专利名称：钻机模块直、弯道移动方法及移动装置的制作方法
技术领域：
本发明属于石油钻探设备技术领域，特别是一种钻机模块直、弯 道移动方法和装置。
背景技术：
目前石油钻机仅限于在直道移动，直道进入弯道、弯道、弯道进 入直道的移动还无先例。
目前石油钻机常用移动装置主要为棘爪为焊接固定式步进机构， 这种机构及装置无法实现钻机模块直道进入弯道、弯道、弯道进人直 道的移动。
其它步进式移动机构包括
本申请人在先专利申请200610104906.3所设计的导轨步进式钻 机移动装置，及本申请人在先专利申请200520078840,6公开的一种 钻机模块摩擦式移动装置，适用于钻机直线移动，而对于带有弯道的 移动则无法实现。
中国专利200520079052.9公幵了一种海洋钻机平台、井架整体 移动装置，它采用撬座和导轨的配合实现步进位移，但是对撬座和导 轨的配合要求较高，同样对于带有弯道的移动则无法实现。
还有一种连续移动的方式，比如中国专利200420061826.0公幵 的一种石油钻机整体移动装置，采用钻机底部安装滚轮通过滑轮组带 动旋转的方式；中国专利01262108.0提出了一种中小型钻机主机移
动机构，采用链轮带动位于钻机底部的齿轮机构连续旋转式钻机以连 续方式移动。这种连续移动方式比较适合重量较轻的小型钻机，而对 于大型钻机特别是有弯道的移动同无法实现。
发明内容
'
本发明目的是提出一种适应于海洋钻机模块以及陆地大型钻机 模块在直道、直道进入弯道、弯道及弯道进人直道的钻机整体移动方 法和装置。
具体地说，钻机模块直、弯道移动方法，其是利用布置于钻机模
块四脚的棘轮式棘爪装置(4 )被移动液压缸(5 )推移或拉移带动钻 机模块步进位移实现钻机模块整体移动。
实现上述钻机模块直、弯道移动方法的移动装置，其包括液压站 总成(1 )、液压操纵箱总成(2 )、棘轮式棘爪装置(4 )、移动液压缸
(5)、液压站回油管路总成(6)、液压站供油管路总成(7 )、导轨总 成(8)、内侧移动液压缸塞腔串联管路总成(9)、内侧移动液压缸杆 腔串联管路总成(10)、内侧移动液压缸塞腔供回油管路总成(11 )、 内侧移动液压缸杆腔供回油管路总成U2)、外侧移动液压缸杆腔供 回油管路总成(13)、外侧移动液压缸塞腔供回油管路总成U4)、外 侧移动液压缸杆腔串联管路总成(15)、外侧移动液压缸塞腔串联管 路总成(16);液压站总成(1)通过液压站供油管路总成(8 )、液压 站回油管路总成(7)给操纵箱总成(2)提供液压动力；操纵箱总成
(2 )通过内侧移动液压缸塞腔串联管路总成(10 )、内侧移动液压缸 塞腔供回油管路总成、12)和外侧移动液压缸塞腔供回油管路总成
(15)、外侧移动液压缸塞腔串娱管路总成(17)给移动液压缸(5) 提供控制油；移动液压缸(5)以布置在钻机模块的四脚的一套棘轮
式棘爪装置(4)作为支点，通过伸缩运动实现对钻机模块(6)在导 轨总成(9)上的步进移动。
本发明移动装置中操纵箱总^ (2)也可以通过内侧移动液压缸 杆腔串联管路总成(11 )、内侧移动液压缸杆腔供回油管路总成(13 ) 和外侧移动液压缸杆腔供回油管路总成(14)、外侧移动液压缸杆腔 串联管路总成(16)给移动液压缸(5)提供控制油。
在移动液压缸上设有检测并显示移动液压缸(5 )的运动状态的 检测机构(3 )。
在移动液压缸(5)两端轴孔均内置避免液压缸受侧向力作用而 损坏的关节轴承。
所述的检测机构(3)含位移传感器、显示控制器、报警器，可 以实时检测并显示移动液压缸(5)的运动状态，确保操作者准确掌 握移动情况。 '
液压操纵箱总成(2)控制回路设计有液压同步及手动和自动纠 偏同步补偿系统，该系统包括手动多路阀装置(3-l)、同步阀(3-2)、 纠偏调整控制机构、控制单元(3-6 )、管路总成(3-7 )、液压缸(3-8 )、 检测机构(3-9)和液压站(3-11);检测机构(3-9)安装在执行机构 (3-10)附近对执行机构(3-10)运动情况进行实时检测并将检测信 号传至控制单元(3-6 )，控制单元(3-6)分别与执行机构(3-10)和 纠偏调整控制机构连接；液压缸(3-8)端部通过管路总成(3-7)与 手动多路阀装置(3-1)连接，液压缸(3-8)侧部通过管路连接同步 阀(3-2 )并连接入手动多路阀,置(3-1 );纠偏调整控制机构一端 与液压站的液压循环管路连通，另外一端与多路阀装置(3-1 )连接， 同时纠偏调整控制机构与控制单元(3-6 )电连接。
所述的纠偏调整控制机构为手动控制机构，包括显示执行机构同
步误差结果的控制单元(3-6 )、纠偏手柄、单向阀(3-3)、管路总成 (3-7)、液压缸(3-8);单向阀(3-3) —端与手动多路阀装置(3-1) 连接，另外一端与液压站的液压德环管路连通，同时与控制单元(3-6 ) 电连接；纠偏手柄安装在移动操纵台(3-12)上。
所述的纠偏调整控制机构为自动控制机构，包括电器开关、控制 单元(3-6)、电磁换向阀(3-5)、节流阀(3-4)、管路总成(3-7)、 液压缸(3-8);电磁换向阀(3-5) —端与手动多路阀装置(3-1)连 接，另外一端通过节流阀(3-4)与液压站的液压循环管路连通，同 时与控制单元(3-6)电连接；电器幵关安装在移动操纵台(3-12) 上。
液压同步补偿系统根据检测机构对执行机构运动情况的检测结 果，即可操纵手动多路阀对液压&的运动速度进行手动控制，也可打 开电器开关切换到自动补偿对液压缸的运动速度进行自动控制，也可 同时使用两种补偿对液压缸的运动速度进行控制，从而实现对执行机 构运动速度的控制和同步补偿。可以实现高效率的远距离遥控操作、 自动化的作业，完成各种钻机和模块的整体液压同步移动。
所述的棘轮式棘爪装置(4)含导向机构，可限定钻机模块运动 的方向，确保钻机模块在直道、直道进入弯道、弯道及弯道进人直道 上顺利整体移动。
所述的棘轮式棘爪装置(4)包括导向爪(4-11)、棘爪架总成
(4-12)、棘爪(4-13)、反转手柄(4-14)、棘爪销轴(4-15);棘爪 (4-13)为可回转的棘轮式棘爪i通过棘爪销轴(4-15)安装在棘爪 架总成(4:12)中，棘爪刃锁定在移动导轨(4-16)的导轨孔中。
本发明采用机、电、液一体化的设计、制造，实现高效率的远距 离遥控操作、自动化的作业，完成钻机模块在直道、直道进入弯道、 弯道及弯道进入直道上整体移动；特别适合海洋钻机模块以及陆地大 型钻机模块在有弯道的情况下整体移动。
图1为本发明移动装置结构示意图。
图2为图l俯视图。 图l、图2中图号说明
l一液压站；2—液压操纵箱总成；3—检测机构；4一棘轮式 棘爪装置；5—移动液压缸；6—液压站回油管路总成；7—液压站 供油管路总成；8—导轨总成；9一内侧移动液压缸塞腔串联管路 总成；IO—内侧移动液压缸杆腔串联管路总成；ll一内侧移动液 压缸塞腔供回油管路总成；12—内侧移动液压缸杆腔供回油管路 总成；13—外侧移动液压缸杆腔供回油管路总成；14一外侧移动 液压缸塞腔供回油管路总成；15—外侧移动液压缸杆腔串联管路 总成；16—外侧移动液压缸塞腔串联管路总成。
图3为本发明中液压补偿系统原理图。
图3中图号说明
3-l-手动多路阀；3-2—同步阀；3-3—单向阀；3-4—节流阀；
3-5—电磁换向阀；3-6—控制单元；3-7—管路总成；3-8—液压缸；
3-9—检测机构；3-10-执行机'构；3-ll-液压站；3-12-移动操纵 台
图4为本发明中棘轮装置结构示意图。
图号说明4-11-导向爪、4-12-棘爪架总成、4-13-棘爪、4-14 -反转手柄、4-15-棘爪销轴
具体实施例方式
本发明的核心是利用液压传动原理，采用液力驱动在钻机模块的 四脚分别布置一套棘轮式棘爪装置，该机构为执行机构。四脚布置的 棘轮式棘爪装置动作时，其产生的作用力可限定钻机模块运动的方 向，起钻机模块运动的导向作用。棘爪为可回转的棘轮式棘爪，棘爪 为双刃，棘爪刃锁定在导轨孔中，依靠与棘爪机构相连接的液压缸输 出力实现对钻机的推、拉移动(推变为拉移动只需将棘爪反转180。 即可)。棘轮式棘爪装置的液压缸两端轴孔均内置关节轴承，消除了 弯道移动时能导致液压缸活塞杆损坏的侧向作用力。液压缸伸縮行程 和钻机模块四脚位置设有检测、预警、显示装置，行程和位移可精确 检测。根据检测、预警、显示结果，控制操纵箱的手柄，能对移动液 压缸进行压力控制、流量控制、方向控制、实现钻机模块两侧同步及 设定异步的速度运动控制，可使钻机模块容易的在直道、直道进人弯 道、弯道及弯道进人直道上整体移动。
1、 2、 3、 4给出了本发明具体实施方式
。本发明包括 液压站总成(1 )、液压操纵箱总成(2 )、检测机构(3 )、棘轮式棘爪 装置(4)、移动液压缸(5)、液压站回油管路总成(6)、液压站供油 管路总成(7 )、导轨总成(8 )、内侧移动液压缸塞腔串联管路总成(9 )、 内侧移动液压缸杆腔串联管路总成(10)、内侧移动液压缸塞腔供回 油管路总成(11 )、内侧移动液压缸杆腔供回油管路总成(12)、外侧 移动液压缸杆腔供回油管路总成(13)、外侧移动液压缸塞腔供回油
管路总成U4)、外侧移动液压缸杆腔串联管路总成(15 )、外侧移动 液压缸塞腔串联管路总成(16)。
在工作时，启动液压站总成(1)的电机，通过液压站供、回油 管路总成(6)和(7)给操纵箱总成(2)供油，当搬动操纵箱手动 多路换向阀的控制手柄，使液压油通过内侧移动液压缸塞腔串联管路 总成(9)、内侧移动液压缸塞腔供回油管路总成(11 )和外侧移动液 压缸塞腔供回油管路总成(14)、外侧移动液压缸塞腔串联管路总成
(16)。[或内侧移动液压缸杆腔串联管路总成(10)、内侧移动液压 缸杆腔供回油管路总成(12 )和外侧移动液压缸杆腔供回油管路总成
(13 )、外侧移动液压缸杆腔串联管路总成(15 )]给移动液压缸(5 ) 通油，使四脚布置的移动液压缸活塞杆伸縮，由于四脚布置的棘轮式 棘爪装置(4)棘爪刃锁定在移动导轨的孔中，移动液压缸活塞杆伸 縮输出的作用力实现对钻机模块在导轨总成(8)上的步进移动。移 动中，根据检测机构(3)检测、'预警、显示的结果，控制操纵箱的 手柄，能对移动内外侧移动液压缸进行压力控制、流量控制、方向控 制、实现钻机模块两侧同步及设定异步的速度运动控制，同时，由于 四脚布置的棘轮式棘爪装置动作时，其产生的作用力可限定钻机模块 运动的方向，起钻机模块运动的导向作用，可使钻机模块容易的在直 道、直道进人弯道、弯道及弯道进人直道上整体移动。
每次推(拉)钻机沿导轨移动一个移动液压缸(步进)行程，若 继续重复上述工序，则连续的推(拉)钻机步进移动，从而完成了钻 机的长距离位移。
如附图3，液压同步补偿系统包括手动多路阀装置3-1、同步阀 3-2、单向阀3-3、节流阀3-4、电磁换向阔3-5、控制单元3-6、管路
总成3-7、液压缸3-8、检测机构3-9。检测机构3-9可对执行机构运 动情况进行实时检测并将检测信号传至控制单元3-6。
在工作时，该液压同步补偿系统根据检测机构3-9对执行机构运 动情况的检测及进行处理的结果，随时掌握执行机构同步运动情况， 当其出现的同步误差达到设定值时，操纵台上的报警灯即发出信号， 此时，有两种方法可通过纠偏调整控制机构对执行机构两边的运动速 度通过纠偏调整控制。
方法一操纵手动多路阀装置3-l同步手柄的同时另操纵纠偏手 柄，通过单向阀3-3、管路总成3-7、液压缸3-8对执行机构两边的运 动速度进行纠偏调整控制。
方法二切换电器幵关到自动补偿位置，当报警灯即发出信号时, 操纵手动多路阀装置3-l同步手^的同时控制单元6控制电磁换向阀 3-5通电，通过节流阀3-4、管路总成3-7、液压缸3-8对执行机构两 边的运动速度进行纠偏调整控制。同时使用两种补偿也可对执行机构 两边的运动速度进行纠偏调整控制。
权利要求
1.钻机模块直、弯道移动方法，其特征是利用布置于钻机模块四脚的棘轮式棘爪装置(4)被移动液压缸(5)推移或拉移带动钻机模块步进位移实现钻机模块整体移动。
2. 钻机模块直、弯道移动装置，其特征是包括液压站总成(1 )、 液压操纵箱总成(2)、棘轮式棘爪装置(4)、移动液压缸(5)、液压 站回油管路总成(6)、液压站供油管路总成(7 )、导轨总成(8)、内 侧移动液压缸塞腔串联管路总成(9)、内侧移动液压缸杆腔串联管路 总成(10)、内侧移动液压缸塞腔培回油管路总成(11 )、内侧移动液 压缸杆腔供回油管路总成(12)、外侧移动液压缸杆腔供回油管路总 成(13)、外侧移动液压缸塞腔供回油管路总成(14)、外侧移动液压 缸杆腔串联管路总成(15)、外侧移动液压缸塞腔串联管路总成(16); 液压站总成(1 )通过液压站供油管路总成(8 )、液压站回油管路总 成(7)给操纵箱总成(2)提供液压动力；操纵箱总成(2)通过内 侧移动液压缸塞腔串联管路总成(10)、内侧移动液压缸塞腔供回油 管路总成(12)和外侧移动液压缸塞腔供回油管路总成(15)、外侧 移动液压缸塞腔串联管路总成(17 )给移动液压缸(5 )提供控制油； 移动液压缸(5 )以布置在钻机模块的四脚的一套棘轮式棘爪装置(4 ) 作为支点，通过伸缩运动实现对钻^l模块(6 )在导轨总成(9)上的 步进移动。
3.根据权利要求2所述的钻机模块直、弯道移动装置，其特征 是操纵箱总成(2)也可以通过内侧移动液压缸杆腔串联管路总成 (11 )、内侧移动液压缸杆腔供回油管路总成(13 )和外侧移动液压 缸杆腔供回油管路总成(14)、外侧移动液压缸杆腔串联管路总成(16) 给移动液压缸(5)提供控制油。
4、 根据权利要求2或3所述的钻机模块直、弯道移动装置，其 特征是在移动液压缸(5)两端轴孔均内置避免液压缸受侧向力作用 而损坏的关节轴承。
5、 根据权利要求2或3所述的钻机模块直、弯道移动装置，其 特征是在移动液压缸上设有检测并显示移动液压缸(5 )的运动状态 的检测机构(3),所述的检测机构(3)含位移传感器、显示控制器、 报警器，可以实时检测并显示移动液压缸(5)的运动状态，确保操 作者准确掌握移动情况。 '
6、 根据权利要求2所述的钻机模块直、弯道移动装置，其特征 在于液压操纵箱总成(2)控制回路设计有液压同步及手动和自动 纠偏同步补偿系统，该系统包括手动多路阀装置(3-1 )、同步阀(3-2 )、 纠偏调整控制机构、控制单元(3-6 )、管路总成(3-7 )、液压缸(3-8 )、 检测机构(3-9)和液压站(3-11 );检测机构(3-9)安装在执行机构(3-10)附近对执行机构(3-10)运动情况进行实时检测并将检测信 号传至控制单元(3-6)，控制单元(3-6)分别与执行机构(3-10)和 纠偏调整控制机构连接；液压缸(3-8 )端部通过管路总成(3-7 )与 手动多路阀装置(3-1)连接，液压缸(3-8)侧部通过管路连接同步 阀(3-2)并连接入手动多路阀装置(3-1);纠偏调整控制机构一端 与液压站的液压循环管路连通，另外一端与多路阀装置(3-1 )连接, 同时纠偏调整控制机构与控制单元(3-6)电连接。
7、 根据权利要求6所述的钻机模块直、弯道移动装置，其特征 在于所述的纠偏调整控制机构为手动控制机构，包括显示执行机构 同步误差结果的控制单元(3-6)、纠偏手柄、单向阀(3-3)、管路总 成(3-7 )、液压缸(3-8 );单向阀(3-3 ) —端与手动多路阀装置(3-1 ) 连接，另外一端与液压站的液压循环管路连通，同时与控制单元(3-6 ) 电连接；纠偏手柄安装在移动操纵台(3-12)上。
8、 根据权利要求6所述的钻机模块直、弯道移动装置，其特征 在于所述的纠偏调整控制机构为自动控制机构，包括电器开关、控 制单元(3-6)、电磁换向阀(3-5)、节流阀(3-4)、管路总成(3-7)、 液压缸(3-8);电磁换向阀(3-5) —端与手动多路阀装置(3-1)连 接，另外一端通过节流阀(3-4)，液压站的液压循环管路连通，同 时与控制单元(3-6)电连接；电器开关安装在移动操纵台(3-12) 上。
9、 根据权利要求2所述的钻机模块直、弯道移动装置，其特征 在于所述的棘轮式棘爪装置(4)含导向机构，可限定钻机模块运 动的方向，确保钻机模块在直道、直道进入弯道、弯道及弯道进人直道上顺利整体移动。
10、 根据权利要求9所述的钻机模块直、弯道移动装置，其特征在于所述的棘轮式棘爪装置(4)包括导向爪(4-11)、棘爪架总成 (4-12)、棘爪(4-13)、反转手柄(4-14)、棘爪销轴(4-15);棘爪 (4-13)为可回转的棘轮式棘爪且^过棘爪销轴(4-15)安装在棘爪架总成(4-12)中棘爪刃锁定在移动导轨(4-16)的导轨孔中。.
全文摘要
本发明公开了一种钻机模块直、弯道移动技术及装置。该技术及装置适应于海洋钻机模块以及陆地大型钻机模块在直道、直道进入弯道、弯道及弯道进入直道的钻机整体移动。该技术及装置是一种液压驱动、作用力导向、行程和位移精确检测、手动控制、棘轮式棘爪定位、液压缸伸缩移动钻机的装置。它由液压站、操纵箱、检测机构、棘爪机构、管路总成等组成。液压站为移动装置提供动力，检测机构可进行行程和位移的精确检测，操纵箱能对移动液压缸进行压力控制、流量控制、方向控制、同步控制，棘爪机构为执行机构，用来完成钻机模块的步进直道、直道进入弯道、弯道及弯道进入直道的整体移动。该产品构思新颖、设计巧妙、经济、实用，深受用户的欢迎。
文档编号B66F19/00GK101104506SQ20071001848
公开日2008年1月16日 申请日期2007年8月1日 优先权日2007年8月1日
发明者周忠祥, 强 张, 徐小鹏, 杨海学, 苏 栾, 王世军, 白丙建, 鹏 赵, 黄悦华 申请人:宝鸡石油机械有限责任公司