CN103603611A - 一种钻机的提升系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻机的提升系统，主要由上起重总成、下起重总成、液缸，扶正轮总成、上提钢丝绳、下压钢丝绳、滑车与动力头组成。液缸倒置安装在井架内侧，活塞杆(1)与井架连接板上的铰链座销钉连接，上起重总成(8)、下起重总成(2)、扶正轮总成(7)分别与液缸缸筒(6)螺栓连接。本发明实现行程的倍增同时保证良好的稳定性，降低钻机设备的运移长度；同时具有下压负载的能力，满足特殊工况时候的钻井需求；本发明结构简单，取代传统的绞车系统、天车、游车和大钩的提升系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻机提升系统，属于钻井及修井作业设备领域，特别适用于斜井钻机、直井钻机、修井机。
背景技术
目前，国内钻机提升系统主要通过绞车缠绕，钢丝绳通过天车和游动滑车组成的滑轮组，带动大钩起升或下放管柱。这种提升装置存在结构复杂、拆装运移困难等缺点，更值得一提的是这种提升系统只具有上提负荷的功能，不具备下压负荷的功能。
为此，设计了一种钻机的提升系统，其结构紧凑，既可以应用在直井钻机上，还可以应用在斜井钻机上，同时具有下压负载的能力，满足特殊工况时候的钻井需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻机的提升系统，以解决钻井提升设备的结构简单易于安装运输，操作安全可靠，同时具有下压负载的能力，满足特殊工况时候的钻井需求等技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种钻机的提升系统，主要由上起重总成(8)、下起重总成(2)、液缸，扶正轮总成(7)、上提钢丝绳(5)、下压钢丝绳(9)、滑车(4)与动力头(3)组成；液缸倒置安装在井架内侧，活塞杆(1)与井架连接板上的铰链座销钉连接，上起重总成(8)、下起重总成(2)、扶正轮总成(7)分别与液缸缸筒(6)螺栓连接。
液缸的缸筒(6)上部焊接上法兰(27)，中部焊接两个连接块(26)，下部焊接下法兰(25)；上起重总成(8)主要由滑轮组(12)、轴承(13)、主轴(14)和框架(10)组成，滑轮组(12)通过与轴承(13)配合安装在主轴(14)上，再由主轴(14)通过压板(11)及螺钉与框架(10)相连，再用螺钉通过框架(10)底板与液缸缸筒(6)上的法兰(27)连接。
下起重总成(2)主要由滑轮(15)、轴承(16)、主轴(19)和框架(18)组成，两个滑轮(15)通过与轴承(19)配合分别安装在两个主轴(19)上，再与框架(18)相连，框架上安装钢丝绳防脱挡杆(17)用螺钉通过框架(18)底板与液缸缸筒(6)上的下法兰(25)连接，滑轮(15)位于缸筒(6)两侧。
滑车主要包括框架(40)、提升钢丝连接总成(37)、连接板(39)、空心轴套(38)、压板(36)和滚轮(42)；提升钢丝连接总成由上下压板(28)、(29)和过渡轮(33)组成，上下压板(28)、(29)是安装焊接在框架(35)上，过渡轮(33)通过轴(32)固定在上下压板(28)、(29)中间，安装轴防松板(31)，并配有4条钢丝绳防脱螺钉(30)；上钢丝绳(5)通过钢丝连接总(37)成由1根绕成2根承重，或由2根绕成4根承重，此时钢丝连接总(37)由两个内外过渡轮(34)、(35)组成；连接板(39)与框架(40)连接通过空心轴套(38)连接，与动力头(3)通过铰制孔螺栓连接；滚轮连接板(41)上下、前后对称安装两种安装方向垂直的滚轮；上提钢丝绳(5)一端与滑车(4)上的提升钢丝连接总成(37)连接，绕过上起重总成(8)的滑轮组后与井架的下端索具连接；下压钢丝绳(9)一端连接在滑车(4)上，绕过下起重总成(2)的滑轮组固定在井架的中部锁具连接。
扶正轮总成(7)通过支架与液缸缸筒(6)中部焊接两个连接块(26)通过螺栓连接在一起，主要由滚轮(20)、连接轴(22)、支架(21)和挡板(23)组成，连接轴(22)两端安装滚轮(20)，与支架(21)连接，并安装防转挡板(23)，支架上安装两个油杯(24)。
所述液缸是一个或两个。
上起重总成(8)主要由滑轮组(12)、轴承(13)、主轴(14)和框架(10)组成，滑轮组(12)通过与轴承(13)配合安装在主轴(14)上，滑轮组可以是两个滑轮，也可以是四个滑轮，再由主轴(14)通过压板(11)及螺钉与框架(10)相连，用螺钉通过框架(10)底板与液缸缸筒(6)上的法兰(27)连接。
本发明具有如下优点:
利用倒置液缸缸筒随动，在其上、下分别安装起重滑轮，使其形成两组独立的增距动滑轮，再通过上述绕绳方式、钢丝绳过渡装置和导向扶正机构，从而实现了钻井行程的倍增、承重绳数的增加即提升能力的提高和提升系统稳定性提高；本提升系统为钻机顶驱提供较大的工作行程，而运输状态时总体长度很短，既满足了钻井工作需要又方便了运输。还有，本提升系统结构简单，实现功能同时，省掉了传统的绞车系统、天车、游车和大钩。
附图说明
图1是本发明的提升系统结构简图；
图2是本发明的上起重总成简图；
图3是本发明的下起重总成简图；
图4是本发明的扶正轮总成简图；
图5是本发明的液缸简图；
图6是本发明的提升钢丝连接总成结构简图；
图7是本发明的提升钢丝连接总成局部剖视简图；
图8是本发明的两根钢丝绳的提升钢丝连接总成结构简图；
图9是本发明的滑车结构简图。
图中，1-活塞杆，2-下起重总成，3-动力头，4-滑车，5-上提钢丝绳，6-缸筒，7-扶正轮总成，8-上起重总成，9-下压钢丝绳，10-框架，11-压板，12-滑轮组，13-轴承，14-主轴，15-滑轮，16-轴承，17-挡杆，18-框架，19-轴承，20-滚轮，21-支架，22-连接轴，23-挡板，24-油杯，25-下法兰，26-连接块，27-上法兰，28-上压板，29-下压板，30-防脱螺钉，31-防松板，32-轴33-过渡轮，34-外过渡轮，35-内过渡轮，36-压板，37-提升钢丝连接总成，38-空心轴套，39-连接板，40-框架，41-滚轮连接板，42-滚轮。
具体实施方式
实例1，以一种提升系统为例，对本发明作进一步详细说明。参见图1，钻机的提升装置主体是液缸筒(6)和液缸杆(1)组成的倒置液缸通过销轴安装在井架底板上，整体随着井架角度倾斜，可实现钻井角度变换，同时钻井过程中产生的重量作用在井架的底部，重心低，稳定性好。
提升系统中的液缸倒置安装在井架内侧，活塞杆(1)与井架连接板上的铰链座销钉连接，液缸工作时产生的作用力直接作用在井架下部的连接板，整个井架只有下部受主要作用力，上部井架主要作用是为动力头、提升装置运动提供导轨和承受钻井过程中产生的反扭矩的作用，大大的降价的了井架的工作强度，提高钻机工作的稳定性；上起重总成(8)、下起重总成(2)、扶正轮总成(7)分别与液缸缸筒(6)螺栓连接；上提钢丝绳(5)一端与滑车(4)上的提升钢丝连接总成(参见图6)连接，绕过上起重总成(8)的滑轮组后与井架的下端索具连接，下压钢丝绳(9)一端连接在滑车(4)上，绕过下起重总成(2)的滑轮组固定在井架的中部锁具连接。这种结构形式，实现的行程的倍增，即动力头的行程是液缸行程的2倍，使钻机结构紧凑，便于运输，同时具有主动下压的能力，可以实现表层的加压打钻的功能，提高钻井的效率。
参见图5，液缸倒置安装，可以是一个液缸，也可以是两个液缸，缸筒(6)上部焊接上法兰(27)，中部焊接两个连接块(26)，下部焊接下法兰(25)。
参见图2，上起重总成(8)主要由滑轮组(12)、轴承(13)、主轴(14)、框架(10)等部分组成，其特征是滑轮组(12)通过与轴承(13)配合安装在主轴(14)上，滑轮组可以是两个滑轮，也可以是四个滑轮，再由主轴(14)通过压板(11)及螺钉与框架(10)相连，再用螺钉通过框架(10)底板与液缸缸筒(6)上的法兰(27)连接。
参见图3，下起重总成(2)主要由滑轮(15)、轴承(16)、主轴(19)、框架(18)等部分组成，其特征是两个滑轮(15)通过与轴承(19)配合分别安装在两个主轴(19)上，再与框架(18)相连，框架上安装钢丝绳防脱挡杆(17)用螺钉通过框架(18)底板与液缸缸筒(6)上的下法兰(25)连接，滑轮(15)位于缸筒(6)两侧。
参见图4，扶正轮总成(7)通过支架与液缸缸筒(6)中部焊接两个连接块(26)通过螺栓连接在一起，主要由滚轮(20)、连接轴(22)、支架(21)、挡板(23)等部分组成，其特征是连接轴(22)两端安装滚轮(20)，与支架(21)连接、并安装防转挡板(23)，支架上安装两个油杯(24)，扶正轮()在井架配套有运移轨道，提高整套装置稳定性。
参见图7、8、9，滑车主要由框架(40)、提升钢丝连接总成(37)、连接板(39)、空心轴套(38)、压板(36)、滚轮(42)组成，其特征是提升钢丝连接总成由上下压板(28)、(29)和过渡轮(33)组成，上下压板(28)、(29)是安装焊接在框架(35)上，过渡轮(33)通过轴(32)固定在上下压板(28)、(29)中间，安装轴防松板(31)，并配有4条钢丝绳防脱螺钉(30)；上钢丝绳(5)通过钢丝连接总(37)成由1根绕成2根承重，实现绳数倍增，进而提高提升能力；（上钢丝绳通过钢丝连接总成也可以是由2根绕成4根承重，此时两个内外过渡轮(34)、(35)组成）；连接板(39)与框架(40)连接通过空心轴套(38)连接，与动力头(3)通过铰制孔螺栓连接，通过动力头起下钻柱。
滚轮(42)有24个，对称结构，单侧12个，滚轮连接板(41)上下个安装4个，与井架焊接的滑车运动导轨上面接触运动，起到扶正导向的作用，前后安装2，滑车运动导轨内侧面接触运动，两种滚轮安装方向垂直，将钻井过程中产生的反扭矩导向井架，连接板(39)前端安装2个，提高动力头工作的稳定性。
实施例2，以提升系统的工作原理为例，进一步详细介绍，为了深入的的理解本发明的提升系统。
上提过程：
当液缸伸出时，上提钢丝绳一端连接在滑车上，一端绕过上起重总成的滑轮组，固定在井架的下端，此时上起重的滑轮组相当与动滑轮，假设液缸的行程7米，液缸伸出到最大行程7米，上起重的滑轮组（动滑轮）上升7米，根据动滑轮的工作原理，钢丝绳带动滑车及动力头上升的距离是14米，从而实现行程的倍增。通过液缸的塞腔液压产生的作用力提升钻柱。此过程中下压钢丝绳随动，不产生作用力。
下压过程：
当液缸缩回时，下压钢丝绳一端连接在滑车上，一端绕过下起重总成的滑轮组，固定在井架上部的死绳点，此时下起重的滑轮组相当与动滑轮，液缸缩回，行程7米，下起重的滑轮组（动滑轮）下移7米，根据动滑轮的工作原理，钢丝绳带动滑车及动力头下降的距离是14米，从而实现行程的倍增。通过液缸的杆腔液压产生的作用力下压钻柱，实现表层加压打钻。此过程中上提钢丝绳随动，不产生作用力。
利用倒置液缸缸筒随动，在其上、下分别安装起重滑轮，使其形成两组独立的增距动滑轮，再通过上述绕绳方式、钢丝绳过渡装置和导向扶正机构，从而实现了行程的倍增、承重绳数的增加即提升能力的提高和提升装置稳定性提高。
本提升装置为钻机动力头或顶驱提供较大的工作行程，而运输状态时总体长度很短，既满足了钻井工作需要又方便了运输。还有，本提升装置结构简单，实现功能同时，省掉了传统的绞车系统、天车、游车和大钩。
Claims (7)
1.一种钻机的提升系统，主要由上起重总成(8)、下起重总成(2)、液缸，扶正轮总成(7)、上提钢丝绳(5)、下压钢丝绳(9)、滑车(4)与动力头(3)组成；其特征在于，液缸倒置安装在井架内侧，活塞杆(1)与井架连接板上的铰链座销钉连接，上起重总成(8)、下起重总成(2)、扶正轮总成(7)分别与液缸缸筒(6)螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的一种钻机的提升系统，其特征在于，液缸的缸筒(6)上部焊接上法兰(27)，中部焊接两个连接块(26)，下部焊接下法兰(25)；上起重总成(8)主要由滑轮组(12)、轴承(13)、主轴(14)和框架(10)组成，滑轮组(12)通过与轴承(13)配合安装在主轴(14)上，再由主轴(14)通过压板(11)及螺钉与框架(10)相连，再用螺钉通过框架(10)底板与液缸缸筒(6)上的法兰(27)连接。
3.根据权利要求1所述的一种钻机的提升系统，其特征在于，下起重总成(2)主要由滑轮(15)、轴承(16)、主轴(19)和框架(18)组成，两个滑轮(15)通过与轴承(19)配合分别安装在两个主轴(19)上，再与框架(18)相连，框架上安装钢丝绳防脱挡杆(17)用螺钉通过框架(18)底板与液缸缸筒(6)上的下法兰(25)连接，滑轮(15)位于缸筒(6)两侧。
4.根据权利要求1所述的一种钻机的提升系统，其特征在于，滑车主要包括框架(40)、提升钢丝连接总成(37)、连接板(39)、空心轴套(38)、压板(36)和滚轮(42)；提升钢丝连接总成由上下压板(28)、(29)和过渡轮(33)组成，上下压板(28)、(29)是安装焊接在框架(35)上，过渡轮(33)通过轴(32)固定在上下压板(28)、(29)中间，安装轴防松板(31)，并配有4条钢丝绳防脱螺钉(30)；上钢丝绳(5)通过钢丝连接总(37)成由1根绕成2根承重，或由2根绕成4根承重，此时钢丝连接总(37)由两个内外过渡轮(34)、(35)组成；连接板(39)与框架(40)连接通过空心轴套(38)连接，与动力头(3)通过铰制孔螺栓连接；滚轮连接板(41)上下、前后对称安装两种安装方向垂直的滚轮；上提钢丝绳(5)一端与滑车(4)上的提升钢丝连接总成(37)连接，绕过上起重总成(8)的滑轮组后与井架的下端索具连接；下压钢丝绳(9)一端连接在滑车(4)上，绕过下起重总成(2)的滑轮组固定在井架的中部锁具连接。
5.根据权利要求1所述的一种钻机的提升系统，其特征在于，扶正轮总成(7)通过支架与液缸缸筒(6)中部焊接两个连接块(26)通过螺栓连接在一起，主要由滚轮(20)、连接轴(22)、支架(21)和挡板(23)组成，连接轴(22)两端安装滚轮(20)，与支架(21)连接，并安装防转挡板(23)，支架上安装两个油杯(24)。
6.根据权利要求1所述的一种钻机的提升系统，其特征在于，所述液缸是一个或两个。
7.根据权利要求1所述的一种钻机的提升系统，其特征在于，上起重总成(8)主要由滑轮组(12)、轴承(13)、主轴(14)和框架(10)组成，滑轮组(12)通过与轴承(13)配合安装在主轴(14)上，滑轮组可以是两个滑轮，也可以是四个滑轮，再由主轴(14)通过压板(11)及螺钉与框架(10)相连，用螺钉通过框架(10)底板与液缸缸筒(6)上的法兰(27)连接。
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| CN (1) | CN103603611A (zh) |
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2013
- 2013-11-26 CN CN201310610430.0A patent/CN103603611A/zh active Pending
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