CN206917622U - 一种井架井口测量对中装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于海洋石油平台钻井技术领域，公开了一种井架井口测量对中装置，包括激光发射器、激光接收器、液压顶升装置、位移传感器、工作站；两个激光发射器安装于井架天车甲板，两个激光接收器以相同坐标放置于钻台面；四个液压顶升装置设置于井架的四条支腿下部；四个位移传感器分别安装于井架的四条支腿，用于测量出液压千斤顶的顶升距离；工作站与激光接收器相连，先将测量的井架坐标数据求平均值，再与井架模型数据库对比确定井架的最终偏移量，最后输出井架的四条支腿需要顶升的距离；液压顶升装置可通过位移传感器控制顶升距离以完成井架对中调平。本实用新型测量准度好，对中效率高，设备安装便捷、操作简单，降低了时间及人工成本。

Description

一种井架井口测量对中装置

技术领域

本实用新型属于海洋石油平台钻井技术领域，具体的说，是涉及一种海洋石油钻井平台陆地及海上调试过程中的井架测量对中作业装置。

背景技术

海洋石油钻机模块主要作用是为海洋石油平台提供钻井服务，钻井工作与井架和井口密切相关。井架与井口均位于钻机设备模块的钻台面上，井架一般分为五段，最下段为井架基段，井架基段四条支腿通过固定螺栓与钻台面连接固定，最上段为天车段，用于安放天车，以及悬挂游车、大钩等起升设备与工具。大钩悬挂钻杆及套管通过井口向下进行钻井作业，钻井作业时要求井架天车中心与井口中心必须严格对中，否则钻杆及套管与井口周围产生摩擦刮碰，钻井作业无法正常进行。

目前，钻机模块中的井架在对中测量偏移量时采用铅坠对中或水平仪、经纬仪测量方式，其中采用铅坠对中的方法需要提前在大钩上悬挂钻杆作为铅坠，以井口中心作为基点，通过人工观察钻杆与井口中心的偏差来调整井架，环境影响大、测绘效率低、准确性较差；而采用水平仪及经纬仪的测量方法，需要在天车上标示出井架正面及侧面的中心线用于观察对比，经纬仪安装在距离井架前方和侧方110m±10m的位置，调整水平，通过经纬仪的数据来调整井架，此项作业需要专业人员的相互配合，对环境要求和测量的位置选择及横向纵向距离要求比较严格，海上石油平台因整体面积限制测量长度不足，测量对中不便。可见，上述方法均需要花费大量的人力和时间才能完成井架井口对中测量工作。

随着海洋石油平台钻井效率的不断提高，井架测量对中作业在海洋石油钻井平台调试中所占用的工时较长和成本比例较高的问题逐渐凸显，缩短工时、降低成本成为井架对中作业中的主要目标。

实用新型内容

本实用新型要解决的是目前井架测量对中作业工时较长、成本较高的技术问题，提供一种井架井口测量对中装置，提高井架对中效率，降低作业成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现：

一种井架井口测量对中装置，其特征在于，包括激光发射器、激光接收器、液压顶升装置、位移传感器、工作站；

两个所述激光发射器分别安装于井架天车甲板的不同位置，并使所述激光发射器发出的激光竖直向下；以井架天车甲板中心为坐标原点，两个所述激光发射器的发射端口所在的点设定为第一基准坐标和第二基准坐标；

两个所述激光接收器分别以钻台井口中心作为坐标原点按照第一基准坐标和第二基准坐标进行固定放置；

所述液压顶升装置包括液压千斤顶和液压站，四个所述液压千斤顶分别用于顶升井架的四条支腿并通过液压管线与液压站连接，液压站控制四个液压千斤顶的伸缩，以调整井架的偏移量；

四个所述位移传感器分别安装于井架的四条支腿，用于测量出四个所述液压千斤顶的顶升距离；

所述工作站与两个所述激光接收器相连，用于接收所述激光接收器测量的井架坐标数据，并对测量坐标数据求平均值，再与所述工作站内的井架模型数据库内的标准井架坐标数据对比确定井架的最终偏移量，最后以井架的四条支腿需要顶升的距离输出并显示。

其中，所述激光发射器通过磁力基座固定于井架天车甲板。

其中，所述激光发射器的发射功率为95～105mW，且所述激光发射器配置有角度调节模块。

其中，所述激光接收器由接收靶面、光学镜头、光电转换器、数据处理器组成；所述接收靶面用于接收所述激光发射器发射的激光并形成均匀光斑，所述光学镜头用于接收经过所述接收靶面过滤的光斑信号，所述光电转换器用于将光斑信号转换为井架坐标电信号，所述数据处理器用于将井架坐标电信号转换为井架坐标数据并传输到所述工作站。

其中，所述接收靶面尺寸为(450～520)mm×(450～520)mm。

其中，四个所述液压千斤顶分别安装在钻台面大梁上，所述液压千斤顶顶端与井架四条支腿底板接触。

其中，四个所述位移传感器分别固定于钻台面大梁，所述位移传感器中测量位移的拉绳上端与粘贴在井架基段四条支腿底板侧沿的单元板磁柱相连，通过测量该拉绳的拉伸量以测量出液压千斤顶的顶升距离。

本实用新型的有益效果是：

(一)本实用新型的井架井口测量对中装置，利用激光发射器和激光接收器得到井架偏移量，由于激光的集束特性及激光接收器滤光性，整体精度高、准确性高、测量准度好，液压顶升装置与位移传感器配合使用无需再做其它调整，整个步骤一次成型，井架对中效率较高。

(二)本实用新型的井架井口测量对中装置，相关测量对中设备根据海洋钻井平台使用情况经过专门设计定制，设备体积较小，整个装置集激光定位、数字信号传输和机电液联合控制等先进技术于一体，自动化程度较高，且不受海上平台测量位置限制，整体设备安装便捷、操作简单。

(三)本实用新型的井架井口测量对中装置，整体将井架对中作业由纯人工、靠工作经验较为粗放的施工工艺提升为精确、高效的施工工艺，缩短井架对中工作中操作人员的工作时间和劳动强度，降低了时间及人工成本。

附图说明

图1为本实用新型所提供的井架井口测量对中装置的结构示意图；

图2为激光发射器在井架天车甲板上的布置示意图；

图3为激光接收器在钻台面上的布置示意图；

图4为激光接收器的原理图；

图5为位移传感器安装位置的局部放大图。

上述图中：1.激光发射器；2.井架；3.工作站；4.激光接收器；401.接收靶面；402.光学镜头；403.光电转换器；404.数据处理器；5.位移传感器；6.液压顶升装置；7.井架天车甲板中心；8.钻台井口中心。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，本实施例提供了一种井架井口测量对中装置，主要应用于海上石油平台钻机及修井机模块井架海上测量对中作业，主要包括激光发射器1、激光接收器4、液压顶升装置6、位移传感器5、工作站3。

如图2所示，两个激光发射器1分别安装于井架天车甲板的任意位置，激光发射器1的发射端口向下设置以保证激光发射器1发出的激光竖直向下，从而利用激光的集束特性将激光发射到激光接收器4的接收靶面401上并形成均匀光斑。每个激光发射器1配备四个磁力基座，并通过磁力基座固定于井架天车甲板。以井架天车甲板中心7位置为坐标原点，两个激光发射器1的发射端口所在的点设定为第一基准坐标和第二基准坐标。激光发射器1的发射功率为95～105mW，以保证激光的光强对比度及衰减度满足使用要求；且激光发射器1配置有角度调节模块，使其具有调节垂准角度的功能，从而保证激光发射器1能够在使用过程中均有较为准确的垂准度。

如图3所示，两个激光接收器4分别放置于钻台面上，以钻台井口中心8位置作为坐标原点，两个激光接收器4分别按照第一基准坐标和第二基准坐标的数值进行固定放置。如图4所示，激光接收器4主要由接收靶面401、光学镜头402、光电转换器403、数据处理器404组成。接收靶面401采用光斑均匀度良好的材料，尺寸为W×L：500mm×500mm；光学镜头402用于接收经过接收靶面401过滤的光斑信号，光学镜头402采用整体光学消畸变措施，接收效果较好；光电转换器403把光斑信号转换为相应的井架坐标电信号，数据处理器404再将井架坐标电信号转换为井架坐标数据并传输到工作站3。其中，接收靶面401的尺寸范围一般在所述接收靶面尺寸为(450～520)mm×(450～520)mm，从而保证接收靶面401具有足够的激光接收范围，一方面防止因井架2抖动造成激光晃动而无法发射到接收靶面401上，另一方面也减少在测量过程中因激光发射器1挪动而造成激光接收器4整体频繁移动。

液压顶升装置6主要包括液压千斤顶和液压站，四个液压千斤顶分别安装在钻台面大梁上，液压千斤顶顶端与井架四条支腿底板接触，四个液压千斤顶分别通过液压管线与液压站连接，液压站控制四个液压千斤顶的伸缩，以调整井架的偏移量。

四个位移传感器5分别放置于钻台面大梁上，位移传感器5测量位移的拉绳上端与粘贴在井架基段四条支腿底板侧沿的单元板磁柱相连，当液压千斤顶顶升井架支腿底板端时，测量位移的拉绳会跟着拉伸，从而可测量出液压千斤顶的顶升距离。

工作站3与两个激光接收器4相连，工作站3用于接收激光接收器4测量的井架坐标数据，并将测量坐标输入到工作站3内安装的海洋平台井架对中控制系统软件(已取得软件著作权，证书号：软著登字第1598277号)内，先对测量坐标数据求平均值，再与井架模型数据库内的标准井架坐标数据对比，最后确定井架的最终偏移量，并以四条支腿需要顶升的距离输出并显示。

本实用新型的井架井口测量对中装置，其工作过程如下：

以井架天车中心为坐标原点，两个激光发射器1通过磁力基座固定于井架天车甲板，两个激光接收器4安装固定在以钻台井口中心8为坐标原点的对应位置。激光发射器1把激光发射到激光接收器4上，工作站3接收激光接收器4测量的井架坐标数据，并对测量坐标数据求平均值，再与井架模型数据库内的标准井架坐标数据对比，确定井架的最终偏移量，最后以四条支腿应顶升的距离输出和显示。工作人员根据软件显示的数据操作液压顶升装置6，并通过位移传感器5的位移显示，控制顶升距离，从而完成井架对中调平。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种井架井口测量对中装置，其特征在于，包括激光发射器、激光接收器、液压顶升装置、位移传感器、工作站；

两个所述激光发射器分别安装于井架天车甲板的不同位置，并使所述激光发射器发出的激光竖直向下；以井架天车甲板中心为坐标原点，两个所述激光发射器的发射端口所在的点设定为第一基准坐标和第二基准坐标；

两个所述激光接收器分别以钻台井口中心作为坐标原点，按照第一基准坐标和第二基准坐标固定放置于钻台面；

所述液压顶升装置包括液压千斤顶和液压站，四个所述液压千斤顶分别用于顶升井架的四条支腿并通过液压管线与液压站连接，液压站控制四个液压千斤顶的伸缩，以调整井架的偏移量；

四个所述位移传感器分别安装于井架的四条支腿，用于测量出四个所述液压千斤顶的顶升距离；

所述工作站与两个所述激光接收器相连，用于接收所述激光接收器测量的井架坐标数据，并对测量坐标数据求平均值，再与所述工作站内的井架模型数据库内的标准井架坐标数据对比确定井架的最终偏移量，最后以井架的四条支腿需要顶升的距离输出并显示。

2.根据权利要求1所述的一种井架井口测量对中装置，其特征在于，所述激光发射器通过磁力基座固定于井架天车甲板。

3.根据权利要求1所述的一种井架井口测量对中装置，其特征在于，所述激光发射器的发射功率为95～105mW，且所述激光发射器配置有角度调节模块。

4.根据权利要求1所述的一种井架井口测量对中装置，其特征在于，所述激光接收器由接收靶面、光学镜头、光电转换器、数据处理器组成；所述接收靶面用于接收所述激光发射器发射的激光并形成均匀光斑，所述光学镜头用于接收经过所述接收靶面过滤的光斑信号，所述光电转换器用于将光斑信号转换为井架坐标电信号，所述数据处理器用于将井架坐标电信号转换为井架坐标数据并传输到所述工作站。

5.根据权利要求4所述的一种井架井口测量对中装置，其特征在于，所述接收靶面尺寸为(450～520)mm×(450～520)mm。

6.根据权利要求1所述的一种井架井口测量对中装置，其特征在于，四个所述液压千斤顶分别安装在钻台面大梁上，所述液压千斤顶顶端与井架四条支腿底板接触。

7.根据权利要求1所述的一种井架井口测量对中装置，其特征在于，四个所述位移传感器分别固定于钻台面大梁，所述位移传感器中测量位移的拉绳上端与粘贴在井架基段四条支腿底板侧沿的单元板磁柱相连，通过测量该拉绳的拉伸量以测量出液压千斤顶的顶升距离。