CN110094172A - 钻、修井器具液压提升装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了钻、修井器具液压提升装置，包括双出杆液压缸主机，双出杆液压缸主机的两端分别设置有滑轮组，双出杆液压缸主机的一侧设置有用于固定支撑双出杆液压缸主机的机架主体和有用控制控制双出杆液压缸主机动作的液压油回路，本发明采用双出杆液压油缸主机将液压缸的行程分为两段，缩减单根液压缸杆的伸出长度的1/2，同等条件下提高液压缸的承载性能一倍以上，为整机轻量化提供先决条件，降低制造、安装、使用维护费用,并且整机稳定性、安全性高、可灵活适应各型井架结构，提高该装置的通用性。

Description

钻、修井器具液压提升装置

技术领域

本发明涉及一种提升装置，具体的说，涉及一种具有钢丝绳不乱、吊放速度不同、速度易控制的钻、修井器具液压提升装置，属于钻井装备技术领域。

背景技术

目前，在国内、外石油钻井现场，吊钻头、钻铤、钻杆或甩钻杆、下套管等作业中，均使用液压小绞车、气动小绞车或电动小绞车等辅助小绞车，但这些辅助小绞车均存在钢丝绳无法排齐问题，致使钢丝绳起摞、断丝，存在安全隐患。

专利号为201510393889.9的专利文献就公开了一种钻杆提升装置，主要包括液压缸主机和槽钢卡座，所述的液压缸主机上端铰轴安装有定滑轮组，活塞杆上端安装有动滑轮组，活塞腔进油口安装有液控单向阀和单向节流阀，所述的槽钢卡座主要由井架横梁扣卡、槽钢卡座主体和液压缸扣卡组成，槽钢卡座主体的死绳耳板上安装有死绳拉杆和缓冲弹簧。所述的定滑轮组、动滑轮组之间采用交叉法穿绳，钢丝绳死绳端固定在槽钢卡座的死绳拉杆上，活绳端绕过钻机井架的高悬滑轮装有吊钩。

该类提升装置存在以下缺点：

1、液压缸活塞杆伸出距离过长（超出GB/T2349-1980 第一系列4000mm范围），带载操作过程中，容易弯曲致使密封装置磨损加剧，致使液压缸密封失效。另伸出距离过长在特殊条件下有较高活塞杆折断的风险。

、拉环为非活动件，在频繁操作过程中由于油丝绳的颤动至使油丝绳连接处磨损，存在安全隐患。

、井架横梁卡扣位置固定，对于各型号井架结构适应性能差，不利于该装置标准化生产，后续维护复杂困难。

、动滑轮组、定滑轮组之间钢丝绳缺少必要约束，由钢丝绳的颤动带来整机稳定性不足。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种安全性高、方便维护、稳定性好，并且具有钢丝绳不乱、吊放速度可调可控、易控制的钻、修井器具液压提升装置。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

钻、修井器具液压提升装置，包括双出杆液压缸主机，双出杆液压缸主机的两端分别设置有滑轮组，双出杆液压缸主机的一侧设置有用于固定支撑双出杆液压缸主机的机架主体和有用控制控制双出杆液压缸主机动作的液压油回路。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

所述双出杆液压缸主机包括双出杆液压缸，所述双出杆液压缸的上端通过第一T型轴连接有第二动滑轮组。所述双出杆液压缸的下端通过第二T型轴连接有第一动滑轮组。

进一步优化：所述机架主体包括机架，机架的正面从上到下间隔一定距离依次设置有第二液压缸支撑座、第一液压缸支撑座、液压缸安装支座，所述第二液压缸支撑座、第一液压缸支撑座的前面分别安装有用于固定支撑双出杆液压缸主机的液压缸紧固抱箍。

进一步优化：所述机架的背面间隔一定距离固定连接有两个牙板式调整耳座，两个牙板式调整耳座上分别安装有第一可调式井架横梁安装座和第二可调式井架横梁安装座。

进一步优化：所述牙板式调整耳座上开设有多个长条孔，所述牙板式调整耳座与机架相对应的一面以及机架与牙板式调整耳座相对应的一面分别加工有用于限制牙板式调整耳座在机架上位置的齿牙。牙板式调整耳座的两侧均固定设置有安全挂链。

进一步优化：所述第一液压缸支撑座的两侧分别设置有油丝绳死绳耳板，油丝绳死绳耳板上设置有多个拢绳器。

进一步优化：所述油丝绳死绳耳板两侧上对称加工有用于安装油丝绳死绳拉杆的安装孔，油丝绳死绳拉杆的外部套设有真空避震器，油丝绳死绳拉杆的上端穿过安装孔安装有油丝绳死绳轮。

进一步优化：所述第一可调式井架横梁安装座和第二可调式井架横梁安装座的一侧上设置有多个横截面呈U型的井架横梁紧固卡，所述多个井架横梁紧固卡的两端分别一体连接有用于修正安装角度和能够适用不同机型井架的调整螺柱。

进一步优化：所述第一动滑轮组与第二动滑轮组的轴线相互垂直。所述第一动滑轮组、第二动滑轮组通过交叉法穿绳，组成n²的轮系组，其中n为偶数。

进一步优化：所述第一动滑轮组、第二动滑轮组上分别安装有放跳绳挡板和若干根防跳绳拉杆。

本发明采用上述技术方案，工作时，整体通过第一可调式井架横梁安装座和第二可调式井架横梁安装座固定于井架背面高处的多根横梁上，双出杆液压缸的两端活塞杆伸缩时，第一动滑轮组和第二动滑轮组随同活塞杆一起运动。

第一动滑轮组和第二动滑轮组之间组成n²的轮系组，其中n为偶数，轮系组之间缠绕2×n股钢丝绳，即活塞杆每伸出或缩回1米，则安装于钢丝绳活绳端的吊钩即起升或下放2×n米，以此实现起吊、下放重物作业。

因油丝绳死绳端高出工作台面若干米，依靠井架内多出的若干米钢丝绳及吊钩自重，能够自然拉紧该钢丝绳系，实现轮系间不堆绳、跳槽。

下放重物过程中，突然刹车后，重物惯性产生的冲击动能则通过钢丝绳、油丝绳死绳轮、油丝绳死绳拉杆、螺母垫圈由真空避震器吸收，实现平稳刹车。

本发明采构思巧妙，结构合理，双出杆液压油缸主机将液压缸的行程分为两段，缩减单根液压缸杆的伸出长度的1/2，同等条件下提高液压缸的承载性能一倍以上，为整机轻量化提供先决条件，降低制造、安装、使用维护费用。

油丝绳拢绳器的安装，限制了油丝绳在工作过程中的颤动，提高整机稳定性。

油丝绳死绳杆顶部安装有油丝绳死绳滑轮，将有油丝绳震颤带来的硬磨损转变至轮轴之间的低转动摩擦，消除油丝绳与死绳拉杆间硬摩擦，此处作为最终受力点，消除安全隐患。可调式井架横梁安装座和牙板式调整耳座的安装可灵活适应各型井架结构，提高该装置的通用性，节省施工过程中的人力物力。

通过安全挂链可与井架固定连接，可以提高安全性，防止机架整体在安装、拆卸或使用过程中意外跌落。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为附图1的侧视图；

图3为本发明实施例中液压缸主机的结构示意图；

图4为附图3的侧视图；

图5为本发明实施例中机架主体的结构示意图；

图6为图5中A处的局部放大图；

图7为本发明实施例中牙板式调整耳座的结构示意图；

图8为附图7的侧视图；

图9为本发明实施例中第一液压缸支撑座的结构示意图；

图10为本发明实施例中第二液压缸支撑座的结构示意图；

图11为本发明实施例中液压缸安装支座的结构示意图；

图12为本发明实施例中的液控管路图。

图中：1-第一动滑轮组；2-防跳绳挡板；3-注油孔；4-第一活塞杆；5-双出杆液压缸；6-液压缸安装支座；7-液压缸安装法兰；8-油丝绳死绳拉杆；9-真空避震器；10-油丝绳死绳耳板；11-油丝绳死绳轮；12-第一液压缸支撑座；13-液压缸紧固抱箍；14-液控单向阀安装座；15-第二液压缸支撑座；16-第二活塞杆；17-第二动滑轮组；18-防跳绳拉杆；19-液压缸供油管路；20-机架；21-安全挂链；23-调整螺柱；24-第一可调式井架横梁安装座；25-井架横梁紧固卡；26-液控单向阀；27-拢绳器；29-第二可调式井架横梁安装座；30-牙板式调整耳座；31-第一T型轴；32-第二T型轴；33-单向节流阀；34-封闭式快速插接阀。

具体实施方式

实施例：请参阅图1-11，钻、修井器具液压提升装置，包括双出杆液压缸主机，双出杆液压缸主机的两端分别设置有滑轮组，双出杆液压缸主机的一侧设置有用于固定支撑双出杆液压缸主机的机架主体和有用控制控制双出杆液压缸主机动作的液压油回路。

双出杆液压缸主机包括双出杆液压缸5，双出杆液压缸5内部活动设置有两个朝向相对方向移动的第一活塞杆4和第二活塞杆16。

第一活塞杆4的端部通过第一T型轴31安装有第二动滑轮组17。

第二活塞杆16的端部通过第二T型轴32安装有第一动滑轮组1。

这样设计，可以通过双出杆液压缸5动作时控制第一动滑轮组1和第二动滑轮组17呈向背离方向或相对方向运动，进而在保正第一动滑轮组1和第二动滑轮组17之间的距离时，不会使双出杆液压缸5的两活塞杆伸出距离过长，可以有效减少活塞杆的弯曲度和活塞杆对密封装置的磨损，进而可有效保证密封装置的使用寿命。并且可有效的避免因活塞杆伸出过长出现活塞杆折断的现象发生。

液压油回路包括液控单向阀安装座14，液控单向阀安装座14与双出杆液压缸5中部的腔进油口通过液压缸供油管路19连接。

液控单向阀安装座14上安装有液控单向阀26，液控单向阀安装座14下面活塞腔进油口安装有单向节流阀33。

通过调节单向节流阀33可控制活塞腔回油流量，限制两根活塞杆的最高缩回速度，进而控制吊钩的最大下放速度。

液控单向阀安装座14下面活塞杆腔进油口及单向节流阀下面均连接高压胶管。

高压胶管的末端连接有封闭式快速插接阀34，封闭式快速插接阀34分为母头和公头，本机油路安装母头则由泵站来的油路安装公头。

这样设计，便于快速拆装油路，即快速插接头，并且当接头拔出断开后自行封闭，以避免液压油因油路断开而泄漏。

机架主体包括机架20，机架20的背面靠近上下两端的位置分别固定连接有牙板式调整耳座30，两牙板式调整耳座30上分别安装有第一可调式井架横梁安装座24和第二可调式井架横梁安装座29。

牙板式调整耳座30上开设有多个长条孔，并与机架20上安装孔通过高强度螺栓紧固。

牙板式调整耳座30、机架20的背面同时加工有三角牙型用以限制牙板式调整耳座30在机架20上位置的齿牙。

同时配合机架20上多处安装孔用于调整第一可调式井架横梁安装座24、第二可调式井架横梁安装座29之间的相对距离，适应不同型号井架的安装尺寸。

机架20的正面上部、中部、下部分别焊有第二液压缸支撑座15、第一液压缸支撑座12、液压缸安装支座6。

第一液压缸支撑座12的前面安装有液压缸紧固抱箍13，第一液压缸支撑座12的两侧分别设置有油丝绳死绳耳板10。

油丝绳死绳耳板10上设置有多个拢绳器27。

油丝绳死绳耳板10两侧对称加工有用于安装油丝绳死绳拉杆8的安装孔，油丝绳死绳拉杆8的外部套设有真空避震器9。

油丝绳死绳拉杆8的上端穿过安装孔安装有油丝绳死绳轮11，通过油丝绳死绳轮11和拢绳器27用以固定油丝绳。

真空避震器9的下端位于油丝绳死绳拉杆8上螺纹连接有用于固定真空避震器9的螺母垫圈和螺母。

这样设计，可以通过螺母垫圈和螺母，可以将真空避震器9固定在油丝绳死绳拉杆8的外部，并且使真空避震器9的上端与油丝绳死绳耳板10接触，进而可以通过真空避震器9可以起到减震的作用。

第一可调式井架横梁安装座24和第二可调式井架横梁安装座29远离机架20的一侧面上分别间隔均匀设置有多个横截面呈U型的井架横梁紧固卡25。

多个井架横梁紧固卡25靠近第一可调式井架横梁安装座24的一侧一体连接有调整螺柱23，调整螺柱23的一端穿过第一可调式井架横梁安装座24并螺纹连接有螺母。

牙板式调整耳座30的两侧均固定设置有安全挂链21。

这样设计，可以通过井架横梁紧固卡25与第一可调式井架横梁安装座24配合使用将机架整体固定安装在井架上，并且可通过调整螺柱23，能够修正本装置的安装角度，适应不同机型井架的安装要求。

通过安全挂链21可与井架固定连接，可以提高安全性，防止机架整体在安装、拆卸或使用过程中意外跌落。

双出杆液压缸5通过液压缸紧固抱箍13固定安装在第一液压缸支撑座12和第二液压缸支撑座15上。

双出杆液压缸5的下部设置有液压缸安装法兰7，液压缸安装支座6通过液压缸安装法兰7与双出杆液压缸5固定连接。

这样设计，可以通过液压缸紧固抱箍13与第一液压缸支撑座12和第二液压缸支撑座15配合使用，用于将双出杆液压缸5固定安装在机架20上。

并且通过液压缸安装法兰7与液压缸安装支座6的配合使用，用于将双出杆液压缸5固定安装在机架20上。

第一动滑轮组1与第二动滑轮组17的轴线相互垂直设置，并且之间采用交叉法穿绳，以提高活塞杆的稳定性。

第一动滑轮组1、第二动滑轮组17的之间分别设置有防跳绳挡板2，用于防止油丝绳跳进第一动滑轮组1、第二动滑轮组17的各滑轮组间以及防止跳进油丝绳死绳拉杆8上端的轮组间。

第一动滑轮组1、第二动滑轮组17的外面均固定设置有3根防跳绳拉杆18，用于防止井架上其它绳索跳进动滑轮组间以及防止轮系间的钢丝绳跳槽。

油丝绳的死绳端固定连接在油丝绳死绳拉杆8上，活绳端绕过钻机井架的高悬滑轮安装有吊钩。

第一T型轴31，第二T型轴32的两端分别设置有注油孔3，用于为第一动滑轮组1、第二动滑轮组17的轴承润滑，方便定期保养用。

该钻杆提升装置由于采用上述结构，整体通过第一可调式井架横梁安装座24和第二可调式井架横梁安装座29固定安装在井架背面高处的两根横梁上。

双出杆液压缸5的两端活塞杆伸、缩时，第一动滑轮组1和第二动滑轮组17随同活塞杆一起运动。

第一动滑轮组1和第二动滑轮组17之间组成n²（n为偶数）的轮系组，轮系组之间缠绕2×n股钢丝绳，即活塞杆每伸出或缩回1米，则安装于钢丝绳活绳端的吊钩即起升或下放2×n米，以此实现起吊、下放重物作业。

因死绳端高出钻台面若干米，依靠井架内多出的若干米钢丝绳及吊钩自重，能够自然拉紧该钢丝绳系，实现轮系间不堆绳、跳槽。

下放重物过程中，突然刹车后，重物惯性产生的冲击动能则通过钢丝绳、油丝绳死绳轮11、油丝绳死绳拉杆8、螺母垫圈由真空避震器9吸收，实现平稳刹车。

由于该钻杆提升装置采用如上技术方案，有效解决了背景技术中钢丝绳排不齐的问题，作业过程中不必观察钢丝绳的缠绕情况，所以液压操作箱可前移至钻台前侧，更利于操作人员观察场地情况，吊、放作业更加安全。

如附图12所示，图中左边为本装置的液控系统。右边为现有钻机的液控管路。

该钻、修井器具液压提升装置油路串入井架现有液压回路，获得油压和控制。双出杆液压缸5及现有液控设备可同时操作，满足生产实际需要。双出杆液压缸5及现有液控设备串入现有钻机液压操作系统及液压大钳上游油路，减少对井架液控设备的影响。

该钻、修井器具液压提升装置工作流程：

在井架现有液压站启动的前提下，上推手动换向阀手柄，该钻、修井器具液压提升装置液压系统串入井架现有液压回路，获得举升动力。

在手动换向阀由中位推动至上位时，双出杆液压缸5的活塞腔内进油，同时有杆端液压腔内液压油排出，推动两端活塞杆、滑轮组伸出，滑轮组间油丝绳获得2×n距离拉伸，通过井架顶部天轮转向后使吊钩和重物上升。

其上升速度由推动换向阀手柄的推进量决定，推至最上边即达到最快起吊速度，因液压传动特性，此时速度与吊起重量无关。

手柄回中位或停止液压站，油路中串联液控单向阀自行锁闭，此时液压回路中液压油不能流动，双出杆液压缸5实现原位刹车及防止意外滑车。

在手动换向阀由中位推动至下位时，打开油路中串联液控单向阀，双出杆液压缸5的有杆腔端液压腔内进油，同时活塞腔内液压油排出，两端活塞杆及滑轮组缩回，滑轮组间油丝绳获得2Xn距离缩短，吊钩和重物放下，通过调节单向节流阀可控制活塞腔回油流量，限制活塞杆的最高缩回速度，进而控制吊钩的最大下放速度。

通过上推或下推手柄的推进量不同，控制进入双出杆液压缸5的液压油流速，进而控制双出杆液压缸5两端活塞杆的伸出或缩回速度，实现对吊钩吊起或下放速度的控制。

如若下放重物过程中突然刹车后，重物惯性产生的冲击力则通过油丝绳、油丝绳死绳轮11、油丝绳死绳拉杆8的初级消耗后最终由真空避震器9缓冲释放，实现平稳刹车。

该钻、修井器具液压提升装置利用双出杆液压缸5内活塞上下两面的面积差获得提升和下方速度差，适合钻井下套管、甩钻杆等作业需要。

该钻、修井器具液压提升装置使用两组可调式井架横梁安装座固定在井架背面横梁上，不需要改变原有井架结构，其提升重物时依靠双出杆液压缸5的自身刚度承受工作力，井架部分仅承受该装置的自重以及提升重物所带来的反向向上力，视提升重量的大小抵消该设备自身重量带来井架的负荷。不会影响井架的基本构架，对井架现有受力状态无太大影响，在额定范围内。

Claims (10)

1.钻、修井器具液压提升装置，其特征在于：包括双出杆液压缸主机，双出杆液压缸主机的两端分别设置有滑轮组，双出杆液压缸主机的一侧设置有用于固定支撑双出杆液压缸主机的机架主体和有用控制控制双出杆液压缸主机动作的液压油回路。

2.根据权利要求1所述的钻、修井器具液压提升装置，其特征在于：所述双出杆液压缸主机包括双出杆液压缸（5），所述双出杆液压缸（5）的上端通过第一T型轴（31）连接有第二动滑轮组（17）；所述双出杆液压缸（5）的下端通过第二T型轴（32）连接有第一动滑轮组（1）。

3.根据权利要求2所述的钻、修井器具液压提升装置，其特征在于：所述机架主体包括机架（20），机架（20）的正面从上到下间隔一定距离依次设置有第二液压缸支撑座（15）、第一液压缸支撑座（12）、液压缸安装支座（6），所述第二液压缸支撑座（15）、第一液压缸支撑座（12）的前面分别安装有用于固定支撑双出杆液压缸主机的液压缸紧固抱箍（13）。

4.根据权利要求3所述的钻、修井器具液压提升装置，其特征在于：所述机架（20）的背面间隔一定距离固定连接有两个牙板式调整耳座（30），两个牙板式调整耳座（30）上分别安装有第一可调式井架横梁安装座（24）和第二可调式井架横梁安装座（29）。

5.根据权利要求4所述的钻、修井器具液压提升装置，其特征在于：所述牙板式调整耳座（30）上开设有多个长条孔，所述牙板式调整耳座（30）与机架（20）相对应的一面以及机架（20）与牙板式调整耳座（30）相对应的一面分别加工有用于限制牙板式调整耳座（30）在机架（20）上位置的齿牙；牙板式调整耳座（30）的两侧均固定设置有安全挂链（21）。

6.根据权利要求5所述的钻、修井器具液压提升装置，其特征在于：所述第一液压缸支撑座（12）的两侧分别设置有油丝绳死绳耳板（10），油丝绳死绳耳板（10）上设置有多个拢绳器（27）。

7.根据权利要求6所述的钻、修井器具液压提升装置，其特征在于：所述油丝绳死绳耳板（10）两侧上对称加工有用于安装油丝绳死绳拉杆（8）的安装孔，油丝绳死绳拉杆（8）的外部套设有真空避震器（9），油丝绳死绳拉杆（8）的上端穿过安装孔安装有油丝绳死绳轮（11）。

8.根据权利要求7所述的钻、修井器具液压提升装置，其特征在于：所述第一可调式井架横梁安装座（24）和第二可调式井架横梁安装座（29）的一侧上设置有多个横截面呈U型的井架横梁紧固卡（25），所述多个井架横梁紧固卡（25）的两端分别一体连接有用于修正安装角度和能够适用不同机型井架的调整螺柱（23）。

9.根据权利要求8所述的钻、修井器具液压提升装置，其特征在于：所述第一动滑轮组（1）与第二动滑轮组（17）的轴线相互垂直；所述第一动滑轮组（1）、第二动滑轮组（17）通过交叉法穿绳，组成n²的轮系组， 其中n为偶数。

10.根据权利要求9所述的钻、修井器具液压提升装置，其特征在于：所述第一动滑轮组（1）、第二动滑轮组（17）上分别安装有放跳绳挡板（2）和若干根防跳绳拉杆（18）。