CN114961583A - 一种直立套装自升式井架 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油能源开采设备技术领域，具体涉及一种直立套装自升式井架。直立套装自升式井架包括第一支架，第一支架内部滑动插接有第二支架，且第二支架与第一支架之间对称设有两个提升装置，第二支架的顶部设有自平衡天车，且自平衡天车的中部通过插销与第二支架的顶部活动连接。当辊轮与活动杆接触时，与第二立柱相邻的两个活动杆的顶端能够同时向下偏转并呈相互垂直的形态贴紧在该第二立柱的两个侧面，从而对该第二立柱进行锁紧固定，使得第二支架能够在多个活动杆的配合作用下位于第一支架内侧的中心位置，保证第一支架和第二支架间受力的均匀，降低自平衡天车转动的过程中因受力不均导致的第一支架与第二支架之间发生的晃动。

Description

一种直立套装自升式井架

技术领域

本发明属于石油能源开采设备技术领域，特别涉及一种直立套装自升式井架。

背景技术

能源安全是国家安全战略的重要组成部分，目前我国多数油田大都已步入开发中、后期，采油难度越来越大，工艺井况条件越来越复杂，随之而来的修井作业任务也越加繁重，致使国内修井机数量已达4000余台。

现有的修井机主要是由底盘、电阻箱、电池柜、控制柜、液压站、直驱绞车、操作室、直立井架等部分组成，其中井架是矿井、油井等用来装置天车、支撑钻具等的金属结构架。为了满足天车，支撑钻具的高度要求，有的井架能够进行高度调节。但是现有的可调节高度的井架在调整高度后，由于井架的重心发生改变，因此需要在井架的周围拉设绷绳，从而导致井架的占地面积增大，为此，套装自升式井架应运而生，现有的自升式井架主要包括外支架和内支架，其无需额外拉升绷绳，从而能够减小井架的占地面积，但是该类井架在升高后，由于内部的支撑架和外部的支撑架之间存在间隙，因此在长时间使用后，内支架和外支架之间会因为受力不均而发生晃动，从而影响井架的整体稳定性。

因此，发明一种直立套装自升式井架来解决上述问题很有必要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种直立套装自升式井架，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种直立套装自升式井架，包括第一支架，所述第一支架内部滑动插接有第二支架，且第二支架与第一支架之间对称设有两个提升装置，所述第二支架的顶部设有自平衡天车，且自平衡天车的中部通过插销与第二支架的顶部活动连接，所述第一支架的四周均设有锁紧装置，多个所述锁紧装置的底部设有同一个推动装置，所述推动装置和锁紧装置之间对称设有两个定位装置。

进一步的，所述第一支架包括四个第一立柱，四个所述第一立柱之间固定连接有多个方形的第一固定框和一个第一U形框，且第一U形框位于所有第一固定框的顶部，所述第二支架包括四个第二立柱，四个所述第二立柱之间固定连接有多个方形的第二固定框和一个第二U形框，且第二U形框位于所有第二固定框的顶部，所述第一U形框和第二U形框的开口均朝前，所述第二支架的底部固定连接有限位环，所述限位环的底部设有底板，所述底板固定连接在四个第一立柱之间。

进一步的，所述提升装置包括两个第一固定板，两个所述第一固定板分别位于第一支架两侧靠近底部的位置，且第一固定板的前后侧分别与对应的两个第一立柱固定连接，两个所述第一固定板相离的一侧均安装有电机，且电机的输出轴上连接拉绳，所述电机的顶部设有第一固定轴，所述第一固定轴的两端分别与对应的两个第一立柱转动连接，所述第一固定轴上固定套接有第一导轮，且拉绳绕过第一导轮的顶部并与靠近底部的第二固定框侧面固定连接。

进一步的，所述锁紧装置包括两个活动杆，其中位于第一支架两侧的两个活动杆均转动套接在第一固定轴上，且当前两个所述活动杆分别位于第一导轮的两端，位于第一支架前后侧的两个活动杆上均转动贯穿插接有第二固定轴，当前两个所述第二固定轴相离的一端与对应的第一立柱垂直固定连接，位于第一支架同一侧的两个活动杆相离的一侧均垂直固定连接有拉杆，所述拉杆的顶部设有第一伸缩杆，且第一伸缩杆上套接有弹簧，所述第一伸缩杆的一端转动套接在拉杆上，所述拉杆的另一端与对应的第一立柱固定连接，位于同侧的两个活动杆相离的一侧分别能够与该侧的两个第二立柱相对的一侧贴合。

进一步的，所述推动装置包括两个推板，两个所述推板分别位于前侧以及后侧的两个第一立柱之间，推板两侧对应的所述第一立柱上沿竖直方向开设有滑槽，且推板的两侧分别滑动安装在两个滑槽中，所述推板位于滑槽内的部分自上而下滑动贯穿插接有限位杆，所述限位杆的两端分别与滑槽顶部和底部内壁固定连接，两个所述推板的两端之间均固定连接有U形连接板，且U形连接板的内侧与第一支架的侧面贴合，所述第一支架的四周均设有辊轮，且辊轮与其顶部的两个活动杆相对，所述辊轮的两端均转动连接有固定块，所述固定块的底部与U形连接板的顶部固定连接，所述推板的底部平行设有托板，所述托板的两端分别与对应的第二立柱固定连接，两个所述托板相离的一侧比第二支架的前后侧突出，且托板突出的部分与推板底部的部分区域重叠。

进一步的，所述定位装置包括定位板，两个所述定位板分别位于第一支架的两侧，且定位板的前后侧分别与对应的第一立柱固定连接，所述定位板上贯穿插接有两个液压定位杆，液压定位杆对应位置的所述限位环上开设有与液压定位杆相匹配的定位孔。

进一步的，所述底板的顶部固定连接有四个第二伸缩杆，且第二伸缩杆的最大伸缩量等于滑槽的高度，相邻两个第二伸缩杆之间均固定连接有斜面板，且四个第二伸缩杆位于四个斜面板围成的区域内，所述斜面板的斜面自上而下向靠近第一支架的内侧方向倾斜，所述限位环的四周内壁均呈斜面设置，且限位环四周内壁的斜面分别与四个斜面板的斜面一一对应且平行。

进一步的，两个所述U形连接板相离的一侧均安装有第二导轮，且第二导轮与拉绳所在位置相对。

进一步的，所述辊轮的长度大于同侧两个活动杆间的距离，且辊轮顶部到U形连接板顶部的距离，等于第一固定轴或第二固定轴到滑槽顶部的距离。

本发明的技术效果和优点：

1、当辊轮在推板的带动下与其顶部的活动杆接触时，活动杆的顶端逐渐向下偏转并逐渐与同侧的两个第二立柱相对的一侧贴紧，与此同时，第一伸缩杆和弹簧逐渐被压缩，当推板沿着限位杆运动到最大位移处时，与第二立柱相邻的两个活动杆则能够呈相互垂直的形态贴紧在该第二立柱的两个侧面，从而对该第二立柱进行锁紧固定，使得第二支架能够在多个活动杆的配合作用下位于第一支架内侧的中心位置，保证第一支架和第二支架间受力的均匀，降低自平衡天车转动的过程中因受力不均导致的第一支架与第二支架之间发生的晃动，提高第一支架和第二支架的整体稳定性；

2、在第二支架向上运动的过程中，限位环在第二支架的带动下逐渐与斜面板靠近，当限位环与斜面板接触后，限位环的四个斜面能够分别通过四个斜面板拉动第二伸缩杆逐渐伸长，当推板沿着滑槽运动到最大距离后，限位环的四个斜面能够与四个斜面板紧紧贴合在一起，此时四个斜面板能够通过各自的斜面将第二支架稳定在第一支架内侧的中心处，从而使得第一支架的重心能够与第二支架的重心在同一垂直线上，进而保证第一支架和第二支架的受力均匀，此外，斜面板对限位环向下的拉力能够增加第二支架底部与第一支架间连接的稳定性，从而保证在自平衡天车转动的过程中，第二支架的底部不会因缺少限制而晃动。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书和附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的立体示意图；

图2是本发明中图1的A部放大图；

图3是本发明中第一支架和提升装置的立体示意图；

图4是本发明中图3的B部放大图；

图5是本发明中第一支架的立体示意图；

图6是本发明中图5的C部放大图；

图7是本发明中第二支架的立体示意图；

图8是本发明中图7的D部放大图；

图9是本发明中第二支架的部分立体剖视图；

图10是本发明中第二伸缩杆和斜面的立体示意图。

图中：1、第一支架；2、第二支架；3、提升装置；31、第一固定板；32、电机；33、拉绳；34、第一固定轴；35、第一导轮；4、自平衡天车；5、锁紧装置；51、活动杆；52、第二固定轴；53、拉杆；54、第一伸缩杆；55、弹簧；6、推动装置；61、推板；62、限位杆；63、U形连接板；64、辊轮；65、托板；7、定位装置；71、定位板；72、液压定位杆；73、定位孔；8、第一立柱；9、第一固定框；10、第一U形框；11、第二立柱；12、第二固定框；13、第二U形框；14、限位环；15、底板；16、第二伸缩杆；17、斜面板；18、第二导轮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-图10所示的一种直立套装自升式井架，包括第一支架1，所述第一支架1内部滑动插接有第二支架2，且第二支架2与第一支架1之间对称设有两个提升装置3，所述提升装置3包括两个第一固定板31，两个所述第一固定板31分别位于第一支架1两侧靠近底部的位置，且第一固定板31的前后侧分别与对应的两个第一立柱8固定连接，两个所述第一固定板31相离的一侧均安装有电机32，且电机32的输出轴上连接拉绳33，所述电机32的顶部设有第一固定轴34，所述第一固定轴34的两端分别与对应的两个第一立柱8转动连接，所述第一固定轴34上固定套接有第一导轮35，且拉绳33绕过第一导轮35的顶部并与靠近底部的第二固定框12侧面固定连接，所述第二支架2的顶部设有自平衡天车4，且自平衡天车4的中部通过插销与第二支架2的顶部活动连接，所述第一支架1的四周均设有锁紧装置5，多个所述锁紧装置5的底部设有同一个推动装置6，所述推动装置6和锁紧装置5之间对称设有两个定位装置7，所述定位装置7包括定位板71，两个所述定位板71分别位于第一支架1的两侧，且定位板71的前后侧分别与对应的第一立柱8固定连接，所述定位板71上贯穿插接有两个液压定位杆72，液压定位杆72对应位置的所述限位环14上开设有与液压定位杆72相匹配的定位孔73，所述第一支架1包括四个第一立柱8，四个所述第一立柱8之间固定连接有多个方形的第一固定框9和一个第一U形框10，且第一U形框10位于所有第一固定框9的顶部，所述第二支架2包括四个第二立柱11，四个所述第二立柱11之间固定连接有多个方形的第二固定框12和一个第二U形框13，且第二U形框13位于所有第二固定框12的顶部，所述第一U形框10和第二U形框13的开口均朝前，所述第二支架2的底部固定连接有限位环14，所述限位环14的底部设有底板15，所述底板15固定连接在四个第一立柱8之间；

在未使用时，第二支架2完全收在第一支架1的内侧，且第一支架1能够水平收放在修井机的底盘上，此时，自平衡天车4也能保持水平状态，并且自平衡天车4的一端能收在第一支架1上的第一U形框10的位置，从而能够使自平衡天车4与第一支架1和第二支架2能够处于同一直线内，进而减小三者的占用空间大小；在使用时，先将第一支架1竖起来，此时自平衡天车4位于第一U形框10内的部分能够在重力的作用下从第一支架1内侧转出，并最终与第一支架1保持垂直，随后启动两个电机32，使两个电机32分别通过两个拉绳33和两个第一导轮35的配合作用下拉动第二支架2逐渐向上运动，在此过程中，推动装置6在第二支架2的带动下逐渐与锁紧装置5接触，从而使得锁紧装置5能够逐渐对第二支架2的四个第二立柱11进行锁紧固定，从而保证在自平衡天车4转动的过程中，第一支架1和第二支架2之间不会发生晃动，进而保证第一支架1和第二支架2整体的稳定性；

当锁紧装置5将第二支架2的四个第二立柱11锁紧固定后，液压定位杆72能够启动，从而插入限位环14上对应的限位中，从而对第二支架2升高后的位置进行锁定。

如图1-图7所示，所述锁紧装置5包括两个活动杆51，其中位于第一支架1两侧的两个活动杆51均转动套接在第一固定轴34上，且两个活动杆51分别位于第一导轮35的两端，位于第一支架1前后侧的两个活动杆51上均转动贯穿插接有第二固定轴52，两个第二固定轴52相离的一端与对应的第一立柱8垂直固定连接，位于第一支架1同一侧的两个活动杆51相离的一侧均垂直固定连接有拉杆53，所述拉杆53的顶部设有第一伸缩杆54，且第一伸缩杆54上套接有弹簧55，所述第一伸缩杆54的一端转动套接在拉杆53上，所述拉杆53的另一端与对应的第一立柱8固定连接，位于同侧的两个活动杆51相离的一侧分别能够与该侧的两个第二立柱11相对的一侧贴合，所述推动装置6包括两个推板61，两个所述推板61分别位于前侧以及后侧的两个第一立柱8之间，推板61两侧对应的所述第一立柱8上沿竖直方向开设有滑槽，且推板61的两侧分别滑动安装在两个滑槽中，所述推板61位于滑槽内的部分自上而下滑动贯穿插接有限位杆62，所述限位杆62的两端分别与滑槽顶部和底部内壁固定连接，两个所述推板61的两端之间均固定连接有U形连接板63，且U形连接板63的内侧与第一支架1的侧面贴合，所述第一支架1的四周均设有辊轮64，且辊轮64与其顶部的两个活动杆51相对，所述辊轮64的两端均转动连接有固定块，所述固定块的底部与U形连接板63的顶部固定连接，所述推板61的底部平行设有托板65，所述托板65的两端分别与对应的第二立柱11固定连接，两个所述托板65相离的一侧比第二支架2的前后侧突出，且托板65突出的部分与推板61底部的部分区域重叠，两个所述U形连接板63相离的一侧均安装有第二导轮18，且第二导轮18与拉绳33所在位置相对，所述辊轮64的长度大于同侧两个活动杆51间的距离，且辊轮64顶部到U形连接板63顶部的距离，等于第一固定轴34或第二固定轴52到滑槽顶部的距离；

当电机32通过拉绳33拉动第二支架2向上运动时，随着第二支架2的向上运动，托板65在第二支架2的带动下逐渐从底部向推板61靠近，当托板65与推板61接触后，托板65托动推板61沿着限位杆62向上运动，在此过程中，两个U形连接板63及其顶部的辊轮64在推板61的带动下逐渐与对应的活动杆51靠近，当辊轮64与其顶部的两个活动杆51接触时，随着第二支架2的继续运动，辊轮64推动活动杆51的底端逐渐向上偏转，而活动杆51的顶端则逐渐向下偏转并逐渐与同侧的两个第二立柱11相对的一侧贴紧，与此同时，随着活动杆51的底端逐渐向上偏转，第一伸缩杆54和弹簧55逐渐被压缩，当推板61沿着限位杆62运动到最大位移处时，第一伸缩杆54和弹簧55均停止收缩，而与第二立柱11相邻的两个活动杆51则能够呈相互垂直的形态贴紧在该第二立柱11的两个侧面，从而对该第二立柱11进行锁紧固定，由于四个第二立柱11均能够被对应的两个活动杆51锁紧固定，且四个第二立柱11锁定的位置能够与对应的第一立柱8保持相等的距离，因此第二支架2能够在多个活动杆51的配合作用下位于第一支架1内侧的中心位置，进而能够使第二支架2和第一支架1的重心保持在同一垂直线上，保证第一支架1和第二支架2间受力的均匀，降低自平衡天车4转动的过程中因受力不均导致的第一支架1与第二支架2之间发生的晃动，提高第一支架1和第二支架2的整体稳定性。

如图3、图7、图9和图10所示，所述底板15的顶部固定连接有四个第二伸缩杆16，且第二伸缩杆16的最大伸缩量等于滑槽的高度，相邻两个第二伸缩杆16之间均固定连接有斜面板17，且四个第二伸缩杆16位于四个斜面板17围成的区域内，所述斜面板17的斜面自上而下向靠近第一支架1的内侧方向倾斜，所述限位环14的四周内壁均呈斜面设置，且限位环14四周内壁的斜面分别与四个斜面板17的斜面一一对应且平行；

在第二支架2向上运动的过程中，限位环14在第二支架2的带动下逐渐与斜面板17靠近，当限位环14与斜面板17接触后，限位环14的四个斜面能够分别与四个斜面板17贴合在一起，并且随着第二支架2继续向上运动，限位环14能够通过四个斜面板17拉动第二伸缩杆16逐渐伸长，当推板61沿着滑槽运动到最大距离后，限位环14的四个斜面能够与四个斜面板17紧紧贴合在一起，此时四个斜面板17能够通过各自的斜面将第二支架2稳定在第一支架1内侧的中心处，从而使得第一支架1的重心能够与第二支架2的重心在同一垂直线上，进而保证第一支架1和第二支架2的受力均匀；

此外，斜面板17对限位环14向下的拉力能够增加第二支架2底部与第一支架1间连接的稳定性，从而保证在自平衡天车4转动的过程中，第二支架2的底部不会因缺少限制而晃动。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种直立套装自升式井架，包括第一支架（1），其特征在于：所述第一支架（1）内部滑动插接有第二支架（2），且第二支架（2）与第一支架（1）之间对称设有两个提升装置（3），所述第二支架（2）的顶部设有自平衡天车（4），且自平衡天车（4）的中部通过插销与第二支架（2）的顶部活动连接，所述第一支架（1）的四周均设有锁紧装置（5），多个所述锁紧装置（5）的底部设有同一个推动装置（6），所述推动装置（6）和锁紧装置（5）之间对称设有两个定位装置（7）。

2.根据权利要求1所述的一种直立套装自升式井架，其特征在于：所述第一支架（1）包括四个第一立柱（8），四个所述第一立柱（8）之间固定连接有多个方形的第一固定框（9）和一个第一U形框（10），且第一U形框（10）位于所有第一固定框（9）的顶部，所述第二支架（2）包括四个第二立柱（11），四个所述第二立柱（11）之间固定连接有多个方形的第二固定框（12）和一个第二U形框（13），且第二U形框（13）位于所有第二固定框（12）的顶部，所述第一U形框（10）和第二U形框（13）的开口均朝前，所述第二支架（2）的底部固定连接有限位环（14），所述限位环（14）的底部设有底板（15），所述底板（15）固定连接在四个第一立柱（8）之间。

3.根据权利要求2所述的一种直立套装自升式井架，其特征在于：所述提升装置（3）包括两个第一固定板（31），两个所述第一固定板（31）分别位于第一支架（1）两侧靠近底部的位置，且第一固定板（31）的前后侧分别与对应的两个第一立柱（8）固定连接，两个所述第一固定板（31）相离的一侧均安装有电机（32），且电机（32）的输出轴上连接拉绳（33），所述电机（32）的顶部设有第一固定轴（34），所述第一固定轴（34）的两端分别与对应的两个第一立柱（8）转动连接，所述第一固定轴（34）上固定套接有第一导轮（35），且拉绳（33）绕过第一导轮（35）的顶部并与靠近底部的第二固定框（12）侧面固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种直立套装自升式井架，其特征在于：所述锁紧装置（5）包括两个活动杆（51），其中位于第一支架（1）两侧的两个活动杆（51）均转动套接在第一固定轴（34）上，且两个活动杆（51）分别位于第一导轮（35）的两端，位于第一支架（1）前后侧的两个活动杆（51）上均转动贯穿插接有第二固定轴（52），两个第二固定轴（52）相离的一端与对应的第一立柱（8）垂直固定连接，位于第一支架（1）同一侧的两个活动杆（51）相离的一侧均垂直固定连接有拉杆（53），所述拉杆（53）的顶部设有第一伸缩杆（54），且第一伸缩杆（54）上套接有弹簧（55），所述第一伸缩杆（54）的一端转动套接在拉杆（53）上，所述拉杆（53）的另一端与对应的第一立柱（8）固定连接，位于同侧的两个活动杆（51）相离的一侧分别能够与该侧的两个第二立柱（11）相对的一侧贴合。

5.根据权利要求4所述的一种直立套装自升式井架，其特征在于：所述推动装置（6）包括两个推板（61），两个所述推板（61）分别位于前侧以及后侧的两个第一立柱（8）之间，推板（61）两侧对应的所述第一立柱（8）上沿竖直方向开设有滑槽，且推板（61）的两侧分别滑动安装在两个滑槽中，所述推板（61）位于滑槽内的部分自上而下滑动贯穿插接有限位杆（62），所述限位杆（62）的两端分别与滑槽顶部和底部内壁固定连接，两个所述推板（61）的两端之间均固定连接有U形连接板（63），且U形连接板（63）的内侧与第一支架（1）的侧面贴合，所述第一支架（1）的四周均设有辊轮（64），且辊轮（64）与其顶部的两个活动杆（51）相对，所述辊轮（64）的两端均转动连接有固定块，所述固定块的底部与U形连接板（63）的顶部固定连接，所述推板（61）的底部平行设有托板（65），所述托板（65）的两端分别与对应的第二立柱（11）固定连接，两个所述托板（65）相离的一侧比第二支架（2）的前后侧突出，且托板（65）突出的部分与推板（61）底部的部分区域重叠。

6.根据权利要求5所述的一种直立套装自升式井架，其特征在于：所述定位装置（7）包括定位板（71），所述定位板（71）分别位于第一支架（1）的两侧，且定位板（71）的前后侧分别与对应的第一立柱（8）固定连接，所述定位板（71）上贯穿插接有两个液压定位杆（72），液压定位杆（72）对应位置的所述限位环（14）上开设有与液压定位杆（72）相匹配的定位孔（73）。

7.根据权利要求6所述的一种直立套装自升式井架，其特征在于：所述底板（15）的顶部固定连接有四个第二伸缩杆（16），且第二伸缩杆（16）的最大伸缩量等于滑槽的高度，相邻两个第二伸缩杆（16）之间均固定连接有斜面板（17），且四个第二伸缩杆（16）位于四个斜面板（17）围成的区域内，所述斜面板（17）的斜面自上而下向靠近第一支架（1）的内侧方向倾斜，所述限位环（14）的四周内壁均呈斜面设置，且限位环（14）四周内壁的斜面分别与四个斜面板（17）的斜面一一对应且平行。

8.根据权利要求5所述的一种直立套装自升式井架，其特征在于：两个所述U形连接板（63）相离的一侧均安装有第二导轮（18），且第二导轮（18）与拉绳（33）所在位置相对。

9.根据权利要求8所述的一种直立套装自升式井架，其特征在于：所述辊轮（64）的长度大于同侧两个活动杆（51）间的距离，且辊轮（64）顶部到U形连接板（63）顶部的距离等于第一固定轴（34）或第二固定轴（52）到滑槽顶部的距离。

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