底座与井架液压同步起升的钻机井架的制作方法

1.本发明涉及石油钻采设备技术领域，具体为底座与井架液压同步起升的钻机井架。


背景技术：

2.钻采设备随着科学技术的进步逐步向自动化和智能化发展，钻机在效率方面仍有很大的发展空间，传统的结构形式无法避免频繁拆装所占用的时间、人力和物力，在这个过程中的高空作业存在极大地安全隐患，在安全日益重要的今天，结构和起升方式近些年无重大改变，且无井架和底座同时起升装置出现。
3.申请号为cn882018102.4的专利公开了一种整体起升钻机底座，其目的是实现井台及其设备的低位安装，然后利用钻机自配绞车的动力将底座上层起升至工作位置；改进了起升滑轮组和起升钢丝绳系的穿绳方法。从而既达到了设计之目的，又简化了结构，大大降低了造价。由于增强了底座的刚性，可以满足打丛式井时整体钻机沿纵向或横向移动的要求。该井架的底座结构和井架起升方式对于结构的强度要求过高，很大一部分结构需要进行特殊地加强型设计，造成了井架结构极为笨重，拆装和转运不便且耗时长，整体性价比不高。
4.申请号为cn200420020022.6的专利公开了一种同步起升钻机井架、底座的一体化结构，其包括井架、人字架、底座、钻井绳和起升绳，底座为上层、中层和下层三层结构，起升绳的一端与游车设备的大钩相连，另一端经井架上的起升滑轮组和人字架上的滑轮与井架相连；井架的根部和人字架的根部分别与底座的下层连接，井架的大腿与底座的上层连接。该结构是一种拆装迅速，稳定性高，性能优异的底座和井架结构。该结构采用井架带动底座进行起升，结构需要局部加强以满足起升要求，但是对于钻机的核心部件绞车要求很高，绞车增加功率会为用户增加很大一部分采购成本，并且在钻机后期使用过程中不需要这么大功率的绞车，造成资源的浪费。
5.申请号为cn2004100610487.0的专利公开了一种能快速拆装的钻机及其移运方法，该结构中只是为了保证钻机可以进行安全移运，将钻机拆分为四个部分，每个部分的运输尺寸巨大仅限于平整的地面和短距离移运，无法满足普通公路运输，对于长距离和跨地域作业仍需要大量的拆解作业和多部运输车辆。


技术实现要素：

6.本发明公开了一种底座与井架液压同步起升的钻机井架，井架与底座可以通过液缸和钢丝绳起升和下放，实现了钻机结构件的高度模块化，拆装省时省力，可实现远程液压控制，提高了钻机井架和底座起升下放作业的安全性，并且移运方便。
7.为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种底座与井架液压同步起升的钻机井架，包括井架和底座，井架包括相互套接的井架上段、井架中段和井架底段，井架底段的底部两侧对称安装有两条井架支腿，井架支腿的
底端铰接在底座上，所述底座包括底层和长度小于底层的顶层，底层与顶层之间铰接有支撑杆，底层的前端与起升液缸的缸座相铰接，起升液缸的活塞端顶部与设置在井架底段上的连接耳板相铰接；井架倾倒的方向与支撑杆倾倒的方向相反；底层的上表面安装有底层钢丝绳固定座，顶层的上表面安装有顶层钢丝绳固定座，井架底段和井架中段的顶端两个侧边上对称安装有钢丝绳导向滑轮，井架底段的中部侧边上对称安装有两个钢丝绳起升滑轮，钢丝绳起升滑轮有三个绳槽；井架的两侧均对称设置有三根钢丝绳组成的钢丝绳系，井架中部钢丝绳的一端固定在底层钢丝绳固定座上，其另一端依次穿过钢丝绳起升滑轮的一个绳槽和井架中段顶端的钢丝绳导向滑轮后固定在井架上段的底部横梁上，井架上部钢丝绳的一端也固定在底层钢丝绳固定座上，其另一端依次穿过钢丝绳起升滑轮的另一个绳槽和井架底段顶端的钢丝绳导向滑轮后固定在井架中段的底部横梁上；底座钢丝绳的一端固定在底层钢丝绳固定座上，其另一端绕过钢丝绳起升滑轮后固定在顶层钢丝绳固定座上；井架中部钢丝绳、井架上部钢丝绳和底座钢丝绳的长度固定。
8.优选的，所述底座中底层包括形状结构相同的底层左片和底层右片，底层左片与底层右片之间安装有数根相互平行的拉杆，底层左片和底层右片上均对称设置有一个底层钢丝绳固定座；顶层包括形状结构相同的顶层左片和顶层右片，顶层中片的两侧边通过螺栓与相邻的顶层左片和顶层右片相连接，顶层左片和顶层右片的上表面均安装有一个顶层钢丝绳固定座。
9.优选的，所述支撑杆包括至少两跟前支撑杆和至少两根后支撑杆，前支撑杆的顶端分别铰接在顶层的前端，前支撑杆的底端分别铰接在底层上；后支撑杆的顶端分别铰接在顶层的未端，后支撑杆的底端分别铰接在底层上；前支撑杆与后支撑杆之间设置有斜支撑杆，斜支撑杆的两端分别铰接在顶层的中部和底层的中部。
10.优选的，所述斜支撑杆为伸缩杆，包括上下两截相互套接的支杆，支杆的连接处设置有销钉孔。
11.优选的，所述井架上段的下部、井架中段的上部和下部及井架底段的上部侧壁上均设置有销轴孔，井架中段顶端和井架底段顶端的销轴孔的下方均安装有液缸驱动销轴机构，液缸驱动销轴机构包括伸缩液缸，伸缩液缸的缸座通过销轴与安装在井架侧壁上的液缸固定耳板相铰接，伸缩液缸的活塞端通过销轴与l型曲柄的底端相铰接，l型曲柄的顶端与定位销轴一端相连接，定位销轴的另一端插接在井架上段、井架中段或井架底段的销轴孔中，l型曲柄的中部拐角通过销轴与焊接在经加上的定位座相连接。
12.优选的，所述井架支腿与底座底层连接处设置有销轴孔，销轴孔的上方安装有液缸驱动销轴机构。
13.本发明的工作过程为：当起升液缸的活塞端逐渐伸出，顶升井架的下部由水平逐渐转至竖直状态的过程中，钢丝绳导向滑轮和钢丝绳起升滑轮的位置逐渐升高，由于钢丝绳的长度固定，使得井架中部钢丝绳和井架上部钢丝绳分别牵拉着井架中段和井架上段从井架底段中伸出，同时，井架上部钢丝绳、井架中部钢丝绳和底座钢丝绳拉动底座的顶层起升；当井架完全处于垂直位置后，控制液缸驱动销轴装置伸缩液缸的活塞端伸长，推动l型曲柄的拐角绕着定位耳座转动，进而带动定位销轴左右移动，实现定位销轴从井架的销轴孔中插入，对井架上段与井架中段的连接处、井架中段和井架底段的连接处以及井架支腿与底座的连接处进行固定，
钻机井架即可进行正常的钻采作业。
14.当钻机井架需要拆卸运输时，作业人员控制液缸进行与起升作业相反的操作即可。
15.本发明在运输时，只要将井架放倒，解除钢丝绳的连接，拆除底座与井架支腿的连接销轴，起升液缸与井架和底座的连接销轴，就可实现井架与底座的拆分，将井架与底座单独进行运输。
16.本发明的有益效果为：（1）本发明通过起升液缸带动井架起升的同时，利用长度固定的钢丝绳实现折叠状态的底座顶层的起升，起升过程平稳、损耗小，实现了井架与底座同时起升，拆装简捷，实现了整体结构的模块化，便于运输，降低了运输成本；（2）本发明在起升液缸顶升井架从水平状态逐渐转至竖直状态的过程中，由于钢丝绳连接，实现井架上段、井架中段和井架底段三节套装结构随液缸的长度变化同时伸出和缩回，避免了先转至竖直状态再伸缩井架的过程，设备利用率高，省时省力；（3）本发明的井架起升到位后，作业人员可通过远程控制液缸驱动销轴机构实现销轴的插拔，对各段井架进行自锁，提高了井架的安全性能；（4）本发明中由顶层、底层和支撑杆构成的底座在起升完成后呈不规则四边形，结构稳定性好，倾斜支撑杆对底座起到加强支撑的作用，保证了底座的稳定性，提高了本发明的可靠性；（5）当底座需要下方时，只需拔出支撑杆的固定销轴，即可利用底座的自重实现平稳下方，节约了能源。
附图说明
17.图1为本发明结构示意图；图2为图1中折叠状态井架的结构示意图；图3为图2中折叠状态井架的侧视图；图4为图1中折叠状态底座的结构示意图；图5为图4中起升状态底座的结构示意图；图6为图1中液缸驱动销轴机构的结构示意图；图7为钢丝绳系的布置示意图；图8为井架和底座起升过程的结构示意图；图中：1、井架；101、井架上段；102、井架中段；103、井架底段；104、井架支腿；2、底座；3、液缸驱动销轴机构；301、液缸固定耳板；302、伸缩液缸；303、l型曲柄；304、定位耳座；305、定位销轴；4、钢丝绳系；401、井架中部钢丝绳；402、井架上部钢丝绳；403、底座钢丝绳；5、底层，501、底层左片；502、拉杆；503、底层右片；504、底层钢丝绳固定座；6、顶层；601、顶层左片；602、顶层中片；603、顶层右片；604、顶层钢丝绳固定座；7、起升液缸；8、支撑杆；801、前支撑杆；802、斜支撑杆；803、后支撑杆；9、钢丝绳导向滑轮；10、钢丝绳起升滑轮。
具体实施方式
18.下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
19.如图1至图8所示的一种底座与井架液压同步起升的钻机井架，包括井架1和底座2，井架1包括相互套接的井架上段101、井架中段102和井架底段103，井架底段103的底部两侧对称安装有两条井架支腿104，井架支腿104的底端铰接在底座2上，底座2包括底层5和长度小于底层5的顶层6，底层5与顶层6之间铰接有支撑杆8，底层5的前端与起升液缸7的缸座相铰接，起升液缸7的活塞端顶部与设置在井架底段103上的连接耳板相铰接；井架1倾倒的方向与支撑杆8倾倒的方向相反；底层5的上表面安装有底层钢丝绳固定座504，顶层6的上表面安装有顶层钢丝绳固定座604，井架底段103和井架中段102的顶端两个侧边上对称安装有钢丝绳导向滑轮9，井架底段103的中部侧边上对称安装有两个钢丝绳起升滑轮10，钢丝绳起升滑轮10有三个绳槽；井架1的两侧均对称设置有三根钢丝绳组成的钢丝绳系4，井架中部钢丝绳401的一端固定在底层钢丝绳固定座504上，其另一端依次穿过钢丝绳起升滑轮103的一个绳槽和井架中段102顶端的钢丝绳导向滑轮9后固定在井架上段101的底部横梁上，井架上部钢丝绳402的一端也固定在底层钢丝绳固定座504上，其另一端依次穿过钢丝绳起升滑轮103的另一个绳槽和井架底段103顶端的钢丝绳导向滑轮9后固定在井架中段102的底部横梁上；底座钢丝绳403的一端固定在底层钢丝绳固定座504上，其另一端绕过钢丝绳起升滑轮10后固定在顶层钢丝绳固定座604上；井架中部钢丝绳401、井架上部钢丝绳402和底座钢丝绳403的长度固定。
20.底座2中底层5包括形状结构相同的底层左片501和底层右片503，底层左片501与底层右片503之间安装有数根相互平行的拉杆502，底层左片501和底层右片503上均对称设置有一个底层钢丝绳固定座504；顶层6包括形状结构相同的顶层左片601和顶层右片603，顶层中片602的两侧边通过螺栓与相邻的顶层左片601和顶层右片603相连接，顶层左片601和顶层右片603的上表面均安装有一个顶层钢丝绳固定座604。
21.支撑杆8包括至少两根前支撑杆801和至少两根后支撑杆803，前支撑杆801的顶端分别铰接在顶层6的前端，前支撑杆801的底端分别铰接在底层5上；后支撑杆803的顶端分别铰接在顶层6的未端，后支撑杆803的底端分别铰接在底层5上；前支撑杆801与后支撑杆803之间设置有斜支撑杆802，斜支撑杆802的两端分别铰接在顶层6的中部和底层5的中部。
22.斜支撑杆802为伸缩杆，包括上下两截相互套接的支杆，支杆的连接处设置有销钉孔。
23.井架上段101的下部、井架中段102的上部和下部及井架底段103的上部侧壁上均设置有销轴孔，井架中段102顶端和井架底段103顶端销轴孔的下方均安装有液缸驱动销轴机构3，液缸驱动销轴机构3包括伸缩液缸302，伸缩液缸302的缸座通过销轴与安装在井架1侧壁上的液缸固定耳板301相铰接，伸缩液缸302的活塞端通过销轴与l型曲柄303的底端相铰接，l型曲柄303的顶端与定位销轴305一端相连接，定位销轴305的另一端插接在井架上段101、井架中段102或井架底段103的销轴孔中，l型曲柄303的中部拐角通过销轴与焊接在井架上的定位耳座304相铰接。
24.井架支腿104与底座2的底层5连接处设置有销轴孔，销轴孔的上方安装有液缸驱动销轴机构3。
25.本发明的工作过程为：当起升液缸7的活塞端逐渐伸出，顶升井架1的下部由水平逐渐转至竖直状态的过程中，钢丝绳导向滑轮9和钢丝绳起升滑轮10的位置逐渐升高，由于钢丝绳的长度固定，使得
井架中部钢丝绳401和井架上部钢丝绳402分别牵拉着井架中段102和井架上段101从井架底段103中伸出，同时，井架上部钢丝绳402、井架中部钢丝绳401和底座钢丝绳403拉动底座2的顶层5起升；当井架1完全处于垂直位置后，控制液缸驱动销轴装置3伸缩液缸302的活塞端伸长，推动l型曲柄303的拐角绕着定位耳座304转动，进而带动定位销轴305左右移动，实现定位销轴305从井架1的销轴孔中插入，对井架上段101与井架中段102的连接处、井架中段102和井架底段103的连接处以及井架支腿104与底座2的连接处进行固定，钻机井架即可进行正常的钻采作业。
26.当钻机井架需要拆卸运输时，作业人员控制液缸进行与起升作业相反的操作即可。
27.本发明在运输时，只要将井架放倒，解除钢丝绳的连接，拆除底座与井架支腿的连接销轴，起升液缸与井架和底座的连接销轴，就可实现井架与底座的拆分，将井架与底座单独进行运输。
28.本发明通过起升液缸带动井架起升的同时，利用长度固定的钢丝绳实现折叠状态的底座顶层的起升，起升过程平稳、损耗小，实现了井架与底座同时起升，拆装简捷，实现了整体结构的模块化，便于运输，降低了运输成本。
29.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。