CN104863518B - 跨越式撬动力钻机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种跨越式撬动力钻机，其特征在于：钻机车体设置在平台Ⅰ和平台Ⅱ的上，定位式气动卡瓦通过螺栓固定在平台Ⅱ的上面，气动卡瓦升降油缸的底部通过螺栓与平台Ⅱ固定连接，气动卡瓦升降油缸的上部与定位浮动式气动卡瓦连接，连续送气系统通过滑动轴与钻机车体滑动连接；二层顶驱与大吨位液压缸的下端通过螺纹连接，一层顶驱通过导轨系统与主杆配合上下滑动连接，主液压缸的上部与主杆固定连接，下部与底部滑轮组固定连接，顶部滑轮组通过主滑轮轴固定在主杆的上面。本发明具有体积小、重量轻、钩载大、功能先进、钻进速度快等优点，能配合多种钻井工艺进行钻井作业，常规钻井在3000米之内可采用跟管钻进工艺一次完井。

Description

跨越式撬动力钻机
技术领域
本发明涉及一种适用于钻探石油井、地热井、发电井、煤田逃生井等钻井作业的钻机，特别涉及一种跨越式撬动力钻机。
背景技术
目前，国内外钻机主要有两种形式，一种是传统的石油钻机，起升系统主要靠绞车，天车，大钩，钢丝绳以及吊环，吊卡，吊钳等各种工具来实现，其稳定性差，操作难度大，危险性高，工人劳动强度很大。传统钻机的旋转系统主要靠转盘，方钻杆，钻杆，钻铤，水龙头等机构来实现，接单根时工作量大，工作任务繁琐，工人劳动强度大，严重浪费时间与成本。钻机的循环系统包括钻井泵，地面管汇，泥浆罐，泥浆净化设备等，采用泥浆钻井工艺，存在钻井进尺缓慢，配套设备成本高。常规钻机需要的辅助设备多，操作复杂，需要配备的人员多，劳动强度大，因此传统的钻机的存在：体积庞大、重量大、拆装运输都不方便、成本高昂、机能结构单一、落后等问题。第二种是新型的液压顶驱式钻机，起升系统主要靠液压缸，滑轮组，钢丝绳来实现，其工作原理根据动滑轮原理改进而来，存在液压缸推力与钩载比例2：1的弊病，导致液压顶驱式钻机的钩载偏小，无法胜任深井、超深井的钻探工程、当钩载足够大时，液压缸也相应成倍增大，导致整套液压系统复杂、庞大、成本高昂。
发明内容
本发明克服了上述两种钻机所存在的缺陷，目的是为了使钻机功能多样化，能够做到低成本，高效率的超深井钻探，提供一种具有体积小、重量轻、钩载大、整机自动化程度高、能配合多种钻井工艺施工及运输、运营成本低、收益高的跨越式撬动力钻机。
本发明跨越式撬动力钻机内容简介：
本发明跨越式撬动力钻机，其特征在于：是由平台Ⅰ、平台Ⅱ、钻机车体、定位式气动卡瓦、气动卡瓦升降油缸、定位浮动式气动卡瓦、连续送气系统、二层顶驱、主杆、主液压缸、一层顶驱、液压缸销轴、顶部滑轮组、主滑轮轴、钢丝绳、大吨位液压缸、底部滑轮组、滑动轴、导轨系统、小液压缸和活塞构成，钻机车体设置在平台Ⅰ和平台Ⅱ的上面，定位式气动卡瓦通过螺栓固定在平台Ⅱ的上面，气动卡瓦升降油缸的底部通过螺栓与平台Ⅱ固定连接，气动卡瓦升降油缸的上部与定位浮动式气动卡瓦连接，连续送气系统通过滑动轴与钻机车体滑动连接；二层顶驱与大吨位液压缸的下端通过螺纹连接，大吨位液压缸上端与一层顶驱通过液压缸销轴链接，一层顶驱通过导轨系统与主杆配合上下滑动连接，小液压缸的底部与一层顶驱固定连接，用螺栓固定在一层顶驱上，小液压缸的顶部与活塞螺纹连接；主液压缸的上部通过螺栓与主杆固定连接，主液压缸的下部与底部滑轮组固定连接，钢丝绳的一端与一层顶驱连接，钢丝绳的另一端从上面绕过顶部滑轮组、底部滑轮组和主杆的后面，钢丝绳的另一端在主杆后面与主杆连接；顶部滑轮组通过主滑轮轴固定在主杆的上面。
本发明跨越式撬动力钻机，具有体积小，重量轻，钩载大，功能先进，钻进速度快等优点，能配合多种钻井工艺进行钻井作业，常规钻井在3000米之内根据工艺条件可采用跟管钻进工艺一次完井。比采用泥浆钻井工艺钻井速度提高至少20倍。因为采用随管钻进，完井速度提高30倍以上,并且几乎达到零污染。当钻进超深井时，可单独采用二层顶驱钻进，亦可根据井深情况更换大吨位液压缸16来提高钻进效率。相同条件下，具有投入更小，钻进更快，更深等优点。
附图说明
图1是跨越式撬动力钻机结构示意图；
图2是跨越式撬动力钻机侧视结构示意图；
图中：1是平台Ⅰ、2是平台Ⅱ、3是钻机车体、4是定位式气动卡瓦、5是气动卡瓦升降油缸、6是定位浮动式气动卡瓦、7是连续送气系统、8是二层顶驱、9是主杆、10是主液压缸、11是一层顶驱、12是液压缸销轴、13是滑轮、14是主滑轮轴、15是钢丝绳、16是大吨位液压缸、17是底部滑轮组、18是滑动轴、19是导轨系统、20是小液压缸、21是活塞。
具体实施方式
本发明跨越式撬动力钻机是这样实现的，下面结合附图做具体说明。
见图1、图2，跨越式撬动力钻机，是由：平台Ⅰ 1、平台Ⅱ 2、钻机车体3、定位式气动卡瓦4、气动卡瓦升降油缸5、定位浮动式气动卡瓦6、连续送气系统7、二层顶驱8、主杆9、主液压缸10、一层顶驱11、液压缸销轴12、顶部滑轮组13、主滑轮轴14、钢丝绳15、大吨位液压缸16、底部滑轮组17、滑动轴18、导轨系统19、小液压缸20和活塞21构成，钻机车体3设置在平台Ⅰ 1和平台Ⅱ 2的上面，定位式气动卡瓦4通过螺栓固定在平台Ⅱ 2的上面，气动卡瓦升降油缸5的底部通过螺栓与平台Ⅱ 2固定连接，气动卡瓦升降油缸5的上部与定位浮动式气动卡瓦6连接，连续送气系统7通过滑动轴18与钻机车体3滑动连接，并能左右滑动。二层顶驱8与大吨位液压缸16的下端通过螺纹连接，大吨位液压缸16上端与一层顶驱11通过液压缸销轴12链接，一层顶驱11通过导轨系统19与主杆9配合上下滑动连接，小液压缸20的底部与一层顶驱11固定连接，用螺栓固定在一层顶驱11上，小液压缸20的顶部与活塞20螺纹连接。当一层顶驱11升降到一定位置时，小液压缸19工作，将活塞21推入主杆9的卡槽中，用于固定一层顶驱11的位置。主液压缸10的上部通过螺栓与主杆9固定连接，主液压缸10的下部与底部滑轮组17固定连接，钢丝绳15的一端与一层顶驱11连接，钢丝绳15的另一端绕过顶部滑轮组13与底部滑轮组17的后面与主杆9连接；顶部滑轮组13通过主滑轮轴14固定在主杆9的上面。
当地层结构复杂时采用复式双循环欠平衡套管随钻工艺，大吨位液压缸16工作，使一层顶驱11和二层顶驱8合并到一起。主液压缸10工作通过钢丝绳15和顶部滑轮组13、底部滑轮组17带动一层顶驱11和二层顶驱8升到最高点。然后按照复式双循环套管随钻工艺中的钻井步骤开始钻进工作。当地层结构稳定后，不再需要跟管钻进，钻井工艺可更换为复式双循环欠平衡钻井工艺继续钻进，直至钩载达到主液压缸10的承载极限。当钩载超过了主液压缸10的承载极限时，小液压缸20工作推动活塞21将一层顶驱11锁定到主杆9的合适位置。此时起下钻作业驱动系统更换为大吨位液压缸16与二层动力顶驱8互相配合。
本发明跨越式撬动力钻机可根据井深、钩载大小等参数来更换大吨位液压缸16，从而解决了液压驱动顶驱型钻机主液压缸推力与钩载比例2：1导致的液压顶驱式钻机的钩载偏小，无法胜任深井、超深井的钻探工程、当钩载足够大时，液压缸也相应增大，导致整套液压系统复杂、庞大、成本高昂的弊病。
本发明跨越式撬动力钻机是本申请人在先申请的另外两项发明专利即申请号：201410623955.2 名称：复式双循环欠平衡套管随钻钻井工艺及申请号：201410623953.3名称：复式双循环欠平衡钻井工艺中的配套专用设备。
本发明跨越式撬动力钻机是一种适用于钻探石油井、地热井、发电井、煤田逃生井等钻井作业的钻机，具有小型化、轻便化、吨位大等特点，与传统钻机与现有的液压顶驱式钻机相比，具有体积更小，重量更轻，钩载更大，功能更先进，钻进速度更快等优点，克服了传统钻机体积大，重量大，负载小，结构落后等缺点。跨越式撬动力钻机能配合多种钻井工艺进行钻井作业，与本申请人申请的另外两种发明专利申请号：201410623955.2 名称：复式双循环欠平衡套管随钻钻井工艺、申请号：201410623953.3 名称复式双循环欠平衡钻井工艺相结合，能钻进一万米深的超深井，比采用泥浆钻井工艺钻井速度提高至少20倍。因为可采用随管钻进，钻进过程中遇到地层不稳定时亦可高速进尺。同时本发明跨越式撬动力钻机可根据井深情况配备多种型号的大吨位液压缸16，实现了设备小型化，智能化，功能丰富，结构先进，合理等优点。

Claims (1)

1.一种跨越式撬动力钻机，其特征在于：是由平台Ⅰ（1）、平台Ⅱ（2）、钻机车体（3）、定位式气动卡瓦（4）、气动卡瓦升降油缸（5）、定位浮动式气动卡瓦（6）、连续送气系统（7）、二层顶驱（8）、主杆（9）、主液压缸（10）、一层顶驱（11）、液压缸销轴（12）、顶部滑轮组（13）、主滑轮轴（14）、钢丝绳（15）、大吨位液压缸（16）、底部滑轮组（17）、滑动轴（18）、导轨系统（19）、小液压缸（20）和活塞（21）构成，钻机车体（3）设置在平台Ⅰ（1）和平台Ⅱ（2）的上面，定位式气动卡瓦（4）通过螺栓固定在平台Ⅱ（2）的上面，气动卡瓦升降油缸（5）的底部通过螺栓与平台Ⅱ（2）固定连接，气动卡瓦升降油缸（5）的上部与定位浮动式气动卡瓦（6）连接，连续送气系统（7）通过滑动轴（18）与钻机车体（3）滑动连接；二层顶驱（8）与大吨位液压缸（16）的下端通过螺纹连接，大吨位液压缸（16）上端与一层顶驱（11）通过液压缸销轴（12）链接，一层顶驱（11）通过导轨系统（19）与主杆（9）配合上下滑动连接，小液压缸（20）的底部与一层顶驱（11）固定连接，用螺栓固定在一层顶驱（11）上，小液压缸（20）的顶部与活塞（21）螺纹连接；主液压缸（10）的上部通过螺栓与主杆（9）固定连接，主液压缸（10）的下部与底部滑轮组（17）固定连接，钢丝绳（15）的一端与一层顶驱（11）连接，钢丝绳（15）的另一端从上面绕过顶部滑轮组（13）、底部滑轮组（17）和主杆（9）的后面，钢丝绳（15）的另一端在主杆（9）后面与主杆（9）连接；顶部滑轮组（13）通过主滑轮轴（14）固定在主杆（9）的上面。
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