CN201184125Y - 拖挂式变频电力驱动4000米石油钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于石油矿场的拖挂式变频电力驱动4000米石油钻机，该钻机改传统的统一机械驱动方式为交流变频电机分组独立驱动方式，采用CAT型柴油机，其输出动力经发电机后分别通至绞车用交流变频电机和转盘用交流变频电机，进而驱动绞车和转盘工作，可使绞车具备恒功率无级调速提升特性并是转盘实现恒转矩无级调速，简化了传动结构，提高了传动效率。该钻机底座采用平行四边形旋升式结构，利用双液压油缸起升和下放，实现结构轻型化。此外，本实用新型的底座、井架、转盘、天车以及钻机动力系统等部分均采用可与拖挂车配合装运的整体大模块结构设置，可实现机件的大模块拖挂搬迁，缩短建井周期。

Description

拖挂式变频电力驱动4000米石油钻机

技术领域

本实用新型属于石油钻采设备技术领域，涉及一种用于石油矿场的拖挂式变频电力驱动石油钻机。

背景技术

石油钻机是多种工作机联合工作的大功率重型机械，具备旋转、起升和循环三大工作系统。常规石油钻机采用以柴油机为动力的统一机械驱动，动力机到工作机及钻具之间能量的传递分配和运动变换相当繁杂，传动路线长、能耗大、效率低，发动机到大钩的机械传动效率仅有50％～70％，发动机到转盘的机械传动效率甚至低于55％。另外，由于常规石油钻机相当笨重，如普通型4000米钻机(ZJ40L型)的总质量达360t，其中底座质量达125t，井架质量达52t，绞车质量达31t，转盘质量6.2t，天车质量5.7t，以致设备的搬迁相当不便。以往对该钻机进行搬迁都是采用拆卸分块移运的方式，每块运输单元的长度不超过9m，重量不超过35t，需要用57车次，拆卸安装需要10天左右时间，工作效率很低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服常规石油钻机存在的不足之处，进而提供一种结构合理、易于操作、拆卸安装方便且工作效率高的拖挂式变频电力驱动4000米石油钻机。

为实现上述发明目的而设计的拖挂式变频电力驱动4000米石油钻机是设计者针对现有常规石油钻机结构做出合理改进而获得，其结构改进要点是：1、改传统钻机的统一机械驱动方式为交流变频电机分组独立驱动方式，具体方法是引用CAT型柴油机作为钻机柴油机，该柴油机的输出动力经发电机后分为两路并分别通至一个绞车用交流变频电机和一个转盘用交流变频电机，绞车用交流变频电机的动力输出轴依次通过推盘离合器和绞车用减速箱后同时与绞车主刹车和辅助刹车的输入轴联接，转盘用交流变频电机的动力输出轴通过转盘用减速箱与转盘输入轴联接；2、底座采用平行四边形旋升式结构，其底台和顶台之间通过多根支撑柱铰装联接，并利用一套装设于两台间的双液压油缸控制顶台的起升和下放，实现结构轻型化；3、底座、井架、转盘、天车以及钻机动力系统均采用可与拖挂车配合装运的整体大模块结构设置，方便利用拖挂车对设备的拖挂搬迁。

与现有技术相比，本实用新型采用交流变频电机分组独立驱动方式，引进国际著名品牌CAT型柴油发电机组，实施交流变频电力分组独立驱动，简化了传动结构，提高了传动效率；采用两台交流变频电机通过推盘离合器并车，经过专用减速箱驱动单轴绞车，使绞车具备恒功率无级调速提升特性；动力系统中的主刹车采用双作用气动推盘刹车，辅助刹车采用能耗制动式刹车；转盘驱动采用独立的交流变频电机经过转盘专用减速箱驱动，可实现恒转矩无级调速，效率高，噪声小。此外，钻机的底座结构采用平行四边形旋升式机构，利用双液压油缸起升和下放，实现结构轻型化，同时，由于采用大模块拆卸安装，可实现机件的大模块拖挂搬迁，不仅底座、转盘、绞车，井架及天车等能拖挂搬迁，单机泵组、泥浆罐、发电房、液压站、气压站、电控室甚至生产营房也可拖挂搬迁，缩短建井周期。

附图说明

图1为本实用新型的工作结构示意图。

图2为本实用新型传动系统的示意图。

图3为钻机井架拖挂搬迁示意图。

图4为平行四边形旋升式底座的运输状态示意图。

图5为平行四边形旋升式底座的工作状态示意图。

图6为图5的侧视图。

图7为钻机底座和转盘拖挂搬迁示意图。

图8为钻机动力系统拖挂搬迁示意图。

图中标号分别为：1-绞车用交流变频电机；2-绞车用减速箱；3-推盘离合器；4-双作用气动推盘刹车；5-绞车；6-能耗制动式刹车；7-柴油机；8-发电机；9-转盘用交流变频电机；10-转盘用减速箱；11-转盘；12-∏桅形伸缩式井架；13-底座；13a-底座顶台；13b-双液压油缸；13c-底座底台；13d-支撑柱；14-地面基础；15-拖挂车。

具体实施方式

参见附图，本实用新型所述拖挂式变频电力驱动4000米石油钻机包括安装在地面基础14上的底座13、绞车5、柴油机7、发电机8、双作用气动推盘刹车(主刹车)4、能耗制动式刹车(辅助刹车)6以及设在底座13上的伸缩式井架12、转盘11和天车等，其中柴油机7、发电机8、双作用气动推盘刹车4、绞车5、能耗制动式刹车6构成钻机的动力系统。该钻机引进国际著名品牌CAT型柴油机，其输出动力拖动发电机8后分别通至绞车用交流变频电机1和转盘用交流变频电机9，绞车用交流变频电机1的动力输出轴依次通过推盘离合器3和绞车用减速箱2后同时与绞车的双作用气动推盘刹车4和能耗制动式刹车6的输入轴联接：转盘用交流变频电机9的动力输出轴则通过转盘用减速箱10与转盘11输入轴联接。

在图2所示的传动系统具体实施方式中，柴油发电机组采用三台1200r/min，870Kw的CAT型柴油机7，拖动三台各700Kw发电机组8，供三台400Kw交流变频电机(序号1、9)工作。绞车由两台400Kw交流变频电机1通过推盘离合器3并车，经过绞车用减速箱2驱动单轴绞车5。下钻时，滚筒轴动能经过能耗制动式刹车6发电，电能输送到电阻控制柜及电阻箱，对电机产生制动力矩，限制滚筒轴的下钻转速，对滚筒起辅助刹车作用。交流变频具备恒功率无级调速提升特性，控制卷筒转速及绞车举升速度和能力。另采用一台独立的400Kw交流变频电机9，经过转盘用减速箱10，电力驱动ZP275型转盘11，转盘可实现恒转矩无级调速，效率高，噪声小。

该石油钻机的底座13部分采用平行四边形旋升式结构，如图4～6所示。底座的底台13c和顶台13a之间通过多根支撑柱13d铰装联接，并利用一套装设于两台间的双液压油缸13b控制顶台的起升和下放，使底座13处于工作(图5、图6)或收放运输状态(图4)。

本实用新型中的底座13、井架12、转盘11、天车以及钻机动力系统均采用可与拖挂车配合装运的整体大模块结构设置，运输时，井架油缸收缩将∏桅形伸缩式井架12缩入底层井架框内，再将井架平稳放倒，用一辆拖挂车15实现钻机井架12的搬迁(图3)。底座油缸13b收缩将底座13下放至运输状态，亦用拖挂车实现底座13和转盘11的搬迁。不仅底座，转盘，绞车，井架及天车大模块拖挂搬迁，单机泵组，泥浆罐，发电房，液压站，气压站，电控室甚至生产营房也可实现大模块拖挂搬迁。本实用新型钻机搬迁仅需要用12车次，拆卸安装需要3天时间。

Claims (2)

1、一种拖挂式变频电力驱动4000米石油钻机，包括安装在地面基础(14)上的底座(13)、绞车(5)、柴油机(7)、发电机(8)、主刹车(4)、辅助刹车(6)以及设在底座(13)上的伸缩式井架(12)、转盘(11)和天车，柴油机(7)、发电机(8)、主刹车(4)、绞车(5)、辅助刹车(6)构成钻机的动力系统，其特征在于：

1.1采用CAT型柴油机作为钻机柴油机(7)，该柴油机(7)的输出动力经发电机(8)后分为两路并分别通至一个绞车用交流变频电机(1)和一个转盘用交流变频电机(9)，绞车用交流变频电机(1)的动力输出轴依次通过推盘离合器(3)和绞车用减速箱(2)后同时与绞车主刹车(4)和辅助刹车(6)的输入轴联接；转盘用交流变频电机(9)的动力输出轴通过转盘用减速箱(10)与转盘(11)输入轴联接；

1.2底座(13)采用平行四边形旋升式结构，其底台(13c)和顶台(13a)之间通过多根支撑柱(13d)铰装联接，并利用一套装设于两台间的双液压油缸(13b)控制顶台(13a)的起升和下放；

1.3底座(13)、井架(12)、转盘(11)、天车以及钻机动力系统均采用可与拖挂车配合装运的整体大模块结构设置。

2、根据权利要求1所述的拖挂式变频电力驱动4000米石油钻机，其特征是主刹车(4)采用双作用气动推盘刹车，辅助刹车(6)采用能耗制动式刹车。

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