本实用新型涉及石油及天然气钻探技术领域，特别涉及一种二层台指梁间距定位装置及二层台指梁系统。
背景技术：
在钻井施工过程中，一般在井架二层台设置固定指梁来排放钻具。不同的钻井工况需要使用不同规格尺寸的钻具，常用钻具的尺寸从2-3/8in到5-1/2in不等，因此现有的二层台固定指梁的间距需要满足最大常规钻具的尺寸要求，一般为150mm左右。但这种大间距的固定指梁在排放小规格钻具时，会因间距过大引起钻具在指梁内倾倒、错乱无序的情况；且小规格钻具在风力作用下容易剧烈摆动，导致钻具撞击指梁以及钻具之间相互撞击，对井架及二层台形成冲击荷载，对井架及二层台结构安全带来风险，现场噪声严重，影响工人交流指挥。
针对现有固定式指梁的上述技术缺陷及其难以整体更换的特点，近年来出现了多种二层台指梁间距调节方案：
cn109469452a中提出了一种由固定指梁、滑动指梁、翻转指梁组成的指梁间距调节装置，但其中可翻转指梁的活动空间过大且操作繁琐；滑动指梁利用蜗轮、蜗杆和滑动座进行驱动，控制过程比较繁琐。
cn206016722u中提出了一种套筒式二层台挡杆架，将指梁固定在套筒上，通过移动每个套筒在圆柱形横梁上的位置达到改变指梁间距的目的；这种方式需要工人分别移动每个套筒的位置来才能实现指梁间距的调整，费时费力，而且无法精确控制指梁间距。
cn110500050a通过在相邻两组指梁之间设置套筒和丝杆来调节指梁间距，由于该方式需要在每相邻两组指梁之间分别进行调节，对于多排指梁的二层台，调节效率比较低。
cn202645450u和cn110630192a均采用了双层指梁组的结构，通过调整两组指梁之间的相对位置达到调节指梁间距的目的；但其执行机构均采用齿轮齿条的驱动方式，安装布置比较复杂、制造成本较高；且分别使用锁紧气缸和限位槽对可移动的指梁进行限位，结构比较复杂、制造成本较高。
技术实现要素：
本实用新型针对现二层台指梁间距调节机构的驱动方式和限位方式的结构较复杂、安装较繁琐、需要工人手动操作、制造成本较高的技术缺陷，提出一种二层台指梁间距定位装置及二层台指梁系统。本实用新型采用单向驱动器配合复位装置调节指梁组的位置，结构简单可靠、安装和操作方便；使用独立的定位器对指梁组进行定位，优化了指梁组的受力分布，提高了相关结构的可靠性，同时使操作人员能够使用定位器完成调节指梁间距的全部工作，降低了劳动强度，提高了生产效率和安全性、降低生产成本。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种二层台指梁间距定位装置，包括指梁组一和指梁组二，所述指梁组一固定连接在二层台上并形成间隙一，所述指梁组二与所述指梁组一重叠设置并形成间隙二；所述指梁组二配套有动力部件和定位器，所述动力部件能够驱动所述指梁组二相对于所述指梁组一平移，所述定位器能够对平移中的所述指梁组二进行定位并形成间隙三，所述间隙三用于排放不同直径的钻具；所述动力部件包括单向驱动器和复位装置，所述复位装置能够在所述单向驱动器停止工作后使所述指梁组二返回至起始位置。
本实用新型使用独立的定位器对指梁组二进行定位，定位器独立安装在二层台上，优化了指梁组的受力分布，提高了相关结构的可靠性；定位器采用独立的控制系统，无需工人手动定位，使得操作人员能够使用定位器完成调节指梁间距的全部工作，降低了劳动强度，提高了生产效率和安全性，降低生产成本；本实用新型使用的动力部件由单向驱动器和复位装置构成，其结构较双向驱动器或齿轮齿条结构更加简单、安装更加方便、成本更低。
优选地，所述指梁组二固定连接在套筒上，所述套筒套装在轴上，所述套筒的长度l小于所述轴的长度l1，所述轴的两端固定连接支座，所述支座固定连接在所述二层台上。
指梁组二采用套筒结构，动力部件的一端固定连接套筒外壁，另一端连接二层台；套筒的长度l短于轴的长度l1，使套筒能够沿轴滑动，以带动指梁组二平移，以配合指梁组一形成间隙三；套筒结构的整体结构简单、力学性能好，长时间使用后不易发生变形，制造成本低；同时几何形状规则、容易清理、便于现场操作维护和更换，能够较好地适应钻井现场的工况要求。
优选地，所述定位器固定连接在二层台上，所述定位器包括滑块和滑槽，所述滑块的一端固定连接在所述套筒上，另一端插入所述滑槽并在所述滑槽的长度l2范围内滑动，所述定位器还包括多个不同厚度的挡片，每个所述挡片均配套有独立的升降部，每个所述升降部能够将对应的所述挡片插进或提出所述滑槽，以改变所述滑槽的长度l2。
定位器采用独立的控制系统控制挡片的起升，以改变滑槽的长度l2、限制滑块的滑动范围，从而对套筒及指梁组二进行定位，操作人员通过操控定位器完成调节指梁间距的全部工作，降低了劳动强度，提高了生产效率和安全性，降低生产成本；定位器独立安装在二层台上，滑块固定连接在套筒上，因此指梁组二被定位时由套筒受力，两端的支座不再受力，优化了指梁组二的受力分布，提高了支座的稳定性和整体结构的可靠性。
具体操作过程为：
a、需要排放最大直径钻具时，操作升降部将所有挡片提起，此时滑槽内无挡片，滑槽的长度l2最大；操作单向驱动器将套筒推(拉)向轴的一端，由于滑块比滑槽短，套筒带动滑块移动并抵接在滑槽的一端，此时滑槽的另一端产生间隙；操作升降部将挡片插入并填满轴滑槽另一端的间隙，使滑块和与之连接的套筒无法继续移动，第二指梁被定位；此时指梁组一和指梁组二的边缘平齐，间隙一和间隙二完全重叠，形成最大的间隙三，用于排放最大直径钻具；
b、需要排放较小直径钻具时，先确定所需间隙三的大小，从而确定第二指梁的定位位置，并得到滑槽两端间隙需要的挡片厚度；操作单向驱动器产生一定的拉(推)力，使指梁组二朝指定位置移动，带动滑块在滑槽内移动，如果移动过量，则暂停动力部件，使复位装置带动指梁组二往回移动，同时带动滑块在滑槽内往回移动；当指梁组二移动到正确位置时，操作升降部在滑槽两端的间隙内插入正确厚度的挡片，使滑块和与之连接的套筒无法继续移动，第二指梁被定位；此时指梁组一和指梁组二发生错位，形成较小的间隙三，用于排放较小直径钻具；
c、需要排放更小或更大直径钻具时，根据所需间隙三的大小重复上述操作，调整滑槽两端的挡片厚度即可。
优选地，所述升降部为液缸或电缸或气缸。
该三种驱动方式结构简单可靠、安装和操作方便、响应快速准确，能够适应狭小的安装空间，可以根据现场情况调整连接方式和连接位置，能够较好地适应钻井现场的操作特点。
优选地，所述单向驱动器的一端与所述套筒固定连接，所述单向驱动器的另一端固定连接在所述二层台上，所述复位装置设置在所述套筒的端部。
单向驱动器相比于双向驱动器和齿轮齿条结构具有更简单的外形，能够更加方便地连接在套筒外壁上，连接方式可以是焊接、螺纹连接等形式，能够较好地适应钻井现场的操作特点；由于是单向驱动器，因此设置复位装置，可以将复位装置设置在套筒的端部，当需要指梁组二往回移动或回复至起始位置时，只需暂停单向驱动器，此时复位装置能够驱动指梁组二回复移动。
优选地，所述复位装置为弹性元件。
弹性元件可以是弹簧，也可以是其他可替代的弹性部件，弹性元件能够沿套筒的移动方向施加回复力，不会造成力的浪费，结构简单、成本低廉且回复效果好。
优选地，所述单向驱动器为液缸或电缸或气缸。
该三种驱动方式结构简单可靠、安装和操作方便、响应快速准确，能够适应狭小的安装空间，可以根据现场情况调整连接方式和连接位置，能够较好地适应钻井现场的操作特点。
优选地，所述间隙一和所述间隙二的大小相同。
间隙一和间隙二均设置为具体工况下最大钻具所需的尺寸，即在钻井作业中，当需要排放最大尺寸的钻具时，控制动力部件使指梁组一和指梁组二相互重合，则钻具能够穿过间隙一和间隙二，完成排管操作；不会因间隙一和间隙二大小不同导致无法排放最大尺寸的钻具。
一种二层台指梁系统，包括至少一个二层台指梁间距定位装置。
一般情况下，井架配套的二层台指梁系统包含至少一个二层台指梁间距定位装置，以便排放足够的、不同直径的钻具，方便下钻操作，减少钻具起升时间，提高生产效率。
本实用新型的有益效果是：
1、二层台指梁间距定位装置，使用独立的定位器对指梁组二进行定位，定位器独立安装在二层台上，优化了指梁组的受力分布，提高了相关结构的可靠性，定位器采用独立的控制系统，无需工人手动定位，使得操作人员能够使用定位器完成调节指梁间距的全部工作，降低了劳动强度，提高了生产效率和安全性，降低生产成本；本实用新型使用的动力部件由单向驱动器和复位装置构成，其结构较双向驱动器或齿轮齿条结构更加简单、安装更加方便、成本更低。
2、二层台指梁系统，包含至少一个二层台指梁间距定位装置，能够根据需要排放足够的、不同直径的钻具，方便下钻操作，减少钻具起升时间，提高生产效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
图1是实施例1中二层台指梁间距定位装置的结构示意图。
图2是图1中a处的放大结构图。
图3是实施例1中排放最大直径钻杆时二层台指梁间距定位装置的俯视图。
图4是实施例1中排放最大直径钻杆时定位器的工作原理示意图。
图5是实施例1中排放最大直径钻杆时二层台指梁间距定位装置的前视图。
图6是图5中b-b截面剖视图。
图7是图6中c处的放大结构图。
图8是实施例1中排放较小直径钻杆时定位器的工作原理示意图。
图9是实施例1中排放较小直径钻杆时二层台指梁间距定位装置的俯视图。
图10是实施例2中二层台指梁间距定位装置的结构示意图。
图11图10中a’处的放大结构图。
图12是实施例2中排放最大直径钻杆时二层台指梁间距定位装置的前视图。
图13是图12中b’-b’截面剖视图。
图14图13中c’处的放大结构图。
图15是实施例3中二层台指梁系统的结构示意图。
其中附图标记为：1-指梁组一，2-指梁组二，21-套筒，22-轴，23-支座，31-间隙一，32-间隙二，33-间隙三，41-单向驱动器，42-复位装置，5-定位器，51-滑块，52-滑槽，53-挡片，54-升降部，6-钻具，7-二层台。
具体实施方式
实施例1
如图1-3所示，一种二层台指梁间距定位装置，包括指梁组一1和指梁组二2，指梁组一1固定连接在二层台7上并形成间隙一31，指梁组二2与指梁组一1重叠设置并形成间隙二32；指梁组二2配套有动力部件4和定位器5，动力部件4能够驱动指梁组二2相对于指梁组一1平移，定位器5能够对平移中的指梁组二2进行定位并形成间隙三33，间隙三33用于排放不同直径的钻具6；动力部件4包括单向驱动器41和复位装置42，复位装置42能够在单向驱动器41停止工作后使指梁组二2返回至起始位置，复位装置42为不同形式的弹性元件，本实施例中为弹簧。
如图5-6所示，指梁组二2固定连接在套筒21上，套筒21套装在轴22上，套筒21的长度l小于轴22的长度l1，轴22的两端固定连接支座23，支座23固定连接在二层台7上。
套筒21的长度l短于轴22的长度l1，使套筒21能够沿轴22在两个支座23之间滑动，以带动指梁组二2平移，从而配合指梁组一1形成间隙三33；套筒结构的整体结构简单、力学性能好，长时间使用后不易发生变形，制造成本低；同时几何形状规则、容易清理、便于现场操作维护和更换，能够较好地适应钻井现场的工况要求。
如图7-9所示，定位器5固定连接在二层台7上，其包括滑块51和滑槽52，滑块51的一端焊接在套筒21的外壁上(结合图2)，另一端伸进滑槽52并在滑槽52的长度l2范围内滑动，定位器5还包括多个不同厚度的挡片53，每个挡片53均配套有独立的升降部54，每个升降部54能够将对应挡片53插入或提出滑槽52，以改变滑槽52的长度，从而限制滑块51在滑槽52内的滑动范围。
具体操作过程为：
a、结合图3-4，需要排放最大直径钻具6时，操作升降部54将滑槽52内所有挡片53提起，操作单向驱动器41将套筒21推(拉)向轴21的左端，由于滑块51比滑槽52短，套筒21带动滑块51移动并抵接在滑槽52的左端，此时滑槽52的右端产生间隙；操作升降部54将滑槽52右侧的挡片53插入并填满滑槽52右端的间隙，使滑块51和与之连接的套筒21无法继续移动，指梁组二2被定位；此时如图3所示，指梁组一1和指梁组二2的边缘平齐，间隙一31和间隙二32完全重叠，形成最大的间隙三33，用于排放最大直径的钻具6；
b、结合图8-9，需要排放较小直径的钻具6时，先确定所需间隙三33的大小，从而确定指梁组二2的定位位置；操作升降部54将滑槽52右侧的正确厚度的挡片53提起，再操作单向驱动器41产生一定的拉(推)力，使指梁组二2向右移动，带动滑块51在滑槽52内向右移动，如果移动过量，则暂停单向驱动器41，使复位装置42(弹簧)带动指梁组二2向左回复，同时带动滑块51在滑槽52内向左移动；当指梁组二2移动到正确位置后，操作升降部54在滑槽52两端的间隙内插入正确厚度的挡片53，使滑块51和与之连接的套筒21无法继续移动，指梁组二2被定位；此时指梁组一1和指梁组二2发生错位，形成较小的间隙三33，用于排放较小直径的钻具6；
c、需要排放更小或更大直径的钻具6时，根据所需间隙三33的大小重复上述操作，调整滑槽52两端的挡片53厚度即可。
定位器5采用独立的控制系统控制挡片53的起升，以改变滑槽52的长度l2、限制滑块51的滑动范围，从而对套筒21及指梁组二2进行定位，操作人员能够使用定位器5完成调节指梁间距的全部工作，降低了劳动强度，提高了生产效率和安全性，降低生产成本；定位器5独立安装在二层台7上，滑块51固定连接在套筒21上，因此指梁组二2被定位时由套筒21受力，两端的支座23不再受力，优化了指梁组二2的受力分布，提高了支座23的稳定性和整体结构的可靠性。如图5所示，单向驱动器41为单作用液压缸，其一端连接套筒21的外壁，另一端连接二层台7，在套筒21的端部设置弹簧作为复位装置42。
单向驱动器41相比于双向驱动器和齿轮齿条结构具有更简单的外形，能够更加方便地连接在套筒21的外壁上，连接方式可以是焊接、螺纹连接等形式，能够较好地适应钻井现场的操作特点；由于是单向驱动器41只能进行单向运动，因此在套筒21的端部设置弹簧作为复位装置42，弹簧能够沿套筒21的移动方向施加回复力，不会造成力的浪费，结构简单且回复效果好；当需要指梁组二往回移动或回复至起始位置时，只需暂停单向驱动器41，此时复位装置42能够驱动指梁组二回复移动；复位装置42也可以是其他形式的弹性元件。
本实用新型采用单向驱动器41配合复位装置42调节指梁组的位置，结构简单可靠、安装和操作方便；使用独立的定位器5对指梁组二2进行定位，优化了指梁组二2的受力分布，提高了相关结构的可靠性，同时使得操作人员能够使用定位器5完成调节指梁间距的全部工作，降低了劳动强度，提高了生产效率和安全性、降低生产成本。
实施例2
如图10-14所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，定位器5采用立式安装方式，本实施例相比于实施例1中定位器5采用卧式安装方式，需要的安装面积更小，能够增大二层台安全通道的宽度。
实施例3
如图15所示，二层台指梁系统包含两个二层台指梁间距定位装置，以便排放足够的钻具，方便下钻操作，减少钻具起升时间，提高生产效率。
以上公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种二层台指梁间距定位装置，其特征在于，包括指梁组一(1)和指梁组二(2)，所述指梁组一(1)固定连接在二层台(7)上并形成间隙一(31)，所述指梁组二(2)与所述指梁组一(1)重叠设置并形成间隙二(32)；所述指梁组二(2)配套有动力部件(4)和定位器(5)，所述动力部件(4)能够驱动所述指梁组二(2)相对于所述指梁组一(1)横向平移，所述定位器(5)能够对平移中的所述指梁组二(2)进行定位并形成间隙三(33)，所述间隙三(33)用于排放不同直径的钻具；所述动力部件(4)包括单向驱动器(41)和复位装置(42)，所述复位装置(42)能够在所述单向驱动器(41)停止工作后使所述指梁组二(2)返回至起始位置。
2.根据权利要求1所述的一种二层台指梁间距定位装置，其特征在于，所述指梁组二(2)固定连接在套筒(21)上，所述套筒(21)套装在轴(22)上，所述套筒(21)的长度l小于所述轴(22)的长度l1，所述轴(22)的两端固定连接支座(23)，所述支座(23)固定连接在所述二层台(7)上。
3.根据权利要求2所述的一种二层台指梁间距定位装置，其特征在于，所述定位器(5)固定连接在所述二层台(7)上，所述定位器(5)包括滑块(51)和滑槽(52)，所述滑块(51)的一端固定连接在所述套筒(21)上，另一端插入所述滑槽(52)并在所述滑槽(52)的长度l2范围内滑动；所述定位器(5)还包括多个不同厚度的挡片(53)，每个所述挡片(53)均配套有独立的升降部(54)，每个所述升降部(54)能够将对应的所述挡片(53)插进或提出所述滑槽(52)，以改变所述滑槽(52)的长度l2。
4.根据权利要求3所述的一种二层台指梁间距定位装置，其特征在于，所述升降部(54)为液缸或电缸或气缸。
5.根据权利要求2所述的一种二层台指梁间距定位装置，其特征在于，所述单向驱动器(41)的一端与所述套筒(21)固定连接，所述单向驱动器(41)的另一端固定连接在所述二层台(7)上，所述复位装置(42)设置在所述套筒(21)的端部。
6.根据权利要求5所述的一种二层台指梁间距定位装置，其特征在于，所述复位装置(42)为弹性元件。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种二层台指梁间距定位装置，其特征在于，所述单向驱动器(41)为液缸或电缸或气缸。
8.根据权利要求1-6任一所述的一种二层台指梁间距定位装置，其特征在于，所述间隙一(31)和所述间隙二(32)的大小相同。
9.一种二层台指梁系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-8任一所述的二层台指梁间距定位装置。
技术总结