一种模块钻机滑移装置的制作方法

本发明涉及模块钻机技术领域，尤其涉及一种模块钻机滑移装置。

背景技术

模块钻机主要有des模块（drillingequipmentset）和dsm模块(drillingsupportmodule)组成。des模块主要由钻台面、下底座以及主滑轨构成，钻台和下底座各设有4个基座，下底座为门型框架结构，钻台面东西向滑移+下底座南北向滑移，从而保证模块钻机在一定区域内完成初期31口井的钻完井作业及后期修井和剩余井槽的调整井作业。目前，模块钻机滑移装置从移动类型划分为两类：常规滑动和滚轮+顶升结构。

据了解，受模块钻机安装时的条件所限，基座及滑轨无法保证高清洁度，夹杂其中的硬质杂质不可避免的造成滑轨的损伤；受钻井深度所限，模块钻机规模较大、重量较重，对滑轨的垂向载荷很大，改变滑轨结构只能减轻局部应力、滑轨变形；滑轨及基座的建造精度已经提高，但是影响滑轨建造精度有多个因素：基座、滑轨以及组块支撑主梁，三者均为关键结构，熔透焊缝较多，焊接变形不易控制，还会出现误差累积，基于上述原因，滑轨划痕无法从根本上避免，仍然存在。

滚轮+顶升结构由于精度要求高，操作难度大，数百甚至数千吨的重量压在滚轮小车上，必须有极高的精度保证每一个滚子都能与承压面接触，操控不好极易出现单个滚子受力超限，发生滚子断裂甚至粉碎的情况，且行业内实践经验较少，为非成熟产品。

综上所述，如何提供一种能够安全、高效地彻底解决轨道划痕问题的滑移装置，成了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种模块钻机滑移装置，由液压站、液压操作台、步进机构、管路系统、导向定位、夹紧机构组成，所述的液压站装备有2台动力机组，所述的液压站通过管路系统连接至液压操作台，所述的液压操作台通过管路系统连接至步进机构，所述的步进机构包括一个移动液压缸和一组棘爪机构，所述的棘爪机构设有导向定位块和固定夹紧机构。

作为本发明的一个优选的技术方案，所述的液压站的额定压力21mpa，并能提供21mpa和16mpa两种压力；2台动力机组均为电机-液压泵，可并联使用，亦可一备一用；单台液压泵单台的额定流量不低于260l/min，油箱有效容积不低于2000l；液压站设置有三地开启、停止（液压站+操作控制箱+司钻房）控制，液压站配置有油冷却系统、油加热系统及油位堵塞报警器；液压站采用海水冷却，冷却型式为海水/淡水/液压油，板式换热器材质采用含钛量不低于95%的进口钛板，冷却液压油的板式换热器密封需采用耐油材料。

作为本发明的一个优选的技术方案，所述的步进机构的额定工作压力21mpa；其共设有4套步进机构，每套步进机构包含一个移动液压缸和一组棘爪机构，并设置有导向定位块和固定夹紧机构。

作为本发明的一个优选的技术方案，所述的液压缸为双耳环连接方式，前耳环与活塞杆端螺纹连接，并与棘爪机构的耳板用销轴连接，后耳板环与液压缸一体与钻机结构用轴销连接；当给移动液压缸供油时，移动液压缸工作，将使棘爪自动插入导轨的预留空中，棘爪拌死在移动导轨面上，当移动液缸反向通油时，移动液压缸通过伸缩来推拉模块钻机沿轨道方向移动，所述的液压缸的压力为200吨-300吨，爬行器行程为750mm，步行速度为300mm/min，如此反复，完成钻台面水平方向和整个des模块沿竖直方向移动。

作为本发明的一个优选的技术方案，所述的每个des模块大腿滑靴底部均安装有滑移耐磨板，能满足与滑轨的摩擦系数≤0.12，并满足以下承载能力：

下底座滑移耐磨板（单套）：不低于1046.8mt（耐磨板的尺寸为1300x962mm）；

上底座滑移耐磨板（单套）：不低于625.6mt（耐磨板的尺寸为1050x950mm）。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

（1）滑移耐磨板铸造成型，材料硬度高，耐磨性极好，可用于高载荷和高滑移速度8m/s的工作环境；滑块设计有排屑槽，自带排屑功能，能有效避免甲板导轨铁屑卷入后二次划伤；

（2）滑移耐磨板设计有黄油孔，底部加工有润滑油槽，可以使整个滑移面充满润滑油，且因其优质的材质特性，能有效地使des井架大腿滑靴与滑轨之间的摩擦系数降低至0.12以下，滑移系统操作压力可以由之前的14~16mpa降低至4~6mpa，对液压控制管路起到了很好的保护作用；

（3）夹紧机构可以保证模块钻机沿着轨道方向指向移动，当到达目标井位后，可以固定在轨道上；

（4）若移动出现较大的同步误差，可以通过操作控制手柄，很快实现手动纠斜；

（5）液压站油箱为上置式，吸油通畅，避免吸入空气，且采用板式散热器进行海水冷却，散热效果明显；

（6）配置有油冷却系统、油加热系统及油位堵塞报警器，可以及时故障预警；

（7）液压控制系统，采用液压集成块油路分配，结构紧凑，维修方便；

（8）经过实际使用验证，其结构简单，操作灵活，效果明显，具有很高的可靠性、经济型和安全性，为后续模块钻机滑移系统建造提供了借鉴，可在模块钻机油气田钻井开发作业中广泛应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为模块钻机des模块的三维模型；

图2为滑轨采用双腹板结构形式；

图3为滑轨及基座结构形式-上滑轨；

图4为滑轨及基座结构形式-下滑轨；

图5为模块钻机滑移步进机构。

图中：1—液压站；2—液压操作台；3—步进机构；4—移动液压缸；5—棘爪机构；6—导向定位块；7—固定夹紧机构。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1-图5所示，本实施例所述的一种模块钻机滑移装置，由液压站1、液压操作台2（图中未示出）、步进机构3、管路系统、导向定位、夹紧机构组成，所述的液压站1装备有2台动力机组，所述的液压站1通过管路系统连接至液压操作台2，所述的液压操作台2通过管路系统连接至步进机构，所述的步进机构包括一个移动液压缸4和一组棘爪机构5，所述的棘爪机构5设有导向定位块6和固定夹紧机构7。

其中，在本实施例中，所述的液压站的额定压力21mpa，并能提供21mpa和16mpa两种压力；2台动力机组均为电机-液压泵，可并联使用，亦可一备一用；单台液压泵单台的额定流量不低于260l/min，油箱有效容积不低于2000l；液压站设置有三地开启、停止（液压站+操作控制箱+司钻房）控制，液压站配置有油冷却系统、油加热系统及油位堵塞报警器；液压站采用海水冷却，冷却型式为海水/淡水/液压油，板式换热器材质采用含钛量不低于95%的进口钛板，冷却液压油的板式换热器密封需采用耐油材料。

其中，在本实施例中，所述的步进机构的额定工作压力21mpa；其共设有4套步进机构，每套步进机构包含一个移动液压缸4和一组棘爪机5，并设置有导向定位块6和固定夹紧机构7。

其中，在本实施例中，所述的液压缸4为双耳环连接方式，前耳环与活塞杆端螺纹连接，并与棘爪机构5的耳板用销轴连接，后耳板环与液压缸一体与钻机结构用轴销连接；当给移动液压缸供油时，移动液压缸工作，将使棘爪自动插入导轨的预留空中，棘爪拌死在移动导轨面上，当移动液缸反向通油时，移动液压缸通过伸缩来推拉模块钻机沿轨道方向移动，所述的液压缸的压力为200吨-300吨，爬行器行程为750mm，步行速度为300mm/min，如此反复，完成钻台面水平方向和整个des模块沿竖直方向移动。

其中，在本实施例中，所述的每个des模块大腿滑靴底部均安装有滑移耐磨板，能满足与滑轨的摩擦系数≤0.12，并满足以下承载能力：

下底座滑移耐磨板8（单套）：不低于1046.8mt（耐磨板的尺寸为1300x962mm）；

上底座滑移耐磨板（单套）：不低于625.6mt（耐磨板的尺寸为1050x950mm）。

本实施例所述的技术方案，具有以下优点：

1）通过优化主体液压站布局，增加板式散热器进行海水—淡水冷却，解决了常规液压站自然风冷油温过高的弊端；

2）通过增加双电机液压泵互为冗余，解决了常规液压站单电机液压泵故障无法使用的弊端；

3）通过增加液压站三地（液压站+操作控制箱+司钻房）控制，解决了常规液压站只能本地启动的弊端；

4）通过配置油冷却系统、油加热系统及油位堵塞报警器，可以及时解决常规液压站无故障预警的弊端；

5）通过对控制系统进行液压集成块油路分配设计，解决了常规液压站多路阀组维修点多、维修空间狭小的弊端；

6）通过增加夹紧机构及定位块，解决了常规滑移系统同步滑移偏差过大，不易纠斜的弊端；

7）通过提高滑轨所用材质，将滑轨材质由dh36（高强度）提高为dh550（超高强度），提高了滑轨的强度和韧性；

8）通过增加滑移耐磨板技术，有效地使滑靴与滑轨之间的摩擦系数降低至0.12以下，操作系统压力由之前的14~16mpa降低至4~6mpa的工作压力，增加了对操作系统的保护；

9）通过增加滑轨及滑道梁建造公差图纸，给出滑轨及滑道梁建造公差要求，在控制滑轨的建造精度方面提出了关键要求；

10）通过增加《des滑轨结构建造和安装规格书》，进一步提高滑轨及滑道梁建造精度，并对可能产生划痕的关键点提出关键要求；

11）通过增加《主滑轨及滑道梁结构计算报告》，采用ansys有限元软件对滑轨及滑道梁结构做局部强度校核，结合筋板加强、双腹板滑轨的应用，滑轨翼缘板变形在大压力下大为减轻，承载能力大幅提高，应力集中现象明显缓解。

综上所述，本发明对常规液压滑移装置的每一个控制环节都进行了优化和创新，相对于常规的液压滑移系统，有效克服了常规液压站散热不好、预警系统不完善、无备用泵组、维修不方便、上下底座滑移时存在容易划伤及磨损轨道的种种弊端，提高模块钻机批次钻井作业中钻机滑移时效，减小对滑轨及滑靴划伤及磨损的风险，尤其通过对滑轨材质的优化和在滑靴及滑轨之间增加特殊材质制成的耐磨板，针对模块钻机40口井批钻作业频繁移动钻机上下底座的工况，能有效的减少滑轨进一步出现划伤及磨损的风险，提高了作业时效。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。