舉升油缸式鉆井裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于海洋石油鉆井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，用于浮式平臺(tái)或鉆井船，涉及一種舉升油缸式鉆井裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]浮式平臺(tái)/船用鉆井裝置，對(duì)質(zhì)量大小和重心高低非常敏感。但以往此類裝置往往延續(xù)陸地鉆機(jī)配套思維，由井架、絞車、游吊系統(tǒng)、頂驅(qū)等組成，依靠絞車收放鋼絲繩帶動(dòng)游吊系統(tǒng)及頂驅(qū)上下運(yùn)動(dòng)，完成鉆具的鉆進(jìn)和起下鉆作業(yè)。其中井架需承受鉆井主載荷，且主載荷過井架高點(diǎn)，造成體積龐大、質(zhì)量重、重心高。另外由于進(jìn)行深水鉆探作業(yè)時(shí)，浮式鉆井平臺(tái)/船在波浪的作用下，將產(chǎn)生周期性的升沉運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)鉆柱上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，引起海底鉆壓的變化，甚至使鉆頭脫離井底，無法鉆進(jìn)，降低鉆頭和鉆柱的壽命，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以需配置天車、游車或絞車升沉補(bǔ)償裝置，費(fèi)用昂貴。整體配套設(shè)備種類繁多，僅絞車即需配套相應(yīng)的動(dòng)力源、控制系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等。整個(gè)鉆井裝置配套復(fù)雜，費(fèi)用高昂，成為制約海洋鉆井裝置發(fā)展的嚴(yán)重障礙。且整體重心高，質(zhì)量大，不利于整體重量控制，影響浮式平臺(tái)/船的安全和整體穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種舉升油缸式鉆井裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在結(jié)構(gòu)龐大，重心高，導(dǎo)致浮式平臺(tái)/船穩(wěn)定性變差的問題。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種舉升油缸式鉆井裝置，包括在浮式平臺(tái)上安裝有架體，架體左右前側(cè)分別安裝有一個(gè)導(dǎo)向滑輪，架體兩邊內(nèi)側(cè)安裝有頂驅(qū)及連接架導(dǎo)軌；
[0005]連接架導(dǎo)軌中配套安裝有連接架，連接架向下同時(shí)與兩個(gè)舉升油缸的活塞桿連接，兩個(gè)舉升油缸的缸體分別固定在浮式平臺(tái)上;在連接架下表面左右位置分別設(shè)置有一個(gè)舉升滑輪；
[0006]頂驅(qū)導(dǎo)軌中配套安裝有頂驅(qū)；
[0007]在架體兩側(cè)之外分別設(shè)置有一個(gè)補(bǔ)償滑輪，補(bǔ)償滑輪的滑輪座向下同時(shí)與被動(dòng)補(bǔ)償油缸和主動(dòng)補(bǔ)償油缸的活塞桿連接，被動(dòng)補(bǔ)償油缸和主動(dòng)補(bǔ)償油缸的缸體固定在浮式平臺(tái)上；
[0008]兩根鉆井鋼絲繩的纏繞路線左右對(duì)稱，均從頂驅(qū)上引出，依次繞過舉升滑輪、導(dǎo)向滑輪、補(bǔ)償滑輪后固定在浮式平臺(tái)上。
[0009]本發(fā)明的舉升油缸式鉆井裝置，其特征還在于:
[0010]舉升滑輪、導(dǎo)向滑輪、補(bǔ)償滑輪的數(shù)量均為兩個(gè)，沿井口中心左右對(duì)稱分布；同樣，舉升油缸、被動(dòng)補(bǔ)償缸和主動(dòng)補(bǔ)償缸的數(shù)量均為兩個(gè)，沿井口中心左右對(duì)稱分布。
[0011 ]連接架兩端分別通過一組滾輪與連接架導(dǎo)軌滾動(dòng)接觸，頂驅(qū)兩端分別通過多組滾輪與頂驅(qū)導(dǎo)軌滾動(dòng)接觸。
[0012]本發(fā)明的有益效果是，按照海洋用鉆井裝置思維，除卻常規(guī)鉆井裝置的游吊系統(tǒng)、絞車及天車/游車/絞車升沉補(bǔ)償裝置，僅配套舉升油缸完成鉆柱鉆進(jìn)和起下鉆作業(yè);配套補(bǔ)償油缸收放鋼絲繩實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功能;配套的架體僅起導(dǎo)向作用，不承受鉆井主載荷，結(jié)構(gòu)簡化重量減少;舉升油缸的設(shè)計(jì)行程和速度為鉆井和起下鉆行程和速度的一半，補(bǔ)償油缸的設(shè)計(jì)行程和速度亦為補(bǔ)償行程和速度的一半。整體簡化了配套設(shè)備種類和數(shù)量，節(jié)省費(fèi)用，同時(shí)減輕整體重量，降低重心，利于浮式平臺(tái)/船的整體穩(wěn)定性，適應(yīng)海洋鉆井裝置的工況特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中，1.架體，2.連接架，3.舉升滑輪，4.頂驅(qū)，5.舉升油缸，6.補(bǔ)償滑輪，7.導(dǎo)向滑輪，8.被動(dòng)補(bǔ)償缸，9.鉆井鋼絲繩，10.主動(dòng)補(bǔ)償缸，11.浮式平臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]參照?qǐng)D1，本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)是，包括在浮式平臺(tái)11(或鉆井船)上安裝有架體1，架體I左右前側(cè)分別安裝有一個(gè)導(dǎo)向滑輪7，架體I兩邊內(nèi)側(cè)安裝有頂驅(qū)及連接架導(dǎo)軌(合用一套)；
[0017]連接架導(dǎo)軌中配套安裝有連接架2，連接架2兩端分別通過一組滾輪與連接架導(dǎo)軌滾動(dòng)接觸實(shí)現(xiàn)連接架2的上下移動(dòng)，連接架2向下同時(shí)與兩個(gè)舉升油缸5的活塞桿連接，兩個(gè)舉升油缸5的缸體分別固定在浮式平臺(tái)11上;在連接架2下表面左右位置分別設(shè)置有一個(gè)舉升滑輪3;
[0018]頂驅(qū)導(dǎo)軌中配套安裝有頂驅(qū)4，頂驅(qū)4兩端分別通過多組滾輪與頂驅(qū)導(dǎo)軌滾動(dòng)接觸實(shí)現(xiàn)頂驅(qū)4的上下移動(dòng)；
[0019]在架體I兩側(cè)之外分別設(shè)置有一個(gè)補(bǔ)償滑輪6，補(bǔ)償滑輪6的滑輪座向下同時(shí)與被動(dòng)補(bǔ)償油缸8和主動(dòng)補(bǔ)償油缸10的活塞桿連接，被動(dòng)補(bǔ)償油缸8和主動(dòng)補(bǔ)償油缸10的缸體固定在浮式平臺(tái)11上；
[0020]兩根鉆井鋼絲繩9的纏繞路線左右對(duì)稱，均從頂驅(qū)4上引出，依次繞過各自一側(cè)的舉升滑輪3、導(dǎo)向滑輪7、補(bǔ)償滑輪6后固定在浮式平臺(tái)11上。不需配套絞車進(jìn)行收放鉆井鋼絲繩9的作業(yè)。
[0021]上述的舉升滑輪3、導(dǎo)向滑輪7、補(bǔ)償滑輪6的數(shù)量均為兩個(gè)，沿井口中心左右對(duì)稱分布；同樣，舉升油缸5、被動(dòng)補(bǔ)償缸8和主動(dòng)補(bǔ)償缸10的數(shù)量均為兩個(gè)，沿井口中心左右對(duì)稱分布，以便左右受力均衡。
[0022]架體I在導(dǎo)向滑輪7以上部分僅為頂驅(qū)4和舉升油缸5的活塞桿上下運(yùn)動(dòng)提供導(dǎo)向作用，不承受鉆井主載荷。
[0023]安裝在舉升油缸5、被動(dòng)補(bǔ)償缸8和主動(dòng)補(bǔ)償缸10活塞桿上端的滑輪(舉升滑輪3及補(bǔ)償滑輪6)均為動(dòng)滑輪，由于動(dòng)滑輪效應(yīng)，被動(dòng)補(bǔ)償缸8和主動(dòng)補(bǔ)償缸10的設(shè)計(jì)行程和速度分別為額定行程和速度的一半。由于左右對(duì)稱分布，單個(gè)油缸的設(shè)計(jì)載荷與額定載荷一致?；钊麠U行程和速度的減半，能夠大大提高相關(guān)油缸的穩(wěn)定性和密封件的壽命，同時(shí)降低了架體I的整體高度和重心，提高利于浮式平臺(tái)11的整體穩(wěn)定性。
[0024]舉升油缸5的活塞桿伸出或縮回，連接架2在滾輪作用下，沿著架體I上下運(yùn)動(dòng)，通過舉升滑輪3的上下移動(dòng)，鉆井鋼絲繩9帶動(dòng)頂驅(qū)4及其下表面吊掛的鉆柱上下移動(dòng)，完成鉆進(jìn)和鉆柱起升下放作業(yè)；
[0025]被動(dòng)補(bǔ)償缸8和主動(dòng)補(bǔ)償缸10的活塞桿同時(shí)上下伸縮運(yùn)動(dòng)，一起帶動(dòng)補(bǔ)償滑輪6上下移動(dòng)，使得繞過其上的鉆井鋼絲繩9相對(duì)于補(bǔ)償滑輪6滑進(jìn)或滑出，用來補(bǔ)償浮式平臺(tái)11升沉運(yùn)動(dòng)對(duì)海底鉆壓的影響。
[0026]本發(fā)明的工作過程是:
[0027]當(dāng)浮式平臺(tái)11隨著波浪上升時(shí)，若補(bǔ)償油缸無相對(duì)運(yùn)動(dòng)(即被動(dòng)補(bǔ)償缸8和主動(dòng)補(bǔ)償缸10不伸縮)，則會(huì)帶動(dòng)架體1、導(dǎo)向滑輪7、舉升油缸5及鉆井鋼絲繩9整體上升，頂驅(qū)亦將相對(duì)于井底上升，降低鉆壓甚至完全脫離井底。補(bǔ)償油缸(包括被動(dòng)補(bǔ)償缸8和主動(dòng)補(bǔ)償缸10)的缸筒及鉆井鋼絲繩9在浮式平臺(tái)11上的安裝點(diǎn)隨平臺(tái)11上升，上升行程與平臺(tái)上升行程一致。補(bǔ)償滑輪6在鉆井鋼絲繩9、被動(dòng)補(bǔ)償缸8和主動(dòng)補(bǔ)償缸10的共同作用下亦向上運(yùn)動(dòng)。但是由于滑輪6的動(dòng)滑輪效應(yīng)，補(bǔ)償滑輪6向上行程是浮式平臺(tái)11上升行程的一半，即被動(dòng)補(bǔ)償缸8和主動(dòng)補(bǔ)償缸10的活塞桿相對(duì)于缸筒向下運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于液缸收縮。鉆井鋼絲繩9相對(duì)于補(bǔ)償滑輪6朝向井口側(cè)滑出，即向頂驅(qū)4方向放出鉆井鋼絲繩9，放出長度與平臺(tái)11的上升行程相等，抵消浮式平臺(tái)11的上移對(duì)頂驅(qū)4及鉆柱位置的影響，進(jìn)而保證井底鉆壓穩(wěn)定；
[0028]相反，當(dāng)浮式平臺(tái)11隨著波浪下降時(shí)，被動(dòng)補(bǔ)償缸8和主動(dòng)補(bǔ)償缸10的活塞桿相對(duì)于缸筒向上運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于液缸伸出。補(bǔ)償滑輪6亦下降，但是由于滑輪6的動(dòng)滑輪效應(yīng)，補(bǔ)償滑輪6下降行程(S卩補(bǔ)償油缸伸出行程)是浮式平臺(tái)11下降行程的一半，則鉆井鋼絲繩9相對(duì)于補(bǔ)償滑輪6向井口反向滑進(jìn)，即向頂驅(qū)4方向收縮鉆井鋼絲繩9，收縮長度與平臺(tái)11的下降行程相等，抵消浮式平臺(tái)11的下移對(duì)頂驅(qū)4及鉆柱位置的影響，進(jìn)而保證井底鉆壓穩(wěn)定。整個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)通過被動(dòng)補(bǔ)償缸8和主動(dòng)補(bǔ)償缸10的收縮/伸出運(yùn)動(dòng)，達(dá)到相對(duì)于井口方向(SP頂驅(qū)4方向)放出或收縮鉆井鋼絲繩9的目的，保持頂驅(qū)4相對(duì)于井底位置不動(dòng)，抵消浮式平臺(tái)11的下沉運(yùn)動(dòng)對(duì)頂驅(qū)4及鉆柱相對(duì)于井底位置的影響。
[0029]可見，本發(fā)明的裝置中，舉升油缸5、被動(dòng)補(bǔ)償缸8和主動(dòng)補(bǔ)償缸10設(shè)計(jì)行程和速度均為額定行程和速度的一半，大大減少了各個(gè)油缸的整體長度，增加穩(wěn)定性；同時(shí)活塞桿伸縮速度減半，延長了油缸密封件的使用壽命，解決了長行程快速油缸生產(chǎn)配套難的問題，也大大提尚了鉆井效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種舉升油缸式鉆井裝置，其特征在于:包括在浮式平臺(tái)(11)上安裝有架體(I)，架體(I)左右前側(cè)分別安裝有一個(gè)導(dǎo)向滑輪(7)，架體(I)兩邊內(nèi)側(cè)安裝有頂驅(qū)及連接架導(dǎo)軌； 連接架導(dǎo)軌中配套安裝有連接架(2)，連接架(2)向下同時(shí)與兩個(gè)舉升油缸(5)的活塞桿連接，兩個(gè)舉升油缸(5)的缸體分別固定在浮式平臺(tái)(11)上;在連接架(2)下表面左右位置分別設(shè)置有一個(gè)舉升滑輪(3); 頂驅(qū)導(dǎo)軌中配套安裝有頂驅(qū)(4); 在架體(I)兩側(cè)之外分別設(shè)置有一個(gè)補(bǔ)償滑輪(6)，補(bǔ)償滑輪(6)的滑輪座向下同時(shí)與被動(dòng)補(bǔ)償油缸(8)和主動(dòng)補(bǔ)償油缸(10)的活塞桿連接，被動(dòng)補(bǔ)償油缸(8)和主動(dòng)補(bǔ)償油缸(10)的缸體固定在浮式平臺(tái)(11)上； 兩根鉆井鋼絲繩(9)的纏繞路線左右對(duì)稱，均從頂驅(qū)(4)上引出，依次繞過舉升滑輪(3)、導(dǎo)向滑輪(7)、補(bǔ)償滑輪(6)后固定在浮式平臺(tái)(11)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的舉升油缸式鉆井裝置，其特征在于:所述的舉升滑輪(3)、導(dǎo)向滑輪(7)、補(bǔ)償滑輪(6)的數(shù)量均為兩個(gè)，沿井口中心左右對(duì)稱分布；同樣，舉升油缸(5)、被動(dòng)補(bǔ)償缸(8)和主動(dòng)補(bǔ)償缸(10)的數(shù)量均為兩個(gè)，沿井口中心左右對(duì)稱分布。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的舉升油缸式鉆井裝置，其特征在于:所述的連接架(2)兩端分別通過一組滾輪與連接架導(dǎo)軌滾動(dòng)接觸，頂驅(qū)(4)兩端分別通過多組滾輪與頂驅(qū)導(dǎo)軌滾動(dòng)接觸。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種舉升油缸式鉆井裝置，包括在浮式平臺(tái)上安有架體，架體左右前側(cè)分別安有一個(gè)導(dǎo)向滑輪，架體兩邊內(nèi)側(cè)分別安有頂驅(qū)導(dǎo)軌和連接架導(dǎo)軌；連接架導(dǎo)軌中配套有連接架，連接架向下同時(shí)與兩個(gè)舉升油缸活塞桿連接；在連接架下表面左右設(shè)有一個(gè)舉升滑輪；頂驅(qū)導(dǎo)軌中配套有頂驅(qū)；在架體兩側(cè)之外分別設(shè)有一個(gè)補(bǔ)償滑輪，補(bǔ)償滑輪的滑輪座向下同時(shí)與被動(dòng)補(bǔ)償油缸和主動(dòng)補(bǔ)償油缸的活塞桿連接，兩個(gè)舉升油缸缸體、被動(dòng)補(bǔ)償油缸和主動(dòng)補(bǔ)償油缸的缸體固定在浮式平臺(tái)上；兩根鉆井鋼絲繩均從頂驅(qū)上引出，依次繞過舉升滑輪、導(dǎo)向滑輪、補(bǔ)償滑輪后固定在浮式平臺(tái)上。本發(fā)明裝置，降低整體重心高度，延長了油缸的使用壽命。
【IPC分類】E21B15/02, E21B19/09
【公開號(hào)】CN105507827
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510979930
【發(fā)明人】牟新明, 樊春明, 馮燁, 鄭萬里, 王博芳
【申請(qǐng)人】寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日