舉升油缸式鉆井裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于海洋石油鉆井設備技術領域，用于浮式平臺或鉆井船，涉及一種舉升油缸式鉆井裝置。
【背景技術】
[0002]浮式平臺/船用鉆井裝置，對質(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游吊系統(tǒng)及頂驅(qū)上下運動，完成鉆具的鉆進和起下鉆作業(yè)。其中井架需承受鉆井主載荷，且主載荷過井架高點，造成體積龐大、質(zhì)量重、重心高。另外由于進行深水鉆探作業(yè)時，浮式鉆井平臺/船在波浪的作用下，將產(chǎn)生周期性的升沉運動，帶動鉆柱上下往復運動，引起海底鉆壓的變化，甚至使鉆頭脫離井底，無法鉆進，降低鉆頭和鉆柱的壽命，造成巨大的經(jīng)濟損失。所以需配置天車、游車或絞車升沉補償裝置，費用昂貴。整體配套設備種類繁多，僅絞車即需配套相應的動力源、控制系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等。整個鉆井裝置配套復雜，費用高昂，成為制約海洋鉆井裝置發(fā)展的嚴重障礙。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/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)有技術中存在結(jié)構(gòu)龐大，重心高，導致浮式平臺/船穩(wěn)定性變差的問題。
[0004]本發(fā)明所采用的技術方案是，一種舉升油缸式鉆井裝置，包括在浮式平臺上安裝有架體，架體左右前側(cè)分別安裝有一個導向滑輪，架體兩邊內(nèi)側(cè)安裝有頂驅(qū)及連接架導軌；
[0005]連接架導軌中配套安裝有連接架，連接架向下同時與兩個舉升油缸的活塞桿連接，兩個舉升油缸的缸體分別固定在浮式平臺上;在連接架下表面左右位置分別設置有一個舉升滑輪；
[0006]頂驅(qū)導軌中配套安裝有頂驅(qū)；
[0007]在架體兩側(cè)之外分別設置有一個補償滑輪，補償滑輪的滑輪座向下同時與被動補償油缸和主動補償油缸的活塞桿連接，被動補償油缸和主動補償油缸的缸體固定在浮式平臺上；
[0008]兩根鉆井鋼絲繩的纏繞路線左右對稱，均從頂驅(qū)上引出，依次繞過舉升滑輪、導向滑輪、補償滑輪后固定在浮式平臺上。
[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、導向滑輪、補償滑輪的數(shù)量均為兩個，沿井口中心左右對稱分布；同樣，舉升油缸、被動補償缸和主動補償缸的數(shù)量均為兩個，沿井口中心左右對稱分布。
[0011 ]連接架兩端分別通過一組滾輪與連接架導軌滾動接觸，頂驅(qū)兩端分別通過多組滾輪與頂驅(qū)導軌滾動接觸。
[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/絞車升沉補償裝置，僅配套舉升油缸完成鉆柱鉆進和起下鉆作業(yè);配套補償油缸收放鋼絲繩實現(xiàn)補償功能;配套的架體僅起導向作用，不承受鉆井主載荷，結(jié)構(gòu)簡化重量減少;舉升油缸的設計行程和速度為鉆井和起下鉆行程和速度的一半，補償油缸的設計行程和速度亦為補償行程和速度的一半。整體簡化了配套設備種類和數(shù)量，節(jié)省費用，同時減輕整體重量，降低重心，利于浮式平臺/船的整體穩(wěn)定性，適應海洋鉆井裝置的工況特點。
【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.補償滑輪，7.導向滑輪，8.被動補償缸，9.鉆井鋼絲繩，10.主動補償缸，11.浮式平臺。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0016]參照圖1，本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)是，包括在浮式平臺11(或鉆井船)上安裝有架體1，架體I左右前側(cè)分別安裝有一個導向滑輪7，架體I兩邊內(nèi)側(cè)安裝有頂驅(qū)及連接架導軌(合用一套)；
[0017]連接架導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軌滾動接觸實現(xiàn)連接架2的上下移動，連接架2向下同時與兩個舉升油缸5的活塞桿連接，兩個舉升油缸5的缸體分別固定在浮式平臺11上;在連接架2下表面左右位置分別設置有一個舉升滑輪3;
[0018]頂驅(qū)導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)導軌滾動接觸實現(xiàn)頂驅(qū)4的上下移動；
[0019]在架體I兩側(cè)之外分別設置有一個補償滑輪6，補償滑輪6的滑輪座向下同時與被動補償油缸8和主動補償油缸10的活塞桿連接，被動補償油缸8和主動補償油缸10的缸體固定在浮式平臺11上；
[0020]兩根鉆井鋼絲繩9的纏繞路線左右對稱，均從頂驅(qū)4上引出，依次繞過各自一側(cè)的舉升滑輪3、導向滑輪7、補償滑輪6后固定在浮式平臺11上。不需配套絞車進行收放鉆井鋼絲繩9的作業(yè)。
[0021]上述的舉升滑輪3、導向滑輪7、補償滑輪6的數(shù)量均為兩個，沿井口中心左右對稱分布；同樣，舉升油缸5、被動補償缸8和主動補償缸10的數(shù)量均為兩個，沿井口中心左右對稱分布，以便左右受力均衡。
[0022]架體I在導向滑輪7以上部分僅為頂驅(qū)4和舉升油缸5的活塞桿上下運動提供導向作用，不承受鉆井主載荷。
[0023]安裝在舉升油缸5、被動補償缸8和主動補償缸10活塞桿上端的滑輪(舉升滑輪3及補償滑輪6)均為動滑輪，由于動滑輪效應，被動補償缸8和主動補償缸10的設計行程和速度分別為額定行程和速度的一半。由于左右對稱分布，單個油缸的設計載荷與額定載荷一致?；钊麠U行程和速度的減半，能夠大大提高相關油缸的穩(wěn)定性和密封件的壽命，同時降低了架體I的整體高度和重心，提高利于浮式平臺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上下運動，通過舉升滑輪3的上下移動，鉆井鋼絲繩9帶動頂驅(qū)4及其下表面吊掛的鉆柱上下移動，完成鉆進和鉆柱起升下放作業(yè)；
[0025]被動補償缸8和主動補償缸10的活塞桿同時上下伸縮運動，一起帶動補償滑輪6上下移動，使得繞過其上的鉆井鋼絲繩9相對于補償滑輪6滑進或滑出，用來補償浮式平臺11升沉運動對海底鉆壓的影響。
[0026]本發(fā)明的工作過程是:
[0027]當浮式平臺11隨著波浪上升時，若補償油缸無相對運動(即被動補償缸8和主動補償缸10不伸縮)，則會帶動架體1、導向滑輪7、舉升油缸5及鉆井鋼絲繩9整體上升，頂驅(qū)亦將相對于井底上升，降低鉆壓甚至完全脫離井底。補償油缸(包括被動補償缸8和主動補償缸10)的缸筒及鉆井鋼絲繩9在浮式平臺11上的安裝點隨平臺11上升，上升行程與平臺上升行程一致。補償滑輪6在鉆井鋼絲繩9、被動補償缸8和主動補償缸10的共同作用下亦向上運動。但是由于滑輪6的動滑輪效應，補償滑輪6向上行程是浮式平臺11上升行程的一半，即被動補償缸8和主動補償缸10的活塞桿相對于缸筒向下運動，相當于液缸收縮。鉆井鋼絲繩9相對于補償滑輪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11的上升行程相等，抵消浮式平臺11的上移對頂驅(qū)4及鉆柱位置的影響，進而保證井底鉆壓穩(wěn)定；
[0028]相反，當浮式平臺11隨著波浪下降時，被動補償缸8和主動補償缸10的活塞桿相對于缸筒向上運動，相當于液缸伸出。補償滑輪6亦下降，但是由于滑輪6的動滑輪效應，補償滑輪6下降行程(S卩補償油缸伸出行程)是浮式平臺11下降行程的一半，則鉆井鋼絲繩9相對于補償滑輪6向井口反向滑進，即向頂驅(qū)4方向收縮鉆井鋼絲繩9，收縮長度與平臺11的下降行程相等，抵消浮式平臺11的下移對頂驅(qū)4及鉆柱位置的影響，進而保證井底鉆壓穩(wěn)定。整個補償系統(tǒng)通過被動補償缸8和主動補償缸10的收縮/伸出運動，達到相對于井口方向(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相對于井底位置不動，抵消浮式平臺11的下沉運動對頂驅(qū)4及鉆柱相對于井底位置的影響。
[0029]可見，本發(fā)明的裝置中，舉升油缸5、被動補償缸8和主動補償缸10設計行程和速度均為額定行程和速度的一半，大大減少了各個油缸的整體長度，增加穩(wěn)定性；同時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】
1.一種舉升油缸式鉆井裝置，其特征在于:包括在浮式平臺(11)上安裝有架體(I)，架體(I)左右前側(cè)分別安裝有一個導向滑輪(7)，架體(I)兩邊內(nèi)側(cè)安裝有頂驅(qū)及連接架導軌； 連接架導軌中配套安裝有連接架(2)，連接架(2)向下同時與兩個舉升油缸(5)的活塞桿連接，兩個舉升油缸(5)的缸體分別固定在浮式平臺(11)上;在連接架(2)下表面左右位置分別設置有一個舉升滑輪(3); 頂驅(qū)導軌中配套安裝有頂驅(qū)(4); 在架體(I)兩側(cè)之外分別設置有一個補償滑輪(6)，補償滑輪(6)的滑輪座向下同時與被動補償油缸(8)和主動補償油缸(10)的活塞桿連接，被動補償油缸(8)和主動補償油缸(10)的缸體固定在浮式平臺(11)上； 兩根鉆井鋼絲繩(9)的纏繞路線左右對稱，均從頂驅(qū)(4)上引出，依次繞過舉升滑輪(3)、導向滑輪(7)、補償滑輪(6)后固定在浮式平臺(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)、導向滑輪(7)、補償滑輪(6)的數(shù)量均為兩個，沿井口中心左右對稱分布；同樣，舉升油缸(5)、被動補償缸(8)和主動補償缸(10)的數(shù)量均為兩個，沿井口中心左右對稱分布。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軌滾動接觸，頂驅(qū)(4)兩端分別通過多組滾輪與頂驅(qū)導軌滾動接觸。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種舉升油缸式鉆井裝置，包括在浮式平臺上安有架體，架體左右前側(cè)分別安有一個導向滑輪，架體兩邊內(nèi)側(cè)分別安有頂驅(qū)導軌和連接架導軌；連接架導軌中配套有連接架，連接架向下同時與兩個舉升油缸活塞桿連接；在連接架下表面左右設有一個舉升滑輪；頂驅(qū)導軌中配套有頂驅(qū)；在架體兩側(cè)之外分別設有一個補償滑輪，補償滑輪的滑輪座向下同時與被動補償油缸和主動補償油缸的活塞桿連接，兩個舉升油缸缸體、被動補償油缸和主動補償油缸的缸體固定在浮式平臺上；兩根鉆井鋼絲繩均從頂驅(qū)上引出，依次繞過舉升滑輪、導向滑輪、補償滑輪后固定在浮式平臺上。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】CN105507827
【申請?zhí)枴緾N201510979930
【發(fā)明人】牟新明, 樊春明, 馮燁, 鄭萬里, 王博芳
【申請人】寶雞石油機械有限責任公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月23日