CN106089130B - 一种游吊空钩偏离井口的起下钻作业方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种游吊空钩偏离井口的起钻作业方法，在起钻作业中，当管柱处理机构占据井口位置，夹持住钻柱配合钻台上卸扣工具进行卸扣操作时，游车、顶驱分别通过游车伸缩机构、顶驱伸缩机构缩回到达偏离井口中心线位置，让出井口，实现同时下放。本发明还公开了一种游吊空钩偏离井口的下钻作业方法，在下钻作业中，当管柱处理机构占据井口位置，夹持住钻柱配合钻台上卸扣工具进行上扣操作时，游车、顶驱分别通过游车伸缩机构、顶驱伸缩机构缩回到达偏离井口中心线位置，让出井口，实现同时起升。本发明的上述方法，有效利用管柱移出(或送进)游动系统吊卡及进行管柱卸扣(或上扣)的时间，提高作业效率。
Description
技术领域
本发明属于石油钻井设备技术领域，涉及一种游吊空钩偏离井口的起钻作业方法，本发明还涉及一种游吊空钩偏离井口的下钻作业方法。
背景技术
钻井过程中的起下钻时间占整个钻井周期的比重较大，通过提高钻井作业效率降低钻井成本一直是钻井承包商和钻井设备制造商不断追求的目标。目前，钻井设备制造商主要从优化绞车设计提高空钩速度，采用上卸扣工具、管柱处理机构等机械化手段提高管柱作业效率等方面缩短起下钻时间。
但是现有钻机起下钻系统没有有效的利用管柱移出(或送进)游动系统吊卡及进行管柱卸扣(或上扣)的时间，包括两个方面：1)起钻过程中，在进行管柱卸扣作业期间及将管柱移出游动系统吊卡前，游动系统需悬提立柱，只有在将管柱移离井口中心后，井口中心线游动系统运行空间内无管柱干涉时才能下放游吊空钩，进行下一根立柱的上提作业。2)下钻过程中，在起升游吊空钩时，由于游吊空钩的运动轨迹在井口中心线上，只有在游吊空钩吊卡运行到二层台立根排放高度后，才能将管柱送进游动系统并扣合吊卡使游动系统悬提立柱，才能进行管柱上扣作业，使得整体工作效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种游吊空钩偏离井口的起钻作业方法和一种游吊空钩偏离井口的下钻作业方法，解决了现有钻机起下钻方法没有有效利用管柱移出(或送进)游动系统吊卡及进行管柱卸扣(或上扣)时间，影响起下钻作业效率的问题。
本发明所采用的技术方案是，
方式一，一种游吊空钩偏离井口的起钻作业方法，按照以下步骤实施：
步骤1、启动绞车，使游车及顶驱上升到井口中心线的最高位，将钻柱提至二层台排放高度，并在钻台用吊瓦悬持钻柱，此时游车伸缩机构和顶驱伸缩机构同时处于最大伸张状态，游车和顶驱与游吊导轨的间距最大，游车和顶驱位于井口中心线位置的最高位；启动管柱处理机构缓慢向井口中心线移动，准备到井口位置处理立根；
步骤2、保持游车和顶驱位于井口中心线位置，管柱处理机构夹持钳达到井口中心线位置并将钻柱夹持牢靠，顶驱解开吊卡松开钻柱上端，游车伸缩机构和顶驱伸缩机构的动作筒同时动作，使游车伸缩机构和顶驱伸缩机构一起缓慢缩回，游车和顶驱向游吊导轨逐渐靠拢；
步骤3、游车伸缩机构和顶驱伸缩机构处于最大缩回状态，游车和顶驱与游吊导轨的间距最小，游车和顶驱位于偏离井口中心线位置的最高位，此时，钻井钢丝绳为倾斜受力；管柱处理机构继续夹持钻柱，钻台面上的上卸扣工具卸开钻柱下端的钻杆扣，准备从钻柱移除一个立根；
步骤4、钻台面上的上卸扣工具卸开钻柱后，管柱处理机构夹持立根准备移出井口；游车伸缩机构和顶驱伸缩机构仍处于最大缩回状态，游车和顶驱保持偏离井口中心线位置，绞车启动，下放游车及顶驱，向偏离井口中心线位置的最低位移动；
步骤5、管柱处理机构将立根移出井口，并进行立根的正常排放，与此同时，游车伸缩机构和顶驱伸缩机构的动作筒动作，使之处于最大伸张状态，游车和顶驱与游吊导轨的间距最大，此时游车和顶驱位于井口中心线位置的最低位，钻井钢丝绳垂直受力，顶驱在井口中心线位置扣合吊卡，提升钻柱，完成一个起钻作业循环。
方式二，一种游吊空钩偏离井口的下钻作业方法，按照以下步骤实施：
步骤1、游车伸缩机构和顶驱伸缩机构同时处于最大缩回状态，游车和顶驱与游吊导轨的间距最小，游车和顶驱位于偏离井口中心线位置，并在绞车动力下上提，向偏离井口中心线位置的最高位移动，此时，钻井钢丝绳为倾斜受力；管柱处理机构夹持一个立根在井口作业，钻台面上卸扣工具准备上紧钻柱下端的钻杆扣；
步骤2、游车伸缩机构和顶驱伸缩机构仍处于最大缩回状态，游车和顶驱保持在偏离井口中心线位置，并达到最高位；管柱处理机构在井口继续夹持钻柱，钻台面上卸扣工具完成上扣；
步骤3、游车伸缩机构和顶驱伸缩机构的动作筒同时动作，使游车伸缩机构和顶驱伸缩机构一起处于最大伸张状态，游车和顶驱与游吊导轨的间距最大，游车和顶驱位于井口中心线位置的最高位，顶驱扣合吊卡，挂好钻柱，准备下放，此时钻井钢丝绳为垂直受力；管柱处理机构让出井口，准备从二层台立根摆放区域取出下一个立根；
步骤4、游车伸缩机构和顶驱伸缩机构仍处于最大伸出状态，游车和顶驱保持在井口中心线位置，绞车启动，下放游车及顶驱，向井口中心线位置的最低位移动；同时，管柱处理机构取出下一个立根，准备送往井口；
步骤5、顶驱解开吊卡，游车伸缩机构和顶驱伸缩机构的动作筒同时动作，使游车伸缩机构和顶驱伸缩机构一起处于最大缩回状态，游车和顶驱与游吊导轨的间距最小，游车和顶驱位于偏离井口中心线位置，此时钻井钢丝绳为倾斜受力，启动绞车，上提游车和顶驱，使之向偏离井口中心线位置的最高位移动；管柱处理机构将立根送往井口，准备接立根操作，至此，完成一个下钻作业的循环。
本发明的有益效果是，利用平行四边形机构，实现游吊系统(游车、顶驱(或大钩))带载起升下放和空钩时上提/下放双位置，在游吊系统空钩上下放让出井口位置期间，使管柱处理机构及上卸扣工具可在井口位置作业，有效利用管柱移出(或送进)游动系统吊卡及进行管柱卸扣(或上扣)的时间，提高作业效率。
附图说明
图1是本发明的起钻作业步骤1工作状态结构示意图；
图2是本发明的起钻作业步骤2工作状态结构示意图；
图3是本发明的起钻作业步骤3工作状态结构示意图；
图4是本发明的起钻作业步骤4工作状态结构示意图；
图5是本发明的起钻作业步骤5工作状态结构示意图；
图6是本发明的下钻作业步骤1工作状态结构示意图；
图7是本发明的下钻作业步骤2工作状态结构示意图；
图8是本发明的下钻作业步骤3工作状态结构示意图；
图9是本发明的下钻作业步骤4工作状态结构示意图；
图10是本发明的下钻作业步骤5工作状态结构示意图。
图中，1.井架，2.游吊导轨，3.钻井钢丝绳，4.游车，5.顶驱，6.游车伸缩机构，7.顶驱伸缩机构，8.管柱处理机构，9.钻柱，10.立根，11.二层台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参照图1、图5，本发明方法作业对象的结构是，包括在井架1中设置有游吊导轨2，游吊导轨2中滑动安装有游车4及顶驱5(或大钩)，游车4向上通过钻井钢丝绳3与绞车传动连接，游车4与游吊导轨2之间设置有游车伸缩机构6，顶驱5(或大钩)与游吊导轨2之间设置有顶驱伸缩机构7(或称为大钩伸缩机构)，在井架1的二层台11下方设置有管柱处理机构8，管柱处理机构8用于进行立根10的操作；顶驱5(或大钩)用于进行钻柱9的操作。
游车伸缩机构6和顶驱伸缩机构7与游吊导轨2之间分别采用一个平行四边形的铰接架进行连接，每个铰接架中设置有一个动作筒，通过该两个动作筒的同步伸缩，两个平行四边形的铰接架随之同步变形，从而同步调节游车4及顶驱5与游吊导轨2的距离远近，实现游车4及顶驱5与井口中心线位置和偏离井口位置的双作业位置的同步变换。
配套的井架1满足在井口位置和缩回位置两种工况的作业空间，并保证游车4、顶驱5(或大钩)、钻井钢丝绳3在缩回位置向上、向下游动时与井口作业的管柱处理机构8、钻柱9等不干涉。
配套的钻井钢丝绳3、游车4、天车、绞车的提升/下放的工作机理与现有的钻机起下钻系统相同。
参照图1、图2、图3、图4、图5，本发明的起钻作业方法，基于上述的装置，按照以下步骤实施：
步骤1、启动绞车，使游车4及顶驱5上升到井口中心线的最高位，将钻柱9提至二层台11排放高度，并在钻台用吊瓦悬持钻柱9，此时游车伸缩机构6和顶驱伸缩机构7同时处于最大伸张状态，游车4和顶驱5与游吊导轨2的间距最大，游车4和顶驱5位于井口中心线位置的最高位；启动管柱处理机构8缓慢向井口中心线移动，准备到井口位置处理立根，见图1；
步骤2、保持游车4和顶驱5位于井口中心线位置，管柱处理机构8夹持钳达到井口中心线位置并将钻柱9夹持牢靠，顶驱5解开吊卡松开钻柱9上端，游车伸缩机构6和顶驱伸缩机构7的动作筒同时动作，使游车伸缩机构6和顶驱伸缩机构7一起缓慢缩回，游车4和顶驱5向游吊导轨2逐渐靠拢，见图2；
步骤3、游车伸缩机构6和顶驱伸缩机构7处于最大缩回状态，游车4和顶驱5与游吊导轨2的间距最小，游车4和顶驱5位于偏离井口中心线位置的最高位，此时，钻井钢丝绳3为倾斜受力；管柱处理机构8继续夹持钻柱9，钻台面上的上卸扣工具卸开钻柱9下端的钻杆扣，准备从钻柱9移除一个立根，见图3；
步骤4、钻台面上的上卸扣工具卸开钻柱9后，管柱处理机构8夹持立根准备移出井口；游车伸缩机构6和顶驱伸缩机构7仍处于最大缩回状态，游车4和顶驱5保持偏离井口中心线位置，绞车启动，下放游车4及顶驱5，向偏离井口中心线位置的最低位移动，见图4；
步骤5、管柱处理机构8将立根10移出井口，并进行立根10的正常排放，与此同时，游车伸缩机构6和顶驱伸缩机构7的动作筒动作，使之处于最大伸张状态，游车4和顶驱5与游吊导轨2的间距最大，此时游车4和顶驱5位于井口中心线位置的最低位，钻井钢丝绳3垂直受力，顶驱5(或大钩)在井口中心线位置扣合吊卡，提升钻柱9，完成一个作业循环，准备下一个立根长度提出的操作，见图5。
以此类推，管柱处理机构8完成立根10排放，并准备就绪，即将缓慢伸出到井口处理立根；游车4及顶驱5保持在井口中心线位置，启动绞车，上提游车4及顶驱5，使游车4和顶驱5向井口中心线位置的最高位移动，钻柱9提至二层台11排放高度，并在钻台用吊瓦悬持钻柱9，完成起钻作业的一个循环。
参照图6、图7、图8、图9、图10，本发明的下钻作业方法，基于上述的装置，按照以下步骤实施：
步骤1、游车伸缩机构6和顶驱伸缩机构7同时处于最大缩回状态，游车4和顶驱5与游吊导轨2的间距最小，游车4和顶驱5位于偏离井口中心线位置，并在绞车动力下上提，向偏离井口中心线位置的最高位移动，此时，钻井钢丝绳3为倾斜受力；管柱处理机构8夹持一个立根在井口作业，钻台面上卸扣工具准备上紧钻柱9下端的钻杆扣，见图6；
步骤2、游车伸缩机构6和顶驱伸缩机构7仍处于最大缩回状态，游车4和顶驱5保持在偏离井口中心线位置，并达到最高位；管柱处理机构8在井口继续夹持钻柱9，钻台面上卸扣工具完成上扣，见图7；
步骤3、游车伸缩机构6和顶驱伸缩机构7的动作筒同时动作，使游车伸缩机构6和顶驱伸缩机构7一起处于最大伸张状态，游车4和顶驱5与游吊导轨2的间距最大，游车4和顶驱5位于井口中心线位置的最高位，顶驱5扣合吊卡，挂好钻柱9，准备下放，此时钻井钢丝绳3为垂直受力；管柱处理机构8让出井口，准备从二层台11立根摆放区域取出下一个立根，见图8；
步骤4、游车伸缩机构6和顶驱伸缩机构7仍处于最大伸出状态，游车4和顶驱5保持在井口中心线位置，绞车启动，下放游车4及顶驱5，向井口中心线位置的最低位移动；同时，管柱处理机构8取出下一个立根10，准备送往井口，见图9；
步骤5、顶驱5解开吊卡，游车伸缩机构6和顶驱伸缩机构7的动作筒同时动作，使游车伸缩机构6和顶驱伸缩机构7一起处于最大缩回状态，游车4和顶驱5与游吊导轨2的间距最小，游车4和顶驱5位于偏离井口中心线位置，此时钻井钢丝绳3为倾斜受力，启动绞车，上提游车4和顶驱5，使之向偏离井口中心线位置的最高位移动；管柱处理机构8将立根10送往井口，准备接立根操作，至此，完成一个下钻作业的循环，见图10。
综上所述，本发明的游吊空钩偏离井口的起下钻作业方法，在起钻作业中，当管柱处理机构8占据井口位置，夹持住钻柱9配合钻台上卸扣工具进行卸扣操作时，游车4、顶驱5分别通过游车伸缩机构6、顶驱伸缩机构7缩回到达偏离井口中心线位置，让出井口，实现同时下放。有效利用传统起钻作业卸扣操作，顶驱5在上部等待下放的时间。当卸扣操作完成，管柱处理机构8让出井口位置时，顶驱5占据井口中心线位置，提升下一个立根10。
在下钻作业中，当管柱处理机构8占据井口位置，夹持住钻柱9配合钻台上卸扣工具进行上扣操作时，游车4、顶驱5分别通过游车伸缩机构6、顶驱伸缩机构7缩回到达偏离井口中心线位置，让出井口，实现同时起升。有效利用传统下钻作业上扣操作，顶驱5在上部等待的时间。当卸扣操作完成，管柱处理机构8让出井口位置时，顶驱5达到井口中心线位置最高点，下放下一个立根10。
Claims (4)
1.一种游吊空钩偏离井口的起钻作业方法，其特征在于，按照以下步骤实施：
步骤1、启动绞车，使游车(4)及顶驱(5)上升到井口中心线的最高位，将钻柱(9)提至二层台(11)排放高度，并在钻台用吊瓦悬持钻柱(9)，此时游车伸缩机构(6)和顶驱伸缩机构(7)同时处于最大伸张状态，游车(4)和顶驱(5)与游吊导轨(2)的间距最大，游车(4)和顶驱(5)位于井口中心线位置的最高位；启动管柱处理机构(8)缓慢向井口中心线移动，准备到井口位置处理立根；
步骤2、保持游车(4)和顶驱(5)位于井口中心线位置，管柱处理机构(8)夹持钳达到井口中心线位置并将钻柱(9)夹持牢靠，顶驱(5)解开吊卡松开钻柱(9)上端，游车伸缩机构(6)和顶驱伸缩机构(7)的动作筒同时动作，使游车伸缩机构(6)和顶驱伸缩机构(7)一起缓慢缩回，游车(4)和顶驱(5)向游吊导轨(2)逐渐靠拢；
步骤3、游车伸缩机构(6)和顶驱伸缩机构(7)处于最大缩回状态，游车(4)和顶驱(5)与游吊导轨(2)的间距最小，游车(4)和顶驱(5)位于偏离井口中心线位置的最高位，此时，钻井钢丝绳(3)为倾斜受力；管柱处理机构(8)继续夹持钻柱(9)，钻台面上的上卸扣工具卸开钻柱(9)下端的钻杆扣，准备从钻柱(9)移除一个立根；
步骤4、钻台面上的上卸扣工具卸开钻柱(9)后，管柱处理机构(8)夹持立根准备移出井口；游车伸缩机构(6)和顶驱伸缩机构(7)仍处于最大缩回状态，游车(4)和顶驱(5)保持偏离井口中心线位置，绞车启动，下放游车(4)及顶驱(5)，向偏离井口中心线位置的最低位移动；
步骤5、管柱处理机构(8)将立根(10)移出井口，并进行立根(10)的正常排放，与此同时，游车伸缩机构(6)和顶驱伸缩机构(7)的动作筒动作，使游车伸缩机构(6)和顶驱伸缩机构(7)处于最大伸张状态，游车(4)和顶驱(5)与游吊导轨(2)的间距最大，此时游车(4)和顶驱(5)位于井口中心线位置的最低位，钻井钢丝绳(3)垂直受力，顶驱(5)在井口中心线位置扣合吊卡，提升钻柱(9)，完成一个起钻作业循环。
2.根据权利要求1所述的游吊空钩偏离井口的起钻作业方法，其特征在于：该方法作业对象的结构是，包括在井架(1)中设置有游吊导轨(2)，游吊导轨(2)中滑动安装有游车(4)及顶驱(5)，游车(4)向上通过钻井钢丝绳(3)与绞车传动连接，游车(4)与游吊导轨(2)之间设置有游车伸缩机构(6)，顶驱(5)与游吊导轨(2)之间设置有顶驱伸缩机构(7)，在井架(1)的二层台(11)下方设置有管柱处理机构(8)；游车伸缩机构(6)和顶驱伸缩机构(7)与游吊导轨(2)之间分别采用一个平行四边形的铰接架进行连接，每个铰接架中设置有一个动作筒。
3.一种游吊空钩偏离井口的下钻作业方法，其特征在于，按照以下步骤实施：
步骤1、游车伸缩机构(6)和顶驱伸缩机构(7)同时处于最大缩回状态，游车(4)和顶驱(5)与游吊导轨(2)的间距最小，游车(4)和顶驱(5)位于偏离井口中心线位置，并在绞车动力下上提，向偏离井口中心线位置的最高位移动，此时，钻井钢丝绳(3)为倾斜受力；管柱处理机构(8)夹持一个立根在井口作业，钻台面上的上卸扣工具准备上紧钻柱(9)下端的钻杆扣；
步骤2、游车伸缩机构(6)和顶驱伸缩机构(7)仍处于最大缩回状态，游车(4)和顶驱(5)保持在偏离井口中心线位置，并达到最高位；管柱处理机构(8)在井口继续夹持钻柱(9)，钻台面上的上卸扣工具完成上扣；
步骤3、游车伸缩机构(6)和顶驱伸缩机构(7)的动作筒同时动作，使游车伸缩机构(6)和顶驱伸缩机构(7)一起处于最大伸张状态，游车(4)和顶驱(5)与游吊导轨(2)的间距最大，游车(4)和顶驱(5)位于井口中心线位置的最高位，顶驱(5)扣合吊卡，挂好钻柱(9)，准备下放，此时钻井钢丝绳(3)为垂直受力；管柱处理机构(8)让出井口，准备从二层台(11)立根摆放区域取出下一个立根；
步骤4、游车伸缩机构(6)和顶驱伸缩机构(7)仍处于最大伸出状态，游车(4)和顶驱(5)保持在井口中心线位置，绞车启动，下放游车(4)及顶驱(5)，向井口中心线位置的最低位移动；同时，管柱处理机构(8)取出下一个立根(10)，准备送往井口；
步骤5、顶驱(5)解开吊卡，游车伸缩机构(6)和顶驱伸缩机构(7)的动作筒同时动作，使游车伸缩机构(6)和顶驱伸缩机构(7)一起处于最大缩回状态，游车(4)和顶驱(5)与游吊导轨(2)的间距最小，游车(4)和顶驱(5)位于偏离井口中心线位置，此时钻井钢丝绳(3)为倾斜受力，启动绞车，上提游车(4)和顶驱(5)，使之向偏离井口中心线位置的最高位移动；管柱处理机构(8)将立根(10)送往井口，准备接立根操作，至此，完成一个下钻作业的循环。
4.根据权利要求3所述的游吊空钩偏离井口的下钻作业方法，其特征在于：该方法作业对象的结构是，包括在井架(1)中设置有游吊导轨(2)，游吊导轨(2)中滑动安装有游车(4)及顶驱(5)，游车(4)向上通过钻井钢丝绳(3)与绞车传动连接，游车(4)与游吊导轨(2)之间设置有游车伸缩机构(6)，顶驱(5)与游吊导轨(2)之间设置有顶驱伸缩机构(7)，在井架(1)的二层台(11)下方设置有管柱处理机构(8)；游车伸缩机构(6)和顶驱伸缩机构(7)与游吊导轨(2)之间分别采用一个平行四边形的铰接架进行连接，每个铰接架中设置有一个动作筒。
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