CN1031741A - 钻井升降作业装置 - Google Patents

Abstract

在钻井升降作业中，在与游动滑车(4)协同动作 的情况下，对中器(11)被安装成能沿导向装置(9)垂 直移动和在上工作平台(8)的窗口中能沿导向装置 (30)水平移动。同时，垂直移动导向装置(9)制成刚 性的并装有支柱(10)，而用于为水平移动导向的导向 装置(30)或者是被加工成带有凹槽(31)的板状形式， 或者是加工成可以从平台(8)窗口进、出的梁状形 式。

Description

本发明涉及石油和天然气的开采设备，更具体地说是涉及钻井升降作业装置。

本发明适用于那些套管和钻杆吊架垂直设置的钻井的修理和钻探用的移动式和固定式起升设备。

在移动式起升设备中，由于受设备的重量和外形尺寸的限制，它的运输和在钻井井口附近布置困难等原因而采用了倾斜伸缩式钻塔。利用上述起升设备的已知技术方案，不仅对它的结构形式，而且对进行升降作业的工艺都提出了一系列附加要求。

油井修理和钻探时迫切的问题是提高劳动生产率，缩短套管和钻杆升降以及装、拆井上设备所需的时间。显著缩短升降工作时间的最大可能性在于将套管和钻杆的升降作业与其装拆、运输作业相结合。具有作业相结合的已知装置只用于钻探，并只能在固定式钻塔上应用，因为在带有斜钻塔的移动式起升设备中，由于下列原因不能采用已知的结构：重量和外形尺寸过大、结构复杂、安装、拆卸和调整需花费大量时间和劳动。

美国专利US-A-3929235公开了一种带有升降作业机械化系统的油井钻探设备。该设备由固定式钻塔、天车、带有提升器的游动滑车、带有游动滑车和提升器偏转导向装置的偏转系统组成。套管升降作业与其装拆及运输作业相结合，是由于存在有偏离钻井垂直轴线的游动滑车和提升器的偏离系统。带有提升器的游动滑车和钻井的同心度是靠安装在钻塔内的与钻井轴线相平行的并沿从天车到钻井平台全长牢固安装的刚性铁导轨来保证的。有两种沿整个钻塔高度移动的自身带传动装置和能量供给机构的独立偏转系统，这些系统必须加以控制，导向装置大的重量和外形尺寸必然明显增加设备的重量，并使其结构和控制复杂化，因而不可能采用已知的移动式起升设备。

美国专利US-A-2946464公开了另一种钻探时实现升降作业的装置。该装置由固定式钻塔、天车、分为两半的带有提升器的游动滑车、游动滑车和提升器的柔性导向装置系统、放置套管和转子的平台组成。

每个柔性导向装置都位于钻塔的内部并用自己的下端牢固地固定在钻井平台上，而上端则借助于一个圆柱体被固定在天车上。为了使带有提升器的游动滑车沿钻井轴线同轴升降和在升降作业与装卸作业相结合的情况下提升器偏转，导向装置系统与游动滑车和提升器的滑架相连接。当借助圆柱体拉紧导向装置时，提升器偏离套管，而在放松柔性导向装置时，提升器转向并接近套管，将套管夹持住。

在已知的装置中，实现了升降作业与套管安装、拆卸作业的部分结合。套管用提升器从钻井中提升到相应的套管接头之后，借助于转子将圆柱体悬空夹持住，而带有提升器的游动滑车沿着套管向下降到放置套管的平台位置。夹持住管接头下面的被提起的套管之后，游动滑车的柔性导向装置被拉紧，而提升器偏离套管。在完成上述的作业之后，游动滑车沿套管下降并卸下被提升的套管。这个作业完成以后，由接头提起套管并运输。钻井中套管下降按相反的顺序进行。

这样，在已知的装置中，套管的升降作业与它的装卸及运输作业并不能完全结合。在带有空载的提升器的游动滑车升降时，形成了停车、抓住管道上端、打开和关闭提升机和夹紧机构，从而使时间显著延长，降低了生产效率，而控制柔性导向装置和夹紧机构的复杂性，且要在钻井井口处安装、拆卸装置难于将已知的结构用于移动式起升设备上，这种设备的安装应当在相当短的时间内完成，操作应缩小到最低限度。

在美国专利US-A-574517和US-A-588340中公开了用于钻井升降作业的机械化和半自动化装置。该装置由固定式钻塔、天车、带有提升器的两半的游动滑车和带有导向装置的对中器组成。

作业的结合是通过被分成两半的游动滑车和刚性地吊挂在它上面的封闭的自动提升器机构合成方法实现的，这使带有提升器的游动滑车在没有附加偏转的情况下沿钻井轴线升降，同时穿过它们的套管圆柱体或被拧开的套管。套管上端在拆装时用安装在沿柔性导向装置作垂直移动的钻塔支架上的对中器夹住。柔性导向装置严格地沿着钻井的轴线牢固地安装在天车和钻塔臂之间。在这种装置中，游动滑车的运动实际上不会停车，这显然提高了劳动生产率。这只是在保证对中器和游动滑车的运动轨迹完全同轴的情况下才能实现，因为破坏游动滑车和对中器的同心度将使升降作业速度降低并产生严重的后果。

带满载提升器的游动滑车提升时，当套管从钻井中提起时，或带空载提升器的游动滑车向钻井套管下降时，在对中器安装的高度上，游动滑车的圆锥体与对中器的圆锥体对接，然后它们一起向上运动。在海洋中，在半载起升设备摇晃的情况下，游动滑车的运动轨迹偏离了钻井和对中器的轴线。

在带有斜钻塔的移动式起升设备中，当从套管圆柱体向它的载荷靠近时，由于钻塔产生了弹性变形也会破坏游动滑车和对中器的同心度。在载荷向游动滑车靠近的情况下，这个载荷经过绞索分支传给天车，天车从钻井轴线向钻塔的倾斜侧面移动，因而游动滑车从钻井井口向天车运动时，改变了它的运动轨迹。考虑到对中器导向装置的端部被刚性地固定在塔臂上并位于天车之下，而对中器借助于滑架与导向装置相连，则它们的轴线出现位移，在游动滑车与对中器对接时，游动滑车在轨迹的转折点提起对中器。在大质量的对中器中，出现了反转力矩，它可以通过柔性导向装置进行传递，因而使对中器弯曲和卡死，这就破坏了生产操作并产生事故。

已公开的结构只能在固定式钻塔上进行升降作业。在带有斜塔的移动式起升设备中，不能采用这种结构，特别是由于破坏了钻井、对中器和游动滑车运动轨迹的同心度，改变了所有套管柱的相互关系。在移动式装置中使用已知的技术方案明显地降低了装置的效率。对中器的柔性导向装置只担负导向功能，因为当对中器降落时，来自对中器的全部载荷由钻塔臂承受。在进行升降作业过程中，当游动滑车从上向下运动时，对中器周期地落在支臂上。在这种情况下，在与钻塔臂相遇时，对中器具有与在套管柱重量作用下向下运动的游动滑车速度和加速度相等的速度和加速度，产生了动力冲击，这时支臂上的载荷超出了对中器重量的几倍，并且这些载荷循环出现。

在固定式装置中，为了增加支臂的强度和刚度，可以增大钻塔和装置结构的重量。

在移动式起升装置中，这种可能性受到限制，它的重量和刚性比固定式小的多。

由于对中器导向装置的制作，导向装置及其支持部分尺寸和重量的增加，以及升降作业时间的增加等原因，在移动式起升装置中是不可能采用公知的结构的。在修理钻井和排出故障时，由于花费的时间较多，在移动式装置中采用公知的结构也是不合理的。

苏联专利SU-A-945360中公开了一种钻井升降作业装置，该装置包括一个固定在它上部工作平台上的斜塔，对着钻塔方向的工作平台上有一个中心窗口。在钻塔的上部安装有借助绞索分支与分成两半的游动滑车相连的天车和在游动滑车上移动的提升器。在平台上安装有带有滑架的对中器，当它与游动滑车相互作用时，滑架可以沿导向装置作垂直移动。

当套管从钻井中提起时，带有游动滑车的提升器提起套管柱，游动滑车到达对中器位置与套管对接，然后沿着导向装置一起向上运动。对中器的导向装置制成柔性的并牢固地安装在平台和天车之间。当联轴节接合处从钻井中出来以后，游动滑车停止运动，在钻井井口卡住圆柱体，带有提升器的游动滑车沿着带有被提升的同时拧松的套管的套管下降。游动滑车达到安放套管的平台水平面，导向装置的端部被固定在这里，对中器被安装在平台上，游动滑车继续向下运动，将拧松的套管引出至游动滑车之外并运送到盛管架上（nogmpySHuk），而游动滑车带着依次被夹紧的套管向上运动。

在游动滑车没有载荷的情况下，天车、游动滑车和对中器的轴线与钻井的轴线重合，被升高的游动滑车与对中器对接的几率相当高。然而在套管柱上升时，破坏了同心度，这是因为在上述装置中，圆柱体的重量载荷经绞索分支传递给钻塔。由于钻塔的柔性，使它的倾角增大，结果导致处于水平位置的天车向钻塔的倾斜方向移动，并且倾斜角的值不固定，而取决于它的载荷，即取决于圆柱体的长度。

因此，当套管柱上升时，在圆柱体重量的作用下，天车从钻井轴线向钻塔的倾斜方向移动，而刚性地固定在平台上的导向装置不可能使对中器向位于水平面内的天车移动的方向移动。天车的位移引起游动滑车运动轨迹的变化，并且破坏了游动滑车与对中器的同心度。当游动滑车从井口向上运动到滑车顶部接近对中器时，为了保证与对中器对接，必须降低游动滑车的运动速度，防止出现事故。对接可能在游动滑车强制定中心的情况下进行，即在游动滑车从井口到天车的自然运动轨迹被破坏的情况下进行。游动滑车的强制位移破坏了升降作业的生产过程，花费较多的时间，所有这些使装置的生产率明显地下降。

此外，当带有对中器的游动滑车下降时，在降落到它的支柱上时，周期性地产生了动力冲击。当对中器下降到支柱上时，它的速度等于在套管柱重量作用下向下运动的游动滑车的速度。因此，在对中器向下降落到支柱的瞬间，平台上对中器的重量载荷超过静载荷好几倍。结果每次降落都引起平台和钻塔整个结构强烈振动，而位于平台上的工人在这样的条件下是不能发挥自己的作用的。

这样，对于可移动装置来说，采用公知的结构是不可能的，因为这增加了升降作业的时间、出现事故、破坏了生产过程，最主要的是降低了装置的效率。

本发明的任务是制造一种钻井升降作业装置，依靠游动滑车和对中器的轴线重合，消除对中器降落在装置平台上时产生的动载荷，这种装置的结构能缩短升降作业时间并提高装置的生产效率。

所提出的任务是这样实现的：用于钻井升降作业装置包括有以铰接形式安装在工作平台上的斜塔、平台上从钻塔一侧起开有中央窗口、安装在钻塔上部的天车、借助于绞索分支与天车相连的被分为两半的游动滑车、在游动滑车上移动的提升器、带有与游动滑车相互作用下能沿着导向装置垂直移动的滑架的对中器。本发明还装有对中器水平移动导向装置，该装置安装在上工作台中心窗口处，相对它的轴线是对称分布的，并与对中器垂直移动导向装置相互作用，导向装置是刚性的，以铰接形式安装在钻塔上部并装有分布在对中器和上工作平台之间的直接与它接触的支柱，而对中器则附有用于相互作用和沿绞索分支移动的若干个滑轮。

为了保证对中器沿着游动滑车变化的运动轨迹在水平面内移动，用于为对中器水平移动导向的每个导向装置应当制成带有凹槽的平板形式，凹槽向钻塔方向敞开，在这种情况下，用于对中器垂直移动的相应的导向装置的下端被安装在凹槽中，并使其能在凹槽中自由移动。

为了保证重新调整作业装置并扩大其功用，必需将为对中器水平移动导向的每个导向装置制成平板形式，平板要安装成能从上工作平台的中心窗口进、出，并能与用于为对中器垂直移动导向的相应的导向装置的叉形下端相互作用。

为了保证装置从它的工作位置向运输位置转移或者从运输位置向工作位置转移时重新调整作业装置，对中器在其上部极限位置处应当具有固定它的组件，而钻塔应当装有对中器垂直移动导向装置的固定组件。

在修理和钻探时，为了与钻杆一起进行升降作业并完成辅助工作，装置应装有钻杆吊架箱，它对称地分布在用于为对中器水平移动导向的导向装置之后的上工作平台上。这时，用于为对中器水平移动导向的各导向装置应当装有在垂直平面使它回转的机构，而用于为对中器垂直移动导向的各导向装置应当装有分布在对中器固定组件下面的使它回转的组件。

在利用小起重量装置进行升降作业及在单个套管工作时，在它最上面位置处的对中器的每个固定组件应当安装在用于为对中器垂直移动导向的相应的导向装置上。

在利用大起重量装置进行升降作业以及在与由2～3个套管组成的钻杆座一起工作时，为保证技术保养，位于最上面位置处的对中器的每个固定组件最好被安装在对中器相应的滑架上，这时，在每个用于为对中器垂直移动导向的导向装置中应制有凹槽。

本发明能明显地提高装置的生产效率，保证套管和钻杆升降作业与它的装卸作业完全结合在一起，本发明提高了工作运行的安全性，增加了装置的寿命和可靠性，显著地减少了它的重量和尺寸。

下面通过具体实施例并参照相应的附图来解释本发明：

图1是本发明钻井升降作业装置总图;

图2是本发明上工作平台和对中器的结构图;

图3是本发明为准备与钻杆一起进行升降作业的上工作平台的总图;

图4是本发明沿图2Ⅳ-Ⅳ线的剖视图;

图5为当钻杆进行升降作业时和当装置准备向运输位置转移时该装置的总图;

图6为沿图5Ⅵ-Ⅵ线的剖视图;

图7是本发明用于为对中器水平移动导向的导向装置的结构图;

图8是本发明沿图7Ⅷ-Ⅷ线的剖视图;

图9为一种对中器固定组件结构方案图;

图10为另一种对中器固定组件结构方案图;

图11为本发明装置运输时的总图。

钻井升降作业装置包括有可伸缩的倾斜钻塔1（图1），斜塔上部装有天车2，天车通过绞索3的分支与分为两半的游动滑车4相连接，绞索3与绞车滚筒5相连接。在具有切削锥体6的被分为两半的游动滑车4上悬挂有带有独立回路的提升器7。在钻塔1上通过铰接形式安装组装成的工作平台8，在钻塔1的上部铰接地悬挂着刚性导向装置9，它装有位于平台8水平面之上的直接与它相接的支柱10。在支柱10上安装有借助滑架12沿刚性导向装置9可垂直移动的对中器11，滑架12安装在对中器11上。在斜塔1的下部安装有能垂直移动的用于拧松和拧紧管道和钻杆的扳手13，在钻井井口14上安装有用于在悬挂状态时夹持住套管17的带有楔件16的卡盘15。在提升绞索18上通过架设在钻塔1上部的滑轮19悬挂着套管夹持和移动机构20。提升绞索18与辅助滚筒21相连。钻塔1内部装有固定对中器11的导向装置9的组件22。由钻井中提起的管道23被安放到盛管架（nogmpySHuk）24上。

从钻塔1的一侧起始的带有中央窗口的矩形上工作平台8（图2）包括有被栏栅26包围的平板25，平板之间通过跳板27相连接。在平台8上备有套管箱28和钻杆箱29。沿着平台8的中央窗口的侧面，相对它的轴线对称并相互平行地安装有为对中器11水平移动导向的导向装置30，导向装置30与用于为对中器11垂直移动导向的导向装置9相互作用。用于为对中器11水平移动导向的每个导向装置30被加工成带有凹槽31的板状物。对中器11被加工成带有中心通孔32的板状物，孔32带有开口，对中器还装有复盖住对中器11切口的卡销33，卡销33与操纵杆34相连。对中器11通过滑轮35与绞索3的分支相连接。

为了在和钻杆一起进行升降作业时，使位于平台8的中央窗口4中的游动滑车4能自由运动。工作时，为了将套管和钻杆水平放在跳板上（图中未绘出）或者反过来从跳板放入钻井中，用于为对中器11水平移动导向的导向装置30在垂直平面内装有回转装置36（图2、3）。

对中器11的滑架12（图4）装有与导向装置9相互作用的滑轮组件37。在对中器11平板的下部安装有与游动滑车4的圆锥体6（图1）相对接的圆锥体38。

在装置向运输位置转移时和与钻杆39一起进行工作时（图5、6），为了将对中器11固定在它的最上部位置，对中器装有固定组件40，而用于游动滑车11垂直移动的导向装置9应当在钻塔1的倾斜方向装有回转组件41。在与钻杆39一起工作时，提升器42被悬挂在游动滑车4上，而在提升绞索18上悬挂着钻杆夹持机构43。

在与垂直安装的套管17（图1）和钻杆39（图5）一起进行升降作业时，在将套管和钻杆水平放在跳板上或者反过来从跳板放入钻井中时，以及考虑到布置、起重量、装置的运输问题，可能采用横梁形式的为对中器11的水平移动导向的导向装置30（图7）的制造方案。梁可以从平台8的中心窗口插入和伸出，随后用销44固定。这时，与导向装置30横梁协同动作的对中器11的垂直移动的导向装置9（图8）的下端被制成叉形接头45。

至少安装在为对中器11垂直移动导向的一个导向装置9中的对中器固定组件40（图5）由铰接安装在每个导向装置9内的定位器46（图9）和凸轮47组成，它们之间用杠杆和弹簧49相连，定位器46和凸轮47沿着对中器11的垂直移动导向装置9移动时与对中器11的滑架12协同动作。

至少被安装在一个对中器11的滑架12上的固定组件40（图5）是由以铰接形式安装在机壳50（图10）上的定位销51和带有小滑轮53的凸轮52组成，在它们之间连接有杠杆54并由弹簧55拉紧。为了用肉眼观察定位销51，在它的端部安装有保护片56，为了在升降作业时打开固定组件40，安装有杠杆57，它在支架58之外，这时在为对中器11垂直移动导向的相应的导向装置9上，加工有用于固定对中器11的凹槽59和60。

在移动式结构方案中，在运输状态，用于为对中器11垂直移动导向的导向装置9被安装在固定组件22（图11）和支柱61上。

所提出的钻井升降作业装置工作方式如下：

悬挂在分为两半的游动滑车4上的提升器7（图1）在管接头之下吊起套管柱17，借助滚筒5使它提起。套管柱17的重量载荷经过游动滑车4和绞索3的分支传递给天车2和倾斜钻塔1。在这个载荷的作用下，钻塔1的倾斜角增加，此时天车2从钻井轴线向钻塔1的倾斜方向移动。因此，游动滑车4从井口14到天车2的运动轨迹偏离了钻井轴线。

因为对中器11（图2）被放置在铰接可动的为对中器11垂直移动导向的刚性导向装置9的支柱10上，它的下端与为对中器11水平移动导向的导向装置30协同动作。导向装置30制成带有凹槽31的板状形式。对中器11能在这些凹槽31中自由移动。那么在钻塔1（图1）的倾斜角发生变化和在套管柱17重量作用下天车2的轴线移开钻井轴线的情况下，对中器11也在水平面内移动。因为借助滑轮35（图2）实现了对中器11与绞索3的分支之间的联系，那么这将允许使对中器11准确地沿着游动滑车4从井口14（图1）到天车2的运动轨道进行安装。这样，由于被安装的对中器11可以同时沿着为垂直移动的刚性铰接悬挂的导向装置9和为对中器11的水平移动导向的导向装置30（图2）的移动，及由于对中器11借助滑轮35与绞索3的分支连系，保证了游动滑车4（图1）、对中器11及天车2的轴线重合，而与在套管柱17变化的重量载荷作用下天车2的移动数值无关。游动滑车4、对中器11和天车2的轴线重合，保证了在游动滑车4（图1）在任何摆动情况下使游动滑车4的圆锥体6与对中器11的圆锥体38（图4）很好地对接。

根据装置的起重量和运输的要求，可制作不同的用于为对中器11水平移动导向的导向装置30的技术方案。在第一方案中，用于为对中器11水平移动导向的导向装置30（图2）被加工成带有向钻塔1的方向敞开的开有凹槽31的板状形式，用于为对中器11垂直移动导向的导向装置9的下端被安装在相应的凹槽31中并能在其中自由移动。

在第二方案中，用于为对中器11水平移动导向的导向装置30（图7）被加工成梁的形式，它与制成叉形接头45（图8）的为对中器11垂直移动导向的相应导向装置9的下端协同动作。

这样，当带有提升器7和套管柱17的被分为两半的游动滑车4（图1）上升达到平台8的水平位置，与沿着游动滑车4的运动轨迹安装的对中器11相遇。实现游动滑车4的圆锥体6与对中器11的圆锥体38（图4）的对接，游动滑车4与对中器11一起开始上升。对中器11在游动滑车4上沿着为对中器11垂直移动导向的导向装置9移动。

套管柱17的套管连接处从井口14（图1）出来之后，游动滑车4向上移动，套管柱17被卡盘15的楔块16卡住，游动滑车4与提升器7一起开始下降。对中器11沿着它的垂直移动导向装置9下降到被分为两半的游动滑车4上。在游动滑车4向下运动时，从钻井中提升起来的套管23充当导向装置，套管23随着被分为两半的游动滑车4下降进入到它的内部，然后进入到对中器11的中心孔32（图2）中。

游动滑车4与对中器11一起（图1）到达平台8的水平位置，对中器11被安置在与平台8直接接触的为对中器11垂直移动导向的导向装置9的支柱10上，而游动滑车4沿着套管23向下继续单独运动。在对中器11降落到导向装置9的支柱10上时，对中器11全部重量载荷，通过导向装置9传递给天车2和钻塔1，结果完全排除了上部工人工作时所在平台上的振动。

在被分为两半的游动滑车4下降时，从钻井中被提升的套管23的上端，借助于卡销33（图2）用对中器11握持住。同时，随着游动滑车4下降用扳手13拧松被提升起的套管23（图1），套管被拧松之后，扳手13放到下面位置。提升器7与游动滑车4一起下降到管接头之下然后停止。为了配备套管和钻杆而在平台8上面工作的工人借助机构20夹持住被松开的套管23，并借助辅助绞车21将其提起。然后用手柄34（图2）打开对中器11的卡销，将被提起的套管23（图1）牵引到对中器11和游动滑车4之间，完成了游动滑车4、提升器7连同套管柱17的提升。按照所述的程序提起后续的套管。在这个时间内，上面的工人把被提升起的套管23拨到盛管架（nogmpy6Huk）24上，并摆放在平台8上的套管箱28中（图2）。

然后，重复工作。

将套管放入钻井时，工人借助夹持机构20（图1）将稍微提起的套管放入对中器11的中心孔32（图2）中。这时，对中器11的弹簧卡子33使套管通过中心孔32的同时返回到初始位置，重新盖住对中器11的孔32，借助于辅助滚筒21（图1），工人将套管放置到一个位于钻井中被夹持在夹盘15上的套管的管接头上，然后脱开夹持机构20，处于垂直位置的套管被握持在对中器11上。游动滑车4、提升器7上升，自动穿过管接头沿着被安装的套管向上运动。游动滑车4与提升器7一起到达对中器11的水平位置，与对中器的圆锥体38（图4）对接，然后与对中器11（图1）一起继续向上运动。

与游动滑车4和提升器7上升的同时，扳手13处于管接头上方的工作位置并拧紧被安装的套管。

在套管拧入套管柱17管接头上之后，提升器7抓住联轴节上的套管柱并提升，然后打开夹盘15的楔块，套管柱17就落入井中。在游动滑车4下降时，对中器11卡到处于平台8水平位置的导向装置9的支柱10上，而游动滑车4与提升器7一起向下面位置降落，然后管道柱17被夹盘15卡住，同时工人准备下一个放到钻井内的套管。

随后，重复工作。

钻杆在装置上的升降作业按类似过程进行。

对中器11在它最上面位置处的固定方法取决于装置的工作条件和它的运输方法。

对中器11的固定组件40（图5）可以安装在它最上面位置，或安装在为对中器11的垂直移动导向的导向装置9（图9）上，也可以安装在对中器11的滑架12（图10）上。这时，在对中器11的导向装置9上，应当加工有凹槽59和60。对中器11固定在钻塔1上部非工作区内。

安装在为对中器11垂直移动导向的导向装置9上的对中器11的固定组件40（图9）工作方式如下：

用游动滑车4将对中器11（图6）提升到装置非工作区。对中器11的滑架12（图9）沿着导向装置9上升，与定位器46相互作用，围绕铰链将定位器转至导向装置9内，并沿着导向装置9继续向上运动。对中器11的滑架12从定位器46区域内出来后，对中器11停止运动。定位器46在弹簧49的弹力作用下返回到原始位置。游动滑车4与对中器11一起下降，滑架12座落在定位器46（图9）上并停止运动，而游动滑车4（图1）继续下降。这样对中器11（图6）就被卡在上面位置。

为了将对中器11下降至工作位置，将其提升到凸轮47（图9）的水平线以上，当对中器从滑架12下面出来之后便回到水平位置。然后对中器11借助于游动滑车4向下降落。在下降时，滑架12与凸轮47接触，使凸轮向下转动。凸轮47向下转动使杠杆48运动，杠杆先使定位器46转到导向装置9的里面同时打开滑架12的通道。滑架12自由地通过定位器46的区域，对中器11沿着导向装置9下降，而凸轮47和定位器46返回到原始的水平位置。

为了便于看管，安装在滑架12上的对中器11的固定组件40（图10）由安装在机壳50上的单个滑块制成。在进行升降作业的过程中，为了不与导向装置9接触，定位器51和凸轮52被挤到机壳50内，彼此通过杠杆57相对放置，杠杆57伸到支架58外。在这位置中，对中器11通行无阻地沿导向装置9移动。

为了将对中器11固定在它的最上面位置，对中器11被置于导向装置9的支柱10上，杠杆57伸到支架58外，在弹簧55的弹力作用下，定位销51和凸轮52力图返回到原始位置。这时，定位销51顶住导向装置9，而位于凹槽60内的带有滑轮53的凸轮52转动并处于水平位置。此后对中器11被提升到最上面位置。定位销51和凸轮52与导向装置9接触向上提升。定位销51刚一进入到凹槽59区内，在弹簧55的弹力作用下转动到水平位置并进入到凹槽59中。在这以后，游动滑车4（图1）与对中器11一起下降，定位销51（图10）顶住凹槽59的端面，对中器11固定在导向装置9上，而游动滑车4（图1）向下降落。固定组件40（图10）的工作，用安装在定位销51上的保护片56进行控制。

为了使对中器11下降至工作位置将它向上稍稍提起，带有滑轮53的凸轮52与导向装置9接触的同时进入到凹槽59区间内，回到水平位置。然后对中器11与游动滑车4（图1）一起下降。凸轮52（图10）顶住凹槽59的端面向上转动，凸轮52的转动使杠杆54运动，杠杆54首先使定位销51转向机壳50内，使它与导向装置9脱离啮合。在升降作业过程中，杠杆57伸到支架58外，锁住定位销51和凸轮52。

为了向跳板放置套管和钻杆或反过来从跳板向钻井放置套管和钻杆，为了加速钻杆39（图5）的升降作业，在对中器11垂直移动导向装置9上装有回转组件4，它位于对中器11最上面位置的固定组件40下面，完成导向装置9向钻塔1倾斜方向的转动。

为了完成装置修理和钻探中所遇到的辅助工作，设备要按下述方式重新调整：

对中器11借助游动滑车4固定在最上面位置，借助组件40（图5）导向装置9的下端用固定组件22固定，而被加工成带有凹槽31的板状形式的用于为对中器11水平移动导向的导向装置30（图2）在垂直平面内围绕转向机构36转动。如果导向装置30被加工成梁形，那么在桥板25下面的平台8（图7）的中心窗口内导向装置30不起作用。

在这个位置，在装置上可以进行将套管水平地放置到跳板上的辅助工作或反过来将套管从跳板放入钻井中。在更换或加工套管和钻杆时，可以与钻杆一起以较高的速度进行升降作业。在这种情况下，在移动式运输工具上使用它们，无需进行附加的装配和拆卸工作就可以把装置向运输地点转移。

钻杆升降作业按下述方式加速进行：

悬吊在游动滑车4上的钻杆39的提升器42（图5）在管接头之外卡住钻杆柱39，将它们从钻井中提出。由于平台8的中心窗口离开导向装置9和30（图2），而对中器11（图5）被固定在最上面位置，那么游动滑车4通过平台8中心窗口时，游动滑车4在任意移动和摆动情况下，排除了它与平台8的各种接触的可能性。这样，在游动滑车4通过平台8区域和钻杆39管接头连接件从钻井出来之后，游动滑车4停止运动，而钻杆柱39由夹盘15固定。工人在被提起的钻杆39上安装夹持机构43并脱开提升器42。游动滑车4与提升器42一起向下降落，同时拧开被提起的钻杆39。完成这个作业之后，提升器42被固定在下一个钻杆39上，而工人稍微提起拧松的钻杆39并把它从游动滑车4区域内取出。游动滑车4进行下一个钻杆39的提升，而工人将被提起的钻杆39放到位于平台8上面的跳板29上。以后重复进行上述过程。钻杆39向钻井中降落按相反的顺序进行。

这样，装置除了兼有升、降、拧紧、拧松工序的升降作业之外，在作业重新调整之后，可以完成钻井钻探和修理所需的工作。重新调整无需额外花费时间和劳动，无需进行新设备的拆、装。此外，在这种状态下，装置可转送至运输位置。

本发明除了能用于钻井中进行升降作业之外，钻井在钻探和修理时也可保证装置与固定和倾斜钻塔一起工作，还可以用于不同起重量的装置上，以及安装在移动式运输工具上。所提出的技术方案，依靠游动滑车4（图1）轴线与对中器11的轴线重合，可以明显地提高装置的生产率，并保证套管和钻杆的升降作业与它们的装拆及运输作业同时进行。由于对中器11能同时沿垂直平面和水平平面内的导向装置9、30移动，以及能沿绞索3的分支移动，使游动滑车4和对中器11的轴线重合。对中器11向刚性的垂直安装摆动的导向装置9降落，保证了对中器11在水平面内沿着它的水平移动导向装置30自由移动，而对中器11与绞索3分支的连系保证了在套管柱17（图1）重量变化的载荷作用下游动滑车4出现任何位移时，游动滑车4（图1）与对中器11很好地对接。此外，对中器11向其垂直移动导向装置9的支柱10降落，消除了使上面工人所在的工作平台8产生动力冲击的可能，因而提高了工作运行的安全性，增加了装置的寿命和可靠性，并明显地减少了它的重量和尺寸。

所完成的升降作业装置及其单个元件的结构，不需要辅助能量供应设备和对它们进行控制，保证了钻井钻探和修理时为了完成辅助作业能随机应变地对装置重新加以调整，以及缩短了用于向运输位置转送装置所需的时间。装置的调整相当简单，不需要花费额外劳动和时间以及附加的装拆工作。

所提出的技术方案无需明显改变结构就可以在现已公开的用于钻井钻探和修理的提升装置中使用。

Claims (7)

1、一种钻井升降作业装置，包括有钻塔(1)，它带有以铰接形式固定其上的工作平台，该平台向钻塔(1)的一侧开有中心窗口、固定在钻塔(1)上部的天车(2)，通过绞索(3)的分支与天车(2)相连的被分成两半的游动滑车(4)、吊挂在游动滑车(4)上的提升器(7)和带有滑架(2)的对中器(11)，该对中器与游动滑车(4)协同动作时，能沿导向装置9垂直移动，本发明的特征在于它装有为对中器(11)水平移动导向的导向装置(30)，该导向装置轴对称地安装在上工作台(8)的中心窗口中，并与用于为对中器(11)垂直移动导向的导向装置(9)协同动作，导向装置(9)为刚性的并以铰接形式固定在钻塔(1)的上部，同时装有配制在对中器(11)和上工作平台(8)之间的与它直接接触的支柱(10)，而对中器(11)安装有与绞索(3)的分支相互作用并沿其移动的滑轮(35)。

2、根据权利要求1所述的钻井升降作业装置，其特征在于用于为对中器（11）水平移动导向的每个导向装置（30）制成带有凹槽（3）的板状形式，凹槽向钻塔（1）的方向敞开，此时，用于为对中器（11）垂直移动导向的相应导向装置（9）的下端被安装在凹槽（31）中并能在其中自由移动。

3、根据权利要求1所述的钻井升降作业装置，其特征在于用于为对中器（11）水平移动导向的每个导向装置（30）制成梁状形式，它被安装成可以从上工作平台（8）的中心窗口进、出，并与制成叉形（45）的用于为对中器（11）垂直移动导向的相应导向装置（9）的下端协同动作。

4、根据权利要求1所述的钻井升降作业装置，其特征在于包括有安装在对中器（11）最上面位置处的固定组件（40），而钻塔（1）则装有为对中器（11）垂直移动导向的导向装置（9）的固定组件（22）。

5、根据权利要求1或4所述的钻井升降作业装置，其特征在于钻杆箱（29）对称地布置在对中器（11）的水平移动导向装置（30）外面的上工作平台（8）的上面，装有在垂直平面内的该导向装置的转向机构（36），用于为对中器（11）水平移动导向的每个导向装置（30）上装有在垂直平面内的它的回转机构（36），而每个为对中器（11）垂直移动导向的导向装置（9）则装有布置在对中器固定组件（40）之下的它的回转组件（41）。

6、根据权利要求4所述的钻井升降作业装置，其特征在于位于对中器（11）最上面位置的固定组件（40）被安装在为对中器（11）垂直移动导向的相应的导向装置（9）上。

7、根据权利要求4所述的钻井升降作业装置，其特征在于对中器（11）的每个固定组件（40）被安装在对中器（11）的相应滑架（12）上，此时，在为对中器（11）垂直移动导向的每个导向装置（9）上加工有凹槽（59、60）。

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