或图23所示的结构，通过相应的动力驱动可实现由低位到图示的状态即送钻柱装置11上升到达钻台23状态。
排放三根管柱时管柱分离机构的动作流程，整个流程分为6步，具体为：
流程Ⅰ，如图7、图17所示：管柱Ⅰ14、管柱Ⅱ15、管柱Ⅲ16排放在动力猫道倾斜机构13上，此时管柱分离机构Ⅰ7、管柱分离机构Ⅱ8、管柱分离机构Ⅲ9、管柱分离机构Ⅳ10的挡销4都在最左侧；流程Ⅱ，如图8、图17所示：倾斜机构13倾斜，管柱Ⅰ14滚入送钻柱装置11的V型槽中间，此过程中管柱分离机构Ⅰ7、管柱分离机构Ⅱ8、管柱分离机构Ⅲ9、管柱分离机构Ⅳ10的挡销4都在最左侧；流程Ⅲ，如图9、图18所示：管柱分离机构Ⅰ7、管柱分离机构Ⅲ9摆动，其挡销4将管柱Ⅰ14推到送钻柱装置11的右侧，此过程中管柱分离机构Ⅱ8、管柱分离机构Ⅳ10的挡销4在最左侧；流程Ⅳ，如图10、图18所示：倾斜机构13倾斜，管柱Ⅱ15滚入送钻柱装置11的V型槽中间，此过程中管柱分离机构Ⅱ8、管柱分离机构Ⅳ10的挡销4在最左侧；流程Ⅴ，如图11、图19所示：管柱分离机构Ⅱ8、管柱分离机构Ⅳ10摆动，其挡销4运动到管柱Ⅱ15左侧；流程Ⅵ，如图12、图19所示：倾斜机构13倾斜，管柱Ⅲ16滚入送钻柱装置11的V型槽中，被管柱分离机构Ⅱ8、管柱分离机构Ⅳ10的挡销4挡在送钻柱装置11的左侧。经过6步，管柱Ⅰ14、管柱Ⅱ15、管柱Ⅲ16依次排放到送钻柱装置11上，并且通过管柱分离机构Ⅰ7、管柱分离机构Ⅱ8、管柱分离机构Ⅲ9、管柱分离机构Ⅳ10的挡销4间隔开，相互之间无接触，方便滑车12推送。
送钻柱装置向钻台输送管柱时管柱分离机构的动作流程，整个流程分为4步，具体为：流程Ⅰ，如图13、图19所示：三根管柱已排放在送钻柱装置11上，当送钻柱装置11到达钻台23后，小滑车12向前运动，将管柱Ⅱ15推上钻台，然后小滑车12退回原位；流程Ⅱ，如图14、图20所示：管柱分离机构Ⅱ8、管柱分离机构Ⅳ10摆动，其挡销4运动到右侧，管柱Ⅲ16滚到送钻柱装置11的中间；流程Ⅲ，如图15、图20所示：小滑车12向前运动，将管柱Ⅲ16推上钻台，然后小滑车12退回原位；流程Ⅳ，如图16、图21所示：管柱分离机构Ⅰ7、管柱分离机构Ⅱ8、管柱分离机构Ⅲ9、管柱分离机构Ⅳ10摆动，其挡销4运动到左侧，管柱Ⅰ14滚到送钻柱装置11的中间，小滑车12向前运动，将管柱Ⅰ14推上钻台，然后小滑车12退回原位。经过4步，管柱Ⅱ15、管柱Ⅲ16、管柱Ⅰ14依次从送钻柱装置11上输送到钻台。
本发明的优点在于：该送钻柱装置11可同时排放三根管柱，动力猫道一次输送三根管柱到达钻台23，管柱输送效率高；该送钻柱装置11带有管柱分离机构，实现三根管柱在V型槽中横向排列，三根管柱相互之间无直接接触，以便小滑车12推送单根管柱进入井口位置，操作简单方便；输送相同数量的管柱时，该动力猫道起升次数降低了2/3，从而增长了动力猫道的使用寿命。
本发明也可实现更多管柱的输送，只需要加宽架体的宽度以及设置更多的管柱分离机构或者导向槽。
