专利名称：一种能大模块整体移运、并自行走的快速移运石油钻机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油钻井设备，特别涉及到一种新型的快速移运性石油钻 机。
背景技术：
石油钻机由机械钻机发展到电动钻机，由直流电动钻机发展到交流变频电动钻 机，在技术上水平上已达到了一定的先进性和可靠性，同时，钻机的频繁搬家、搬家的高劳 动强度和搬家的高昂费用，使钻机的搬家性能成为钻机先进性的又一突破口。目前国内外 使用的钻机形式各种各样，形式不一，我们以最为先进的绳系垂直起升式交流变频电驱动 钻机为例来加以叙述绳系垂直起升式的电驱动钻机，如图1所示该钻机的底座分为顶层和底层，井架生根在底座底层上，并且井架的前腿和井架 人字架的后腿共同组成底座的中层并作为底座起升的导轨，这种形式整体刚性、稳定性好， 而且钻台高度可调。此种结构属于上海三高石油设备有限公司的专利。该型钻机动力特性 采用交流电驱动形式，搬家形式采用分体拖挂式。搬家作业时钻台设备分成以井架和底座 为主体的两个运输单元，井架运输单元一般包括天车、井架、游车、大钩、水龙头(顶驱)和 钻井钢丝绳；底座运输单元一般包括底座、井架人字架、钻台工具、转盘及驱动装置、绞车、 司钻偏房及司钻控制房等，这种运输形式有以下几个缺点1.庞大的运输单元及机械的转向模式使其转弯半径很大；2.这种运输方式无法解决立根在底座造成的局部重载及其高重心失稳的问题，因 此，每次搬家的甩单根和接单根不仅劳动强度大，而且耗时长；3.这种整拖往往因为整体重量大而需要两辆以上的牵引车来并车拖动，因此多辆 牵引车的不同步性及方向的偏差都会造成动力资源的浪费和增加运输的难度；4.机械式的牵引使设备的移动灵活性差，因此对准井口很困难；5.绳系起升的不稳定性和难以适应钻台重心变化的因素，也无法使钻台带立根起 下放；6.需要拆掉绞车快绳，在拆装上很繁琐； 发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术中的不足，通过采用最先 进的技术和最优化的配置，使钻机在性能上达到国内外的最先进水平，同时使钻机的移运 性有着质的飞跃。为实现上述目的本实用新型沿用了石油钻机的交流变频控制技术，保证了钻机控 制的先进性和可靠性，在结构上，采用了更先进、更新颖的技术，在提高钻机先进性的同时 保证了钻机主体整体自行走的实现。本实用新型钻机的技术方案如下[0014]一种大模块整体移运、并自行走的钻机，该钻机包括模块化设置的钻台区、固控 区、泥浆泵区和电控动力区，所述钻台区的钻机底座为由液压缸顶升的垂直起升式底座，该 底座上安装有井架、绞车和转盘及转盘驱动装置，该底座上还放置有立根，所述的井架和井 架人字架生根在底座下基座上；所述固控区的固控设备和水罐放置于一个整体桥架上；所 述泥浆泵区的泥浆泵装置和高压管汇整体放置于一个整体桥架上；所述电控动力区内包括 柴油机发电机组、电控房和油罐，上述的电控动力区内的部件被整合于一个整体桥架上，钻 台区、固控区、泥浆泵区和电控动力区之间连接有管线和电缆。本实用新型中钻机被分为钻台区、固控区、泥浆泵区和电控动力区，其中钻台区可 以通过自行走移运车带动进行位置移动，固控区、泥浆泵区和电控动力区分别放置于一个 整体桥架上，在移动钻机时，每个整体桥架可连接一个牵引车，由牵引车带动进行大模块整 体移运。上述的钻机的钻台区底部设有可顶起整个钻台区的自行走机构，所述的自行走移 运车包括连接鹅颈、回转支撑和驱动单元，所述的连接鹅颈有两个，分别通过销轴可拆卸地 连接于钻机底座的前后两侧，连接鹅颈上设有可转向的回转支撑，回转支撑底部设有驱动 单元，连接鹅颈上部设有动力站和控制系统，该动力站与驱动单元通过油管连接，在连接鹅 颈上还设有转向机构。相比较于现有技术，本实用新型的整体移动钻机的优点总结如下1.液压缸顶升的垂直起升底座，很好的解决了绳系起升对起升总重的限制和难以 适应钻台重心变化的缺点，确保了钻台面带立根整体起下放的可靠性，也更容易实现钻台 高度的可调性，以满足安装各种防喷器的要求；2.井架生根于底座下基座、两者连为一体，结构简单，整体刚性好、稳定性好。3.井架的二层台在井架直立时可相对井架上下移动，以调整二层台的高度，并可 与钻台面的升降通过控制形成同步，以满足立根随钻台面升降的要求；4.井架二层台的指梁设计便于固定每一根立根，以确保带立根整体移运的安全 性；5.绞车的两个两挡齿轮箱抱轴式连接，刹车为能耗制动和伊顿的DBBS型驻刹的
组合，使整个绞车结构简单、小巧，重量轻，控制简单可靠；6.钻机的整体布局和安装实现了钻机的工作区设备基本分为四大区域进行大模 块整体运输，这使钻机的搬家基本省略了拆装的过程，从而变得轻而易举；7.钻机主体部分的运输机构采用液压悬挂、液压转向及液压驱动技术，使钻机主 体在大吨位及高重心运输的情况下能适应复杂路面，并使各轮胎载荷均担，能动作平滑、精 确的实现直行、斜行及横行等多种转向模式的自行走，从而在打丛式井或区域井时有着其 它机构无法比拟的优势；8.钻机采用了目前最先进的交流变频技术，对钻井各项环节进行显示和控制，并 具有远程诊断功能。
图1是现有技术绳系垂直起升式钻机的示意图。图2是本实用新型快速移运性钻机最佳实例平面布置结构示意图。[0028]图3是本实用新型快速移运性钻机最佳实例立面结构示意图。图4是本实用新型快速移运性钻机最佳实例传动结构示意图。图5是本实用新型快速移运性钻机最佳实例钻机主体自行走结构示意图。图6是本实用新型快速移运性钻机最佳实例固控设备整拖结构示意图。图7是本实用新型快速移运性钻机最佳实例泥浆泵装置整拖结构示意图。图8是本实用新型快速移运性钻机最佳实例电控动力机组整拖结构示意图。其中1.钻台区2.固控区3.泥浆泵区4电控动力区5.天车6.游车7.大钩8.水龙 头9.井架10.钻井钢丝绳11.井架二层台12.立根13.人字架14.司钻控制房15.绞车 16.底座17.司钻偏房18.顶升液缸19井口工具20.钻杆架21.猫道22.转盘及转盘驱动 装置23.固控设备24.高压管汇25.水罐26.泥浆泵装置27.管线槽28.电控房29.柴油 发电机组30.柴油储罐31.自行走机构32.整体桥架33.整体桥架34.整体桥架
具体实施方式
以下结合附图和具体的实施例来对本实用新型的石油钻机做进一步的详细阐述， 但不能以此来限制本实用新型的保护范围。本实用新型的石油钻机在布局上分为四个工作区钻台区1、固控区2、泥浆泵区3 和电控动力区4，构成四个大的模块化结构设计。其中，钻台区1的钻机底座16为液压缸18顶升的垂直起升式底座，用于安装前开 口型井架9、两挡齿轮箱传动的交流变频绞车15和转盘及转盘驱动装置22，并放置立根12 和必要的井口工具19，井架9和井架人字架13生根在底座下基座上，井架9的前腿和井架 人字架13的后腿作为底座16的支撑腿来承受底座16上的载荷，同时也用作底座垂直起升 和下放时的导向导轨，天车5安装在井架9上，井架9上还设有井架二层台11，立根12处于 井架9和井架二层台11之间，通过钻井钢丝绳10与游车6、绞车15和大钩7形成提升系 统，进行起下钻具和下套管的工作，转盘及转盘驱动装置22和水龙头8或者顶驱用于旋转 钻具，并通过绞车15中自动送钻装置实现钻头恒压或恒速自动送进。泥浆泵区3的两台泥浆泵装置26、高压管汇24及固控区2的固控设备23作为钻 机的循环系统为钻井及时清洗井底、携带岩屑以保护井壁，固控区2的水罐25为井场提供 工业用水。电控动力区4的柴油发电机组29为钻机工作机和生活的动力来源，电控房28是 将柴油发电机组29提供的电通过各控制柜对各绞车、泵和转盘的电机进行一对一的控制， 并为其它用电设备和照明、供热等系统供电并进行控制。钻台区1的所有设备如附图5所示，在完成钻井工作后，仅在底座台面及台面所有 设备降到低位，并拆除钻台各连接管线后，就可通过连接自行走移运车31来实现任何的直 行、斜行和横行；固控区2、泥浆泵区3和电控动力区4也分别如附图6、7、8所示，都尽可能 的整体安装在一个整体桥架上，以在钻机搬家时通过牵引车直接整体运输。钻机的安装第一步、钻机的所有部件抵达井位后，根据设计的井眼中心先将底座16的底层就 位，并安装好底座16的顶升液缸18，再按照钻机平面布置图3的要求将钻机的固控设备23、泥浆泵装置26、电控房28及柴油发电机组29等设备分别安装在整体桥架34、33、32上， 同时将底座16的顶层与底层通过连接耳板和销子进行连接，然后再将井架人字架13和井 架9的一段在水平位置与底座16的底层连接，并且井架9的各段在水平位置与一段依次连 接，最后将天车5安装在井架的顶端，转盘及转盘驱动装置22、绞车15、司钻控制房14、司钻 偏房17及井口工具19安装在底座16的顶层上。第二步、各主要设备安装好后，穿钻井钢丝绳10，从而将天车5、游车6、大钩7、绞 车15形成钻机的提升系统，再将井架9的起升大绳安装好，同时连接好各工作机的油气水 管线和电缆，以准备起升井架和底座。第三步、等各设备都安装调试好后，先将井架9通过绞车15的动力起升到位，并与 井架人字架13固定，然后打掉底座16的顶层和底层之间的连接销子，通过顶升液缸18和 液压顶升系统的控制将底座顶层带台面设备起升到位，并与井架9和井架人字架13分别连 接牢固。第四步、将个别未安装到位的附件整理安装好，就可以准备钻井作业了。在本实用新型的石油钻机完成钻机工作后，进行如下操作第一、由图11所示，首先将井架二层台11与井架9的连接销拆除，然后将顶升系 统的四个液压缸顶出以承担下放钻台所需动力，并将底座16的顶层和井架9的前腿、人字 架13的后腿之间的固定连接去除，底座顶层及台面上设备转盘及转盘驱动装置22、立根盒 梁上的立根12、司钻控制房14、绞车15、司钻偏房17及台面上其它附件将随液压顶升缸18 一起下放到底座低位，同时井架二层台11扶着立根12随同钻台一同下放，井架9的前腿和 井架人字架13的后腿为底座台面下放的导轨。底座顶层下放到低位后，将底座顶层与底座 底层的连接销及井架二层台11和井架9的连接销连接。第二、将各区域之间的连接油气水管线和电缆断开，然后将周边的个别单件设备 如柴油储罐30、三油品罐及折叠管线槽等通过运输车运走，再将牵引车开至泥浆泵的整拖 桥架33前并与之连接，再将支撑油缸收回并拖运。第三、由图5所示，将钻机主体的自行走机构31运行至与底座16前后两端耳板相 连接的指定位置，启动底座上的顶升液压缸，将钻机主体整体顶起，起升至与行走机构车架 上耳板相连接的位置，用连接销连接，即可整体自行走移运。第四、同时，可通过牵引车，与泥浆泵的拖运方式一样，将电控动力区的各单元和 固控区的各单元一一拖运。钻机就位后操作1.将钻机主体移运到新井位，利用自行走机构的优良特性精确对准井口，然后将 液压顶升缸放下，用以支撑整个钻机主体的重量，并将自行走机构拆走。2.将各单元就位，用支撑油缸支撑好以拆走牵引车。3.将周边各附件及管线槽就位，并连接各部分之间的连接油气水管线和电缆。4.用液压顶升缸将底座的顶层及台面设备起升到位后，将各连接销连接好，即可 开钻。采用本实用新型的石油钻机可以增加钻井工作的安全性，提高钻井工作的效率， 提高使用能源的利用率，并大大降低搬家的劳动强度、搬家时间和人力，从而大大提高了钻 机的先进性、可靠性，降低了生产成本，是钻机设计技术的一次革命性进步。
权利要求一种能大模块整体移运、并自行走的快速移运石油钻机，其特征在于，该钻机包括模块化设置的钻台区(1)、固控区(2)、泥浆泵区(3)和电控动力区(4)，所述钻台区(1)的钻机底座(16)为由液压缸(18)顶升的垂直起升式底座，该底座上安装有井架(9)、绞车(15)和转盘及转盘驱动装置(22)，该底座上还放置有立根(12)，所述的井架(9)和井架人字架(13)生根在底座下基座上；所述固控区(2)的固控设备(23)和水罐(25)放置于一个整体桥架上；所述泥浆泵区(3)的泥浆泵装置(26)和高压管汇(24)整体放置于一个整体桥架上；所述电控动力区(4)内包括柴油机发电机组(29)、电控房(28)和油罐(30)，上述的电控动力区(4)内的部件被整合于一个整体桥架上，钻台区(1)、固控区(2)、泥浆泵区(3)和电控动力区(4)间连接有管线和电缆。
2.根据权利要求1所述的一种能大模块整体移运、并自行走的快速移运石油钻机，其 特征在于，所述的整体桥架可连接牵引车。
3.根据权利要求1所述的一种能大模块整体移运、并自行走的快速移运石油钻机，其 特征在于，所述的钻台区(1)底部设有可顶起整个钻台区的自行走机构(31)，所述的自行 走机构(31)包括连接鹅颈、回转支撑和驱动单元，所述的连接鹅颈有两个，分别通过销轴 可拆卸地连接于钻机底座的前后两侧，连接鹅颈上设有可转向的回转支撑，回转支撑底部 设有驱动单元，连接鹅颈上部设有动力站和控制系统，该动力站与驱动单元通过油管连接， 在连接鹅颈上还设有转向机构。
专利摘要本实用新型涉及一种能大模块整体移运、并自行走的快速移运石油钻机，该钻机包括模块化设置的钻台区、固控区、泥浆泵区和电控动力区，钻台区的钻机底座为由液压缸顶升的垂直起升式底座，该底座上安装有井架、绞车和转盘及转盘驱动装置，该底座上还放置有立根，井架和井架人字架生根在底座下基座上；固控区的固控设备和水罐放置于一个整体桥架上；泥浆泵区的泥浆泵装置和高压管汇整体放置于一个整体桥架上；电控动力区内的部件被整合于一个整体桥架上，钻台区、固控区、泥浆泵区和电控动力区间连接有管线和电缆。本实用新型的钻机上钻台区由自行走移运车带动移运，整体桥架由牵引车带动移运，实现了石油钻机的大模块整体移运、并自行走。
文档编号E21B7/02GK201554369SQ20092021233
公开日2010年8月18日 申请日期2009年11月13日 优先权日2009年11月13日
发明者张斌, 李春弟, 杨佳怡, 潘永良, 许敬方 申请人:中曼石油天然气集团有限公司