多油缸舉升及旋轉集成式海洋液壓修井機的製作方法

2023-12-09 19:16:46 1

本發明涉及到海洋石油鑽採修井及完井作業設備領域，特別涉及到多油缸舉升及旋轉集成式海洋液壓修井機。

背景技術：

現有海洋工程修井領域較多的生產平臺由於平臺載荷及作業面積受限等原因無法自備修井機，大型支持平臺或海洋模塊修井機體積大且搬遷及吊裝成本高。海洋模塊修井機體積龐大或部分支持平臺上裝修井機懸臂梁行程受限，支持平臺不能靠近生產平臺進行作業。利用鑽井平臺或大型支持平臺進行作業，費用支出較高，且可利用資源有限，致使油公司開發成本過高甚至影響油田產量。

目前，進行海洋平臺修井作業的液壓修井機設備或作業方式，主要有如下幾種：

一、比如早期以江漢石油管理局第四機械廠、寶雞石油機械廠和南陽石油機械廠為主生產的普通陸地修井機結構模式的海洋修井機，其結構組成複雜、外形龐大，在海洋平臺作業面積或承載能力受限的情況下，就無法進場實施作業，且製造、搬運、安裝成本相對較高。

二、如勝利油田山友石油技術有限公司發明的專利號為cn101725326a的模塊組裝式海上平臺液壓蓄能修井機，採用的是單根主液缸上端安裝有驢頭、驢頭前端兩側對稱安裝有兩個天車定滑輪、在三角架內中間安裝有兩個定滑輪，天車滑輪和定滑輪通過鋼絲繩與大鉤連接的作業形式實現管柱的起下，但無法進行旋轉作業，作業範圍受限。

三、天津科技2011（5）:31-33文章提出的海洋液壓提升修井機的研究，設計的一種海洋液壓提升修井機，採用的是2組或多組同步液壓油缸頂升遊動梁與多組定滑輪配合實現遊車大鉤的起升，旋轉系統仍然採用的是動力水龍頭，旋轉功能模塊集成度低。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種多油缸舉升及旋轉集成式海洋液壓修井機。其目的一為：該修井機採用液壓控制、模塊移運吊裝，作業效率高、投入成本低，能進行修井及完井作業，解決海洋生產平臺作業載荷及平臺面積受限的問題；目的二為：提供一種支持作業平臺組合作業模式，為海上修採平臺、導管架平臺作業提供裝備解決方案，實現起下管柱、打撈、磨銑、鑽塞等修井及試油試採、永久性棄井等作業服務，支撐海上油田高效率、低成本開發，為油公司創造良好的經濟效益。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種多油缸舉升及旋轉集成式海洋液壓修井機，包括液壓動力機構1、舉升模塊、液壓控制模塊、滑移底座模塊、舉升油缸6、固定卡瓦7、液壓動力轉盤8、旋轉密封座9、遊動卡瓦10、旋轉卡瓦11、提升窗13、大鉗旋轉臂15、伸縮拔杆16、輔助液壓小絞車17、雙滾筒平衡絞車18、直立式平臺19、操作平臺20、主操作臺21、副操作臺22、防噴器司鑽臺23、導管架平臺24、防噴器吊裝機構29、爬行器30、移動控制箱31和防噴器組32，所述的海洋液壓修井機在導管架平臺24上裝有滑移底座模塊，在滑移底座模塊的滑移下底座26中間裝有放噴器組32，滑移底座模塊的滑移上底座27上裝有直立式平臺19、液壓動力機構1和舉升模塊，舉升模塊上部裝有操作平臺20，大鉗旋轉臂15與直立式平臺19上的安裝支座14相連接，其中部固裝在操作平臺20的底板上，伸縮拔杆16通過銷軸連接使其底部固定在滑移上底座27上，其外管中上部與操作平臺20側面使用銷軸固定，液壓動力機構1通過管線和導線分別與操作平臺20上的主操作臺21、副操作臺22和防噴器司鑽臺23相連接。

所述的舉升模塊為舉升下連接座2、舉升中連接座3、舉升上連接座4與四根舉升承載支腿5組焊成一套整體舉升框架，舉升油缸6下部固裝在舉升下連接座2上，上部固裝在頂部制動平臺板12上，舉升下連接座2和舉升中連接座3上分別裝有固定卡瓦7，舉升油缸6頂部裝有安裝支座14，安裝支座14上裝有提升窗13，提升窗13內裝有液壓動力轉盤8，液壓動力轉盤8上方裝有旋轉密封座9，旋轉密封座9上方裝有遊動卡瓦10，遊動卡瓦10上方裝有旋轉卡瓦11，伸縮拔杆16上分別裝有輔助液壓小車17和雙滾筒平衡絞車18，輔助液壓小車17和雙滾筒平衡絞車18分別通過鋼絲繩與吊鉤相連接，伸縮拔杆16通過銷軸使其底部固定在滑移上底座27上，大鉗旋轉臂15一端與伸縮拔杆16相連接，另一端與操作平臺20相連接。

所述的液壓控制模塊是在操作平臺20上分別裝有主操作臺21、副操作臺22和防噴器司鑽臺23，在滑移底座26支腿的一側裝有滑移控制箱31。

所述的滑移底座模塊是將平臺導軌基座25通過銷軸固定在導管架平臺24的結構主梁上，滑移下底座26的四腿支撐通過棘爪固定在安裝在滑移下底座26的導軌上，滑移上底座27主梁下部裝有吊裝梁28，吊裝梁28上裝有防噴器吊裝機構29，滑移下底座26上分別設置有一對爬行器30。

所述的舉升模塊採用兩個舉升油缸6或四個舉升油缸6同步舉升。

所述的旋轉密封座9內設置有持續給卡瓦供油的密封油路。

所述的大鉗旋轉臂15採用液壓油缸助推，其旋轉角度為0-180度。

本發明的積極效果為：

1、該修井機適應海洋工程修井及完井作業領域，在支持平臺配合下能滿足海洋生產平臺無修井機模塊或支持平臺就位後懸臂梁行程受限無法覆蓋作業井組的情況下，對生產平臺油氣井提供井下作業服務；

2、該修井機配置的高壓旋轉密封座設有內置密封油路，能夠實現持續給卡瓦供油，提高旋轉作業效率；

3、該修井機配置徑向承扭的旋轉卡瓦，配合液壓動力轉盤夾持管柱進行旋轉作業，夾持效果好且不傷管柱；

4、該修井機配置的雙滾筒平衡絞車在作業過程中單根起下管杆，雙滾筒獨立操作並能夠任意位置懸停不下落，設置超載保護實現在作業過程中避免卡管造成的設備損壞；

5、該修井機配置的大鉗旋轉臂，採用液壓油缸助推0-180度旋轉，操作方便，有效降低勞動強度，能夠實現液壓鉗等工具準確對中井口作業；

6、該修井機設計了橫縱滑移底座模塊，採用四角固定連接裝置與主機集成，可以滿足導管架平臺多井口移動作業，井間作業適應性強；

7、該修井機結構緊湊、重量相對較輕、操作方便、安全可靠，能夠覆蓋生產平臺所有井口且具備旋轉送進作業工況的多油缸舉升及旋轉集成式海洋液壓修井機，為海洋石油生產平臺作業提供裝備解決方案，支撐海洋油田高效率、低成本開發，填補國內空白。

附圖說明

圖1、多油缸舉升及旋轉集成式海洋液壓修井機的結構示意圖；

圖2、多油缸舉升及旋轉集成式海洋液壓修井機的左視圖；

圖3、舉升模塊結構示意圖；

圖4、液壓控制模塊平面布置圖；

圖5、滑移底座模塊結構示意圖。

圖中：1、液壓動力機構、2、舉升下連接座、3、舉升中連接座、4、舉升上連接座、5、舉升承載支腿、6、舉升油缸、7、固定卡瓦、8、液壓動力轉盤、9、旋轉密封座、10、遊動卡瓦、11、旋轉卡瓦、12、制動平臺座、13、提升窗、14、安裝支座、15、大鉗旋轉臂、16、伸縮拔杆、17、輔助液壓小絞車、18、雙滾筒平衡絞車、19、直立式平臺、20、操作平臺、21、主操作臺、22、副操作臺、23、防噴器司鑽臺、24、導管架平臺、25、平臺導軌基座、26、滑移下底座、27、滑移上底座、28、吊裝梁、29、防噴器吊裝機構、30、爬行器、31、滑移控制箱、32、防噴器組。

具體實施方式

為進一步充分公開本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述。

參見附圖1-5，液壓動力機構1（圖1、圖2）其整體以封閉或半封閉橇架形式集成安裝在滑移上底座27甲板面，採用一進四出式分動箱帶泵驅動，分別為四組葉片泵提供動力，一組三聯葉片泵供油給液壓大鉗、散熱器馬達及輔助油路；一組三聯葉片泵供油給平衡絞車及卡瓦等控制系統；其餘兩組雙聯葉片泵供油給舉升模塊舉升油缸。

舉升模塊（圖1、圖2和圖3）包括舉升下連接座2、舉升中連接座3、舉升上連接座4、舉升承載支腿5、舉升油缸6、固定卡瓦7、液壓動力轉盤8、旋轉密封座9、遊動卡瓦10、旋轉卡瓦11、頂部制動平臺板12和提升窗13。舉升下連接座2、舉升中連接座3、舉升上連接座4與四根舉升承載支腿5組焊成一套整體舉升框架；舉升油缸6下部通過螺栓固定安裝在舉升下連接座2上，上部通過螺栓固定安裝在頂部制動平臺板12上，舉升上連接座4與頂部制動平臺板12之間採用螺栓連接起到微調扶正作用；液壓動力轉盤8與兩個或四個舉升油缸6頂部杆端採用螺帽連接固定，液壓動力轉盤8上部依次安裝旋轉密封座9、遊動卡瓦10和旋轉卡瓦11，均採用螺栓連接固定，旋轉密封座9設有內置密封油路，能夠實現持續給卡瓦供油，提高旋轉作業效率；頂部制動平臺板12上部安裝提升窗13，其連接方式採用銷軸連接、螺栓緊固；提升窗13下部邊角設置有大鉗旋轉臂15安裝支座14，大鉗旋轉臂15中部通過銷軸連接固定在操作平臺20底板上；兩個固定卡瓦7分別用螺栓固定在舉升中連接座3上平面和舉升下連接座2上平面上。伸縮拔杆16通過銷軸連接使其底部固定在滑移上底座27，其外部管中上部設置連接耳座與操作平臺20側面開口處設置的雙耳座使用銷軸固定，並在操作平臺20設置調節裝置實現伸縮拔杆16左右前後調整對中井口；伸縮拔杆16外部管安裝有輔助液壓小絞車17和雙滾筒平衡絞車18，雙滾筒平衡絞車18實現作業過程中單根起下管杆，雙滾筒獨立操作並能夠任意位置懸停不下落，設置超載保護實現在作業過程中避免卡管造成的設備損壞，輔助液壓小絞車17起輔助作用。在滑移上底座27甲板面上設置作業人員上下的直立式平臺19，上部通過銷軸固定在操作平臺20平臺面邊梁，同時，在作業過程中能方便的對固定卡瓦7進行維修，以及進行易損件的更換。

液壓控制模塊（圖1、圖2和圖4）採用分區集成控制，上部控制單元設置在操作平臺20上，包括主操作臺21、副操作臺22、防噴器司鑽臺23；主操作臺21控制單元包括舉升油缸控制、差動控制、卡瓦控制、轉盤控制、動力單元遠程控制（其中動力單元控制可實現對發動機的遠程熄火、緊急熄火以及油門的調節）、指重顯示、轉盤扭矩、轉盤轉速、立管壓力顯示、井口壓力顯示、發動機參數儀、氣喇叭控制、氣壓及相關壓力顯示等；副操作臺22控制單元包括平衡絞車二聯閥、左右平衡絞車調壓閥、左右平衡絞車剎車控制閥、液壓絞車控制閥、大鉗旋轉臂油缸控制以及相關壓力顯示等；防噴器司鑽臺23為防噴器組32的遠程司鑽控制單元，設置防噴器控制手柄及對應壓力顯示；操作平臺20四角護欄設置插孔支架將逃生器引致平臺安全區；操作平臺20四周設置有護欄及踢腳板，平臺底面為防滑鋪板；操作平臺20在靠近管堆場一側護欄處設置起下油管開孔通道，並安裝滾動裝置，在起下管柱作業時管柱沿滾動裝置運動。滑移控制箱31設置在滑移下底座26支腿一側，為下部控制單元，主要控制底座滑移及防噴器位置移動。

滑移底座模塊（圖1、圖2和圖5）中平臺導軌基座25通過銷軸連接固定在導管架平臺24結構主梁上，並設置卡緊裝置使其卡緊固定在導管架平臺24井口主梁內側板上，防止移位；滑移下底座26四腿支撐通過棘爪固定安裝在平臺導軌基座25導軌上；滑移上底座27四腿支撐通過棘爪固定安裝在滑移下底座26導軌上；滑移上底座27主梁下部設置有吊裝梁28作為防噴器吊裝機構29的導軌；平臺導軌基座25、滑移下底座26分別設置一對爬行器30；通過操作滑移控制箱31，滑移下底座26實現井間縱/橫向移動，滑移上底座27實現井間橫/縱向移動，防噴器吊裝機構29實現防噴器組32在井口上方橫/縱向移動和垂直方向升降。

本說明書中公開的所有特徵，或公開的所有過程中的步驟，除了互相排斥的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書（包括權利要求、摘要）中公開的任一特徵，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特徵加以替換。即除非特別敘述，每個特徵只是一系列等效或類似特徵中的一個例子而已。

以上所述僅是本發明的非限定實施方式，還可以衍生出大量的實施例，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思和不作出創造性勞動的前提下，還可以做出若干變形和改進的實施例，這些都屬於本發明的保護範圍。