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(1.三一集团有限公司 湖南分公司，长沙 410100；2.中国石油天然气股份有限公司西南油气分公司，成都 610017；3.东营市产品质量监督检检所，山东 东营 257000)

在钻井起下钻作业过程中，需要将钻杆立根由井口中心移送至二层台指梁间区域或从二层台指梁间区域移送至井口中心。传统作业方式是由一名井架工站在二层台的猴台上，伸手到井口中心位置将立根接到游车上的吊卡内或从吊卡内取出，同时还需要不断地在指梁间与井口中心之间移动钻杆立根[1]。这一作业过程存在以下问题：整个作业过程动作重复性高，工作枯燥乏味，长时间工作时效率低；钻井作业多为野外作业，工作环境恶劣，劳动强度大，且经常深夜施工，井架工容易产生疲劳，从而操作失误，导致安全事故；井架工长时间在高空作业，有极大的安全隐患和风险；新一代石油工人不愿意从事此类高风险且劳动强度大的工种，钻采行业面临愈来愈严重的用工难局面[2-3]。

钻井设备属于高价值的固定资产，更新换代较慢。如何针对相当数量的在役陆地钻机，提出适宜的自动化改造方案，降低钻井工人的劳动强度，提升钻井效率，是一个值得深入研究的课题[4]。

1 自动化立根排放系统总体方案

1.1 方案设计

自动化立根排放装置由二层台扶管机械手、钻台面提管机械手、司钻集成控制系统等三部分组成。装置采用“上扶下提”的方式[5]，以防爆伺服电机为驱动元件，由PLC 控制[6]，实现在起下钻和立根排放等作业过程中对钻柱的扶持、提升、下放和平移等动作的自动控制，替代了井架工和钻台内外钳工，减少了作业人数，简化了起下钻作业流程，提高了作业安全性。……