CN108178070B - 一种用于海上油田的井口式小型化钢丝设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于海上油田的井口式小型化钢丝设备，包括滚筒绞车支架模块总成和操控动力模块总成；滚筒绞车支架模块总成包括底部槽钢托架、可伸缩液压缸支架、顶部横梁、钢丝滑轮、钢丝绳滑轮、液压小吊机、液压式钢丝滚筒总成；液压式钢丝滚筒总成包括滚筒底板、侧板、滚筒轴承、芯轴、钢丝滚筒、传动齿轮、液压马达、盘丝装置；操控动力模块总成包括操作台装配体、液压油泵、防爆电机、液压油箱、液压系统散热器、防爆电控箱和操作面板。本发明能满足海上平台占地面积少，设备重量轻，作业设备就位灵活。

Description

一种用于海上油田的井口式小型化钢丝设备

技术领域

本发明属于海上油气田生产测试及常规钢丝作业领域，主要涉及油气水井增产增注措施，油田试井测试钢丝作业方面，更具体的说，是涉及一种用于海上油田的井口式小型化钢丝设备。

背景技术

海上油田进行油气水井增产增注措施或试井测试钢丝作业时，由于目前的钢丝作业设备体积大，吨位重，只能就位在平台顶层甲板进行钢丝作业。有的海上平台作业井位处于吊车起升高度限制范围，修井机覆盖顶层甲板等情况，导致钢丝作业设备无法就位，且现有的钢丝作业技术需要平台吊车或修井机配合开展工作，并且配合起吊次数频繁，造成作业时间延长，导致单井作业效率低。

为了能解决上述条件情况下钢丝作业问题，满足设备就位灵活，省去大量资源配合，减少成本不必要支出，从根本上起到降本增效的效果，特进行本发明研究。

平台顶甲板有其他作业措施，作业面积受限，同时现有钢丝绞车设备占地面积大，无法就位设备进行钢丝作业，这是目前生产中面临的技术难题。

发明内容

本发明目的是克服现有钢丝作业技术能力不足及设备尺寸不符合现场作业，提供了一种用于海上油田的井口式小型化钢丝设备，能满足海上平台占地面积少，设备重量轻，作业设备就位灵活。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种用于海上油田的井口式小型化钢丝设备，包括滚筒绞车支架模块总成和操控动力模块总成；

所述滚筒绞车支架模块总成包括底部槽钢托架，所述底部槽钢托架上中部设置有两个可伸缩液压缸支架，两个液压缸支架顶端之间设置有顶部横梁，所述顶部横梁下表面中部设置有钢丝滑轮和钢丝绳滑轮，所述钢丝滑轮通过液压张力计与顶部横梁连接；

所述底部槽钢托架上一端设置有液压小吊机，另一端设置有液压式钢丝滚筒总成；所述液压式钢丝滚筒总成包括两个平行设置的滚筒底板，每个所述滚筒底板上均设置有侧板，每个侧板的安装孔内均设置有滚筒轴承，两个滚筒轴承之间连接有芯轴，所述芯轴上设置有钢丝滚筒，所述芯轴一端经滚筒轴承连接有传动齿轮，另一端经滚筒轴承连接有液压马达，两个侧板顶部之间设置有盘丝装置；

所述操控动力模块总成包括操作台装配体，所述操作台装配体内设置有液压油泵、液压油箱、防爆电机、防爆电控箱、操作面板和液压系统散热器，所述液压油泵分别与防爆电机和液压油箱连接，所述液压油泵经液压管线分别与液压马达和液压缸支架连接。

所述底部槽钢托架包括由槽钢构成的中空矩形托架底座，所述托架底座上相对侧分别设置有液压缸底座焊接板，所述液压缸底座焊接板上设置有调节孔，所述托架底座上设置有钢丝滚筒底板，所述托架底座的两直角外侧均设置有底座连接板和焊接筋板，且所述底座连接板和焊接筋板位于钢丝滚筒底板的下方位置。

所述顶部横梁上表面两端分别设置有吊环，每个所述吊环均连接有两条斜拉固定钢丝绳，每条斜拉固定钢丝绳均连接底部槽钢托架的边角吊环处，实现四方固定，每条斜拉固定钢丝绳中部均设置有可调节松紧装置。

每个所述液压缸支架外侧均设置有辅助爬梯，所述液压缸支架为液压助力式，所述液压缸支架的液压缸为升降双向液压缸，举升行程满足防喷立管安装距离，所述液压缸支架底部设置有可调安装孔。

所述钢丝绳滑轮与顶部横梁通过插销固定连接，所述液压小吊机吊钩穿过顶部钢丝绳滑轮下放导向；所述钢丝滚筒盘绕钢丝，外檐钢丝一端伸出后，穿进盘丝装置，绕行360°，穿出盘丝装置，钢丝拉出后，穿过钢丝滑轮下放导向；每个所述滚筒轴承的外部均设置有轴承盖组件。

两个所述滚筒底板之间连接有中间板，每个所述侧板两端均设置有支撑三角板，所述钢丝滚筒设置有液压盘式刹车系统，所述液压盘式刹车系统包括盘式制动器总成和刹车侧板，刹车侧板安装于钢丝滚筒的一侧位置。

所述盘丝装置包括与侧板连接的支撑杆，两个支撑杆之间由上至下依次连接有上滑轨、传动轴和下滑轨，所述上滑轨、传动轴和下滑轨上共同设置有一个导向轮，所述传动轴一端设置有与传动齿轮铰接的转轮，在转轮和传动齿轮的铰接传动作用下带动导向轮水平滑动。

所述操作台装配体设置为空心立方体式结构，所述操作台装配体顶部设置有操作台盖板，底部设置有可移动式滑轮；所述防爆电机通过螺栓固定于操作台装配体内侧底部，所述液压油泵通过液压油泵支架装配体固定于操作台装配体内部。

所述防爆电控箱箱体上有启动和停止按钮，所述操作面板集电器开关按键、液压系统指示表、绞车控制系统、液压小吊机控制系统、测量显示装置、滚筒刹车控制系统于一体。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明就位在作业井井口位置，能完整的覆盖在单口井大井盖上部，可满足海上所有平台(包括无人平台)吊车吨位要求；

(2)本发明由于设备体积小，重量轻，不仅能就位在平台顶甲板，还能就位在中层甲板位置，就位形式灵活多样；

(3)本发明钢丝滑轮通过张力计悬挂在顶部横梁下端，钢丝滚筒盘绕钢丝伸出后，穿进盘丝装置，绕行360°后，穿出盘丝装置的导向轮，钢丝拉出后，穿过钢丝滑轮下放导向，连接井下工具串组装放入防喷管内；钢丝绳滑轮通过插销悬挂于顶部横梁下端，液压小吊机吊钩穿过钢丝绳滑轮下放导向，吊挂和升降井口防喷装置；这样井下的作用力集中作用在顶部横梁上，受力简单、直接明显；

(4)本发明根据井下作业情况配接合适工具串，每次配接时，起升动作均由自带液压小吊机配合完成，无需借助其他外部条件(平台吊车或修井机)；

(5)本发明可在修井机或钻井船下就位完成钢丝作业，可与钻、修井交叉作业，为甲方减少资源投入，减低作业成本，同时增加单井作业时效。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为滚筒绞车支架模块总成俯视图；

图3为滚筒绞车支架模块总成仰视图；

图4为底部槽钢托架结构示意图

图5为底部槽钢托架左视图；

图6为液压式钢丝滚筒总成结构示意图；

图7为图6中L-L向剖面图；

图8为盘丝装置结构示意图；

图9为操控动力模块总成结构示意图；

图10为操控动力模块总成俯视图；

图11为操控动力模块总成左视图。

附图标记:1底部槽钢托架；2液压式钢丝滚筒总成；3液压缸支架；4顶部横梁；5液压小吊机；6钢丝滑轮；7吊环；8斜拉固定钢丝绳；9辅助爬梯；10操控动力模块总成；11钢丝绳滑轮；12可调节松紧装置；1-1托架底座；1-2钢丝滚筒底板；1-3液压缸底座焊接板；1-4焊接筋板；1-5底座连接板；2-1侧板；2-2导向轮；2-3滚筒底板；2-4支撑三角板；2-5钢丝滚筒；2-6轴承盖组件；2-7转轮；2-8中间板；2-9刹车侧板；2-10液压马达；2-11传动齿轮；2-12盘式制动器总成；2-13支撑杆；2-14上滑轨；2-15下滑轨；2-16传动轴；10-1操作台装配体；10-2液压油泵；10-3液压油箱；10-4防爆电机；10-5液压油泵支架装配体；10-6防爆电控箱；10-7操作台盖板；10-8操作面板；10-9液压系统散热器；10-10可移动式滑轮。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的具体内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

本发明的用于海上油田的井口式小型化钢丝设备，包括滚筒绞车支架模块总成和操控动力模块总成，如图1至图11所示。

所述滚筒绞车支架模块总成包括底部槽钢托架1，所述底部槽钢托架1为二合一拼接组合，就位在作业井井口位置，能完整的覆盖在单口井大井盖上部。所述底部槽钢托架1包括由槽钢构成的中空矩形托架底座1-1，所述托架底座1-1上相对侧分别设置有液压缸底座焊接板1-3，所述液压缸底座焊接板1-3上设置有调节孔，所述托架底座1-1上设置有钢丝滚筒底板1-2，钢丝滚筒底板1-2为半圆板，移动时自由灵活。所述托架底座1-1的两直角外侧均设置有底座连接板1-5和焊接筋板1-4，且所述底座连接板1-5和焊接筋板1-4位于钢丝滚筒底板1-2的下方位置。所述底部槽钢托架1上中部设置有两个可伸缩液压缸支架3，所述液压缸支架3底部设置有可调安装孔，所述液压缸支架3由固定螺栓安装在液压缸底座焊接板1-3上，支立在底部槽钢托架1两侧，通过调节孔和可调安装孔进行可移动调节式安装。所述液压缸支架3为液压助力式，可任意起升至某高度停止，所述液压缸支架3的液压缸为升降双向液压缸，可举升行程满足防喷立管安装距离，所述液压缸支架3单支承载力大。每个所述液压缸支架3外侧均设置有辅助爬梯9，两个液压缸支架3顶端之间设置有顶部横梁4，借助辅助爬梯9将顶部横梁4安装在液压缸支架3的顶部。

所述顶部横梁4与液压缸支架3之间使用插销连接，所述顶部横梁4两端各有一个固定螺栓，用于和液压缸支架3固定。所述顶部横梁4上表面两端分别设置有一个圆形吊环7，每个所述吊环7均连接有两条斜拉固定钢丝绳8，位于支架整体两侧，每条斜拉固定钢丝绳8均一端固定在吊环7上，另一端固定连接在底部槽钢托架1的边角吊环处，实现四方固定，每条斜拉固定钢丝绳8中部均设置有可调节松紧装置12。所述顶部横梁4下表面中部设置有钢丝滑轮6和钢丝绳滑轮11，所述钢丝滑轮6悬挂在顶部横梁4的液压张力计下方，通过液压张力计与顶部横梁4连接，所述钢丝绳滑轮11与顶部横梁4通过插销固定连接。

所述底部槽钢托架1上一端设置有液压小吊机5，另一端设置有液压式钢丝滚筒总成2。所述液压小吊机5伸出钢丝绳，钢丝绳的吊钩穿过顶部横梁4下方的钢丝绳滑轮11下放导向，吊挂和升降井口防喷装置，所述液压小吊机5起升行程满足防喷立管安装要求，所述液压小吊机5起吊重量大。所述液压式钢丝滚筒总成2包括两个平行设置的滚筒底板2-3，滚筒底板2-3固定于钢丝滚筒底板1-2上，两个所述滚筒底板2-3之间连接有中间板2-8，每个所述滚筒底板2-3上均设置有侧板2-1，每个所述侧板2-1下部两端均设置有支撑三角板2-4，每个侧板2-1的安装孔内均设置有滚筒轴承，两个滚筒轴承之间连接有芯轴，所述芯轴上设置有钢丝滚筒2-5。每个所述滚筒轴承的外部均设置有轴承盖组件2-6，所述钢丝滚筒2-5设置有液压盘式刹车系统，所述液压盘式刹车系统包括盘式制动器总成2-12和刹车侧板2-9，刹车侧板2-9安装于钢丝滚筒2-5上的一侧位置。所述钢丝滚筒2-5控制按键在操控动力模块总成10上，由液压管线连接，可远程控制。

所述芯轴一端经滚筒轴承连接有传动齿轮2-11，另一端经滚筒轴承连接有液压马达2-10，两个侧板2-1顶部之间设置有盘丝装置。所述盘丝装置斜向上正对钢丝滑轮6，所述盘丝装置包括与侧板2-1连接的支撑杆2-13，两个支撑杆2-13之间由上至下依次连接有上滑轨2-14、传动轴2-16和下滑轨2-15，所述上滑轨2-14、传动轴2-16和下滑轨2-15上共同设置有一个导向轮2-2，所述传动轴2-16一端设置有与传动齿轮2-11铰接的转轮2-7，在转轮2-7和传动齿轮2-11的铰接传动作用下带动导向轮2-2水平滑动，跟随钢丝滚筒2-5转动自动排绕钢丝。所述钢丝滚筒2-5为液压式动力驱动，可盘绕目前市场上主流型号钢丝，液压马达2-10提升速度快，控制按键在操控动力模块总成10上体现，可实现远程控制。所述钢丝滚筒2-5盘绕钢丝，外檐钢丝一端伸出后，穿进盘丝装置，绕行360°后，穿出盘丝装置的导向轮2-2，钢丝拉出后，穿过顶部横梁4下方的钢丝滑轮6下放导向，连接井下工具串组装放入防喷管内。液压马达2-10受操控动力模块总成10传动力，控制钢丝滚筒2-5转动，同时钢丝滚筒2-5一侧传动齿轮2-11也同步转动，传动齿轮2-11与盘丝装置一侧的转轮2-7铰接，带动盘丝装置上的导向轮2-2水平滑动，完成钢丝盘绕至钢丝滚筒2-5动作。所述盘丝装置的支撑杆2-13上还安装有深度计量系统，由绕丝轴轮和传动线组成，内部有转轴和齿轮，所述深度计量系统深度数据通过计数线在操控动力模块总成10上显示。

所述操控动力模块总成10包括操作台装配体10-1，所述操作台装配体10-1设置为空心立方体式结构，所述操作台装配体10-1顶部设置有操作台盖板10-7，底部设置有可移动式滑轮10-10。所述操作台装配体10-1内设置有液压油泵10-2、液压油箱10-3、防爆电机10-4、防爆电控箱10-6、操作面板10-8和液压系统散热器10-9。所述防爆电机10-4底部通过螺栓固定于操作台装配体10-1内侧底部，所述防爆电机10-4功率大，防爆等级满足海上油田井口作业标准。所述液压油泵10-2安装在防爆电机10-4靠近操作面板10-8一侧，靠近操控人员位置，用螺栓固定在液压油泵支架装配体10-5上，通过液压油泵支架装配体10-5固定于操作台装配体10-1内部。所述液压油泵10-2分别与防爆电机10-4和液压油箱10-3连接，所述液压油泵10-2经液压管线分别与液压马达2-10和液压缸支架3连接。所述液压油箱10-3在液压油泵10-2的左侧，由液压管线传动液压油为系统提供液压驱动动力。所述液压系统散热器10-9在液压油箱10-3的前端，靠上部位，所述防爆电控箱10-6位于操作台装配体10-1内部，防爆电控箱10-6箱体上有启动和停止按钮，所述操作面板10-8位于操控动力模块总成10侧上部，集电器开关按键、液压系统指示表、绞车控制系统、液压小吊机控制系统、测量显示装置、滚筒刹车控制系统等于一体。

防爆电控箱控制钢丝滚筒电机与液压系统散热器10-9；防爆电机10-4连接液压油泵10-2，液压油泵10-2的吸油口与液压油箱10-3的下部靠液压管线连通；液压油泵10-2上设有一个进油口、一个出油口，分别连接到钢丝滚筒2-5的液压马达2-10上；外部液压油经过一个工作周期后经进油口流回至液压油泵10-2，通过液压油泵10-2流经液压系统散热器10-9，再从液压系统散热器10-9回到液压油箱10-3，完成一个循环；液压油泵10-2上有一个补油压力口，补油压力一方面传递到操作面板10-8通过补油压力表显示，另一方面传递到换向阀，用于控制支架液压油缸的升降。

本发明具体工作原理过程如下：本发明中滚筒绞车支架模块总成就位在作业井井口位置，按组装流程将滚筒绞车支架模块总成组装完毕后，连接操控动力模块总成10与滚筒绞车支架模块总成之间的液压管线、深度计数线等所有管线。操控动力模块总成10接电源电线，使用防爆电控箱10-6内开关启动操控动力模块总成10。使用操作面板10-8控制钢丝滚筒2-5上的外檐钢丝伸出，穿进钢丝滚筒2-5前方盘丝装置导向轮2-2，绕行360°，穿出盘丝装置导向轮2-2，钢丝拉出后，穿过顶部横梁4下方的钢丝滑轮6，下放钢丝穿过钢丝井口防喷盒，制作钢丝绳帽及连接井下工具。钢丝绳帽及井下工具放入搭配适当的防喷管内，组装钢丝井口防喷盒与防喷管连接。使用操作面板10-8控制液压小吊机5下放吊钩，吊钩悬挂钢丝井口防喷盒起升，同时使用操作面板10-8控制钢丝滚筒2起升钢丝，当防喷盒连同防喷管起升到一定高度时，移动防喷盒及防喷管至底部槽钢托架1中间圆形槽位置，同时操作钢丝滚筒2-5下放钢丝工具串和操作液压小吊机5下放防喷系统至井口位置，在井口处缓慢对上下接防喷系统。

操作操控动力模块总成10，使钢丝在井口处对零，此时操作面板10-8上深度显示系统为零。钢丝起下过程由防爆电机10-4启动，带动液压油泵10-2工作，液压油从液压油箱10-3传动到钢丝滚筒2-5上的液压马达2-10处，驱动钢丝滚筒2-5转动，实现放出和收回钢丝的效果。钢丝穿越盘丝装置后，启动自动盘丝功能，同时传动齿轮2-11转动，通过深度技术线传输到操控动力模块总成10的操作面板10-8上，显示深度数据。

钢丝工具串张力显示情况，由于钢丝滑轮6受垂直向下的力，通过钢丝滑轮6上方的张力计传递受力情况，在操控动力模块总成10的操作面板10-8上反应显示，能准确实时的反应工具串在井下受力情况。通过操作面板10-8上的操作手柄对钢丝滚筒2-5实现钢丝提升和钢丝下放功能。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但本发明并不局限于上述，在本发明的启示下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种用于海上油田的井口式小型化钢丝设备，其特征在于，包括滚筒绞车支架模块总成和操控动力模块总成（10）；

所述滚筒绞车支架模块总成包括底部槽钢托架（1），所述底部槽钢托架（1）上中部设置有两个可伸缩液压缸支架（3），两个液压缸支架（3）顶端之间设置有顶部横梁（4），所述顶部横梁（4）下表面中部设置有钢丝滑轮（6）和钢丝绳滑轮（11），所述钢丝滑轮（6）通过液压张力计与顶部横梁（4）连接；

所述底部槽钢托架（1）上一端设置有液压小吊机（5），另一端设置有液压式钢丝滚筒总成（2）；所述液压式钢丝滚筒总成（2）包括两个平行设置的滚筒底板（2-3），每个所述滚筒底板（2-3）上均设置有侧板（2-1），每个侧板（2-1）的安装孔内均设置有滚筒轴承，两个滚筒轴承之间连接有芯轴，所述芯轴上设置有钢丝滚筒（2-5），所述芯轴一端经滚筒轴承连接有传动齿轮（2-11），另一端经滚筒轴承连接有液压马达（2-10），两个侧板（2-1）顶部之间设置有盘丝装置；

所述操控动力模块总成（10）包括操作台装配体（10-1），所述操作台装配体（10-1）内设置有液压油泵（10-2）、液压油箱（10-3）、防爆电机（10-4）、防爆电控箱（10-6）、操作面板（10-8）和液压系统散热器（10-9），所述液压油泵（10-2）分别与防爆电机（10-4）和液压油箱（10-3）连接，所述液压油泵（10-2）经液压管线分别与液压马达（2-10）和液压缸支架（3）连接；

所述底部槽钢托架（1）包括由槽钢构成的中空矩形托架底座（1-1），所述托架底座（1-1）上相对侧分别设置有液压缸底座焊接板（1-3），所述液压缸底座焊接板（1-3）上设置有调节孔，所述托架底座（1-1）上设置有钢丝滚筒底板（1-2），所述托架底座（1-1）的两直角外侧均设置有底座连接板（1-5）和焊接筋板（1-4），且所述底座连接板（1-5）和焊接筋板（1-4）位于钢丝滚筒底板（1-2）的下方位置；

所述顶部横梁（4）上表面两端分别设置有吊环（7），每个所述吊环（7）均连接有两条斜拉固定钢丝绳（8），每条斜拉固定钢丝绳（8）均连接底部槽钢托架（1）的边角吊环处，实现四方固定，每条斜拉固定钢丝绳（8）中部均设置有可调节松紧装置（12）；

两个所述滚筒底板（2-3）之间连接有中间板（2-8），每个所述侧板（2-1）两端均设置有支撑三角板（2-4），所述钢丝滚筒（2-5）设置有液压盘式刹车系统，所述液压盘式刹车系统包括盘式制动器总成（2-12）和刹车侧板（2-9），刹车侧板（2-9）安装于钢丝滚筒（2-5）的一侧位置。

2.根据权利要求1所述的用于海上油田的井口式小型化钢丝设备，其特征在于，每个所述液压缸支架（3）外侧均设置有辅助爬梯（9），所述液压缸支架（3）为液压助力式，所述液压缸支架（3）的液压缸为升降双向液压缸，举升行程满足防喷立管安装距离，所述液压缸支架（3）底部设置有可调安装孔。

3.根据权利要求1所述的用于海上油田的井口式小型化钢丝设备，其特征在于，所述钢丝绳滑轮（11）与顶部横梁（4）通过插销固定连接，所述液压小吊机（5）吊钩穿过顶部钢丝绳滑轮（11）下放导向；所述钢丝滚筒（2-5）盘绕钢丝，钢丝一端伸出后，穿进盘丝装置，绕行360°，穿出盘丝装置，钢丝拉出后，穿过钢丝滑轮（6）下放导向；每个所述滚筒轴承的外部均设置有轴承盖组件（2-6）。

4.根据权利要求1所述的用于海上油田的井口式小型化钢丝设备，其特征在于，所述盘丝装置包括与侧板（2-1）连接的支撑杆（2-13），两个支撑杆（2-13）之间由上至下依次连接有上滑轨（2-14）、传动轴（2-16）和下滑轨（2-15），所述上滑轨（2-14）、传动轴（2-16）和下滑轨（2-15）上共同设置有一个导向轮（2-2），所述传动轴（2-16）一端设置有与传动齿轮（2-11）铰接的转轮（2-7），在转轮（2-7）和传动齿轮（2-11）的铰接传动作用下带动导向轮（2-2）水平滑动。

5.根据权利要求1所述的用于海上油田的井口式小型化钢丝设备，其特征在于，所述操作台装配体（10-1）设置为空心立方体式结构，所述操作台装配体（10-1）顶部设置有操作台盖板（10-7），底部设置有可移动式滑轮（10-10）；所述防爆电机（10-4）通过螺栓固定于操作台装配体（10-1）内侧底部，所述液压油泵（10-2）通过液压油泵支架装配体（10-5）固定于操作台装配体（10-1）内部。

6.根据权利要求1所述的用于海上油田的井口式小型化钢丝设备，其特征在于，所述防爆电控箱（10-6）箱体上有启动和停止按钮，所述操作面板（10-8）集电器开关按键、液压系统指示表、绞车控制系统、液压小吊机控制系统、测量显示装置、滚筒刹车控制系统于一体。

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