共用斷開式繩系連續起升鑽機井架、底座的一體化結構的製作方法

2023-12-10 12:36:47 1

專利名稱：共用斷開式繩系連續起升鑽機井架、底座的一體化結構的製作方法
技術領域：
本實用新型與石油鑽採行業有關，特別是一種共用斷開式繩系連續起升鑽機井架、底座的一體化結構。
背景技術：
石油鑽機的底座是鑽機的主要結構件，起到支撐井架、立根和鑽臺設備負荷的作用，其下部預留空間，以便安裝鑽井防噴器組。
現有的石油鑽機有各種形式的底座，按安裝方式的不同，底座一般可分為三種型式一種是箱型式(包括疊箱型式)；另一種是拖撬型式；還有一種是升舉型式(平行四邊形)，井架豎立在底座之上。
現分述如下1.箱型式或疊箱型式，如圖1所示該結構底座主要分為若干模塊，其左右基座形式為箱型，各大模塊之間用銷子相互連接，各個模塊整體拼裝，組成整個底座。該結構型式剛性較好，結構牢固。但存在有以下缺點A.安裝繁瑣，需要依賴外部動力組裝。
B.部分模塊體積大，重量重，安裝困難，安全性差。
C.運輸單元較多。搬家工作繁重。
D.安裝時高位吊裝單元多，特別是鑽臺臺面較高時，十分困難，且安裝時間長，費用較高。
E.鑽臺高度取決於壘疊高度。
2.拖撬型式，如圖2所示該結構底座設計為可整體拖運型，其左右基座形式為拖撬型，各個模塊之間用銷子相互連接，整體拼裝，組成整個底座拖撬。該結構型式剛性較好，結構牢固，搬家運輸方便。但存在有以下缺點A.安裝需要依賴外部動力組裝。
B.僅限用於小型鑽機，因整體拖運模塊外形、重量有限制，不可應用於重型鑽機。
C.鑽臺臺面較低，難以滿足現代鑽井井口安裝要求。
3.升舉型式，如圖3所示這是當前最廣泛使用的型式。
該結構底座的主要特點是以底層、頂層、中層等組成，底座的底層、頂層之間由中層連接，在中層內包括若干組長度相同的與底層、頂層鉸接的轉動杆系，各自繞銷軸作相向轉動，靠絞車和遊車設備用鋼絲繩牽引起升或下放底座頂層(鑽臺)及先期已安裝的鑽臺設備，井架和底座以樞軸相連，也靠絞車和遊車設備用鋼絲繩牽引而豎立或下放。這種型式的專利如US P 4569168(1986-2-11)「用於移動式石油鑽機的自升式底座」；US P4831795(1989-5-23)「鑽機塔架裝配」；中國專利2034148(1989-5-24)對牽引繩的布置作出改進。採用此種升舉型式時，設備實現低位安裝，依靠絞車自身動力並借用鑽機提升系統實現底座和井架的整體起升，應用廣泛，如US P 6523319(2003-2-25)「移動鑽機」仍然採用類似結構。但升舉型式存在以下缺點
A.底座結構較複雜(如以底層、頂層、中層等組成的平行四邊形三層式鉸接底座)。
B.由於多點鉸接，製造、安裝精度要求高。
C.整體剛性略差。
D.由於井架安裝於底座頂層(即鑽臺)，穩定性較差。
E.井架、底座起升為兩套繩系，中間需要倒換繩系，花費時間較長。
針對以上缺點，中國專利200420020021.1作出明顯改進。
石油鑽井機械行業一直著眼於開發一種拆裝迅速，穩定性高，性能優異的底座和井架結構，本專利在中國專利200420020021.1一套繩系連續起升鑽機井架底座一體化結構和200320109526.0垂直自升，高度可調鑽臺與井架一體化的底座基礎上，進一步滿足上述要求。

發明內容
本實用新型所要解決的技術問題就在於克服上述現有技術中的不足，提出一種共用斷開式繩系連續起升鑽機井架、底座的一體化結構。
本實用新型不但沿用了自起升概念和措施，克服了上述各種現有技術中存在的問題和缺點，而且通過計算機對結構整體穩定性的分析計算，證明該結構完全滿足各種鑽井工況的工作要求，整體剛性良好。
本實用新型是通過以下技術方案實現的一套繩系連續起升鑽機井架、底座的一體化結構，包括井架1、人字架2、底座3、鑽井大繩11和起升大繩12，底座3為上層31、中層32和下層33三層結構；起升大繩12的一端與遊車設備4的平衡三角架41相連，另一端經井架1上的起升滑輪組14和人字架2上的滑輪21與底座上層31相連，井架1的根部和人字架2的根部分別與底座3的下層33連接，其特點在於，該起升大繩12是一套兩段式起升大繩。起升時，依靠絞車5動力先將井架1起升到位。在井架1起升到位後，固定井架1與人字架2之間的連接固定銷6。下放遊車設備4，在起升大繩12斷點處斷開連接銷123，將與遊車設備4相連的起升大繩12前段122與底座上層31連接，依靠絞車5動力繼續提升遊車設備4，拖動起升大繩12前段繩系122，起升底座3的上層31到位，然後，連接人字架2、底座上層31之間的連接固定銷7，完成起升安裝作業。下放井架1、底座3按相反程序進行即可。
本實用新型結構仍採用由下層、上層、中層構成的平行四邊形底座及其鉸接起升下放形式；取消升舉式底座的起升立支架，降低製造難度；底座的上層左右座仍採用前開口式結構；井架大腿及其人字架腿生根於底座的下層上，而不是在底座上層上，結構穩定性好。
本實用新型的獨特之處在於，其一，共用斷開式起升大繩斷開作業及繩與底座連接方式，實現井架和底座的先後起升即動用鑽機絞車，通過鑽機遊動系統和起升大繩的牽引，在採用常規穿繩方式的情況下，將井架首先起升到位並以連接銷把人字架與井架加以固定，然後在專門設計的斷點處斷開起升大繩，下放遊車，把與遊車相連的前段大繩繩頭固定在底座的上層上，繼而鬆開底座上下層之間的連接，再次動用鑽機絞車，通過鑽機遊動系統和起升大繩的牽引實現底座上層及其所裝設備(包括鑽工房)的起升到位，最後連接底座與人字架之間的固定銷，全面完成井架、底座的起升工作。這種理念是易於實現而新穎的，它沿用了自起升概念和措施，但不必採用兩套起升大繩分別起升井架、底座，不必在井架起升到位和倒換繩系後才起升底座。新結構只要在專門設計的斷點處斷開繩系，下放遊車，將與遊車相連的前段大繩繩頭固定在底座上層，鬆開底座上層、下層之間的連接，即可起升底座，不但節約時間，降低勞動強度，而且提高安全性。
其二，由於起升方式的變化，人字架可設計置於臺面以下，使底座起升到位後臺面空闊，易於各種設備的安裝和擺放，便於規劃安全和逃生路線。
其三，人字架採用無大橫梁片架式結構。
此實用新型通過計算機對結構進行模擬分析計算，其起升穩定性和整體穩定性均符合相關規範要求，該實用新型不但完全滿足各種鑽井工況的工作要求，且起升快速平穩，整體剛性良好。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是1.井架生根於底座下座、兩者連為一體、整體剛性、穩定性好。
2.裝拆方便，鑽臺設備可在底座起升前進行低位安裝，然後整體起升。鑽臺設備亦可在底座下放後實現低位拆卸。
3.起升快速，利用兩段式繩系分別起升井架、底座。起升底座時，斷開繩系，下放遊車，將與遊車相連的前段大繩繩頭固定在底座上層，鬆開底座上層與下層之間的連接，即可起升底座。就重型鑽機而言，由於起升大繩較粗，剛性大，重量重，採用一般懸臂滑輪方式來起升底座時，倒繩困難，起升大繩很難穿入滑輪繩槽之中，現場操作性差。採用兩段式繩系起升方式則方便的多，可以大大節約拆裝時間，降低勞動強度，提高操作安全性，具有較高的經濟效益。
4.人字架設計無大橫梁，採用片架式結構，人字架設計高度不超過鑽臺面，在底座起升到位後，人字架處於鑽臺面之下，檯面上空間廣闊，易於各種設備的安裝和擺放，便於規劃安全和逃生路線，符合HSE規範，設計更具人性化。
5.採用鑽機自身所配備的鑽井絞車為動力，借用鑽機提升系統，以鋼絲繩牽引來完成鑽臺起升、下放，操控簡單便捷。
6.預設整拖接口，適宜拖車整體拖移，適用於移動式鑽機。


圖1是現有技術疊箱型式鑽機結構示意圖；圖2是現有技術拖撬型式鑽機結構示意圖；圖3是現有技術升舉型式(平行四邊形)鑽機結構示意圖；圖4是本實用新型未起升結構示意圖；圖5是本實用新型井架、底座起升穿繩示意圖；圖6是本實用新型井架起升到位的示意圖；圖7是本實用新型起升底座的示意圖；圖8是本實用新型底座起升後結構示意圖。
具體實施方式
如圖4～8所示，是本實用新型共用斷開式繩系連續起升鑽機井架、底座的一體化結構最佳實施例的結構示意圖。具體安裝實施步驟如下1.先將底座3上層31、下層33按規定位置上、下疊放，安裝好底座中層32，並將底座3的下層33、上層31固定連接好，在低位，通常小於3m的高程，安裝好人字架2及底座3的上層31上的絞車5和其他各種鑽井設備；2.把井架1安裝在初始起升位置，按起升要求穿好鑽井大繩11、起升大繩12；3.用絞車5把井架1以鉸升方式牽引起升到位，並把井架1與井架人字架2以固定銷6連接固定好；4.下放遊車4，在斷點處斷開連接銷123，將起升大繩12分成前後兩段，將與遊車5相連的起升大繩12前段122與底座上層31連接，解除底座3的上層31、下層33之間的固定；5.通過連接在底座3上層3上的起升大繩前段122，絞車繼續牽引底座上層連同安裝在它上面的設備，使得中層32各轉動杆系繞各自銷軸作同向轉動，靠絞車5和遊車設備4及鑽井大繩11的作用，用起升大繩12前段122牽引起升(下放)底座上層(鑽臺)及先期已安裝的鑽臺設備到預定位置。
6.裝上底座上層31與人字架2之間的連接銷7。
7.調節安裝在井架上的井眼調節對中裝置8，完成井眼對中作業。
採用本實用新型結構的共用斷開式繩系連續起升鑽機井架、底座的一體化結構，可大大提高實際施工中的效率，降低生產成本、勞動強度和人力，具有顯著的進步。
權利要求1.共用斷開式繩系連續起升鑽機井架、底座的一體化結構，包括井架(1)、人字架(2)、底座(3)、鑽井大繩(11)和起升大繩(12)，底座(3)為上層(31)、中層(32)和下層(33)三層結構；起升大繩(12)的一端與遊車設備(4)的大鉤(41)相連，另一端經井架(1)上的起升滑輪組(14)和人字架(2)上的滑輪(21)與底座上層(31)相連，井架(1)的根部和人字架(2)的根部分別與底座(3)的下層(33)連接，其特徵在於，該起升大繩(12)是一套兩段式起升大繩。
專利摘要本實用新型與石油鑽採行業有關，特別是一套繩系連續起升鑽機井架、底座的一體化結構，包括井架、人字架、底座、鑽井大繩和起升大繩，底座為上層、中層和下層三層結構；起升大繩的一端與遊車設備的平衡三角架相連，另一端經井架上的起升滑輪組和人字架上的滑輪與底座上層相連，井架的根部和人字架的根部分別與底座的下層連接，其特點在於，該起升大繩是一套兩段式起升大繩。採用本實用新型結構，可大大提高實際施工中的效率，降低生產成本、勞動強度和人力。
文檔編號B66F19/00GK2841935SQ200520043338
公開日2006年11月29日 申請日期2005年7月12日 優先權日2005年7月12日
發明者何世聰, 高波, 周紅謙 申請人:上海三高石油設備有限公司