CN201363088Y - 一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机，钻机通过设置在钻机底座内部的液压千斤、辊子小车与承压道轨连接，置于地面上可随钻机移动的承压道轨分为左纵向承压道轨、右纵向承压道轨；前横向承压道轨、后横向承压道轨，液压千斤的底部垂直固定在钻机底座内，液压千斤的活塞杆头固定在辊子小车顶部的球形支座内，辊子小车设置在承压道轨上，承压道轨上设有水平推进液缸。本实用新型结构合理，实用性强，对钻机进行调平、井口对中的难题，同时满足了当钻机打丛式井或密集井位时的整体移动，特别适合于在极地及北部严寒地带作业，它对于提高钻机利用率，资源节约，成本降低以及环境保护都具有现实意义。

Description

一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机

技术领域

本实用新型涉及石油机械，特别是涉及到一种可适用于极地和北部严寒地带以及井场地质条件差、地面抗压能力低，在进行石油钻探过程中可同时进行水平调整和整体移动的石油钻机。

背景技术

石油天然气钻机在确定井位，进入井场之前，首先必须按照钻机供应商提供的钻机地基图，在井场按照钻机底座对地面抗压强度的要求(≥20.2kg/cm²)，以及对钻机安装平面度的要求，进行混凝土基础施工，然后在混凝土基础上安装钻机。在地质条件比较好、地面抗压强度≥20.2kg/cm²的区域，也允许在地面平整、压实后，铺设钢木基础(钢木基础是石油钻采设备专用基础，常用规格为5m×2m×0.21m，质量约为1.8吨)，在钢木基础上安装钻机。在同一个井位，钻机在钻探过程中，是不允许存在倾斜或位移现象的。

随着能源市场多元化的形成及完善，全球对陆地钻机的需求将于二○○九年至二○一○年达到400至450台，预期在二○一二年需求将达到500台，而俄罗斯将成为对陆地钻机需求最大的市场。俄罗斯约80％的钻探作业在西西伯利亚、东西伯利亚或Timan pechora严寒冻土区域里进行。

在极地和北部严寒地带，由于受地质条件的约束，钻机一般选择冬季进入井场。在这个季节，温度在零下45℃左右，地表形成冻土层，硬度较高，混凝土地基施工困难，而且在零下45℃左右的环境温度下，施工是无法进行的。所以只能对钻机区域内的地面进行平整、压实后，铺设钢木基础，钻机进入井场在钢木基础上安装，进行钻探作业。但是这种作业形式仅限于在冬季，在夏季到来之前，也就是在冻土层解冻之前，钻机必须撤离冻土层地带。否则，一旦冻土层融化，地层抗压能力将迅速降低，甚至形成局部的洼地，块状的钢木基础也会发生沉陷、滑移、错位等现象，钻机如果停留在这种区域，将会造成钻机下沉、滑移、倾斜，甚至倾覆的严重后果。

因此，俄罗斯，包括北部严寒地区需求一种能适用于地质条件差，对地面抗压强度≤1.2kg/cm²，无须打混凝土基础，具有调平功能，又能满足打丛式井或密集井位时，可整体移动的、不受季节限制作业的陆地钻机。

所以，研发能适用于地质条件差、地面抗压能力低，无须打混凝土基础，也不需要铺设钢木基础，在钻探作业过程中一旦钻机发生倾斜、滑移时，能迅速调平、重新对准井位，又能满足在打丛式井或密集井位时，可整体移动、不受季节限制作业的，不破坏生态环境的陆地石油钻机。具有很高的实用价值，也是目前石油天然气勘探领域内开发的重点。

实用新型内容

本实用新型的目的就是要解决背景技术中提到的问题，提供一种新型石油钻机。利用本实用新型的陆地石油钻机，可在地质条件差、地面抗压能力低的场地实施钻井作业，并且本实用新型的陆地石油钻机可以根据需要在地面上移动位置，调整钻机的水平度，在整体移动的同时可始终保持钻机处于水平状态。

为了达到上述发明目的，本实用新型提供的技术方案如下：

一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机，包括钻机底座，其特征在于，所述钻机底座内部垂直固定有多个液压千斤，每个液压千斤的活塞杆头固定于对应的辊子小车顶部的球形支座内。每个辊子小车通过对称的L形卡板与承压道轨相连，它既可沿道轨面做直线滚动运动，在液压千斤收缩时，又可控制承压道轨的升降。承压道轨分为纵向承压道轨和横向承压道轨，每个承压道轨上均设有可推动辊子小车进退的水平推进液缸。本设计中通过控制每个液压千斤可以实现石油钻机的水平调整及道轨的升降。而水平推进液缸的伸缩可以实现石油钻机的整体移动。

上述可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的具体结构是：

置于地面上可随钻机移动的承压道轨分为纵向承压道轨和横向承压道轨。纵向承压道轨分为相互平行的左纵向承压道轨和右纵向承压道轨，横向承压道轨分为相互平行的前横向承压道轨和后横向承压道轨。横向承压道轨置于纵向承压道轨之间，且横向承压道轨端部至纵向承压道轨之间的距离大于所述水平推进液缸行程的长度。每根纵向承压道轨上各设有两个辊子小车，每根横向承压道轨上也各设有两个辊子小车，钻机底座上设置了与八个辊子小车对应的八个液压千斤。每个液压千斤的底部垂直固定在钻机底座内，液压千斤的活塞杆头固定在所述辊子小车顶部的球形支座内。左纵向承压道轨和右纵向承压道轨上各设有一个纵向水平推进液缸，纵向水平推进液缸的底部固定在承压道轨上，纵向水平推进液缸的活塞杆端部通过销轴与纵向辊子小车连接。前横向承压道轨和后横向承压道轨上也各设有一个横向水平推进液缸，横向水平推进液缸的底部固定在承压道轨上，横向水平推进液缸的活塞杆端部通过销轴与横向辊子小车连接。钻机在作业时，在钻机底座与承压道轨之间加有厚度可调的承载块。换言之，钻机是由位于钻机底座下部直接与地面接触的承压道轨上的承载块来支撑的。

在钻机作业时，钻机是通过承载块支撑，坐在位于钻机底座下部的承压道轨上的，承压道轨对地面的压强＜1.2kg/cm²。在钻机进行水平调整、纵、横向移动时，首先用液压千斤将钻机顶起，在承载块解除支撑力后，减少承载块的厚度，这时钻机是靠八个液压千斤支撑，坐在位于钻机底座下部直接与地面接触的承压道轨上的。

钻机水平调整：

八个液压千斤垂直固定在钻机底座内，活塞杆头固定在设在承压道轨上的辊子小车顶部的球形支座内。当地面发生局部下陷，造成钻机倾斜，可通过调整这八个液压千斤，保证钻机始终处在水平状态。

钻机移动：打丛式井或密集井位时，钻机移动到下一个井位。

钻机纵向移动：

纵向水平推进液缸固定在纵向承压道轨上，活塞杆通过销轴与设在纵向承压道轨上的辊子小车连接。通过水平推进液缸推(或拉)辊子小车，带动钻机做纵向移动。

钻机横向移动：

横向水平推进液缸固定在横向承压道轨上，活塞杆通过销轴与设在横向承压道轨上的辊子小车连接。通过水平推进液缸推(或拉)辊子小车，带动钻机做横向移动。

钻机井口对中：通过纵、横向水平推进液缸使钻机井口对中。

当钻机由于地层松软，发生滑移，偏离井口时，可通过水平推进液缸推(或拉)辊子小车，带动钻机做纵、横向移动，重新对准井位。

通过采取上述技术方案，本实用新型带来了如下技术效果：

本实用新型的钻机对钻机安装基础要求低，在钻机进入井场前，只需对钻井区域的地面进行平整、压实，无须打混凝土基础和铺设钢木基础，即可进入井场进行钻机的安装，不破坏生态环境。可适用于地质条件差、地面抗压能力低，特别是在极地及北部严寒地带。在钻探作业过程中一旦钻机发生倾斜、滑移时，能迅速调平、重新对准井位，又能满足打丛式井或密集井位时的整体移动、不受季节限制作业的、具有环保理念的陆地石油钻机。通过调整液压千斤及纵、横向水平推进液缸推(或拉)辊子小车，使钻机整体不受地质条件、环境温度的限制，可以快速、准确地完成钻机水平调整、钻机井口对中、钻机纵向移动和钻机横向移动动作。

附图说明

图1是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的侧视图。

图2是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的正视图。

图3是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机进行水平调整的示意图。

图4是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的纵向移动过程中横向道轨提升示意图。

图5是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的纵向移动过程中纵向水平推进液缸推动纵向辊子小车前行的示意图。

图6是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的纵向移动过程中纵向道轨提升示意图。

图7是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的纵向移动过程中纵向水平推进液缸复位带动纵向道轨前行的示意图。

图8是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的横向移动过程中纵向道轨提升示意图。

图9是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的横向移动过程中横向水平推进液缸推动横向辊子小车左行的示意图。

图10是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的横向移动过程中横向道轨提升示意图。

图11是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的横向移动过程中横向水平推进液缸复位带动横向道轨左行的示意图。

其中：

1-左纵向承压道轨   2-右纵向承压道轨  3-前横向承压道轨

4-后横向承压道轨   5-液压千斤        6-纵向水平推进液缸

7-横向水平推进液缸 8-纵向辊子小车    9-横向辊子小车

10-承载块

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的结构特征以及操作方式做进一步的详细说明，但不能以此来限制本实用新型的保护范围。

本实用新型可水平调整和整体移动的陆地石油钻机主要为了实现三个功能，第一个功能是在地面上实现钻机的整体移动，整体移动既包括纵向或者横向较长距离的位置移动；第二功能是钻机对井口的对中调整；第三个功能是在钻机发生倾斜时，对钻机进行水平调整，进而保证钻机在钻井作业中始终处于水平状态。

为了实现上述功能，本实用新型的具体设计方案如图1和图2所示，图1是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的侧视图，图2是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的正视图。由图可知，本实用新型可水平调整和整体移动的陆地石油钻机是在现有技术的基础上，增加了一套可随钻机移动的承压道轨，以及承压道轨与钻机底座之间的连接方式。

钻机通过设置在钻机底座A内部的液压千斤5、辊子小车与承压道轨连接。在钻机作业时，在钻机底座A与承压道轨之间加有厚度可调的承载块10，换言之，钻机是由位于钻机底座下部直接与地面接触的承压道轨上的承载块10来支撑的。在钻机需要进行水平调整和位置移动时，首先用液压千斤将钻机顶起，在承载块解除支撑力后，减少承载块的厚度，这时钻机是靠八个液压千斤支撑，坐在位于钻机底座下部直接与地面接触的承压道轨上的。待钻机移位调平后，按液压千斤调整后的高度，插入相应厚度的承载块，确保钻机作业时，是由承载块支撑整个钻机的重量。

置于地面上可随钻机移动的承压道轨分为纵向承压道轨和横向承压道轨。纵向承压道轨分为相互平行的左纵向承压道轨1和右纵向承压道轨2。横向承压道轨分为相互平行的前横向承压道轨3和后横向承压道轨4。横向承压道轨置于纵向承压道轨之间，且横向承压道轨端部至纵向承压道轨之间的距离大于所述水平推进液缸的行程长度，以确保钻机在横向移动时，承压道轨之间不会发生碰撞。

在纵向承压道轨上各设有两个辊子小车，横向承压道轨上也各设有两个辊子小车，与八个辊子小车对应设置八个液压千斤5，每个液压千斤5的底部垂直固定在钻机底座A内，液压千斤5的活塞杆头固定在所述辊子小车顶部的球形支座内。

每个辊子小车通过对称的L形卡板与承压道轨相连，它既可沿道轨面做滚动运动，在液压千斤5收缩时，又可控制承压道轨的升降。

这样，在左纵向承压道轨1、右纵向承压道轨2、前横向承压道轨3和后横向承压道轨4上共设有八个辊子小车，与辊子小车对应设置八个液压千斤5。其液压千斤底部垂直固定在钻机底座A内，液压千斤5的活塞杆头固定在所述辊子小车顶部的球形支座内。

通过上述垂直的多个液压千斤的结构设计，可以通过分别控制八个液压千斤来实现钻机的水平调整。

为了实现石油钻机在地面上作纵向位置移动，所述的左纵向承压道轨1和右纵向承压道轨2，在相同的位置处各设有一个纵向水平推进液缸6，纵向水平推进液缸6固定在道轨上，活塞杆通过销轴与设在纵向承压道轨上的辊子小车8连接。通过同时控制两个纵向水平推进液缸6活塞杆的伸缩，实现钻机前进或后退一个液缸行程的距离。

为了实现石油钻机可以在地面上作横向位置移动，所述的前横向承压道轨3和后横向承压道轨4，在相同的位置处也各设有一个横向水平推进液缸7，横向水平推进液缸7固定在道轨上，活塞杆通过销轴与设在横向承压道轨上的辊子小车9连接。通过同时控制两个横向水平推进液缸7活塞杆的伸缩，实现钻机向左或向右移动一个液缸行程的距离。

下面分别以陆地石油钻机的水平调整、整体移动来阐述本实用新型的具体应用。在钻机进行水平调整、纵、横向移动前，首先用液压千斤将钻机顶起，在承载块解除支撑力后，减少承载块的厚度，这时钻机是靠八个液压千斤支撑坐在位于钻机底座下部直接与地面接触的承压道轨上的。

对钻机水平调整如图3所示，图3是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机进行水平调整的示意图。图中的八个液压千斤5垂直固定在钻机底座A内，液压千斤5上的活塞杆头与设在承压道轨上的辊子小车顶部的球形支座连接。当地面发生局部下陷，造成钻机倾斜，可分别通过调整这八个液压千斤5来保证钻机始终处在水平状态。钻机调平后，按照八个液压千斤调整后的高度，插入相应厚度的承载块10，确保钻机作业时，是由位于钻机底座下部直接与地面接触的承压道轨上的承载块10来支撑整个钻机的。上述钻机的水平调整，一般是在钻机进行井口对中、纵、横向移动之后再进行的。

钻机纵向移动如图4～图7所示，其具体步骤：(以钻机向前移动为例，向后移动，液缸的动作反之)

1.收回前横向承压道轨3和后横向承压道轨4上的四个液压千斤，使前横向承压道轨3和后横向承压道轨4随液压千斤活塞杆的缩回，被提升脱离地面，如图4所示。图4是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的纵向移动过程中横向道轨提升示意图；

2.左纵向承压道轨1和右纵向承压道轨2上的两个纵向水平推进液缸6推动纵向辊子小车8，使其沿左纵向承压道轨1和右纵向承压道轨2的道轨面滚动前进，带动钻机前进一个液缸行程。如图5所示，图5是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的纵向移动过程中纵向水平推进液缸推动纵向辊子小车前行的示意图；

3.落下前横向承压道轨3和后横向承压道轨4上的四个液压千斤，然后再收回左纵向承压道轨1和右纵向承压道轨2上的四个液压千斤，使前横向承压道轨3和后横向承压道轨4接触地面，而左纵向承压道轨1和右纵向承压道轨2脱离地面，如图6所示，图6是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的纵向移动过程中纵向道轨提升示意图；

4.左纵向承压道轨1和右纵向承压道轨2上的纵向水平推进液缸6复位，带动左纵向承压道轨1和右纵向承压道轨2前行，图7所示。图7是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的纵向移动过程中纵向水平推进液缸复位带动纵向道轨前行的示意图；

5.落下左纵向承压道轨1和右纵向承压道轨2上的四个液压千斤，使左纵向承压道轨1和右纵向承压道轨2接触地面，钻机完成一个步进。

重复上述步骤1～5，进行下一个步进，直至将钻机移至下一个井位。

钻机横向移动如图8～图11所示，其具体步骤为：(以钻机向左移动为例，向右移动，液缸动作反之)

1.收回左纵向承压道轨1和右纵向承压道轨2上的四个液压千斤，使左纵向承压道轨1和右纵向承压道轨2随液压千斤活塞杆的缩回，被提升脱离地面，如图8所示，图8是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的横向移动过程中纵向道轨提升示意图；

2.前横向承压道轨3和后横向承压道轨4上的两个横向水平推进液缸7推动横向辊子小车9，使其沿前横向承压道轨3和后横向承压道轨4的道轨面向左滚动，带动钻机向左移动一个液缸行程。如图9所示，图9是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的横向移动过程中横向水平推进液缸推动横向辊子小车向左行的示意图；

3.落下左纵向承压道轨1和右纵向承压道轨2上的四个液压千斤，然后再收回前横向承压道轨3和后横向承压道轨4上的四个液压千斤，使左纵向承压道轨1和右纵向承压道轨2接触地面，而前横向承压道轨3和后横向承压道轨4脱离地面，如图10所示，图10是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的横向移动过程中横向道轨提升示意图；

4.前横向承压道轨3和后横向承压道轨4上的横向水平推进液缸7复位，带动前横向承压道轨3和后横向承压道轨4左移，如图11所示，图11是本实用新型一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机的横向移动过程中横向水平推进液缸复位带动横向道轨向左行的示意图；

5.落下前横向承压道轨3和后横向承压道轨4上的四个液压千斤，使前横向承压道轨3和后横向承压道轨4接触地面。钻机向左完成一个步进；

重复上述步骤1～5，进行下一个步进。直至将钻机左移至下一个井位。

本实用新型针对现有陆地石油钻机对地面安装基础要求高，不仅耗时、耗力，而且不利于保护生态环境、以及在寒带区域作业的陆地石油钻机，作业时间受季节限制而导致的钻机使用率低的问题。在钻机设计中，充分考虑了陆地石油钻机在不同的地质条件下、不同的环境温度中的工作特性。在钻机底座下部，增加了一套可随钻机移动的承压道轨，承压道轨通过辊子小车和液压千斤与钻机底座相连。辊子小车在液缸的推动下，在承压道轨上，带着钻机做滚动运动，摩擦阻力小。如果把钻机比喻为是一个“巨人”的话，那么液压千斤如同“巨人”的“腿”，辊子小车就是“巨人”的“脚”，而承压道轨就像是给“巨人”穿上了一双“大鞋子”，不但有效地增加了钻机的接地面积，同时又能“行走自如”。

因此，本实用新型对钻机安装基础要求低，不破坏生态环境。可适用于地质条件差、地面抗压能力低，特别是在极地及北部严寒地带。在钻探作业过程中一旦钻机发生倾斜、滑移时，能迅速调平、重新对准井位，又能满足打丛式井或密集井位时的整体移动、不受季节限制作业的具有环保理念的陆地石油钻机。对于提高钻机利用率，节约资源，降低成本。保护环境具有现实意义。

Claims (2)

1.一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机，包括钻机底座，其特征在于，所述钻机底座内部垂直固定有多个液压千斤，每个液压千斤的活塞杆头固定于对应的辊子小车顶部的球形支座内，每个辊子小车通过卡板与承压道轨相连，承压道轨分为纵向承压道轨和横向承压道轨，每个承压道轨上均设有可推动辊子小车进退的水平推进液缸。

2.根据权利要求1所述的一种可水平调整和整体移动的陆地石油钻机，其特征在于，所述的纵向承压道轨和横向承压道轨均置于地面上，纵向承压道轨分为相互平行的左纵向承压道轨(1)和右纵向承压道轨(2)，横向承压道轨分为相互平行的前横向承压道轨(3)和后横向承压道轨(4)，横向承压道轨置于纵向承压道轨之间，且横向承压道轨端部至纵向承压道轨之间的距离大于所述水平推进液缸的行程长度；

所述的左纵向承压道轨(1)和右纵向承压道轨(2)上各设有两个辊子小车，前横向承压道轨(3)和后横向承压道轨(4)上也各设有两个辊子小车，与八个辊子小车对应设置了八个液压千斤(5)，每个液压千斤(5)的底部垂直固定在钻机底座(A)内，液压千斤(5)的活塞杆头固定在所述辊子小车顶部的球形支座内；

所述的左纵向承压道轨(1)和右纵向承压道轨(2)上各设有一个纵向水平推进液缸(6)，纵向水平推进液缸(6)的底部固定在承压道轨上，纵向水平推进液缸(6)的活塞杆端部通过销轴与纵向辊子小车(8)连接；

所述的前横向承压道轨(3)和后横向承压道轨(4)上也各设有一个横向水平推进液缸(7)，横向水平推进液缸(7)的底部固定在承压道轨上，横向水平推进液缸(7)的活塞杆端部通过销轴与横向辊子小车(9)连接。

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