CN2841935Y - 共用断开式绳系连续起升钻机井架、底座的一体化结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型与石油钻采行业有关，特别是一套绳系连续起升钻机井架、底座的一体化结构，包括井架、人字架、底座、钻井大绳和起升大绳，底座为上层、中层和下层三层结构；起升大绳的一端与游车设备的平衡三角架相连，另一端经井架上的起升滑轮组和人字架上的滑轮与底座上层相连，井架的根部和人字架的根部分别与底座的下层连接，其特点在于，该起升大绳是一套两段式起升大绳。采用本实用新型结构，可大大提高实际施工中的效率，降低生产成本、劳动强度和人力。

Description

共用断开式绳系连续起升钻机井架、底座的一体化结构

技术领域：

本实用新型与石油钻采行业有关，特别是一种共用断开式绳系连续起升钻机井架、底座的一体化结构。

背景技术：

石油钻机的底座是钻机的主要结构件，起到支撑井架、立根和钻台设备负荷的作用，其下部预留空间，以便安装钻井防喷器组。

现有的石油钻机有各种形式的底座，按安装方式的不同，底座一般可分为三种型式：一种是箱型式(包括叠箱型式)；另一种是拖撬型式；还有一种是升举型式(平行四边形)，井架竖立在底座之上。

现分述如下：

1.箱型式或叠箱型式，如图1所示：

该结构底座主要分为若干模块，其左右基座形式为箱型，各大模块之间用销子相互连接，各个模块整体拼装，组成整个底座。该结构型式刚性较好，结构牢固。但存在有以下缺点：

A.安装繁琐，需要依赖外部动力组装。

B.部分模块体积大，重量重，安装困难，安全性差。

C.运输单元较多。搬家工作繁重。

D.安装时高位吊装单元多，特别是钻台台面较高时，十分困难，且安装时间长，费用较高。

E.钻台高度取决于壘叠高度。

2.拖撬型式，如图2所示：

该结构底座设计为可整体拖运型，其左右基座形式为拖撬型，各个模块之间用销子相互连接，整体拼装，组成整个底座拖撬。该结构型式刚性较好，结构牢固，搬家运输方便。但存在有以下缺点：

A.安装需要依赖外部动力组装。

B.仅限用于小型钻机，因整体拖运模块外形、重量有限制，不可应用于重型钻机。

C.钻台台面较低，难以满足现代钻井井口安装要求。

3.升举型式，如图3所示：

这是当前最广泛使用的型式。

该结构底座的主要特点是以底层、顶层、中层等组成，底座的底层、顶层之间由中层连接，在中层内包括若干组长度相同的与底层、顶层铰接的转动杆系，各自绕销轴作相向转动，靠绞车和游车设备用钢丝绳牵引起升或下放底座顶层(钻台)及先期已安装的钻台设备，井架和底座以枢轴相连，也靠绞车和游车设备用钢丝绳牵引而竖立或下放。这种型式的专利：如US P 4569168(1986-2-11)“用于移动式石油钻机的自升式底座”；US P4831795(1989-5-23)“钻机塔架装配”；中国专利2034148(1989-5-24)对牵引绳的布置作出改进。采用此种升举型式时，设备实现低位安装，依靠绞车自身动力并借用钻机提升系统实现底座和井架的整体起升，应用广泛，如US P 6523319(2003-2-25)“移动钻机”仍然采用类似结构。但升举型式存在以下缺点：

A.底座结构较复杂(如以底层、顶层、中层等组成的平行四边形三层式铰接底座)。

B.由于多点铰接，制造、安装精度要求高。

C.整体刚性略差。

D.由于井架安装于底座顶层(即钻台)，稳定性较差。

E.井架、底座起升为两套绳系，中间需要倒换绳系，花费时间较长。

针对以上缺点，中国专利200420020021.1作出明显改进。

石油钻井机械行业一直着眼于开发一种拆装迅速，稳定性高，性能优异的底座和井架结构，本专利在中国专利200420020021.1一套绳系连续起升钻机井架底座一体化结构和200320109526.0垂直自升，高度可调钻台与井架一体化的底座基础上，进一步满足上述要求。

发明内容：

本实用新型所要解决的技术问题就在于克服上述现有技术中的不足，提出一种共用断开式绳系连续起升钻机井架、底座的一体化结构。

本实用新型不但沿用了自起升概念和措施，克服了上述各种现有技术中存在的问题和缺点，而且通过计算机对结构整体稳定性的分析计算，证明该结构完全满足各种钻井工况的工作要求，整体刚性良好。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一套绳系连续起升钻机井架、底座的一体化结构，包括井架1、人字架2、底座3、钻井大绳11和起升大绳12，底座3为上层31、中层32和下层33三层结构；起升大绳12的一端与游车设备4的平衡三角架41相连，另一端经井架1上的起升滑轮组14和人字架2上的滑轮21与底座上层31相连，井架1的根部和人字架2的根部分别与底座3的下层33连接，其特点在于，该起升大绳12是一套两段式起升大绳。起升时，依靠绞车5动力先将井架1起升到位。在井架1起升到位后，固定井架1与人字架2之间的连接固定销6。下放游车设备4，在起升大绳12断点处断开连接销123，将与游车设备4相连的起升大绳12前段122与底座上层31连接，依靠绞车5动力继续提升游车设备4，拖动起升大绳12前段绳系122，起升底座3的上层31到位，然后，连接人字架2、底座上层31之间的连接固定销7，完成起升安装作业。下放井架1、底座3按相反程序进行即可。

本实用新型结构仍采用由下层、上层、中层构成的平行四边形底座及其铰接起升下放形式；取消升举式底座的起升立支架，降低制造难度；底座的上层左右座仍采用前开口式结构；井架大腿及其人字架腿生根于底座的下层上，而不是在底座上层上，结构稳定性好。

本实用新型的独特之处在于，其一，共用断开式起升大绳断开作业及绳与底座连接方式，实现井架和底座的先后起升：即动用钻机绞车，通过钻机游动系统和起升大绳的牵引，在采用常规穿绳方式的情况下，将井架首先起升到位并以连接销把人字架与井架加以固定，然后在专门设计的断点处断开起升大绳，下放游车，把与游车相连的前段大绳绳头固定在底座的上层上，继而松开底座上下层之间的连接，再次动用钻机绞车，通过钻机游动系统和起升大绳的牵引实现底座上层及其所装设备(包括钻工房)的起升到位，最后连接底座与人字架之间的固定销，全面完成井架、底座的起升工作。这种理念是易于实现而新颖的，它沿用了自起升概念和措施，但不必采用两套起升大绳分别起升井架、底座，不必在井架起升到位和倒换绳系后才起升底座。新结构只要在专门设计的断点处断开绳系，下放游车，将与游车相连的前段大绳绳头固定在底座上层，松开底座上层、下层之间的连接，即可起升底座，不但节约时间，降低劳动强度，而且提高安全性。

其二，由于起升方式的变化，人字架可设计置于台面以下，使底座起升到位后台面空阔，易于各种设备的安装和摆放，便于规划安全和逃生路线。

其三，人字架采用无大横梁片架式结构。

此实用新型通过计算机对结构进行模拟分析计算，其起升稳定性和整体稳定性均符合相关规范要求，该实用新型不但完全满足各种钻井工况的工作要求，且起升快速平稳，整体刚性良好。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.井架生根于底座下座、两者连为一体、整体刚性、稳定性好。

2.装拆方便，钻台设备可在底座起升前进行低位安装，然后整体起升。钻台设备亦可在底座下放后实现低位拆卸。

3.起升快速，利用两段式绳系分别起升井架、底座。起升底座时，断开绳系，下放游车，将与游车相连的前段大绳绳头固定在底座上层，松开底座上层与下层之间的连接，即可起升底座。就重型钻机而言，由于起升大绳较粗，刚性大，重量重，采用一般悬臂滑轮方式来起升底座时，倒绳困难，起升大绳很难穿入滑轮绳槽之中，现场操作性差。采用两段式绳系起升方式则方便的多，可以大大节约拆装时间，降低劳动强度，提高操作安全性，具有较高的经济效益。

4.人字架设计无大横梁，采用片架式结构，人字架设计高度不超过钻台面，在底座起升到位后，人字架处于钻台面之下，台面上空间广阔，易于各种设备的安装和摆放，便于规划安全和逃生路线，符合HSE规范，设计更具人性化。

5.采用钻机自身所配备的钻井绞车为动力，借用钻机提升系统，以钢丝绳牵引来完成钻台起升、下放，操控简单便捷。

6.预设整拖接口，适宜拖车整体拖移，适用于移动式钻机。

附图说明：

图1是现有技术叠箱型式钻机结构示意图；

图2是现有技术拖撬型式钻机结构示意图；

图3是现有技术升举型式(平行四边形)钻机结构示意图；

图4是本实用新型未起升结构示意图；

图5是本实用新型井架、底座起升穿绳示意图；

图6是本实用新型井架起升到位的示意图；

图7是本实用新型起升底座的示意图；

图8是本实用新型底座起升后结构示意图。

具体实施方式：

如图4～8所示，是本实用新型共用断开式绳系连续起升钻机井架、底座的一体化结构最佳实施例的结构示意图。具体安装实施步骤如下：

1.先将底座3上层31、下层33按规定位置上、下叠放，安装好底座中层32，并将底座3的下层33、上层31固定连接好，在低位，通常小于3m的高程，安装好人字架2及底座3的上层31上的绞车5和其他各种钻井设备；

2.把井架1安装在初始起升位置，按起升要求穿好钻井大绳11、起升大绳12；

3.用绞车5把井架1以铰升方式牵引起升到位，并把井架1与井架人字架2以固定销6连接固定好；

4.下放游车4，在断点处断开连接销123，将起升大绳12分成前后两段，将与游车5相连的起升大绳12前段122与底座上层31连接，解除底座3的上层31、下层33之间的固定；

5.通过连接在底座3上层3上的起升大绳前段122，绞车继续牵引底座上层连同安装在它上面的设备，使得中层32各转动杆系绕各自销轴作同向转动，靠绞车5和游车设备4及钻井大绳11的作用，用起升大绳12前段122牵引起升(下放)底座上层(钻台)及先期已安装的钻台设备到预定位置。

6.装上底座上层31与人字架2之间的连接销7。

7.调节安装在井架上的井眼调节对中装置8，完成井眼对中作业。

采用本实用新型结构的共用断开式绳系连续起升钻机井架、底座的一体化结构，可大大提高实际施工中的效率，降低生产成本、劳动强度和人力，具有显著的进步。

Claims (1)

1、共用断开式绳系连续起升钻机井架、底座的一体化结构，包括井架(1)、人字架(2)、底座(3)、钻井大绳(11)和起升大绳(12)，底座(3)为上层(31)、中层(32)和下层(33)三层结构；起升大绳(12)的一端与游车设备(4)的大钩(41)相连，另一端经井架(1)上的起升滑轮组(14)和人字架(2)上的滑轮(21)与底座上层(31)相连，井架(1)的根部和人字架(2)的根部分别与底座(3)的下层(33)连接，其特征在于，该起升大绳(12)是一套两段式起升大绳。

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