專利名稱：鉆臺垂直自升,二層臺同步升降的一體化井架底座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
石油鉆井界一直著眼于開發(fā)鉆臺高度可調(diào)，穩(wěn)定性高，底座和井架自行升 降的底座和井架結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明為石油鉆采行業(yè)提出一種鉆臺垂直自升，高度可調(diào)，二層臺可隨鉆 臺同步運動的井架底座一體化結(jié)構(gòu)，用于石油鉆井新型結(jié)構(gòu)鉆機。
背景技術(shù)：
石油鉆機的底座是鉆機的主要結(jié)構(gòu)件，起到支撐井架、立根和鉆臺設(shè)備負 荷的作用，其下部預(yù)留空間以便安裝鉆井防噴器組?，F(xiàn)有石油鉆機有各種形式 的底座，按安裝方式的不同，底座一般可分為3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)，而井架 則豎立于底座之上?，F(xiàn)分述如下
箱型式或疊箱型式
該結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)型式剛性較好，結(jié) 構(gòu)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，特別是鉆臺臺面較高時，十分困難，且安裝時 間長，費用較高。
E. 鉆臺高度取決于累疊高度。 拖撬型式
該結(jié)構(gòu)底座設(shè)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(jié)構(gòu)型式剛性較好，結(jié) 構(gòu)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. 僅限用于小型鉆機，因整體拖運模塊外形、重量有限制，不可應(yīng)用于重 型鉆機。
C. 鉆臺臺面較低，難以滿足現(xiàn)代鉆井井口安裝要求。 升舉型式
這是當前最廣泛使用的型式。
該結(jié)構(gòu)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(nèi)包括若干組長度相同的與底層、頂層鉸接的轉(zhuǎn)動桿 系，各自繞銷軸作相向轉(zhuǎn)動，靠絞車和游車設(shè)備用鋼絲繩牽引起升或下放底座 頂層(鉆臺)及先期已安裝的鉆臺設(shè)備，井架和底座以樞軸相連，也靠絞車和
游車設(shè)備用鋼絲繩牽引而豎立或下放。這種型式己形成專利如US P 4569168 (1986-2-11)"用于移動式石油鉆機的自升式底座"；US P 4831795 (1989-5-23) "鉆機塔架裝配"；中國專利2034148 (1989-5-24)對牽引繩的布置作出改進。
采用此種升舉型式時，設(shè)備實現(xiàn)低位安裝，依靠絞車自身動力并借用鉆機提升
系統(tǒng)實現(xiàn)底座和井架的整體起升，應(yīng)用廣泛，如US P 6523319 (2003-2-25)"移
動鉆機"仍然采用類似結(jié)構(gòu)。但升舉型式存在以下缺點
A. 底座結(jié)構(gòu)較復雜(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. 由于多點鉸接，制造、安裝精度要求高。
C. 整體剛性略差。
D. 由于井架安裝于底座頂層(即鉆臺)，穩(wěn)定性較差。
E. 鉆臺高度取決于底座中層桿系高度，桿系不調(diào)整，高度不可調(diào)。 石油鉆井界一直著眼于開發(fā)鉆臺高度可調(diào)，穩(wěn)定性高，底座和井架自行升
降的底座和井架結(jié)構(gòu)。
美國專利4821816 (1989-3-18)-"模塊化鉆機安裝方法"描述了一種鉆機 底座，它由兩個分離的平行滑撬和一個鉆井平臺構(gòu)成。在鉆機底座的兩個分離 的平行滑撬之間裝有尺寸適當?shù)墓軤顦?gòu)架，平臺用于支撐絞車和井架，而平臺 則以四條腿支撐在鉆機底座上。這四條腿與平臺和底座以樞軸相連，借用鉆井 平臺馬達，液壓泵，液缸，管狀構(gòu)架和連桿機構(gòu)來升降鉆井平臺。最后，經(jīng)平 行度調(diào)整，機械鎖定兩個分離的平行滑撬。無疑，管狀構(gòu)架和所述四腿的尺寸 將確定鉆井平臺的高度。
美國專利5408940 (1995-3-25)"用齒輪齒條機構(gòu)調(diào)節(jié)工作臺高度"采用齒 輪齒條機構(gòu)實現(xiàn)建筑工作臺起升和高度調(diào)節(jié)，未見用于石油鉆機。
由挪威EDM AS專利化的新概念鉆機采用齒輪齒條機構(gòu)來改進鉆機的提升系
統(tǒng)，還令井架下段起傳統(tǒng)底座的作用。
中國專利2206347 (1995-8-30)"—種石油鉆機井架"曾采用四腿落地井 架，在操作狀態(tài)下不晃動，抗扭轉(zhuǎn)剛度和承載能力提高。
這些專利技術(shù)對開發(fā)鉆臺高度可調(diào)，穩(wěn)定性高，底座和井架自行升降的底
座和井架結(jié)構(gòu)的開發(fā)有所啟發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利結(jié)構(gòu)上完全不同于上述各種常見鉆機結(jié)構(gòu)及所列專利，提出一 種全新的鉆機底座結(jié)構(gòu)和起升下放形式，即把平行四邊形三層式底座改變?yōu)橄?互平行的兩層式結(jié)構(gòu)(上層即鉆臺)；把井架大腿及其人字架腿生根于兩層式結(jié) 構(gòu)的下層，并以井架前腿及其人字架后腿作為兩層式結(jié)構(gòu)上層的運行導軌和支 撐架構(gòu)；把三層式底座的鉸接起升/下放形式改變?yōu)閮蓪邮浇Y(jié)構(gòu)中的頂層構(gòu)件垂 直起升/下放形式；全部起升/下放作業(yè)以鉆機自身所配備設(shè)備為動力，起升、 下放井架底座(即自起升式)。這種理念是新穎而易于實現(xiàn)的，不但沿用了自起 升概念和措施，克服了上述各種現(xiàn)有和專利結(jié)構(gòu)的問題和缺點，而且通過計算 機對結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的分析計算，證明該結(jié)構(gòu)完全滿足各種鉆井工況的工作要 求，整體剛性良好。其優(yōu)點歸納如下
井架生根于底座下座、兩者連為一體、整體剛性、穩(wěn)定性好。
裝拆方便，鉆臺設(shè)備可在底座起升前進行低位安裝，然后整體起升。
鉆臺設(shè)備亦可在底座下放后實現(xiàn)低位拆卸。
臺面上、下空間大，易于各種設(shè)備的安裝、擺放。
鉆臺高度可調(diào)，為用戶提供可調(diào)臺下凈空高度，滿足各種防噴器組對安裝 高度的需求。
采用鉆機自身所配備的鉆井絞車為動力，借用鉆機提升系統(tǒng)，以鋼絲繩牽 引來完成井架的起升、下放，鉆臺的起升、下放采用液壓驅(qū)動。
井架二層臺高度可調(diào)節(jié)，可控制底座頂層與二層臺同步升降運動，保持相 對位置不變。也可獨立調(diào)整二層臺工作高度，適應(yīng)不同鉆具要求。
運輸模塊數(shù)量和重量減少，節(jié)約運輸費用。
適宜拖車裝載，適用于移動式鉆機。
本發(fā)明鉆機的技術(shù)設(shè)計方案如下
鉆機的井架①、人字架②直接坐在底座的底層③上，底座只有底層③、頂 層④兩部分，沒有單獨的中層支腿結(jié)構(gòu)，而是把鉆機井架①的前腿⑥和井架人 字架的后腿⑦利用為底座的支腿來承受底座上的載荷，而且鉆機井架的前腿⑥ 和井架人字架的后腿⑦同時也是底座垂直起升時的導向?qū)к?。依靠絞車⑤動力 將井架①起升到位。在起升井架①到位，與人字架②連接固定好后，再依靠液 壓動力驅(qū)動底座頂層④沿導軌垂直起升到需要高度位置，并與井架①、井架人 字架②分別連接牢固，且可控制底座頂層與二層臺同步運動。有關(guān)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)成和效果，結(jié)合附圖和結(jié)構(gòu)工作情況說明如下。


圖1是疊箱型式鉆機結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是拖撬型式鉆機結(jié)構(gòu)示意圖 圖3是升舉型式(平行四邊形)鉆機結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明垂直起升鉆機最佳實例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
圖4是本發(fā)明垂直起升鉆機最佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，具體實施步驟如下 先將底座頂層④、底層③按規(guī)定位置上、下疊放，并將底座底層③、頂層
④固定連接好，在低位(〈3m高程)安裝好人字架②及底座頂層④上的絞車⑤和
其他各種鉆井設(shè)備。
把井架①安裝在初始起升位置，按起升要求穿好鉆井鋼絲繩⑧、起升大繩⑨。
用絞車⑤把井架①以鉸升方式牽引起升到位，并把井架①與井架人字架② 連接固定好。
解除底座頂層④、底層③之間的固定。
通過液壓裝置ai)，推舉底座頂層④連同安裝在它上面的設(shè)備沿著作為導軌 的井架前腿⑥和井架人字架后腿⑦一起垂直起升。
根據(jù)需要選擇合適的鉆臺面高度(至少有2個髙度選擇)，裝上底座頂層④
與井架前腿⑥、人字架后腿⑦之間的連接銷⑩。
根據(jù)選定的鉆臺面高度(至少有2個高度選擇)，可同步調(diào)節(jié)二層臺肪的高
度以實現(xiàn)鉆臺攜帶鉆具實施升降鉆臺作業(yè)的功能。
調(diào)節(jié)安裝在井架的I段上的井眼調(diào)節(jié)對中裝置，完成井眼對中作業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種新型的鉆臺垂直自升，高度可調(diào)，二層臺可隨鉆臺同步運動的井架底座一體化結(jié)構(gòu)包括專門設(shè)計的相互平行的兩層式底座結(jié)構(gòu)(頂層即鉆臺)；把井架大腿及其人字架腿生根于兩層式結(jié)構(gòu)的下層，并以井架前腿及其人字架后腿作為兩層式結(jié)構(gòu)上層的運行導軌和支撐架構(gòu)；兩層式結(jié)構(gòu)中的頂層構(gòu)件采用垂直起升/下放形式；兩層式結(jié)構(gòu)中的頂層高度可按需調(diào)節(jié)；專門設(shè)計的井架二層臺結(jié)構(gòu)，其高度可按需調(diào)節(jié)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井架底座一體化結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的石油鉆 機井架I段(下段)和井架人字架結(jié)構(gòu)具有三重作用，既是井架或人字架的主 腿，又是底座的支撐，還是底座頂層垂直起升的導軌和依靠。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井架底座一體化結(jié)構(gòu)，其特征在于井架大腿及其 人字架腿生根于兩層式結(jié)構(gòu)的下層而不是頂層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井架底座一體化結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的鉆機底 座頂層連帶安裝鉆井設(shè)備，可以依靠鉆機設(shè)備動力沿鉆機井架I段前腿和人字 架后腿所形成導軌垂直起升或下放。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井架底座一體化結(jié)構(gòu)，井架二層臺高度即可與底 座頂層同步運動，保持相對位置不變。也可獨立調(diào)整二層臺工作高度，適應(yīng)不 同鉆具要求。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井架底座一體化結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的鉆機底 座頂層和井架二層臺可以垂直升降并鎖定于多個高度(至少2個)，且可按需自 行調(diào)節(jié)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井架底座一體化結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的鉆機底 座頂層和井架二層臺調(diào)節(jié)高度方式可采用液壓式或機械式。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井架底座一體化結(jié)構(gòu)，其特征在于其底座頂層內(nèi) 裝有導向滾輪裝置或平行滑動裝置，確保底座頂層(鉆臺)平穩(wěn)起升。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井架底座一體化結(jié)構(gòu)，其特征在于絞車不但可以 安裝在底座頂層上，隨頂層同時起升，而且也可以安裝在底座底層上固定不動。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種鉆臺垂直自升，二層臺同步升降的一體化井架底座。此種底座屬于一種新型鉆機底座。其技術(shù)特征在于提出了一種全新的鉆機底座結(jié)構(gòu)和起升下放形式，不但沿用了自起升概念和措施，而且使此種底座整體剛性良好。具有結(jié)構(gòu)簡單，底座與井架一體化，整體穩(wěn)定性和剛性好，鉆臺石油鉆井界大，從而可以滿足用戶在不同油層條件下，靈活選用高度不同的防噴器組的需求，便于整體搬遷，利于降低重心高度，確保整體搬遷安全。大大提高了鉆機的使用靈活性，具有較高的經(jīng)濟效益。
文檔編號E21B19/00GK101358510SQ20071013852
公開日2009年2月4日 申請日期2007年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月5日
發(fā)明者李春第 申請人:上海中曼石油鉆井技術(shù)有限公司