CN103590764A - 钻具输送方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油、天然气钻井的生产施工领域，具体涉及钻具的输送方法。本发明的钻具输送方法，包括以下步骤：推动钻具，使其母接头向鼠槽口移动并由鼠槽口伸出钻台面，在推动过程中钻具由平置状态，逐渐转动向上翘起，直至进入鼠槽。与现有技术中，先将钻具输送至钻台面以上，然后将其下放至鼠洞，再与游车上悬挂钻具的丝扣连接，进而继续后续工作的钻具输送方法相比，本发明的钻具输送方法仅仅将钻具的一部分由鼠槽口输送至钻台面以上，然后将钻具上部与游车上悬挂钻具的丝扣连接，再进行后续工序，本发明的钻具输送过程省力且效率高。

Description

钻具输送方法

技术领域

本发明涉及石油、天然气钻井的生产施工领域，具体涉及钻具的输送方法。

背景技术

钻具是指凿洞、钻孔等，与之有关的使用的工具，被广泛应用于石油、天然气钻井生产施工领域。在钻探、钻井施工过程中，需将钻具的一端与井架上的游车或上部钻具连接，然后再进行后续施工作业。

现行石油钻井作业中，施工前，需将钻具与钻具之间连接，然后在进行施工，具体的钻具输送的方法为：先将钻具由地面猫道输送至钻台面以上，然后由钻工扶住钻具，将其下放至鼠洞，再将钻具与钻具丝扣连接，再进行后续操作；施工后，将钻具下放至鼠洞，然后卸开钻具间的连接丝扣，钻具成为单根，用连接丝头与提升绞车连接，将钻具提出鼠洞，由钻工将其推至坡道上沿，下放到坡道底部，再由场地工力撬至猫道，使钻具平放；上述钻具输送方法，操作过程复杂、费力，且自动化程度低、施工效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的钻具输送过程复杂、费力，且工作效率低的不足，提供一种操作过程简单、省力，且生产效率高的钻具输送方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

钻具输送方法，其特征在于：包括以下步骤：

推动钻具，使其母接头向鼠槽口移动并由所述鼠槽口伸出钻台面，在推动过程中钻具由平置状态，逐渐转动向上翘起，直至进入鼠槽。所述鼠槽口为钻台面上的开孔，鼠槽设在钻台下方，所述鼠槽与所述鼠槽口连通，所述鼠槽与竖直方向有3～7°的夹角。

本发明的钻具输送方法，推动钻具，使其母接头向鼠槽口移动，并由所述鼠槽口伸出钻台面，然后将所述钻具上端与钻台面上的钻具丝扣连接，再进行井下施工作业；推动过程中，钻具包括同时进行的两个过程：后移和上翘，钻具由平置状态，逐渐转动向上翘起，直至进入鼠槽。相比于现有技术中的钻具输送方法，本发明的钻具输送方法仅仅将钻具的一部分送至钻台面以上，然后将钻具与钻台面以上的钻具（或游车）丝扣连接，进而完成后续操作；本发明的钻具输送方法钻具输送完成是，克服钻具重力做功少，操作省力，且提高了施工效率。

作为本发明的优选方案，在钻具的前半段选取夹持部，在所述夹持部推动钻具运动。

本发明的钻具输送方法，钻具后移的过程中，其母接头向上翘起，带动钻具整体向上旋转，转动过程中，钻具母接头运动轨迹成弧线状、轨迹较长；在钻具的前半段选取夹持部，在所述夹持部推动钻具运动，上翘过程，夹持部的运动轨迹较短，接近于直线运动，夹持部的机械结构容易设计，优选的，所述夹持部在竖直方向上移动的距离≦钻具长度的10%。

作为本发明的优选方案，钻具运动过程中绕所述夹持部转动。钻具运动过程中，绕所述夹持部转动，所述夹持部的运动轨迹为水平方向的直线运动；在所述夹持部推动钻具后移，钻具运动过程平稳、安全。

作为本发明的优选方案，所述夹持部位于钻具的公接头处。钻具运动过程中，绕所述夹持部转动，夹持部位于钻具的公接头处，相同上翘角度，钻具母接头的运动轨迹最大，钻具母接头由所述鼠槽口伸出钻台面时，钻具整体运动轨迹最小，输送过程最省力、效率最高。

作为本发明的优选方案，所述夹持部包括扣巢和托板，所述扣巢和托板配合能活动安装所述钻具，所述托板支撑所述钻具的外侧壁。

本发明的钻具输送方法，钻具的公接头安装在所述扣巢内，所述托板支撑钻具的外侧壁，钻具运动过程中，推动所述扣巢，带动钻具后移；同时驱动所述托板绕所述扣巢向上旋转，钻具随托板绕所述扣巢向上旋转，转动过程中，所述扣巢将钻具紧扣在托板上，并对钻具有向下的压力，钻具不会从托板上脱离；所述托板对钻具的支撑力、所述扣巢对钻具有的压力和钻具自身重力共同形成一个杠杆平衡，通过驱动装置推动扣巢和托板后移，并驱动所述托板绕所述扣巢向上旋转，钻具随所述托板和扣巢后移并上翘，钻具输送过程平稳、安全。

优选的，所述托板内设有凹槽，所述凹槽与钻具外侧壁贴合。钻具外侧壁与托板上的所述凹槽贴合，钻具不会发生移动，钻具输送过程平稳、安全。

优选的，所述托板由钻具公接头端面向母接头方向延伸，其支撑钻具的部位为钻具长度的10%～60%（即钻具公接头安装在所述扣槽内，所述托板支撑钻具的部位的长度为钻具长度的10%～60%）。钻具运动过程中，钻具公接头安装在所述扣槽内，所述托板支撑钻具的部位的长度为钻具长度的10%～60%，推动所述托板绕所述扣巢向上旋转，进而推动钻具饶其公接头上翘，托板与钻具接触面大，托板不易损坏，同时钻具输送过程平稳、安全，驱动装置易于设计。托板的长度小于钻具长度的10%时，托板对钻具的支撑部短，推动钻具上翘的过程费力，且托板易损坏；托板的长度大于钻具长度的60%时，托板会干涉钻具母接头上、下钻台，同时，浪费材料。

作为本发明的优选方案，所述母接头沿鼠槽内壁上移进入所述鼠槽口；钻具母接头进入鼠槽时，钻具与水平方向有45°～65°的夹角。

本发明的钻具输送方法，钻具后移过程中，驱动装置驱动钻具上翘到一定角度（钻具与水平方向有45°～65°的夹角，即钻具的上翘角度为45°～65°，根据不同型号钻机选择恰当的上翘角度，需满足钻具的母接头低于钻台面上的立根盒底面，所述立根盒位于在钻台面3的下方，且位于鼠槽口的前方），驱动装置不再驱动钻具上翘，钻具继续后移，直至钻具的母接头与所述鼠槽的内壁接触，继续推动钻具后后移，受到所述鼠槽的支撑力，钻具的母接头会沿着所述鼠槽内壁向上移动，直至进入所述鼠槽口，并由鼠槽口伸出钻台面（此时，钻具外侧壁与所述鼠槽内壁贴靠），钻具输送完成，钻具进入鼠槽。驱动装置驱动钻具接触鼠槽的瞬间，钻具上翘夹角小于45°时，可能发生故障，钻具母接头无法沿鼠槽内壁上移，钻具无法继续上翘；钻具母接头进入鼠槽，钻具上翘夹角大于65°时，受立根盒底面限制，母接头难以靠近鼠槽，且钻具易向前翻转，照成输送事故；钻具母接头进入鼠槽时，与水平方向有45°～65°的夹角，钻具输送过程最省力，且输送过程安全，事故率低。本发明的钻具输送方法，推动钻具后移时，利用钻台面下方的鼠槽对钻具的支撑力，使钻具的上翘，驱动装置驱动钻具上翘的角度小，驱动装置的负担减小，操作省力，减少了对钻具输送的设备投入；同时，免除了该作业过程中的人力操作，钻具母接头沿鼠槽内壁上移，钻具不易发生晃动，提高了操作的安全系数。

作为本发明的优选方案，所述钻具的母接头，由所述鼠槽口伸出钻台面0～100cm。

本发明的钻具输送方法，钻具的母接头由所述鼠槽口伸出钻台面0～100cm，通过游车或水龙头与钻具上部丝扣连接，再进行井下施工作业，钻具输送过程克服钻具重力所做的功最少，操作过程最省力。

优选的，施工完成后，将钻具下放至地面，包括以下步骤：推动钻具使其母接头向远离鼠槽口方向移动，在推动过程中钻具由竖直状态逐渐转动为平置状态。

施工完成后，将钻具下放至其外侧壁与所述鼠槽贴靠，使钻具的公接头插入扣巢，钻具的外侧壁与所述托板贴靠；钻具母接头与游车上悬挂的上部钻具卸扣脱离（或直接与游车脱离），钻具的重心由游车移至所述夹持部（扣巢和托板上）；在所述夹持部推动钻具向前（远离钻台的方向）运动；通过驱动装置一控制钻具前移的速度，受钻具自身重力的作用，钻具母接头沿所述鼠槽内壁下滑，钻具公接头向前做直线运动，直至钻具母接头脱离所述鼠槽；钻具继续前移并绕所述夹持部向下转动（通过驱动装置二控制钻具转速），直至钻具转动至平置状态。与现有技术中，先将鼠洞内已经卸扣成为单根的钻具提升至钻台面上，然后再将钻具下放至地面的钻具输送方法相比，本发明的钻具输送方法，在钻具的自身重力和装置的牵引力作用下，钻具的母接头沿所述鼠槽下滑，完成钻具的下放，操作过程省力且安全。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明的钻具输送方法，直接由地面将钻具的母接头上翘并伸出钻台面上0～100cm，就能完成钻具与钻台面以上的游车或水龙头丝扣连接，进而完成后续操作；输送过程克服钻具重力做功少，操作省力且施工效率高；同时输送装置易于设计，能实现钻具的自动化输送过程。

2、本发明的钻具输送方法，推动钻具后移时，利用钻台面下方的鼠槽对钻具的支撑力，使钻具的上翘，驱动装置驱动钻具上翘的角度小，驱动装置的负担减小，操作省力，减少了对钻具输送的设备投入；同时，免除了该作业过程中的人力操作，钻具母接头沿鼠槽内壁上移，钻具不易发生晃动，提高了操作的安全系数。

附图说明

图1是本发明实施例1所用装置的主视图（钻具输送过程中的三种不同状态：a、b、c）；

图2是图1的“C-C”视图；

图3是图1的B向视图；

图4是图1的“A-A”剖视图；

图5是图4的局部放大图（状态a：钻具处于预行工况）；

图6是图4的局部放大图（状态b：钻具处于运行工况）；

图7是图4的局部放大图（状态c：钻具处于目的工况）；

图8是图1的零部件图（对轨与承重轮、压轴轮的位置关系图）；

图9是图1中对轨，与承重轮、压轴轮、定向轮和托轮的位置关系图。

预行工况——钻具处于平置状态；

运行工况——钻具后移，并同时上翘；

目的工况——钻具输送完成，钻具母接头由鼠槽口29伸出钻台面。

图中标记：

    1-井眼中心，2-钻具，3-钻台面， 4-鼠槽，5-托板，6-扣巢， 7-转轴

8-承重轮，9-压轴轮，10-第一换向滑轮 ，11-移翘小车，12-第二换向滑

轮，13-托轮，14-后对轨，15-托翘座 ，16-限位梁，17-导向轮，18-定向

轮，19-弹簧，20-钢丝绳，21-中对轨，22-钢丝绳，23-猫道，24-前对轨，

25-第一绞车，26-第二绞车，27-连接件，28-立根盒，29-鼠槽口。

 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

图1至图9为实现本发明的钻具输送方法的所用的钻具输送装置。所述钻具输送装置将钻具2由平置状态输送至其母接头由鼠槽口29伸出钻台面3以上0～100cm，然后进行钻具间的连接，或将钻具由钻台面下放至地面。如图1、图4所示，钻台3相对地面有一高度，钻台3上设有鼠槽口29，钻台3下端安装有鼠槽4，所述鼠槽口29与所述鼠槽4连通，所述鼠槽4与井眼中心1（竖直方向）有为5°的夹角，钻台3上设有立根盒28，所述立根盒28位于钻台面的下方，且其上平面与钻台3上平面在同一水平面，所述立根盒28位于所述鼠槽口29的前方。

如图4所示的钻具输送装置，所述装置包括对轨、在对轨上移动的移翘小车和驱动装置；

其中对轨安装在所述猫道23内部。

所述对轨，如图4所示，包括依次衔接的前对轨24、中对轨21和后对轨14，所述前对轨24与所述后对轨14为平行轨，所述前对轨24的侧轨间距比所述后对轨14的侧轨间距宽，所述中对轨21的侧轨间距为楔形（即前宽后窄），所述中对轨21的前、后两端侧轨间距分别与所述前对轨24的侧轨间距和所述后对轨14的侧轨间距相同，如图8所示；图8是本发明的零部件图（从A-A剖视方向看，依次连接的所述前对轨24、中对轨21和后对轨14，及在所述中对轨上，移翘小车在不同位置，所述承重轮8、所述压轴轮9以及所述中对轨21的位置关系图）；所述鼠槽4与所述后对轨14不接触。

所述移翘小车，如图5（或图6、图7）所示，包括托板5、转轴7、承重轮8、压轴轮9、车体11、托翘座15；

其中，所述托板5与所述托翘座15固定连接，二者成L形布置，所述托翘座15与所述车体11通过所述转轴7铰接，所述压轴轮9安装在所述转轴7上，并且其与所述对轨24、21、14的上部接触；

所述承重轮8安装在所述托翘座15上，且所述承重轮8与所述对轨24、21、14的下部接触，所述托翘座15上安装有扣巢6，所述扣巢6配合所述托板5能活动安装钻具。

如图5、图6、图7所示，所述移翘小车的车体11的顶部安装有定向轮18，所述定向轮18与所述对轨14、21、24的上部接触；所述移翘小车的车体11的底部铰接有连接件27，所述连接件27上安装有托轮13，所述托轮13与所述对轨14、21、24的下部接触，所述连接件27上安装有弹簧19，所述弹簧19的另一端安装在所述车体11的底端，所述弹簧19用于保持所述定向轮18、托轮13分别与所述对轨的上部和下部接触。

所述压轴轮9、所述定向轮18、所述承重轮8和所述托轮13呈圆柱体状，其两端面（即圆柱体的上、下底面）与所述对轨面接触，如图9所示。图9是从所述对轨前端（即，从所述前对轨24前端向所述后对轨14方向看）所述压轴轮9、所述定向轮18、所述承重轮8和所述托轮13与所述前对轨24的位置关系图。

所述移翘小车的车体11顶部还安装有限位梁16，所述限位梁16能限制所述托翘座15绕所述转轴7的旋转范围。图7是本发明目的工况下（图4中状态c）的各部件位置关系图，此时所述限位梁16与所述托翘座15贴靠，所述托翘座15不能绕所述转轴7继续向下转动。

所述驱动装置，如图4所示，包括第一绞车25、第二绞车26、第一钢丝绳20和第二钢丝绳22和传动部件。

传动部件包括如图3、图4所示，所述后对轨14的下部后端附近的结构件的第一换向滑轮10；如图5、图6、图7所示，所述车体11上的导向轮18和第二换向滑轮12。

所述第一绞车25安装在所述前对轨24的上部前端附近的结构件上，所述第二绞车26安装在所述前对轨24的下部前端附近的结构件上。

所述第一钢丝绳20一端固定在所述托翘座15上且位于所述承重轮轴心线的下端；另一端绕过所述导向轮17连接在所述第一绞车25上；所述第二钢丝绳22一端连接在所述第二绞车26上，另一端依次绕过所述第一换向滑轮10和所述第二换向滑轮12，固定在所述托翘座15的上端的顶部（即所述托翘座15上远离所述承重轮8一端的顶部）。

所述承重轮8与所述压轴轮9之间的轮距一定，所述压轴轮8与所述承重轮9的轴心线不在同一垂线上（包括预行工况、运行工况和目的工况），所述压轴轮相对所述承重轮有一定向前的偏移量，如图8所示,所述压轴轮8与所述承重轮9的外轮沿距d大于所述前对轨24的侧轨间距，所述压轴轮9位于远离钻台3的一端。

所述中对轨21的下部位于水平方向。其上部相对于水平方向的斜率为8‰。

如图4所示，所述驱动装置驱动移翘小车沿所述对轨（包括依次衔接的前对轨24、中对轨21和后对轨14）运动，并驱动托翘座15和所述托板5绕所述转轴7转动。

图5是本发明预行工况下（钻具2处于平置状态，图4中状态a）的各部件与钻具2的位置关系图；图6是本发明运行工况下（钻具2后移并上翘，其母接头向所述鼠槽口29移动的过程，图4中状态b）的各部件与钻具2的位置关系图；图7是本发明目的工况下（钻具2输送完成，图4中状态c）的各部件与钻具2的位置关系图。

利用上述钻具输送装置完成本发明的钻具的输送过程，具体操作过程如下：

一．钻具的后移、上翘过程：

如图5所示，预行工况（钻具处于平置状态）：钻具2由排放架移入猫道23的“V”型槽后，启动第二绞车26，同时松开第一绞车25制动闸，第二钢丝绳22在带动移翘小车后移（向所述后对轨14方向，即钻台3方向移动）。移至钻具2附近时，移翘小车上的扣巢6将钻具2的公接头套入，移翘小车推动钻具2继续后移；由于钻具2受到与猫道23的摩擦力作用，移翘小车后移阻力增大，同时，在第二钢丝绳22的传动作用下，托翘座15开始绕承重轮8的轴心线旋转，托板5随托翘座15向上旋转，并且与钻具2本体贴合；受第二钢丝绳22拉力作用，移翘小车带动钻具2继续后移，至承重轮8和压轴轮9行入所述中对轨21；

如图6所示，运行工况（钻具后移并同时上翘）：承重轮8和压轴轮9行入所述中对轨21，移翘小车继续后移，所述中对轨21的上部对压轴轮9有斜向下（垂直于所述中对轨上部）的挤压，所述压轴轮9受到所述中对轨21的上部对其斜向下（垂直于所述中对轨上部）的挤压力，会绕所述承重轮8有向下的旋转，同时带动托翘座15、所述托板5和所述钻具2绕所述承重轮8有相同方向的旋转，钻具2随移翘小车继续后移，并由水平位置逐渐上翘，直至所述承重轮8和所述压轴轮9行入所述后对轨14；移翘小车继续后移，所述钻具2与水平方向保持同一上翘高度（钻具与水平方向有58°夹角，此时钻具母接头距立根盒28的底面的竖直高度有100mm）并随所述移翘小车继续后移，直到钻具2的母接头与所述鼠槽4的内壁接触；移翘小车继续后移，在移翘小车的推动作用下，钻具2的母接头沿着所述鼠槽4内壁向上移动直至其由所述鼠槽口29伸出钻台面3以上0～100cm,此时，托翘座15与限位梁16贴靠，钻具2进入所述鼠槽（钻具2的外侧壁与所述鼠槽4内壁贴靠），钻具输送完成，钻具2处于目的工况，如图7所示。图5、图6和图7分别是图4中状态a、状态b和状态c下的局部放大图。状态a为钻具输送预行工况，钻具2处于平置状态；状态b为钻具输送运行工况，钻具2后移并同时上翘，其钻具2的母接头向鼠槽口29移动；状态c为钻具输送目的工况，钻具2进入鼠槽4，其外侧壁与鼠槽4的内壁贴靠，钻具2的母接头由鼠槽口29伸出钻台面3以上0～100cm。

二．钻具的前移、卧放过程：

与钻具的前移、上翘过程相反，调节移翘小车位于图4中的目的工况（最左端，状态c），如图7所示，钻具2一部分位于钻台3以上，其在钻台3以下的部分与鼠槽4内壁贴靠，将钻具2沿鼠槽4的内壁逐渐下放至其公接头套入扣巢6，并钻具2的外侧壁与所述托板5贴靠，然后将钻具2的重心即移至移翘小车上。

如图6所示，运行工况，钻具2卧放并同时前移：启动第一绞车25，同时松开第二绞车26的制动闸，驱动所述移翘小车前移，钻具2随所述移翘小车前移，同时，钻具2的母接头沿所述鼠槽4的内壁下滑，钻具2随移翘小车继续前移，直至钻具2的母接头离开所述鼠槽4的内壁，此时钻具2与水平方向有58°的夹角；在第一钢丝绳20的带动作用下，移翘小车继续前移至行入所述中对轨21（该过程钻具2不向下转动）；移翘小车继续前移，由于所述中对轨21的侧轨间距逐渐变宽，同时受自身重力的作用，钻具2会逐渐卧放，直到行入前对轨24，钻具2处于平置状态；移翘小车继续前移，在第一钢丝绳20的带动作用下，托板5相对所述承重轮8向下旋转，钻具2本体与托板5脱离，钻具侧壁贴于猫道23“V”形槽斜面；移翘小车继续前移，钻具2受猫道“V”型槽23对其向后的摩擦力作用，会逐渐减速并且与扣巢6自动脱离，直至在猫道“V”型槽23上停留，移翘小车继续前移直至到图4中的预行工况（最右端），状态a。

上述钻具卧放过程中，通过第一钢丝绳20传递的拉力克服第二绞车26自动控制制动扭矩，可以驱动移翘小车按照设计速度前移。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.钻具输送方法，其特征在于：包括以下步骤：

推动钻具，使其母接头向鼠槽口移动并由鼠槽口伸出钻台面，在推动过程中钻具由平置状态，逐渐转动向上翘起，直至进入鼠槽。

2.根据权利要求1所述的钻具输送方法，其特征在于：在钻具的前半段选取夹持部分，在所述夹持部推动钻具运动。

3.根据权利要求2所述的钻具输送方法，其特征在于：所述夹持部在竖直方向上移动的距离≤钻具长度的10%。

4.根据权利要求2所述的钻具输送方法，其特征在于：钻具运动过程中绕所述夹持部转动。

5.根据权利要求4所述的钻具输送方法，其特征在于：所述夹持部位于钻具的公接头处。

6.根据权利要求5所述的钻具输送方法，其特征在于：所述夹持部包括扣巢和托板，所述扣巢和托板配合能活动安装所述钻具，所述托板支撑所述钻具的外侧壁。

7.根据权利要求6所述的钻具输送方法，其特征在于：所述托板内设有凹槽，所述凹槽与钻具外侧壁贴合。

8.根据权利要求6所述的钻具输送方法，其特征在于：所述托板由钻具公接头端面向母接头方向延伸，其支撑钻具的部位为钻具长度的10%～60%。

9.根据权利要求1所述的钻具输送方法，其特征在于：所述母接头沿鼠槽内壁上移，直至进入鼠槽口；钻具母接头进入鼠槽时，钻具与水平方向有45°～65°的夹角。

10.根据权利要求1所述的钻具输送方法，其特征在于：所述母接头由所述鼠槽口伸出钻台面0～100cm。

11.与权利要求1所述的钻具输送方法配合使用的钻具下放的钻具输送方法，其特征在于：包括以下步骤：推动钻具使其母接头向远离鼠槽口方向移动，在推动过程中钻具由竖直状态逐渐转动为平置状态。

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