CN201953312U - 极地低温机械驱动拖挂式钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种极地低温机械驱动拖挂式钻机，包括井架、钻台、底盘系统船形底座、钻台拖撬以及井口对正装置，所述井架安装于拖车上，井架的底部与井口对正装置对应，井架的下部通过支撑杆分别与钻台以及底盘系统的右端连接，钻台拖撬右侧的底部设有钻台拖撬轮系；所述底盘系统的左端通过翻转式牵引销与拖车固定连接。本实用新型的有益效果为：采用雪地专用大轮胎底盘系统，更好的适应极地路况；采用K型直立套装井架，适应顶驱的安装，工作状态稳固，可有效克服井口漂移，且作业现场无需打绷绳，大大降低现场作业准备时间和难度；运输成本低、高底盘，通过性强，采用井架、底座远程遥控起升系统。

Description

极地低温机械驱动拖挂式钻机

技术领域

本实用新型涉及一种极地低温机械驱动拖挂式钻机。

背景技术

随着地下资源开发的不断深入，各大石油开采国的开采工作开始向环境更加恶劣的极地地区延伸，随之适合这一地区的钻机需求也增大，为满足多元市场需求，在考虑以电网作为驱动动力外，进而又为无电网地区设计开发了“机械驱动低温拖挂钻机”，该钻机适合在-45℃使用，-60℃储藏，满足极地地区的作业要求。

目前市场同类机械驱动钻机多采用自走式底盘、桅杆井架、伸缩式底座，从结构设计、传动原理和材料性能上不适宜在极地地区-45℃环境下使用，与该新型专利设备相比存在以下缺陷：

1、自走式底盘带有驾驶室，配套有齐全的动力驱动、转向、液、电、气等系统，以满足自行行走的需要，根据各个国家的公路运输规定，此类车量需交付一定的运输费用；

2、通常自走式底盘离地间隙只有340mm，在极地地区冬季积雪厚度高达1m，如此自走式底盘将埋没在积雪中，轮胎较窄，积雪中打滑严重，打滑和被积雪堵塞致使无法行走；

3、通常钻机的钻台底座非拖挂形式，运输中需要整体装载在运输车辆上，拆装工作量大。

4、传动结构，通常机械驱动钻机发动机并车后驱动绞车，绞车再通过链条将动力再传输到转盘传动装置进而驱动转盘，这种传动方式下绞车一旦出现故障，转盘也将无法工作；

5、井架形式和对正井口装置，①常规钻机采用桅杆式井架，井架起升后需要通过绷绳稳固，绷绳的一端与井架连接，另一端通过地锚固定，极地地区几乎常年被积雪覆盖，地表冻层很厚，因此打地锚非常困难，不切合实际。②根据桅杆式井架设计特点，井架起升后形成3°～3.5°的倾角，因井架长期受载荷作用，倾角会逐渐增大，最终偏离井口，降低工作准确性、稳定性和可靠性。③井口对正装置，常规拖挂钻机在对正井口时仅靠人为直观感觉操作，主机拖车倒车需要反复调整，消耗大量时间和精力，而且对正准确性低；

6、极地低温问题，常规钻机在极地低温环境下工作金属材料的低温韧性，橡胶材料的低温冷脆性，流体介质的低温泵送性，动力原件的低温启动性，电器原件锡焊的抗脱落性、发光能力，信号原件的准确性、可显示性，均出现急剧下降，操作环境极其恶劣。处在此低温环境，常规油料变成豆腐，锡焊成了粉末，钢材冲击载荷急剧下降，液晶也无法正常显示，橡胶材料龟裂，人员也无法工作，设备寿命缩短，整个钻机处于瘫痪状态；

7、悬挂形式，通常钻机采用气囊悬挂，但在极地地区，由于环境温度极低，橡胶材料失效、漏气，另外低温下气体极易凝结成水，进而形成积冰，气囊悬挂失效；

8、鞍座形式，拖车与橇件的链接鞍座，通常单一的销轴设计，只能对应一种规格的拖车销子，局限性大；

9、远程遥控，通常井架通过人员近距离操作起升，危险性较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种极地低温机械驱动拖挂式钻机，运转高效、便捷，补充了无电力源地区作业需求，满足了多元驱动的市场需求，充分的解决了极地地区-45℃使用，-60℃储藏及运输困难等问题，并克服目前现有技术存在的上述不足。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种极地低温机械驱动拖挂式钻机，包括井架、钻台、底盘系统、船形底座、钻台拖撬以及井口对正装置，所述井架安装于拖车上，井架的底部与井口对正装置对应，井架的下部通过支撑杆分别与钻台以及底盘系统的右端连接，底盘系统支撑于船形底座上，船形底座的右侧连接井口对正装置，井口对正装置与钻台拖橇相连，钻台拖撬右侧的底部设有钻台拖撬轮系；所述底盘系统的左端通过翻转式牵引销与拖车固定连接，拖车设置于船形底座上，底盘系统底面的两端分别设有支撑架和若干车轮，相邻的车轮之间通过刚性悬挂连接，底盘系统顶面的左端设有倒绳机，倒绳机的右侧设有液压油箱，液压油箱的右侧安装有动力传动系统；所述动力传动系统包括发动机组、并车箱和角传动箱，发动机组固定于底盘系统顶面的右端，发动机组与并车箱连接，并车箱的上部动力输出口通过传动轴与角传动箱连接，角传动箱的右侧固定绞车，并车箱的底部动力输出口通过传动机构与减速器连接，减速器通过万向轴连接下角传动箱，下角传动箱通过万向轴与上角传动箱连接，上角传动箱通过转盘传动装置与井架连接；所述钻台拖撬的上设有钻台，钻台底部的左端与井口对正装置连接，井口对正装置的左端与船形底座连接，钻台通过钻台立柱连接钻台拖撬；所述车轮的耐低温轮胎直径为1.875m，底盘系统的高度为7m。

本实用新型的有益效果为：

1、运输成本低：采用拖挂式底盘和折叠拖挂式钻台底座，移运时通过翻转销与拖车头连接，无动力驱动和转向等行车系统设备，不会产生公路运输费用，更经济便捷。

2、采用大轮胎：高底盘，通过性强，采用直径为1.875m的大轮胎，底盘高度较常规钻机提供了0.845m，在极地地区1m厚积雪情况下可顺利通过，同时增大与地面的接触面积，降低了与地面打滑几率，提高了整车的通过性。

3、折叠拖挂式钻台：钻台底座采用折叠拖挂式结构，可低位安装，然后起升到位，安装更方便快捷，且移运时无需大量拆卸，钻台下放到位后，随拖挂式底座总成一起移运即可，减少拆装工作量，移运过程更便捷。另外，通常底座高度为6m，本专利设计7m底座高度，足够的空间更适合极低地区安装井控设备的需要。

4、传动方式：发动机组动力经并车箱后，一路经角传动箱驱动绞车，另一路由传动轴将动力传输到转盘传动装置，实现了转盘独立驱动，降低了作业风险；双发动机组互为备用，一台出现故障，另一台仍能保证继续钻进，降低故障几率；将发动机组、绞车和转盘传动装置集中布置在主机拖车上，结构紧凑，便于控制、维护和保温措施的实施。

5、直立套装前开口井架和井口对正装置：采用直立套装前开口井架结构，通过电控液动力驱动井架起升，起升后通过液压杆支撑，零倾斜、无绷绳，结构稳定可靠，即节省打地锚大量的工作，也增强了提升系统的稳定性，同时前开口形式更适宜安装顶驱系统。另，该专利在井架下部和主机拖车前端分别设置有井口对正装置和倒车调整装置，通过这两个装置的限位，提高了钻机对井口安装效率，提高了对正准确性。

6、耐低温材料和营造小环境保温措施：钻机关键承载金属结构件采用耐低温金属材料、橡胶件、电气原件、各类油品等采用特殊的适合低温使用材料，和人为采用保温棚、蒸汽加热和电加热器、电伴热带等保温措施营造小环境，确保钻机可在 -45℃~+55℃下正常工作，-60℃储存的良好性能。同时，表面涂漆层具有耐盐碱、耐油、耐热、耐潮湿、耐寒性能，保证了整机在极地地区安全可靠的作业。

7、钢性平衡悬挂：拖车采用三桥刚性平衡悬挂更安全可靠，可避免常规气囊在低温环境下橡胶材料脆裂、失效，且因低温造成的气体结冰，气控失效。

8、翻转式多功能鞍座：本专利所有拖车的牵引销均采用翻转式结构，同一牵引销采用调头安装，可以满足2＂和3 1/2＂的鞍座，实用范围更广、更灵活。

9、远程遥控系统：采用井架、底座远程遥控起升系统，可实现在45m处远程遥控井架、底座起升和下放，避免了近距离操作的危险性，更加安全可靠。

附图说明

下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型实施例所述的极地低温机械驱动拖挂式钻机的工作状态图；

图2是本实用新型实施例所述的极地低温机械驱动拖挂式钻机中折叠式拖挂钻台移运状态图；

图3是本实用新型实施例所述的极地低温机械驱动拖挂式钻机中井架移运状态图；

图4是本实用新型实施例所述的极地低温机械驱动拖挂式钻机中翻转式牵引销的连接结构示意图；

图5是本实用新型实施例所述的极地低温机械驱动拖挂式钻机中传动系统的结构示意图；

图6是本实用新型实施例所述的极地低温机械驱动拖挂式钻机中传动系统的结构示意图。

图中：

1、井架；2、钻台；3、底盘系统；4、船形底座；5、钻台拖撬；6、井口对正装置；7、钻台拖撬轮系；8、翻转式牵引销；9、拖车；10、支撑架；11、车轮；12、刚性悬挂；13、倒绳机；14、液压油箱；15、发动机组；16、并车箱；17、角传动箱；18、传动轴；19、绞车；20、减速器；21、万向轴；22、角传动箱；23、转盘传动装置；24、钻台立柱；25、下角传动箱；26、上角传动箱。

具体实施方式

如图1-6所示，本实用新型实施例所述的一种极地低温机械驱动拖挂式钻机，包括井架1、钻台2、底盘系统3、船形底座4、钻台拖撬5以及井口对正装置6，所述井架1安装于拖车9上，井架1的底部与井口对正装置6对应，井架1的下部通过支撑杆分别与钻台2以及底盘系统3的右端连接，底盘系统3支撑于船形底座4上，船形底座4的右侧连接井口对正装置6，井口对正装置6的右侧联接钻台拖撬5，钻台拖撬5右侧的底部设有钻台拖撬轮系7；所述底盘系统3的左端通过翻转式牵引销8与拖车9固定连接，拖车9设置于船形底座4上，底盘系统3底面的两端分别设有支撑架10和若干车轮11，相邻的车轮11之间通过刚性悬挂12连接，钢性悬挂12为极地低温气候下平稳移运提供了保障，整体结构紧凑，拆装工作量小，移运十分便捷，底盘系统3顶面的左端设有倒绳机13，倒绳机13的右侧设有液压油箱14，液压油箱14的右侧安装有动力传动系统；所述动力传动系统包括发动机组15、并车箱16和角传动箱17，发动机组15固定于底盘系统3顶面的右端，发动机组15与并车箱16连接，并车箱16的上部动力输出口通过传动轴18与角传动箱17连接，角传动箱17的右侧固定绞车19，并车箱16的底部动力输出口通过传动机构与减速器20连接，减速器20通过万向轴21连接下角传动箱25，下角传动箱25通过万向轴21与上角传动箱26连接，上角传动箱26与转盘传动装置23连接；所述钻台拖撬5的上设有钻台2，钻台2底部的左端与井口对正装置6连接，井口对正装置6的左端与船形底座4连接，钻台2通过钻台立柱24连接钻台拖撬5；所述车轮11的耐低温轮胎直径为1.875m，比常规钻机底盘高度提高了845mm，同时与地面的接触面积增大，减小行走打滑几率，在极地地区1m厚积雪的情况下可顺利通过，底盘系统3的高度为7m。

具体使用时，井架1用于安放天车、悬挂游动系统、起下钻具，排放立根、下套管、处理井下事故等作业；低位安装钻台2和其上钻井工具，并将钻台2与底盘系统3连接完毕后，先起升钻台2，随后液压控制系统通过油缸将井架起升到位，井架1前后支撑杆保证其安全可靠的竖起，然后连接各电、液、气控系统；使用中通过操作远程控制系统和伸缩油缸实现井架的起升和下放发动机组15动力经并车箱16后，一路经角传动箱17驱动绞车19，另一路由传动轴18将动力传输到转盘传动装置23，实现了转盘独立驱动，降低了作业风险；双发动机组互为备用，一台出现故障，另一台仍能保证继续钻进，降低故障几率；将发动机组、绞车和转盘传动装置集中布置在主机拖车上，结构紧凑，便于控制、维护和保温措施的实施。

本实用新型采用拖挂式底盘系统3和折叠拖挂式钻台2，移运时通过翻转销8与拖车9连接，无动力驱动和转向等行车系统设备，不会产生公路运输费用，更经济便捷；折叠拖挂式钻台2采用折叠拖挂式结构，可低位安装，然后起升到位，安装更方便快捷，且移运时无需大量拆卸，钻台2下放到位后，整体移运，减少拆装工作量，移运过程更便捷。另外，通常底座高度为6m，本专利设计7m底座高度，足够的空间更适合极低地区安装井控设备的需要；采用直立套装前开口井架结构，通过电控液动力驱动井架起升，起升后通过液压油缸支撑，零倾斜、无绷绳，结构稳定可靠，即节省打地锚大量的工作，也增强了提升系统的稳定性，同时前开口形式更适宜安装顶驱系统。另，本实用新型在井架1下部和主机拖车前端分别设置有井口对正装置6和倒车调整装置，通过这两个装置的限位，提高了钻机对井口安装效率，提高了对正准确性。

本实用新型的传动原理为：

在浅中层井段作业时，只启动发动机组中的任何一台（其它发动机备用），通过并车箱16将动力分成两路，一路经角传动箱17通过链条传动驱动绞车19，另一路通过万向轴21将动力传输到减速器20、角传动箱22、转盘传动装置23。

在较深层井段作业时，同时启动两台发动机，经并车箱16并车后，经上述传动线路，分别为绞车19和转盘传动装置23提供更强的动力源，完成高负荷作业。

在极地低温条件下工作，钻机关键承载金属结构件采用耐低温金属材料、橡胶件、电气原件、各类油品等采用特殊的适合低温使用材料，和人为采用保温棚、蒸汽加热和电加热器、电伴热带等保温措施营造小环境，确保钻机可在 -45 ℃~+55℃下正常工作，-60℃储存的良好性能。同时，表面涂漆层具有耐盐碱、耐油、耐热、耐潮湿、耐寒性能，保证了整机在极地地区安全可靠的作业；拖车采用三桥刚性平衡悬挂更安全可靠，可避免常规气囊在低温环境下橡胶材料脆裂、失效，且因低温造成的气体结冰，气控失效；本专利所有拖车的牵引销均采用翻转式结构，同一牵引销采用调头安装，可以满足2＂和3 1/2＂的鞍座，实用范围更广、更灵活；采用井架、底座远程遥控起升系统，可实现在45m处远程遥控井架、底座起升和下放，避免了近距离操作的危险性，更加安全可靠。

Claims (4)

1.一种极地低温机械驱动拖挂式钻机，包括井架（1）、钻台（2）、底盘系统（3）、船形底座（4）、钻台拖撬（5）以及井口对正装置（6），其特征在于：所述井架（1）安装于拖车（9）上，井架（1）的底部与井口对正装置（6）对应，井架（1）的下部通过支撑杆分别与钻台（2）以及底盘系统（3）的右端连接，底盘系统（3）支撑于船形底座（4）上，船形底座（4）的右侧通过井口对正装置（6）连接钻台拖撬（5），钻台拖撬（5）右侧的底部设有钻台拖撬轮系（7）；所述底盘系统（3）的左端通过翻转式牵引销（8）与拖车（9）固定连接，拖车（9）设置于船形底座（4）上，底盘系统（3）底面的两端分别设有支撑架（10）和若干车轮（11），相邻的车轮（11）之间通过刚性悬挂（12）连接，底盘系统（3）顶面的左端设有倒绳机（13），倒绳机（13）的右侧设有液压油箱（14），液压油箱（14）的右侧安装有动力传动系统。

2.根据权利要求1所述的极地低温机械驱动拖挂式钻机，其特征在于：所述动力传动系统包括发动机组（15）、并车箱（16）和角传动箱（17），发动机组（15）固定于底盘系统（3）顶面的前端，发动机组（15）与并车箱（16）连接，并车箱（16）的上部动力输出口通过传动轴（18）与角传动箱（17）连接，角传动箱（17）的右侧联接绞车（19），并车箱（16）的底部动力输出口通过传动机构与减速器（20）连接，减速器（20）通过万向轴（21）连接下角传动箱（25），下角传动箱（25）通过万向轴（21）与上角传动箱（26）连接，上角传动箱（26）与转盘传动装置（23）连接。

3.根据权利要求1所述的极地低温机械驱动拖挂式钻机，其特征在于：所述钻台拖撬（5）上设有钻台（2），钻台（2）底部的左端与井口对正装置（6）连接，井口对正装置（6）的左端与船形底座（4）连接，钻台（2）通过钻台立柱（24）连接钻台拖撬（5）。

4.根据权利要求1-3任一项所述的极地低温机械驱动拖挂式钻机，其特征在于：所述车轮（11）的耐低温轮胎直径为1.875m。

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