CN1054113A - 在钻井上进行升降作业的装置 - Google Patents

Abstract

在钻井上进行升降作业的装置，具有倾斜的井 架，在井架上用铰链固定一个上部工人用平台，平台 有一个朝向井架的中心井口。在井架上部装有天车， 天车通过滑车钢索的侧线与动滑轮连接。在动滑轮 上悬挂有封闭式提升器。对中构件与动滑轮协同动 作，它可沿导向件作垂直移动，还可通过固定在井架 上的横梁和位于横梁上的支承托架作水平移动。供 对中构件作垂直移动用的导向件是柔性的。它安装 在天车与支承托架之间。

Description

本发明涉及开采石油和天然气的设备，更具体地说，是涉及在钻井上进行升降作业的装置。

本发明可用于采用垂直装设管子和悬挂钻杆束修理和钻探钻井的移动式和固定式起重装置。

在移动式起重装置中，由于质量和外形尺寸有限制，运输能力不足，而且在井口附近难于布置，故采用可伸缩的倾斜井架。

在上述的起重装置应用已知的技术措施时，无论对装置的结构形式还是进行升降作业的工艺规程都提出了一系列附加的要求。在修理和钻探钻井时，最为迫切的问题乃是提高劳动生产率、缩短管子和钻杆升降作业以及安装和拆卸起重装置的时间。大大缩短升降操作时间的重要可能性在于将钻杆的升降操作与拧紧和拧松它们的操作以及送入料仓和取出的工作重叠起来。已知的可重叠进行多种操作的装置只能在钻探钻井的情况下应用，而且只可用在固定式井架上，因为在带有倾斜井架的移动式起重装置中不太可能应用已知的结构，原因是：这种结构的质量和外形尺寸大，结构复杂，在安装、拆卸和调整装置时，需要消耗大量费用和劳动。

已知有一种带有升降作业机械化系统的钻探钻井的装置（美国专利，A，3929235）。这种装置具有固定式井架、天车、带有提升器的动滑轮和提升器偏斜的导轨的偏离机构。由于设有使动滑轮和提升器偏离钻井垂直轴线的偏离机构，故可使管子的升降操作与其拧紧和拧松的操作以及运输重叠地进行。借助位于井架内的平行于钻井轴线并沿其从天车到钻井平台的整个长度牢牢固定的刚性导向轨道，保证了动滑轮、提升器和钻井的轴线的同轴性。由于有两个各自带有传动装置（及供给能量机构）并沿井架的整个高度移动的偏离机构，必须操纵这种机构，而且导向机构的重量和外形尺寸大。使设备的重量显著增加，而且使结构和操纵复杂化，所以，这种已知结构实际上不可能在移动式起重装置中应用。

已知另一种在钻探钻井时进行升-降作业的装置（美国专利，A，2946464）。该装置具有固定式井架、天车、带有提升器的两分式动滑轮、动滑轮和提升器和柔性导向件以及放置管子和转子的平台。

每个柔性导向件置于井架内，其下端牢牢固定在钻井平台上，而其上端则用液压缸固定在天车上。为了使带提升器的动滑轮沿着钻井的轴线同轴升降，以及在重叠进行管子的升降、拧紧和拧松操作时使提升器偏离，将该导向件与动滑轮和提升器的托架连接起来。借助液压缸拉紧导向件时，提升器偏离管子，在柔性导向件放松时，提升器转过来，接近管子，并将它夹住。

在已知的装置中，管子的提升、附落、拧紧和拧松的操作已可部分地重叠进行。提升器将管子从钻井中提起后，在顺序管接头连接前，柱杆借助转子悬空着，而带提升器的动滑轮则沿管子往下降到放置管子的平台的高度。在管接头下面夹住提起的管子后，动滑轮的柔性导向件被拉紧，提升器偏离管子。在进行上述操作后，使动滑轮沿管子下降，并拧松提起的管子。然后，将管子从管接头提起并运走。往井中放下管子的操作则按相反的程序进行。

因此，在已知装置中，管子的提升和降落的操作并不是与拧紧、拧松和运送管子的操作完全重叠进行的。在动滑轮带着空的提升器上升或下降时有停歇的情况，而且还必须在管子上端进行夹持，还有提升器和夹持机构的开启和关闭，这些都会浪费大量的时间。使生产率下降，而且，柔性导向件操纵机构和夹持机构复杂以及在井口安装和拆卸设备困难等原因，都使得难以在移动式起重装置上应用已知结构，而移动式起重装置应是安装快捷、操纵简便的。

有一种已知的用于钻探钻井的机械化和部分自动化的升降作业的装置（苏联专利，A，574517;588340），该装置具有固定式井架、天车、带提升器的两分式动滑轮和带导向件的对中构件。

通过在成套设备中引入两分式动滑轮和牢牢悬挂在它下面的封闭式自动提升器达到了重叠操作，这就可以沿钻井的轴线落下和提升带提升器的动滑轮，而不用附加的偏斜，而使管柱或拧开的管子通过。在拧紧和拧松管子时，管子（立根）的上端由对中构件支承、该对中构件装在井架的横臂上，可沿柔性导向件移动，柔性导向件牢牢地固定在天车与严格地垂直于钻井轴线的钻井架的横臂之间。在这种装置中，动滑轮实际上不停地运行，这就大大提高了劳动生产率。只有在保证对中构件与动滑轮的运行轨道完全同轴的情况下，才可达到动滑轮不停歇地运行，因为动滑轮与对中构件的同轴性的破坏至少也会使升降作业速度降低甚至引起严重的后果。

当管柱从钻井中提起时，动滑轮带着有负载的提升器上升，或者，当管子从安置对中构件的高度往钻井投放时，动滑轮带着空的提升器上升，此时，动滑轮的锥体和对中构件的锥体接合，然后一起继续上升。由于受大风影响使动滑轮以及在海洋条件下半装载的起重装置摇摆时，可使动滑轮的运行轨道偏离钻井的对中构件的轴线。

在带有倾斜井架的移动式起重设备中，当管柱产生的载荷附加在井架上时，由于井架发生弹性变形也会使动滑轮和对中构件的同轴性受到破坏。当载荷附加到动滑轮时，这个载荷通过滑车钢索的侧线传给天车，天车向井架倾斜方向偏离开井的轴线，这样，动滑轮从井口往天车运行时，其本身轨道就发生变化。

由于对中构件的导向件两端牢牢地固定在井架横臂上和天车下，而对中构件又通过滑座与导向件连接，所以它们的轴线彼此相对移动，当滑车与对中构件接合时，动滑轮就在轨道的折点提起对中构件。这样，在重量很大的对中构件中就产生扭转力矩，并传递给柔性导向件，从而使对中构件倾斜和楔紧，这就导致工艺操作的破坏并造成事故。

上述已知的结构只能在固定式钻探井架上进行升降作业。这种装置在带有倾斜井架的移动式起重装置中不能使用，特别是由于钻井和对中构件的轴线和动滑轮运行轨道的同轴线受到破坏，这种同轴性受管柱的重量影响而变化。在移动式起重装置应用已知的工艺措施会大大降低装置的生产率。此外，对中构件的柔性导向件仅仅起到导向作用，因为对中构件落到支座上时产生的全部载荷由井架横臂承受。在进行升降作业过程中，在动滑轮从上部位置向下运行时，周期地发生对中构件落到横臂上的动作，同时，在与井架横臂相碰的时刻，对中构件的速度和加速度，其值分别等于动滑轮在管柱的重量作用下向下运动的速度和加速度。在落下的时刻，横臂要承受超过对中心构件重量几倍的动力冲击载荷，而且，这些载荷周期地重复地产生。

在固定式装置中，为了提供高支承横臂的强度和刚性，很大的可能是依靠增加井架和装置的整个结构的质量来达到。在移动式起重装置中，这种可能性则受到限制，因为其井架的质量和刚性都比固定式起重装置小得多。

因此，在移动式起重装置中不可能采用已知的结构，因为对中构件的导向件结构形式有问题，对中构件的导向件及其支承零件的尺寸和质量增大以及进行升降作业的时间长。已知的结构不能在移动式装置中合理应用是因为修井时要花费很多时间并且会出现导致事故的情况。

还有一种已知的在钻井上进行升降作业的装置（苏联专利，A，945360），它具有倾斜式井架，井架上装有供上部工人用的平台，平台上有朝向井架的中心井口。该装置的天车和带有提升器的两分式动滑轮以及对中心构件与滑车钢索的侧线连接。对中心构件位于平台上，它带有可沿拉紧在平台与天车之间的柔性导向件移动的滑座。当管子从井中提升时，提升器与动滑轮一起提起管柱，动滑轮升到对中构件的高度，便与它接合，然后一起沿导向件向上运行。在管接头从钻井中提出来后，动滑轮的运动停止。管柱在井口被楔住，动滑轮带着提升器沿着管子下降，与此同时，拧松提起的管子。动滑轮到达安置管子的平台（导向件的下端固定在这里），对中构件下降到平台上，而动滑轮则继续向下运行。管子拧松后，并且动滑轮带着提升器下降到下部位置后，将拧松的管子移出动滑轮的范围之外，并送往料仓，而带着夹紧的管柱的动滑轮则被向上提起。

在该装置中，对中心构件与动滑轮通过滑车钢索的侧线连接起来，以保证动滑轮的锥体和对中心构件的接收锥体的接合。当动滑轮没有载荷时，天车、动滑轮和对中心构件的轴线与钻井轴线重合在一起，提升的动滑轮与对中心构件的接合率高。但是，由于在上述装置中，由管柱的重量造成的载荷通过滑车钢索的侧线传给井架，使其倾斜角增大，所以管柱上升时，上述同轴性被破坏。因此，天车向井架倾斜方向作水平移动，而且偏移值的大小不固定，而是根据载荷大小、也就是管柱的长度而变化。结果，在管柱上升时，天车在管柱重量的作用下离开钻井的轴线向井架倾斜方向移动，而牢牢固定在平台上的导向件不允许对中构件随动滑轮的移动作水平移动。在此情况下，对中构件与滑车钢索之间的连接导致动滑轮的运行轨道离开井口向天车移动，从而迫使动滑轮向对中构件偏移。动滑轮与对中构件的接合发生在动滑轮的运行轨道的折点处。以致使动滑轮的运行速度降低才能保证动滑轮的锥体与对中构件的接收锥体对准，这就使起重装置的生产率降低。

在此情况下，如果动滑轮的运行轨道的偏离大，而动滑轮上升的速度高不可能迫使对中构件和动滑轮的轴线重合，那就有可能发生事故。在这种情况下，当动滑轮沿位于卡盘上的柱杆开始运行时，对中构件可能悬挂在管柱的端部，而在管子开始拧松后，对中构件不可避免地落到动滑轮或者平台上。在这两种情况下，都要造成事故，导致起重装置损坏。在进行地下修理时，也很危险。

已知装置的生产率和工作可靠性显著降低的因素是对中构件落到支座（在此情况下就是落到上部工人用平台）上而产生的周期性的动载荷。对中构件落到支座的时刻，其速度等于动滑轮在管柱的重量作用下向下运动的速度，而且该动载荷超过对中构件的重量产生的静载荷的几倍，因此，每一次这样的降落，都伴随着平台和整个井架结构的剧烈振动，这就使上部工人很难履行他们的职责。在此情况下降低动载荷的最可行的办法就降低动滑轮在对中构件落到支座时的速度，这要靠在对中构件落到平台和支座高度时对它进行制动来实现。其结果就稍稍降低了对中构件下落时引起的动载荷。但是，因此又大大延长了升降的时间，而使起重装置生产率降低。若要保持动滑轮的运行速度，必须大大增加支承座和整个井架结构以及导向机构的刚性和质量。这样，也不可能在移动式设备上采用已知的结构。因为会造成事故，并妨碍作业过程，大大降低装置的生产率。

本发明的基本任务就是制造一种在钻井进行升降作业的装置，它的结构形式可以使对中构件、天车和动滑轮的运行轨道的轴线在进行升降作业的任何时刻都重合在一起，而且消除了对中构件落到支座的时刻产生的动载荷，这种结构形式可以大大缩短进行升降操作的时间，而且在简化结构、减少起重装置的质量和外形尺寸的同时，还提高了生产率。

解决所提出的任务方式如下，在钻井进行升降作业的装置具有带有敞开前面的冂字形倾斜井架;用绞链固定在井架上的并带有朝向井架的中心井口的供上部工人用的平台;安装在井架上部的天车;通过滑车钢索的侧线与天车连接的两分式动滑轮;悬挂在动滑轮上的封闭式提升器;和带有导向滑座的对中构件。该对中构件可以在它与动滑轮互相作用时沿导向件作垂直移动，按照本发明，该装置有供对中构件作水平移动的横梁，该横梁相对于井架轴线对称地并且与其侧面互相平行地固定在井架上，且位于上部工人平台的中心井口处，并与对中构件作垂直移动的导向件互相作用;还有安装在横梁上并可作水平移动的支承托架，同时，供对中构件作垂直移动用的导向件是柔性的，并固定在天车与支承托架之间。

当对中构件落到支承托架上时，产生大的动载荷，对升降作业造成不良影响，为了降低这种动载荷以及导向件和支承机构的刚性，在该装置上合理地装上了与对中构件作垂直移动用的导向件互相作用的减震器。

对中构件落到支承托架时，支承托架产生一定的速度，因此对横梁产生猛烈的冲击并使整个井架的金属结构发生振动，妨碍了平台上工人的工作。为了降低支承托架在落到横梁上时的移动速度，每个减震器最好安装在对中构件作垂直移动用的导向件与支承托架之间。这就可以使它在对中构件以很大速度落到支承托架和与支承托架一起的横梁上时，吸收对中构件的能量，同时使导向件保持在拉紧状态。这一点对于对中构件进行垂直移动是必要的，而且，可以使支承托架偏离导向机构的轴线作水平移动。

在支承托架的外形尺寸不大和动载荷高的情况下，每个减震器最好装在对中构件作垂直移动用的导向件与天车之间。

对于在钻井上进行重叠操作升降作业的起重装置，必须保证所有的零件都有高的可靠性，特别是在沉重的动载荷条件下工作的零件。为此，减震器最好装在对中构件作垂直移动用的导向件与支承托架之间和对中构件作垂直移动用的导向件与天车之间。

当支承托架作水平移动时，在对中构件作垂直移动用的柔性导向件与支承托架相互作用的地方常发生导向件的折曲。为了提高每个导向件的可靠性和耐久性，必须在导向件的下端安装与支承托架互相作用的球面支座。

本发明可以显著提高设备的生产率，因为保证了管子提升和下降的操作与其拧紧和拧松的操作完全重叠起来进行，同时，本发明保证了动滑轮和对中构件的接合与天车在载荷作用下的移动无关，大大降低了横梁和整个井架结构上的动载荷。此外，本发明提高了工作的安全性以及设备的耐久性和可靠性，明显地减小了它的质量和外形尺寸。

下面通过实施例和附图进一步阐述本发明。

图1示出按本发明提出的在钻井上进行升降作业的装置的总图;

图2是按本发明的对中构件的总平面图，并示出了安装支承托架和上部工人用平台的横梁;

图3示出按本发明的悬挂在动滑轮上的对中构件的形式，并示出柔性导向件和朝向井架的敞开面的支承托架和导向滑座;

图4示出按本发明的支承托架及在其上安装减震器的一种结构方案;

图5示出按本发明在对中构件作垂直移动用的柔性导向件与天车之间安装减震器的方案;

图6示出按本发明分别在对中构件作垂直移动用的柔性导向件与天车之间和对中构件作垂直移动用的柔性导向件与支承托架之间安装减震器的方案。

在钻井上进行升降作业的装置具有带敞开前面的、可伸缩的、冂字形的倾斜井架1（图1），井架的上部装有天车2，天车2通过滑车钢索的侧线3与两分式动滑轮4相连接，而滑车钢索的侧线3则与绞车的卷筒5连接。封闭型提升器7悬挂在带有对接锥体6的两分式动滑轮4上。井架1上用绞链连接固定一个折叠式平台8，供上部工人用。天车2悬挂有用来供对中构件10作垂直移动用的柔性导向件9，导向件9与支承托架11相互作用，托架11装在供对中构件10作水平移动用的横梁12上，相对于井架轴线对称地并且与其侧面相互平行地固定在井架1上，并位于上部工人用平台8的中心井口处。对中构件10安装在支承托架11上并通过导向滑座13与对中构件10作垂直移动用的柔性导向件9相互作用。在井架1的下部装有可以垂直移动的、用来拧紧和拧松管子和钻杆的扳手14，在钻井口15装有卡盘16，用来夹持管子的柱杆17，使之保持悬挂状态。夹持和移动管子的机构18悬挂在天车2下面。天车2上还有固定柔性导向件9的上端的接头19。

长方形的上部工人用平台8（图2）有一个朝向井架1的中心井口。在平台8的中心井口处，相对于井架1的轴线对称地并且与其侧面相互平行地设置横梁12，该横梁12固定在井架1上，与上部工人用平台8处于同一高度。横梁12供支承托架11作水平移动，而使对中构件10作垂直移动用的柔性导向件9则与支承托架11连接。对中构件10与滑车钢索的平行侧线3的相互作用通过置于对中构件10的平板21上的滚轮20来实现，该平板21有一个用弹簧支承的制动片23遮盖并带有缺口的中心通孔22。

柔性导向件9（图3）的上端挂在天车2上，下端则与可沿横梁12作水平移动的支承托架11连接。对中构件10装有同柔性导向件9相互作用的导向滑座13，动滑轮4在与对中构件10接合之前，通过滑车钢索的侧线3和滚轮20与其相互作用。对中构件10与动滑轮4的直接接触和接合则通过动滑轮4的对接锥体6和对中构件的接收锥体24来实现。支承托架11通过装在它的壳体26内的滚轮25与横梁12相互作用。为了降低对中构件10落到支承托架11时产生的动载荷、冲击和振动，在对中构件10的导向滑座13和支承托架11上都装有阻尼垫27。

降低对中构件10落到支承托架11和横梁12上所产生的动载荷的问题特别复杂，由此引起的冲击和振动传递给起重装置的整个井架1。为了在动滑轮4的最佳速度和金属结构井架1的支承零件尽可能轻的情况下减少上述的冲击和振动，该装置安装了与对中构件10作垂直移动用的柔性导向件9相互作用的减震器。为了通过降低导向件9和支承件-支承托架11-的刚性来降低动载荷。最好在对中构件10作垂直移动用的导向件9与支承托架11（即托架11的壳体26的上平板）之间安装减震器28（图4）。导向件9借助夹具29和平支座30与减震器28连接。支承托架11通过与横梁12有一定间隙的滚轮25沿横梁12作水平移动。减震器28还可将柔性导向件9拉紧，它通过球面支座31与支承托架11的壳体26相互作用。

在支承托架11的尺寸不大以及在移动式起重装置中常有的动载荷较大的情况下，减震器32安装在导向件9的上端与天车2的固定接头19内（图5）。柔性导向件9借助支座33和夹具34与减震器32相互作用，而减震器32则通过导向件9的上端的固定接头19的壳体35与天车2相互作用。

为了保证起重装置的零件在钻井上进行升降作业时，特别是在大的动载荷条件下工作时具有高的可靠性、工作能力和耐久性，最好将减震器36、37（图6）分别装在对中构件10作垂直移动用的导向件9与支承托架11之间和导向件9与天车2之间，使两者可起到相互补充的作用。

本发明提出的在钻井上进行升降作业的装置按以下方式工作。

悬挂在两分式动滑轮4（图1）的提升器7夹紧在管接头下面的管柱17，借助绞车的卷筒5使它提升。由管柱17的重量产生的载荷通过动滑轮4和滑车钢索的侧线3传给天车2和倾斜井架1。

在该载荷作用下，井架1的倾斜角发生变化，天车2向井架1的倾斜方向移动，结果使动滑轮4从井口15到天车2的运行轨道偏离钻井的轴线。同时，动滑轮4轴索的侧线3通过滚轮20（图2）将对中构件10从其最初位置水平地移动到动滑轮4（图3）在此时刻的运行轨道上。这一点是靠支承托架11来保证的，因为支承托架11固定在柔性导向件9的下端，可沿横梁12移动。而对中构件10又通过导向滑座13与柔性导向件9连接。由于横梁12是通过可作水平移动的支承托架11与柔性导向件9的下端连接的。故可以保证天车2、动滑轮4和对中构件10的轴线在进行升降作业过程中使井架1在载荷作用下作任何偏移时都位于相互重合的位置，这就保证了动滑轮4的锥体6在滑轮4作任何摆动和移动的情况下都与对中构件10的接收锥体24可靠地接合。同时，无论是动滑轮4还是对中构件10，其总的移动都严格地取决于各种结构零件的排列。横梁12（图2）的平行度取决于在支承托架11上对中构件10的平板21的配置，动滑轮4的运行轨道在载荷作用下向背离井架敞开面的倾斜的方向则决定了它们均行于井架1侧面的排列和延伸超出井架1的敞开面。

这样，就解决了如下问题，即在采用带倾斜井架1的起重装置（也包括移动式装置）进行钻井的日常修理和较大修理时，可以在垂直安装管子的过程中将拧紧和拧松管子的操作与上升和下降的操作完全重叠地进行。

动滑轮4（图1）向上运行到达有对中构件10的平台8的高度时，它自己的锥体6就与对中构件10的接收锥体24（图3）接合起来，并开始一起上升。上升时，对中构件10沿柔性导向件9移动。在管柱17的下一个管接头从井口15出来后，带有提升器7和连接其中的管柱17的动滑轮4便停止运行，管柱17在卡盘16上被楔住，然后，动滑轮4和空载的提升器7则开始沿管柱17下降，对中构件10沿柔性导向件9落到两分式动滑轮4上，从而借助导向滑座13按导向件9定心。位于卡盘16上的管柱17成为另一个运动方向，所提起的管子随着两分式动滑轮4的下降而首先进入其内，然后进入对中构件10的中心孔口22内（在随后的作业时，以该孔口定心）。动滑轮4带着对中构件10到达平台8的高度时，对中构件10通过导向滑座13与支承托架11衔接，并被置于横梁12上。当对中构件10落到支承托架11时，装在导向滑座13和支承托架11上的阻尼垫27（图3）发生变形，所以对中构件10落到支承托架11上时不会产生剧烈的冲击和振动。但是，在接合时对中构件10速度等于动滑轮4在此时刻的速度，实际上也是最大的速度。这就不可避免地要在固定于井架平台8上的横梁12上产生大的动载荷，而引起整个井架1的结构产生冲击和振动，妨碍工人在平台8上进行工作。为了使井架1和横梁12的金属结构能经受住这类载荷，不得不增加其重量和刚性，但这是不适宜的，特别是移动式起重装置更不希望这样做。降低动载荷可以通过降低结构的支承零件和总的导向系统的刚性来达到，这一点与对中构件10的移动速度和质量一起成为决定动载荷大小的因素。减少对中构件10的外形尺寸，要受结构的限制，而且对于滑车的游动系统的速度特性还有不良影响。而依靠对动滑轮4的制动来降低对中构件10落到支承托架11上时的速度又延长了动滑轮4下降的时间，结果会大大降低起重装置的生产率。

装设与对中构件10作垂直移动用的柔性导向件9相互作用的减震器可降低动载荷。

根据起重装置的起重量、支承托架11的零件和横梁12的几何尺寸以及动载荷的大小不同，可能有多种方案来安装与对中构件10作垂直移动用的柔性导向线9相连接的减震器。其中的一个方案是将减震器28（图4）装在对中构件10作垂直移动用的柔性导向件9与支承托架11的壳体26的上平板之间。此时，减震器28使导向件9保持拉紧状态，而在支承托架11内的上滚轮25与横梁12之间有间隙，故在对中构件10落到支承托架11上时，减震器28受压缩，支承托架11与对中构件10一起向下移动一个距离，其值等于支承托架11的上滚轮25与横梁12间的间隙，因此，对中构件10降落产生的动载荷传到横梁12上。但是此时对中构件10的速度比原先速度小得多，而且在移动中的对中构件10的大部分动能被减震器28所吸收，这就使横梁12和井架1上的动载荷大大降低。

第二个方案是，将减震器32（图5）安装在柔性导向件9与天车2之间，位于固定导向件9用的接头19的壳体35内。在此情况下，减震器32起着类似的作用。当对中构件10落到支承托架11上时，来自支承托架11的作用力通过柔性导向件9经过夹具34和支座33传给减震器32，（支承托架11是通过夹具29和球面支座31与导向件9的下端固定），减震器32受力后被压缩，吸收了移动的对中构件10的部分动能，大大减轻了横梁12上由对中构件10落下所产生的动载荷。这样安装减震器32是有利的，因为其尺寸与支承托架11的大小无关，而且减震器32可以强有力得多。

为了在最小的外形尺寸下保证高的可靠性，减震器36、37（图6）应分别装在导向件9与支承托架11之间和导向件9与天车2之间。在此情况下，对中构件10落下所产生的动载荷分配给了减震器36和37，这就可使动载荷减至最小。计算表明，在正确地选用减震器36、37的情况下，动载荷可降低至1/5～1/7，这就大大改善了直接接近对中构件10落下处的平台8上工人的工作条件。

在钻井上进行升降作业的起重装置，重叠地进行管子的提升和降落以及拧紧和拧松的操作，在装置连续工作循环的情况下，它的每一个组件，特别是负荷特大的组件，必须具有高的可靠性。在进行升降作业的过程中，位于支承托架11上的对中构件10（图1）跟随动滑轮4离开导向件9的吊挂轴线沿横梁12作水平移动。在此条件下，负荷特大的组件就是柔性导向件9和支承托架11相互作用之处。为了防止在该处产生柔性导向件9的经常折曲，在导向件9下端装有球面支座31，以便在它与支承托架11之间实现可靠的协同动作，而不产生柔性导向件9的折曲。

在动滑轮4进一步下降时，从钻井中吊起的管子的上端就在中心孔口22（图2）内由对中构件10夹持住，同时，随着动滑轮4的下降提起来的管子被扳手14（图1）拧松。管子被拧松后，扳手14就落到下部位置。挂在动滑轮4下面的提升器7落下到管柱17的管接头下边，并在此停留，管柱17被提升器7夹住。在平台8上安置管子和钻杆的工人借助机构18夹住旋开的管子，将它从提升器7稍稍提起，松开制动片23（图2），并从对中构件10动滑轮4中取出提起来的管子。动滑轮4和提升器7带着夹住的管柱17开始上升，也就是按上面所述程序吊起下一根管子。与此同时，平台8上的工人就将拧开的管子置入平台上的料仓内。

随后，重复上述过程。

要将管子放入钻井内时，上部的工人借助机构18将从平台8上的仓库取出的管子放入对中构件10的中心孔口22（图2）内，管子的下端引到动滑轮4（图1）内，装到位于钻井内并由卡盘16支持重量的管柱17的管接头内，管子从机构18松开后，就由对中机构10将其保持在垂直位置。动滑轮4带着空载的提升器7上升，提升器7自动通过管接头后，沿着安装的管子向上移动。动滑轮4到达平台8的高度后，就与对中构件10接合，并同它一起继续向上运行。

随着动滑轮4和提升器7上升，扳手14进入管接头上面的工作位置，并拧紧带有柱杆17的安装的管子。扳手14在拧紧管子后又回到原来位置，提升器7到达拧紧的带有管柱17的管子后，就在管接头下将管子夹住，并从卡盘16将它稍微提起。打开卡盘16的楔块，将管柱17放入钻井中。在动滑轮4穿过平台8的平面时，对中构件10同支承托架11接合，并处在横梁12上。动滑轮4带着提升器7下降到下部位置，然后，管柱17装在卡盘16上。

在动滑轮4向下移动的时间内，上部的工人用机构18从料仓内取出管子，并运到钻井轴附近，在管柱17装到卡盘16内后，将管子引入对中构件10的中心孔口22。

随后，重复上述操作。

在该装置上升降钻杆的操作也按类似的方法进行。

由于对中心构件10位于固定在井架1的横梁12上，所以，无论在工作或非工作状态，当倾斜的井架1向输送位置转换时，对中构件10都会自动地处于井架1内，因为它可以与支承托架11一起沿横梁12移动。同时，减震器28（图4）、32（图5）、36、37（图6）允许对中构件10偏离井架1的轴线一定的距离，并可以在起重装置向工作状态转换时无需附加的调约。上面所述工作方式大大简化和便利于起重装置本身的结构及其所进行的工作，并缩短安装和拆卸的时间，保证不停顿地和安全地进行管子和钻杆的升降作业。

本发明可用于钻井上进行升降作业，并保证在钻探和修理钻井时采用带有固定式倾斜井架1的起重装置进行的工作。本发明可在各种起重能力的装置上使用，并可安装在移动式起重装置上使用。

本发明可大大提高起重装置的生产率，并且靠动滑轮4与对中构件10的轴线的重合而保证管子和钻杆的升降操作与其拧紧、拧松和运输的操作完全重叠地进行。能够做到这一点是因为对中构件10可同时进行垂直的和水平的移动，而且它通过滑车钢索的侧线3借助滚轮20（图2）与动滑轮4连接。对中构件10（图1）的垂直移动靠柔性导向件9和导向滑座13来保证。它的水平移动则靠它在可沿固定在井架1的横梁12上作水平移动的支承托架11上的位置来保证。因此，当动滑轮4由于管柱17的重量造成的变化载荷作用下进行任何移动时，中心构件10的轴线都同动滑轮4的运行轨道保持重合，这就保证了对中构件10与动滑轮4的接合。此外，在柔性导向件9与支承托架11之间装有减震器28（图4）。或在柔性导向件9与天车2之间装有减震器32（图5），或在导向件9与支承托架11之间和导向件9与天车2之间分别装有减震器36、37（图6）实际上可以完全消除在金属结构的井架1和上部工人用平台8所产生的冲击和振动，从而大大降低对中构件10落到支承托架11和横梁12上时产生的动载荷。起重装置的寿命和工作可靠性提高了。显著地减小了它的质量和外形尺寸，而且使直接靠近对中构件的上部平台上工人的工作更加安全和方便。

按本发明制成的在钻井上进行升降作业的装置，其结构和各种零件都不需要另外供给能量，这就保证了节约安装和拆卸设备的期间。所提出的工艺措施无需对现有的钻探和修理钻井用的起重装置的结构作大的改变，即可加以利用。

Claims (6)

1、在钻井上进行升降作业的装置，它具有：带有敞开前面的门字形的倾斜井架(1)；用铰链连接在井架(1)上并带有朝向井架(1)的中心井口的供上部工人用的平台(8)；固定在井架(1)上部的天车(2)；通过滑车钢索的侧线(3)与天车(2)连接的两分式动滑轮(4)；悬挂在动滑轮(4)的封闭型提升器(7)；和带有导向滑座(13)的对中构件(10)，它在与动滑轮(4)相互作用时可沿导向件(9)作垂直移动，其特征在于，该装置还具有可供对中构件(10)作水平移动的横梁(12)，该横梁(12)相对于井架轴线对称地并且与其侧面相互平行地固定在井架(1)上，位于上部工人用平台(8)的中心井口处，并与供对中构件(10)作垂直移动用的导向件(9)相互作用，该装置还具有安装在横梁(12)上并可作水平移动的支承托架(11)，同时，供对中构件(10)作垂直移动用的导向件(9)是柔性的。装在天车(2)与支承托架(11)之间。

2、根据权利要求1的在钻井上进行升降作业的装置，其特征在于，它具有与所述的对中构件（10）作垂直移动用的导向件（9）相互作用的减震器。

3、根据权利要求2的在钻井上进行升降作业的装置，其特征在于，每个所述的减震器（28）装在所述的对中构件（10）作垂直移动用的导向件（9）与所述的支承托架（11）之间。

4、根据权利要求2的在钻井上进行升降作业的装置，其特征在于，每个所述的减震器（32）装在所述的对中构件（10）作垂直移动用的导向件（9）与所述的天车（2）之间。

5、根据权利要求2的在钻井上进行升降作业的装置，其特征在于，所述的减震器（36、37）分别装在所述的对中构件（10）作垂直移动用的导向件（9）与所述的支承托架（11）之间和所述的对中构件（10作垂直移动用的导向件（9）与所述的天车（2）之间。

6、根据权利要求1～5的在钻井上进行升降作业的装置，其特征在于，每个所述的供对中构件（10）作垂直移动用的导向件（9），在其下端装有与所述的支承托架（11）相互作用的球面支座（31）。

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