CN108692927A - 一种钻机井架的承载能力检测装置 - Google Patents

一种钻机井架的承载能力检测装置 Download PDF

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黄萍
刘宏亮
高超杰
任小伟
罗强
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts

Abstract

本发明公开的一种钻机井架的承载能力检测装置,包括垂直安装在地面的底座,底座上通过销轴安装有被测钻机井架,被测钻机井架的上端通过螺栓连接天车,天车通过钻井钢丝绳和游车连接,钻井钢丝绳的一端依次缠绕过天车和游车上的滑轮之后,缠绕在绞车上,钻井钢丝绳的另一端固接在死绳固定器上,绞车通过螺栓固接在被测试钻机的钻台上,游车的下端通过吊钩组件I连接液压缸的活塞杆端的伸出杆上,液压缸的塞腔端伸出杆与吊钩组件II一端连接,吊钩组件II另一端连接固定组件。本发明公开的装置进行钻机承载能力验证不受静载荷试验井口场地的限制,满足大部分在制钻机、在役钻机和大修钻机井架的载荷验证,所需设备少、安装便捷、操作简便、安全性高。

Description

一种钻机井架的承载能力检测装置
技术领域
[0001]本发明属于石油钻采设备技术领域技术领域,涉及一种钻机井架的承载能力检测 装置。
背景技术
[0002]随着石油钻采装备多年来突飞猛进的发展,现场服役钻机陆续到了使用年限,根 据使用情况和钻机设备的状态进行报废或大修处理,SY/T 6326《石油钻机和修井机井架底 座承载能力检测评定方法及分级规范》中要求井架综合评定以井架承载能力试验为主,测 试载荷应不小于设计最大钩载的25%,再通过线性外推来评定井架实际承载能力。在役钻 机不具备静载试验装置,现场通过游吊系统提升与试验载荷相当的钻柱进行井架承载能力 检测,需在特定状态下完成,操作极为不便。该发明的井架承载能力检测方法可有效解决钻 机制造厂家静载试验井口数量的局限性,以及在役钻机和大修钻机不用返厂在油田现场即 可进行井架承载能力检测。
发明内容
[0003]本发明的目的是提供一种钻机井架的承载能力检测装置,解决了现有技术中钻机 制造厂家静载试验井口数量的局限性以及需要将钻机返厂处理的问题,本发明的装置满足 不在静载试验井口的钻机和油田在役钻机进行井架承载能力的检测。
[0004] 本发明所采用的技术方案是,一种钻机井架的承载能力检测装置,包括垂直安装 在地面的底座,底座上通过销轴安装有被测钻机井架,被测钻机井架的上端通过螺栓连接 天车,天车通过钻井钢丝绳和游车连接,钻井钢丝绳的一端依次缠绕过天车和游车上的滑 轮之后,缠绕在绞车上,钻井钢丝绳的另一端固接在死绳固定器上,绞车通过螺栓固接在被 测试钻机的钻台上,游车的下端通过吊钩组件I连接液压缸的活塞杆端的伸出杆上,液压缸 的塞腔端伸出杆与吊钩组件II 一端连接,所述吊钩组件II另一端连接固定组件。
[0005] 本发明的其他特点还在于,
[0006] 液压缸连接液压控制系统,液压控制系统包括液压站,液压站的供油口通过供油 管线与操作箱的供油口连接,液压站的回油口通过回油管线与操作箱的回油口连接,操作 箱的供油口分别通过管线I和管线II与液压缸的活塞杆腔和塞腔连接。
[0007] 操作箱包括换向阀,换向阀上设置有进油口和出油口,进油口分别连接有压力表 II和溢流阀I,出油口和溢流阀I溢流口均连接操作箱的回油管线,进油口通过管线I还连接 液压缸活塞杆腔,换向阀出油口通过管线II还连接液压缸的塞腔;
[0008] 液压站包括液压泵,液压栗吸入口依次连接吸油过滤器和油箱,液压栗的出口分 别与压力表I、溢流阀11和操作油箱的供油口连接,溢流阀II的出口依次连接操作箱的回油 口和回油过滤器,回油过滤器连接油箱。
[0009] 死绳固定器固定在被测试钻机井架的侧壁上,死绳固定器上还安装有指重表。
[0010] 吊钩组件I包括固接在游车下端的提环,提环与大钩上端的吊环连接,大钩的副钩 连接吊环I的上端,吊环I的下端连接吊卡I,吊卡I固接在液压缸的活塞杆端的伸出杆上。
[0011] 液压缸的活塞杆端的伸出杆上设置有凸台,用以安装吊卡I。
[0012] 吊钩组件II包括连接液压缸塞腔端伸出杆上的吊卡II,吊卡II与吊环II的上端连 接,吊环II的下端固接有吊卡III,吊卡III 一端固接拉杆一端,拉杆另一端固接在固定组件 上。
[0013] 液压缸塞腔端伸出杆上设置有凸台,用以安装吊卡II;拉杆连接吊卡III的一端上 设有凸台,拉杆另一端固接有带销孔的耳板。
[0014] 固定组件包括底座中部固接的用于承载被测试钻机转盘的转盘梁,转盘梁的下端 面固接有承载梁,拉杆另一端穿过被测试钻机转盘中央,通过销轴穿过拉杆上的销孔固定 在承载梁的表面。
[0015] 本发明的有益效果是,一种钻机井架的承载能力检测装置,解决了现有技术中钻 机制造厂家静载试验井口数量的局限性以及需要将钻机返厂处理的问题,本发明的装置满 足不在静载试验井口的钻机和油田在役钻机进行井架承载能力检测。将转盘梁作为锚点, 通过拉杆、吊卡、吊环和液压缸与钻机游吊系统连接,由液压缸活塞杆缩回进行主动加载, 由游吊系统传力实现对钻机井架加载,通过调节液压缸供油压力实现试验载荷的调节,用 该装置进行钻机承载能力检测不受静载荷试验井口场地的限制,可满足绝大部分在制钻 机、在役钻机和大修钻机进行井架承载能力检测,所需试验设备少、安装便捷、操作简便、安 全性高。
附图说明
[0016]图1是本发明的一种钻机井架的承载能力检测装置结构示意图;
[0017]图2是本发明的一种钻机井架的承载能力检测装置的液压系统控制原理图。
[0018]图中,1 •天车,2.井架,3.钻井钢丝绳,4.游车,5.大钩,6.吊环I,7.吊卡1,8.液压 缸,9•吊卡II,10•吊环II,11.绞车,12•吊卡III,13.死绳固定器,14.拉杆,15.销轴,16•承 载梁,17•底座,1S•管线I,19•管线II,20•供油管线,21 •回油管线,22.液压站,23.操作箱, 24.油箱,25.吸油过滤器,26 •液压泵,27 •单向阀,28.压力表I,29.压力表II,30 •换向阀, 31 •溢流阀I,32 •溢流阀11,33.回油过滤器。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0020]本发明的一种钻机井架的承载能力检测装置,如图1所示,包括垂直安装在地面的 底座17,底座17上通过销轴安装有被测钻机井架2,被测钻机井架2的上端通过螺栓连接天 车1,天车1通过钻井钢丝绳3和游车4连接,钻井钢丝绳3的一端依次缠绕过天车1和游车4上 的滑轮之后,缠绕在绞车11上,钻井钢丝绳3的另一端固接在死绳固定器13上,绞车11通过 螺栓固接在被测试钻机的钻台上,游车4的下端通过吊钩组件I连接液压缸8的活塞杆端的 伸出杆上,液压缸8的塞腔端伸出杆与吊钩组件11 一端连接,吊钩组件II另一端连接固定组 件。
[0021]液压缸8连接液压控制系统,液压控制系统包括液压站22,液压站22的供油口通过 供油管线20与操作箱23的供油口连接,液压站22的回油口通过回油管线21与操作箱23的回 油口连接,操作箱23的供油口分别通过管线118和管线1119与液压缸8的活塞杆腔和塞腔连 接。
[0022] 如图2所示,操作箱23包括换向阀30,换向阀30上设置有进油口和出油口,进油口 分别连接有压力表1129和溢流阀131,出油口和溢流阀131溢流口均连接操作箱23的回油管 线,进油口通过管线118还连接液压缸8活塞杆腔,换向阀3〇出油口通过管线II19还连接液 压缸8的塞腔;
[0023] 液压站22包括液压栗26,液压泵26吸入口依次连接吸油过滤器25和油箱24,液压 泵26的出口分别与压力表118、溢流阀1132和操作油箱23的供油口连接,溢流阀1132的出口 依次连接操作箱23的回油口和回油过滤器33,回油过滤器33连接油箱24。
[0024]死绳固定器13固定在被测试钻机井架2的侧壁上,死绳固定器13上还安装有指重 表。
[0025]吊钩组件I包括固接在游车4下端的提环,提环与大钩5上端的吊环连接,大钩5的 副钩连接吊环16的上端,吊环16的下端连接吊卡17,吊卡17固接在液压缸8的活塞杆端的伸 出杆上。
[0026] 液压缸8的活塞杆端的伸出杆上设置有凸台,用以安装吊卡17。
[0027] 吊钩组件II包括连接液压缸8塞腔端伸出杆上的吊卡119,吊卡119与吊环1110的 上端连接,吊环1110的下端固接有吊卡11112,吊卡III12—端固接拉杆14一端,拉杆14另一 端固接在固定组件上。
[0028] 液压缸8塞腔端伸出杆上设置有凸台,用以安装吊卡119;拉杆14连接吊卡III12的 一端上设有凸台,拉杆14另一端固接有带销孔的耳板。
[0029]固定组件包括底座17中部固接的用于承载被测试钻机转盘的转盘梁,转盘梁的下 端面固接有承载梁16,拉杆14另一端穿过被测试钻机转盘中央,通过销轴穿过拉杆14上的 销孔固定在承载梁16上。
[0030] 液压缸8选用单活塞杆双作用液压缸。
[0031] 换向阀30选用手动换向阀或液控换向阀或电磁换向阀。
[0032] 溢流阀131、溢流阀1132选用手动溢流阀或电磁比例溢流阀。
[0033] 压力表128、压力表1129选用压力表或压力变送器。
[0034] 本发明的一种钻机井架的承载能力检测装置工作过程如下:
[0035]步骤1 •将液压缸8吊放至钻机钻台面上,使其活塞杆端处于转盘中心处,在液压缸 8的两端分别安装吊卡I7、吊卡II9,运转绞车11下放游车4使吊环16悬挂吊卡17,运转绞车 11提升游车4将液压缸8吊起,并依次安装吊环1110、吊卡III12;
[0036]步骤2 •将承载梁I6和拉杆14用销轴15连接,并放置到井口或试验井口位置,通过 钻机配套起吊设备或者汽车吊将承载梁16提升至转盘梁下端,运转绞车11下放游车4将吊 卡III12与拉杆14连接;
[0037]步骤3 •根据试验载荷和液压缸8的杆腔尺寸计算最大试验载荷时对应的液压缸8 杆腔供油压力,拆除液压站22与操作箱23的连接管线,启动液压泵26,调整溢流阀1132使液 压站22系统压力略大于最大试验载荷对应压力;
[0038]步骤4 •将溢流阀131调整至压力完全释放状态,启动液压栗26经吸油过滤器25从 油箱24吸油,操作换向阀30至左位向液压缸8塞腔供油,使液压缸8活塞杆完全伸出,然后操 作换向阀30至中位停止向液压缸8供油;
[0039]步骤5.运转绞车11提升游车4使承载梁16的上端面与钻台转盘梁下端面接触,钻 井钢丝绳3处于绷紧状态,且保证拉杆14中心线与钻机转盘中心在允许的误差范围内;
[0040]步骤6•操作换向阀30至左位向液压缸8杆腔供油使活塞杆缩回对井架加载,试验 ,荷以死绳固定器13连接的传感器或指重表显示值为准,调整溢流阀131使压力表1129指 示为试验载荷对应的压力;
[0041]步骤7 •调整溢流阀1:31使压力表1129指示逐渐回复至加载试验初始状态压力,操 作换向阀30至中位,卸掉试验载荷;
[0042]步骤8.操作换向阀30至右位向液压缸8塞腔供油使活塞杆完全伸出,再操作换向 阀30至中位,停止液压泵26;
[0043]步骤9 •按照步骤5、2、1的顺序操作,进行拆除试验设备,试验完毕。
[0044]本发明的一种钻机井架的承载能力检测装置,将液压缸8通过拉杆〖4、吊环、吊卡、 承载梁I6等件上端与钻机钻机游吊系统连接,下端作用于钻机转盘梁下端面,钻井钢丝绳3 绷紧状态下操作液压缸8使活塞杆缩回,根据测试载荷和液压缸8杆腔尺寸计算出测试载荷 对应的液压缸8杆腔油压,据此调节溢流阀1:31以调整井架测试载荷,实现了钻机井架的承 载能力检测,该试验方法简单可靠、操作方便。

Claims (9)

1. 一种钻机井架的承载能力检测装置,其特征在于,包括垂直安装在地面的底座(17), 所述底座(17)上通过销轴安装有被测钻机井架(2),被测钻机井架(2)的上端通过螺栓连接 天车(1),所述天车⑴通过钻井钢丝绳⑶和游车⑷连接,所述钻井钢丝绳⑶的一端依次 缠绕过所述天车(1)和游车(4)上的滑轮之后,缠绕在绞车(11)上,所述钻井钢丝绳(3)的另 一端固接在死绳固定器(13)上,所述绞车(11)通过螺栓固接在所述被测试钻机的钻台上, 所述游车⑷的下端通过吊钩组件I连接液压缸⑻的活塞杆端的伸出杆上,所述液压缸(8) 的塞腔端伸出杆与吊钩组件II 一端连接,所述吊钩组件II另一端连接固定组件。
2. 如权利要求1所述的一种钻机井架的承载能力检测装置,其特征在于,所述液压缸 (8)连接液压控制系统,所述液压控制系统包括液压站(22),所述液压站(22)的供油口通过 供油管线(20)与操作箱(23)的供油口连接,所述液压站(22)的回油口通过回油管线(21)与 操作箱(23)的回油口连接,所述操作箱(23)的供油口分别通过管线I (18)和管线II (19)与 所述液压缸(8)的活塞杆腔和塞腔连接。
3. 如权利要求2所述的一种钻机井架的承载能力检测装置,其特征在于,所述操作箱 (23)包括换向阀(30),所述换向阀(30)上设置有进油口和出油口,所述进油口分别连接有 压力表II (29)和溢流阀I (31),所述出油口和所述溢流阀I (31)溢流口均连接所述操作箱 (23)的回油管线,所述进油口通过管线I (18)还连接液压缸⑻活塞杆腔,所述换向阀(30) 出油口通过管线II (19)还连接液压缸(8)的塞腔; 所述液压站(22)包括液压栗(26),所述液压栗(26)吸入口依次连接吸油过滤器(25)和 油箱(24),所述液压泵(26)的出口分别与压力表I (18)、溢流阀II (32)和所述操作油箱(23) 的供油口连接,所述溢流阀II (32)的出口依次连接所述操作箱(23)的回油口和回油过滤器 (33),所述回油过滤器(33)连接所述油箱(24)。
4.如权利要求1所述的一种钻机井架的承载能力检测装置,其特征在于,所述死绳固定 器(13)固定在所述被测试钻机井架(2)的侧壁上,所述死绳固定器(13)上还安装有指重表。
5.如权利要求1所述的一种钻机井架的承载能力检测装置,其特征在于,所述吊钩组件 I包括固接在所述游车⑷下端的提环,所述提环与大钩(5)上端的吊环连接,所述大钩(5) 的副钩连接吊环I (6)的上端,所述吊环I⑹的下端连接吊卡I (7),所述吊卡I (7)固接在所 述液压缸⑻的活塞杆端的伸出杆上。
6.如权利要求5所述的一种钻机井架的承载能力检测装置,其特征在于,所述液压缸 ⑻的活塞杆端的伸出杆上设置有凸台,用以安装所述吊卡I⑺。
7.如权利要求1所述的一种钻机井架的承载能力检测装置,其特征在于,所述吊钩组件 II包括连接所述液压缸(8)塞腔端伸出杆上的吊卡II (9),所述吊卡II (9)与吊环II (10)的 上端连接,所述吊环II (10)的下端固接有吊卡III (12),所述吊卡III (12)—端固接拉杆 (14) 一端,所述拉杆(14)另一端固接在固定组件上。
8.如权利要求7所述的一种钻机井架的承载能力检测装置,其特征在于,所述液压缸 ⑻塞腔端伸出杆上设置有凸台,用以安装吊卡II⑼;所述拉杆(14)连接所述吊卡II 1(12) 的一端上设有凸台,所述拉杆(14)另一端固接有带销孔的耳板。
9.如权利要求7所述的一种钻机井架的承载能力检测装置,其特征在于,所述固定组件 包括所述底座(17)中部固接的用于承载被测试钻机转盘的转盘梁,所述转盘梁的下端面固 接有承载梁(I6),所述拉杆(14)另一端穿过被测试钻机转盘中央,通过销轴穿过所述拉杆 (14)上的销孔固定在所述承载梁(16)的表面。
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