CN101699019B - 用于失控油气井带火重建井口的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于失控油气井带火重建井口的装置，属于油气井失火抢险带火安装井口的设备制造技术领域，包括行走机构、对中机构、旋转调整机构、自动紧螺栓机构，本发明创造集合了远程液动控制，并采用自动机械安装的技术，设计了一种可以实施远距离控制的用于失控油气井带火重建井口的装置，解决了现有技术需要人员带火近处操作不安全的问题，本发明具有实现新井口自动对中、调整位置和自动完成螺栓紧固的特点。

Description

用于失控油气井带火重建井口的装置

技术领域：一种用于失控油气井带火重建井口的装置，用于井喷失控或着火后，井口装置被严重破坏，需要带火安装新的井口，属于油气井井喷失控着火抢险带火安装井口的设备制造技术领域。

背景技术：在石油天然气的钻探过程中，由于对地下油气储量的估算不足，或者其它的原因导致正在钻进的油气井发生井喷着火的事件时有发生，这在世界上的油气钻探工程中也是有的，一旦发生这种事件，钻井时安装的井口控制装备将遭到严重损坏，要恢复对喷出的油气流的控制，就必须先清除被损坏的井口控制装置，然后安装上新的井口控制装置，但是，在井喷失控或着火后，原有的井口控制装置被严重破坏，特别是在高含硫化氢的气井，以及国家环境保护区内的井，为了保护生态环境，减少环境污染，必须先带火拆除旧井口，安装新井口，实施关井灭火，再根据现场不同情况采取后续措施恢复对井口的有效控制，如果先灭火，就会导致井下喷出的原油或者带硫化氢的天然气对环境造成严重的污染，为此，工程技术人员研制了带火重建井口的装置；现有技术的问题是：目前的带火重建井口装置在吊装新井口时，必须由工作人员在燃烧的井口处近距离操作，在新井口安装时操作人员必须在井口设置吊装的钢丝绳，近距离紧固井口螺栓和指挥安装等操作，特别是在遇到含硫化氢的天然气井，由于火势凶猛，辐射热强，抢险人员根本不能靠近毁坏的井口进行安装的作业，即使采用严格的防护措施进行近距离抢险作业，也会带来很多不安全隐患，对人员的伤害风险很大，不能保证抢险人员的安全。

发明内容：本发明的目的是针对现有技术的问题，集合了远程液动控制，并采用自动机械安装的技术，设计了一种可以实施远距离控制的用于失控油气井带火重建井口的装置。

本发明是这样实现的：本发明包括行走机构、对中机构、旋转调整机构、自动紧螺栓机构，其特征在于：

1、所述行走机构包括机架连接底座和行走底盘机构：

机架连接底座1为两个H型结构2，两个H型结构2由螺栓连接为一体，机架连接底座1由螺栓连接在行走底盘机构的上端面；在机架连接底坐1的上部两边设置有燕尾滑槽3，燕尾滑槽3设置在燕尾滑轨15上，在机架连接底座1的两边对称设置有两只液缸4，两只液缸4的活塞杆分别与两个燕尾滑槽3连接，在机架连接底坐1的前端安装有V型构件5，在机架连接底座1上还固定连接有中部调整对中机构的下框架26，下框架26横向固定在机架连接底座1上；

行走底盘机构包括行走履带7和驱动电机，行走底盘由横梁7与上部的机架连接底座1连接为一体；

2.所述对中机构包括上部调整对中机构和中部调整对中加压机构：

上部调整对中机构由两个前后移动机构8、左右移动机构9、扶正调整角度球铰10组成，扶正调整角度球铰10连接在左右移动机构9上，左右移动机构9用螺栓连接在两个前后移动机构8上；

前后移动机构8与左右移动机构9的移动由前后移动液缸12和左右移动液缸11驱动；

中部调整对中加压机构包括齿轮减速葙14、螺杆19、液马达13、滑动导轨18、加压调节球铰16、推动液缸17、加压调节球铰座20、上框架21、加压螺杆27和加压液马达28；在上框架21上设置有上横梁24和四根立柱25；齿轮减速葙14设置在中部对中机构左端的上横梁24上，上横梁24固定在上框架21上，上框架21的两边设有导轨18，加压调节球铰座20安装在滑动导轨的上面，加压调节球铰16安装在加压调节球铰座20中间，螺杆19与加压调节球铰座20连接；加压调节球铰16由内球和外球构成，外球铰固定在加压调节球铰座20的中间，内球铰可相对于外球铰转动；

3.所述旋转调整机构由左右两个推动液缸17构成，推动液缸17的尾端固定在加压调节球铰座20的边沿，前端与新井口装置22连接；

4.所述自动紧固螺栓机构包括一个由两个半边结构构成的承载盘，在承载盘上设置有定位机构和上螺栓机构，为了拧紧螺栓，还设置有液马达和至少四个上螺栓的螺栓齿轮；

本发明的有益效果和优点是：设置的行走机构可以实现在有火的状态下将新的井口送到井口处，而不需要工作人员冒险到近处安装；设置的对中机构通过左右的移动和旋转调整机构可以实现新井口自动对中和调整位置的目的，在新井口对中以后，设置的自动紧螺栓机构可以在有火的情况下先行上紧部分螺栓，将新井口和原井口法兰连接在一起，使燃烧的火受到井口装置的控制，然后再由工作人员在安全的情况下完成最后的安装新井口工作，本发明能够实现带火抢装新井口的自动化，保证工作人员的安全的作用。

附图说明：

图1是本发明机架连接底座与下框架的俯视结构示意图。

图2是本发明正面的连接结构示意图。

图3是本发明上部调整对中机构的俯视示意图。

图4是本发明中部调整对中机构的俯视示意图。

具体实施方式：

下面结合附图给出本发明的实施例：本发明包括行走机构、对中机构、旋转调整机构、自动紧螺栓机构；

1、行走机构包括机架连接底座和行走底盘机构：

机架连接底座1为对称的两个H型结构2，两个H型结构2由螺栓连接为一体，机架连接底座1由螺栓连接在行走底盘机构的上端面；在机架连接底坐1的上部两边设置有燕尾滑槽3，机架连接底座1上部机构的燕尾滑轨15设置在燕尾滑槽3中，在机架连接底座1的两边对称设置有两只液缸4，两只液缸4的活塞杆分别与机架连接底座1上部机构的两个燕尾滑槽3连接，推动燕尾滑槽3前后移动，并带动连接底座1以上所有机构前后运动，达到将新井口装置推至井口上端与井口中心对中的目的，在机架连接底坐1的前端安装有V型构件5，在机架连接底座1上还固定连接有中部调整对中机构的下框架26，下框架26是横向固定连接在机架连接底座1上的，用于中部调整对中机构下部的连接固定；

行走地盘机构包括行走履带6和驱动马达，两条行走履带6由横梁7连接，行走履带6采用独立液压马达驱动；为了满足沙漠和软地层的区域作业需要，行走底盘采用了加宽加长的拆分式底盘，行走底盘长5600mm，宽4760mm，履带6宽760mm；行走底盘由横梁7与机架连接底座1连接为一体；使用时，当机架连接底座1在行走底盘机构的带动下行走到燃烧的井口时，设置在机架连接底座1前端的V型构件5将首先接触到损坏的井口，在V型构件5的V型槽的引导作用下，行走底盘机构会调节左右行走履带6的前进位置，让被烧坏的井口进入V型槽开口的预定位置，使被烧毁的井口处在连接底座预先设定位置的中心线上，然后启动液控装置，使安装在机架连接底坐1上两边的液缸5开始工作，液缸5的活塞杆推动设置在机架连接底座1上部的燕尾滑槽3在燕尾槽滑轨15上向井口移动，使新井口装置与原井口对中；

2.所述对中机构包括上部调整对中机构和中部调整对中加压机构。

上部调整对中机构由两套前后移动机构8、左右移动机构9、扶正调整角度球铰10组成，扶正调整角度球铰10连接在左右移动机构9上，左右移动机构9用螺栓连接在两个前后移动机构8上，前后移动机构8与左右移动机构9的移动由前后移动液缸12和左右移动液缸11驱动；

中部调整对中加压机构包括螺杆齿轮减速葙14，螺杆19，液马达13，滑动导轨18，加压调节球铰16，推动液缸17，加压调节球铰座20，上框架21，加压螺杆27，加压液马达28；在上框架21上设置有立柱孔，四根立柱25穿过立柱孔将上框架21和下框架26连成一个整体；在上框架21两端的螺旋孔中设置有带螺旋丝扣的螺母，加压螺杆27螺旋穿过上框架21两端的螺母，下端穿过下框架26与加压液马达28连接；上框架21由四根立柱25作为导向，通过固定在上框架21两端的螺旋孔与加压螺杆27连接；齿轮减速葙14设置在中部对中机构左端的上横梁24上，固定在中部的上框架21上，上框架21的两边设有导轨18，加压调节球铰座20安装在导轨18的上面，加压调节球铰16安装在加压调节球铰座20中间，螺杆19与加压调节球铰座20连接，螺杆19与齿轮减速箱中带齿轮的螺母构成螺旋传动，通过齿轮传动，使螺杆19带动加压调节球铰座20沿导轨18左右移动；加压调节球铰16由内球铰和外球铰构成，外球铰固定在加压调节球铰座20中间，内球铰可相对于外球铰转动；推动液缸17的尾端固定在加压调节球铰座20的边沿，前端连接在新井口装置22上；

使用时：先将新井口装置22夹持在中部对中机构的加压调节球铰16的内球中，由加压调节球铰16的内球将新井口装置22夹紧，如果井口与地面不平行，加压调节球铰16的内球相对外球转动，可调整新井口装置22的倾斜角度，使其与井口对正，当新井口装置22的中心与井口中心不对中时，启动中部对中机构的液马达13，通过齿轮减速葙14中带螺母的齿轮，使螺杆19推动加压调节球铰座20在滑动导轨18上滑动，从而使加压调节球铰16夹紧新井口装置22沿滑动导轨18左右移动，使夹持在加压调节球铰16中的新井口装置22也能做左右移动的调整；滑动导轨18为燕尾槽结构，既是导轨，又能承受较大的上顶力；设置的四根立柱25把上框架21和下框架26连接为一体，下框架26用螺栓与机架连接底座1连接，四根立柱25也是上框架21上下移动时的导轨；中部对中机构由四根立柱25为导向，通过固定在上框架21两端的螺母与加压螺杆27旋钮连接，当加压液马达28带动加压螺杆27转动时，由于加压螺杆27只转动不移动，所以设置的螺母就会带动上框架21上下移动，从而使新井口上下移动。

如果新井口装置22与井口有倾斜角时，新井口装置22下端的法兰就不能与井口法兰密封连接，这时，就启动上部对中机构，由两个前后移动机构8和左右移动机构9的液缸12和11做前后或者左右移动的调整，推动扶正调整角度球铰10所夹紧的新井口装置22的上端做前后或者左右移动，实现原井口法兰与新井口装置22相对倾角的对正，以便达到密封连接紧固的目的；

3.所述旋转调整机构采用双液缸，由左右两个推动液缸17构成；当原井口法兰与新井口装置22相对倾角对正以后，旋转调整机构用于调整新井口装置22的法兰螺栓孔的角度，使新井口装置22下端法兰螺栓孔与原井口法兰螺栓孔对正，使用时，两个推动液缸17的活塞杆前端以铰链形式分别与新井口装置22上正对的两个螺栓连接；当新井口装置22与原井口法兰已经对中，而新井口装置22下端法兰的螺栓孔与原井口法兰的螺栓孔没有对正的的情况时，启动旋转调整机构的推动液缸17，使活塞杆伸出，推动新井口装置22转动，达到新井口装置22下端的法兰螺栓孔与原井口法兰螺栓孔对正的目的；

在上框架21与下框架26之间设置有两套螺纹传动，由两个同步的驱动液马达驱动加压；加压螺杆27螺旋穿过上框架21后，其下端穿过下框架26与液马达28连接；当新井口装置22与原井口法兰23对中以后，启动驱动马达28，使加压螺杆27转动，当加压螺杆27转动时，由于螺杆27只转动，不移动，而固定的螺母也不转动，所以，能带动上框架21上下运动，使新井口装置22向上或者向下运动；当安装新井口时，使新井口装置22向下移动，直至新井口装置22下端法兰与井口法兰接触密封。为了加大扭矩，在驱动液马达后端设置有减速机构，通过减速机构，使转速降低，增大扭矩。

4.所述自动紧固螺栓机构包括一个由两个半边结构构成的承载盘，在承载盘上设置有定位机构和上螺栓机构，为了拧紧螺栓，还设置有液马达和至少四个上螺栓的螺栓齿轮；

设置的自动紧固螺栓机构是为了自动上紧新井口装置22和原井口法兰的螺栓，使新旧井口稳固连接；当新井口装置22下端的法兰和法兰上的螺栓孔与原井口的法兰和法兰螺栓孔对准以后，就启动设置在本装置上的自动紧固螺栓机构上紧螺栓，完成安装井口装置的工作；自动紧固螺栓机构的工作过程如下：当旋转机构旋转新井口装置22，使新井口装置22的下法兰螺栓孔与原井口法兰螺栓孔对正后，设置在自动紧固螺栓机构上的定位机构的引锥会在弹簧的推动下自动落入原井口法兰螺栓孔，保证上下螺栓孔对正，然后启动液马达，带动四个螺栓齿轮转动，使四颗事先设置好的螺栓被同时拧进原井口法兰的四个螺母中，拧紧以后，新井口装置22就与原井口法兰连接在一起了，连接好新的井口装置，喷出的油气流就垂直向上喷射，井口周围将处于安全状态，在安全的情况下工作人员到井口的位置将其他的螺栓紧固，完成带火更抢装井口装置的工作。

Claims (6)

1.一种用于失控油气井带火重建井口的装置，包括行走机构、对中机构、旋转调整机构、自动紧螺栓机构，其特征在于：

(1)所述行走机构包括机架连接底座和行走底盘机构

a.机架连接底座为两个H型结构，机架连接底座由螺栓连接在行走底盘机构的上端面；在机架连接底座的上部两边设置有燕尾滑槽，在机架连接底座的两边对称设置有两只液缸，两只液缸的活塞杆分别与两个燕尾滑槽连接，在机架连接底座的前端安装有V型构件，在机架连接底座上还固定连接有中部调整对中加压机构的下框架；

b.行走底盘机构包括行走履带和驱动电机，行走底盘由横梁与上部的机架连接底座连接为一体；

(2)所述对中机构包括上部调整对中机构和中部调整对中加压机构

a.上部调整对中机构由左右移动机构、扶正调整角度球铰、两个前后移动机构组成，扶正调整角度球铰连接在左右移动机构上，左右移动机构用螺栓连接在两个前后移动机构上；

b.中部调整对中加压机构包括齿轮减速箱、螺杆、液马达、滑动导轨、加压调节球铰、加压调节球铰座、上框架、加压螺杆和加压液马达；在上框架上设置有立柱孔，四根立柱穿过立柱孔将上框架和下框架连成一个整体；在上框架两端的螺旋孔中设置有带螺旋丝扣的螺母，加压螺杆螺旋穿过上框架两端的螺母，下端穿过下框架与加压液马达连接；上框架由四根立柱作为导向，通过固定在上框架两端的螺旋孔与加压螺杆连接；齿轮减速箱设置在上横梁上，上横梁固定在上框架上，上框架的两边设有所述滑动导轨，液马达驱动齿轮减速箱，加压调节球铰座安装在滑动导轨的上面，螺杆与加压调节球铰座连接；加压调节球铰由内球和外球构成；

(3)所述旋转调整机构由左右两个推动液缸构成，推动液缸的尾端固定在加压调节球铰座的边沿，前端与新井口装置连接；

(4)所述自动紧螺栓机构包括一个由两个半边结构构成的承载盘，在承载盘上设置有定位机构、上螺栓机构、液马达和由液马达带动的至少四个上螺栓的螺栓齿轮。

2.根据权利要求1所述的用于失控油气井带火重建井口的装置，其特征在于：所述两个H型结构是由螺栓连接为一体的。

3.根据权利要求1所述的用于失控油气井带火重建井口的装置，其特征在于：所述燕尾滑槽是设置在燕尾滑轨上的。

4.根据权利要求1所述的用于失控油气井带火重建井口的装置，其特征在于：所述下框架是横向固定在机架连接底座上。

5.根据权利要求1所述的用于失控油气井带火重建井口的装置，其特征在于：所述加压调节球铰是安装在加压调节球铰座中间的。

6.根据权利要求1所述的用于失控油气井带火重建井口的装置，其特征在于：所述加压调节球铰的内球可以相对于外球转动。 

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