一种钻杆立根盒及钻杆存储方法与流程

本发明属于地热钻井，尤其是涉及一种钻杆立根盒及钻杆存储方法。

背景技术：

1、在地热钻井作业中，钻杆的存储和排布摆放是影响钻井效率的关键环节。传统钻机通常采用二层台结构存放钻杆立根，即在井架上部设置平台用于排列摆放钻杆。操作时，由工人或机械手将钻杆从二层台取出，配合顶驱完成起下钻作业。这种结构虽然在一定程度上解决了钻杆的临时存放问题，但二层台位于井架上部，增加了钻机的整体高度和重心，对钻台底座的承载能力要求较高，整体设备体积庞大，难以适应城市狭小场地的地热钻探需求。

2、为解决上述问题，部分现有技术尝试对立根盒或钻杆存储装置进行改进。例如，一种立根盒（cn119878031a）采用框架结构配合装配式横栏组件存放钻杆。但该方案中，立根盒为固定式盒状结构，内部容纳仓位置固定，机械手需要沿钻台面上的导轨移动至不同孔位才能完成钻杆的存取操作，导轨系统较为复杂，对控制系统的定位精度要求较高。

3、专利cn202410323740.2公开了一种“自动钻杆库及钻机”，其在外壳内安装链轮组件，链条能循环转动，链条上设有多个用于安装钻杆的限位结构。专利cn117699268b公开了一种“钻杆存储集装箱”，其包括多个第一链条，链条上设有多组成对的第一翼板来夹持钻杆，通过顶推装置实现钻杆的装载和取出。

4、现有技术存在的问题：

5、机械手移动路径复杂：固定孔位或固定存储位置的立根盒要求机械手沿导轨移动至多个不同位置才能完成钻杆的插入或取出，导轨系统复杂，占用钻台面空间。钻杆仍需通过推进系统位移至循环装夹位置，仍需要一定的平移空间和路径规划。

6、控制系统要求高：现有自动化排管系统多依赖视觉识别或高精度定位系统来引导机械手对准不同的存储位置，增加了系统的复杂性和成本。

7、维护不便：盒状结构封闭，内部钻杆状态不易观察，维修时需要拆卸较多部件。现有采用链条循环存储钻杆的方案中，链条多采用翼板夹持钻杆的方式，结构复杂且对钻杆表面可能造成磨损。

8、空间利用率有待提升：固定孔位布局在单位面积内的钻杆存储密度仍有优化空间。

9、设备高度和视觉影响问题。传统二层台结构使钻机整体高度较大，在城市狭小场地施工时，高大的钻机设备容易对周边居民产生视觉压迫感，可能引发投诉等社会问题。此外，传统结构在钻机搬迁时拆装不便，不利于快速移运。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种钻杆立根盒及钻杆存储方法，以至少解决一个技术问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、首先对立根盒的技术方案内容进行说明：

4、一种钻杆立根盒，包括：

5、框架，所述框架顶部开口、底部设置底座；

6、多个立杆，布置于框架内并各自转动安装于底座上；

7、数组链轮，每一组中链轮的数量和立杆相同并和立杆一一对应，所述链轮安装于对应的立杆上，且同一组的链轮的安装高度相同，每一个立杆上链轮的轮齿周向相位完全一致、齿牙正对；

8、数个环形的传送链，和链轮组数量相同并一一对应，所述传送链缠绕于对应链轮组的链轮形成闭环传送结构；传送链的连接内、外链节的销轴具有供钻杆插入的中心孔，上、下层传送链的中心孔正对，且：

9、最下层传送链的所述中心孔为孔径上大下小的阶梯孔，其中大孔的孔径和钻杆直径相应，小孔的孔径小于钻杆直径；

10、或者最下层传送链的所述中心孔为孔口朝上的盲孔。

11、进一步的，至少其中一个所述立杆穿出底座，并通过传动结构连接电机。

12、进一步的，最下层传送链的所述中心孔内设置压力传感器，用于检测孔中是否插入钻杆，以产生相应的识别信号。

13、进一步的，所述传送链或者为s型闭环链传动；或者为环型闭环链传动；或者为往复折返式闭环链传动。

14、进一步的，沿传送链走向，每相邻两个立杆匹配连接杆，所述连接杆两端和该两个立杆顶部转动连接。

15、进一步的，所述框架1为方形框架结构，其底面配置底板，所述底座安装于底板上。

16、以上为立根盒的 技术实现要素： ，本发明内容还包括使用该立根盒对钻杆存储的存储方法，该存储方法包括钻杆存放方法和取出方法，分别说明如下：

17、一种钻杆存放方法，包括以下存放步骤：

18、s10、沿传送链的传送方向，设定一个钻杆取放工位，当传送链每运动一个链节长度距离，该钻杆取放工位都会对应有一组竖向上正对的中心孔；

19、s20、在钻杆取放工位，将钻杆竖直向下由最上层传送链的中心孔插入，直至钻杆底部插至最下层传送链的中心孔内；

20、s30、该最下层中心孔内压力传感器识别到钻杆插入信息，并将该信息输出给控制器，控制器控制电机开启使相应的立杆及所安装的链轮转动一角度，以带动数个传送链同步运动一个链节长度距离，使下一组竖向正对的中心孔移至钻杆取放工位；

21、s40、重复步骤s20、s30动作，完成钻杆存入立根盒的操作。

22、进一步的，s20中，通过机械手拾取钻杆并将钻杆存放至立根盒内，所述机械手和控制器通讯连接。

23、上述发明内容为钻杆存放方法，下面对钻杆取出方法说明如下：

24、一种钻杆取出方法，包括以下取出步骤：

25、t10、沿传送链的传送方向，设定一个钻杆取放工位，当传送链每运动一个链节长度距离，该钻杆取放工位都会对应有一组竖向上正对的中心孔；

26、t20、传送链将其中一个钻杆移至钻杆取放工位后停止移动，机械手抓取该钻杆并将其向上提升；

27、t30、当该钻杆底部脱离对应的压力传感器，压力传感器将空载信号发送至控制器，控制器延时开启驱动传送链运动的电机：只有当机械手向上提升钻杆至设定高度距离、确保钻杆底部完全脱离最上层传送链的中心孔上沿后，控制器才启动电机驱动传送链运动；

28、t40、电机驱动传送链运动一个链节长度距离，下一个装有钻杆7的中心孔移动至钻杆取放工位，机械手进行该下一个钻杆取出操作；

29、t50、重复步骤t20-t40，完成立根盒内钻杆的取出作业。

30、相对于现有技术，本发明所述的一种钻杆立根盒及钻杆存储方法具有以下优势：

31、（1）简化机械手运动路径：机械手仅需在立根盒的一个固定位置完成钻杆的垂直取放，无需沿导轨移动至多个不同孔位，简化了钻台面导轨系统。

32、（2）降低控制系统复杂度：采用压力传感器提供简单的开关量信号即可控制传送链进行步进运动，无需视觉识别或高精度定位系统，降低了系统成本和故障率。

33、（3）传送链采用s型闭环环绕结构，提高空间利用率，存储密度高。

34、（4）低设备高度：相较目前钻井工程常用的二层台结构，本技术可以直接将钻杆的重力分散到地面，同时区别于目前一些底部安装抬升装置的立根盒，本技术明显降低立根盒+钻杆整体的高度，显著减小钻机的整体立体空间占用度，减少对周边环境的影响，适合城市狭小场地的地热钻探作业。

35、（5）排布方式灵活可调，适配性强：传送链排布可以为s型闭环链传动；或者为环型闭环链传动；或者为往复折返式闭环链传动，因此可根据钻台面的实际尺寸选择传送链环绕方式。

36、（6）钻台面空间利用灵活：采用往复折返式闭环链传动结构的立根盒，可部分容纳于钻台面内、部分位于钻台面外，通过钻台面开口设计实现立根盒的跨界面布置，在不额外占用钻台面有效面积的前提下扩大存储容量。