专利名称:倾斜式修井钻机的制作方法
本申请涉及一种倾斜式修井钻机或钻探钻机，更具体地说，是涉及一种用于从生产井取出及安装采油管和抽油杆的倾斜式修井钻机。
钻机通常用于钻探垂直的井，而倾斜式钻机则可钻探与垂直面成一定倾斜角度的井，这样，可以在一个位置上打数口斜井，这无论从环境还是从经济角度来看都是有吸引力的。修井钻机用于钻探之后自生产井中取出及更换采油管和抽油杆以便加以清洁和修理。这类修井钻机作业时的倾斜角度必须与钻探生产井的角度相同。
在钻探或维修倾斜式井时，钻机动滑车的导轨必须对准井眼的中心线，之所以必须这么做是因为在取出采油管时如果不对准井的中心线会损坏采油管并形成一力矩，导致产生一些不希望有的力。在以往的倾斜式钻机上，人们以运载工具为基准来调节钻机使提升装置大致对准井的中心线。然而，这种调节机构既昂贵、笨重而又复杂。
在垂直井上使用现有的倾斜式钻机还有更多的问题。过去的倾斜式钻机不能同时用于直井和斜井，除非使用一种可伸缩的井架，而这将使钻机在结构完整性及稳定性方面发生问题。
本发明的一个内容是揭示了一种用于倾斜式钻机的导向底板，它包括一个后部、一个前部、在其所述后部有一可通向井眼的敞开区域，在邻近所述敞开区域的所述导向底板处装有可调支座装置，所述支座装置在平面内可作横截于所述导向底板平面的移动，并可与所述倾斜式钻机的井架相连接。
本发明的另一个内容是揭示了一种倾斜式钻机，它包括一个运载工具、一个安装于该运载工具上并由一系列连接点及一个底座部分组成的井架、安装于所述一系列连接点中的一个连接点与所述运载工具之间的支架构件，所述井架可以环绕所述一系列连接点中的一个连接点旋转，并可从所述支架构件上拆卸下来，位于一系列连接点中的一个连接点与所述底座部分之间的井架的长度作为径向距离。可以将所述井架从该一系列连接点中的一个连接点移至第二个连接点，以增大或减小底座部分与所述一系列连接点中的第二个连接点之间的径向距离。
本发明的另一个内容揭示了一种倾斜式钻机，它包括一个运载工具、一个安装于该运载工具上的井架、位于所述井架与运载工具之间的支架构件，分别连接于所述井架及所述支架构件上的井架和支架构件延伸装置，以及位于所述井架与所述运载工具之间的液压缸装置。所述延伸装置可协同运转，使所述井架相对运载工具呈垂直位置。所述液压缸装置可以环绕所述井架和支架构件延伸装置之间的轴线将所述井架升高至上述垂直位置。
本发明还有一个内容，即揭示了一种将井架和排管架放置到工作状况位置上的方法，包括通过液压将井架和排管架升至相对运载工具的第一个倾斜位置，将井架和排管架的铰链点销接在位于所述倾斜式钻机下面的导向底板上的一可调支座装置上，用液压将所述排管架升至垂直位置，在所述排管架与所述运载工具之间放置加强装置，以保持排管架的垂直位置，通过液压将所述井架升高或降低至其相对排管架的正确工作位置。
现为举例，参照附图对本发明的一个具体实施方案加以阐述。附图中图1为位于导向底板上处于工作位置的倾斜式修井钻机的侧视图;
图2A为图1中导向底板的放大了的分解平面图;
图2B、2C和2D为沿图2A所示各平面所作的剖视图;
图3A、3B和3C分别为安装于导向底板上的支座组件的放大了的侧视图、平面图以及后视图;
图4为图1中Ⅳ-Ⅳ区域的放大图，更为详尽地说明了倾斜式修井钻机的销接系统;
图5为类似于图4的Ⅳ-Ⅳ区域的放大图，但说明的是当钻机用于直井时井架上的销接系统的一个实施方案;
图6为图1中修井钻机的井架、排管架、导向底板以及支座的部分后视图;
图7为钻机在垂直位置使用时井架底部及支掌组件的局部视图。
现在来看附图。完整的倾斜式修井钻机如图1 100所示，它包括机动车即运载工具101、井架102以及排管架103。运载工具101上装有绞车104，该绞车上有一可旋转的卷筒105，用于收、放缆绳106，该缆绳连接于卷筒105和动滑车107之间，并且穿过起重定滑轮108。
修井钻机100工作时一般都位于以109表示的导向底板上，这在图2中最为清晰。导向底板109有一个后部110和一个前部111，110和111各部分均包括一组分别沿110和111的长度布置的4根纵向空心梁112。前部111通过其空心梁112上的钩子113(图2C)与后部110相连接。工作时，钩子113放置在位于后部110上的各空心梁112之间的辅助接收管114上(图2D)。
后轮导向管115分别安装在位于前部111和后部110相对放置的空心梁112上。在前部111上导向管115放置的位置由运载工具101处于导向底板109上的工作位置时其后轮116之间的内侧距离确定。在后部110上，导向管115的位置是这样确定的，其定位距离为当运载工具位于导向底板109上的工作位置时，其两个后轮116跨在导向管115上。第二对导向管117安装在前部111上，它们定位的距离确定了运载工具101上前轮118之间的外侧距离。
用螺栓121将两对支座119、120(在图3与图6中更为清晰)安装在导向底板109上。一对支座119用于修井钻机100的井架102，另一对支座120则用于排管架103。如图6中清晰可见的那样，用于井架102的支座119放置在用于排管架103的支座120的内侧。
每对支座119、120均用螺栓121连接在导向底板109上(图3)。119、120每对支座都有由两个组成的一套调节器，可使支座119、120的侧板122在平面内相对于支座外罩123作横截导向底板平面的移动，如图3A中的箭头所示。用于将侧板122移至与导向底板109的平面成垂直角度的第一个调节器包括一个穿过侧板122的旋转轴124以及支座外罩123上的槽125。旋转轴124的每端钻有孔眼126，孔眼126中插有圆形螺母127。圆形螺母127上加工有螺纹，可将柱螺栓128套在上面。柱螺栓128上安装有一对锁紧螺帽129，可将圆形螺母127和柱螺栓128固定在其工作位置上。
用于将侧板122作平行于导向底板109的平面移动的第二个调节器包括一安装于有眼螺栓调节螺母131上的水平放置的有眼螺栓130。该有眼螺栓调节螺母131穿过一销接于支座外罩123之间的耳轴132上。销钉133穿过有眼螺栓130伸入支座119的侧板122内。
在以下说明中，虽然只讲了修井钻机100的一个侧面，但应该看到通过钻机100中心的纵向平面的钻机二侧是对称的，且钻机通常与导向底板109的平面垂直。
井架102和排管架103具有一个公共轴134(图1和图6)。自举液压缸135铰接于井架102上的销接点136与排管架103上对应的销接点137之间。角撑138连接于安装在导向底板109上的角撑托139和安装在排管架103上对应的角撑托140之间。
另有一对液压缸连接于安装在运载工具101上的角撑托142和安装在井架102上的对应的角撑托143之间，在运载工具101上的轨道145和于井架102上对应的轨道146之间连有伸缩套筒式刚性支柱144。
现在看图4。井架102上连接有两个角撑托147、148。当井架处于垂直和与垂直面成35°的角度范围内操作修井钻机100时，如149处的虚线所示，使用角撑托147;当井架102呈45°(如150处的虚线所示)或处于与垂直面成35°至45°的角度范围来操作修井钻机100时，则使用角撑托148。另外还装有放置液压缸141的角撑托151、152。当井架102的角撑托147与支架构件153、154相连接时，液压缸141可使用角撑托151，当井架102的角撑托148与支架构件153、154相连接时，液压缸141可使用角撑托152。
滚柱155连接在支架构件153、154上。其放置的位置为当井架102通过角撑托147或148销接在支架构件153、154上时不与井架102接触，然而，在井架102不销接在支架构件153、154上时，根据设计，滚柱155将与井架102接触，以使井架102在滚柱155上作水平移动。
运载工具101上安装有一前支撑架156，滑动块157连接在支撑架156上，支撑架156上还连接有一液压缸158，井架102上安装有与液压缸158相连接的吊耳159，滑轨160连接在井架102上，当井架处于水平位置时可与滑动块157一起配合工作。
作业时，井架102和排管架103在运载工具101上处于大致水平的位置，其上部区域靠在前支撑架156和滑动块157上。液压缸158通常不与吊耳159相连接。导向底板109开始时放在地上，其敞开区域161跨立在生产井的井口(没有图示)。工作时，移动导向底板109的位置，使其纵向轴162(图2A)在从导向底板109垂直竖立起来后处于沿井眼的中心线的位置。敞开区域161的横向轴线163将对准并伸过井口的中心线并且对准延伸于支座119和120之间的各轴线，这样，导向底板铺开之后，当井架102升至工作位置时就能够处于正确的钻探平面位置。(即与井眼轴线的倾斜角平行)在正确放置好导向底板109之后，将车辆101倒车至导向底板109之上，当其在前部111上向后倒车时，其后轮116的内侧将由导向管115导向，而且前轮118的外侧则由导向管117导向。在到达导向底板109的后部110之后，后轮116就跨在导向管115上直至到达最后端的工作位置，此时导向底板109在该处置有限制车辆进一步移动的车轮塞块(没有图示)，当车辆触及车轮塞块之后，便已经到达了其位于导向底板109上的工作位置。
首先，假设钻机100在其井架102位于与垂直面成0°～35°角度的工作位置时作业。要使井架102在这种工作位置上作业，应使用角撑托147和支架构件153、154，如图4所示。并且把液压缸141连接在运载工具101上的角撑托142和井架102上的角撑托151之间。另外还假设井架102在车辆101开上导向底板109之前已经正确地销接在这个位置上了，然后操作者使液压缸141延伸，直至井架到达35°的位置。在达到这一角度之后，井架102与排管架103(图1)的轴线134将大致与延伸于导向底板109上的支座119、120之间的轴线重合。不过，各支座119、120均可调节，可以通过旋转柱螺栓128和有眼螺栓调节螺母131使之沿图3A中所示的方向移动，直至能够将销钉164插入各支座119、120的侧板122以及井架102和排管架103之内。
插入销钉164之后，启动自举液压缸135(只显示了其中的一个)，将排管架103升至如图1所示的垂直位置。角撑138在销接点137处销接于导向底板109上的角撑托139和排管架103之间，从而使排管架103保持在其垂直位置上。
然后通过在刚性支柱144和轨道146之间的适当位置上插入销钉(没有图示)，由伸缩套筒式刚性支柱144支撑住井架102。将角撑托147连接于支架构件153、154以及将液压缸141连接于井架102上的角撑托151的销钉可通过调节每一伸缩套筒式刚性支柱144底部及井架支座119处的紧线螺丝165取出来。这时，自举液压缸135承受着井架102的重量，刚性支柱144便被升至其最终正确的工作位置。到达这个位置之后，插入位于刚性支柱中间的销钉166把伸缩套筒式刚性支柱144销接在适当的位置上使之保持稳定。至此，修井钻机便可工作了。
接下来我们假设井架102和排管架103再次处于相对运载工具101为水平的位置，而欲维修的井是在与垂直面成35°至45°的角度范围内打成的。再假设运载工具101处于导向底板109上的工作位置，井架102上的角撑托147仍然连接于支架构件153、154，液压缸141仍然连接于井架102上的角撑托151以及运载工具101上的角撑托142之间。
现在必须将销钉的位置从角撑托147移至角撑托148。为了做到这一点，启动液压缸141并略微升高井架102，从而使连接角撑托147和支架构件153、154的销钉处于无负载状况并可以自由取出。取出销钉之后，收缩液压缸141使井架102降低并靠在连接于支架153、154上的滚柱155上，然后，从角撑托151上移开液压缸141。
前部支撑架156上的液压缸158连接在井架102的吊耳159上，将液压缸向外延伸，井架102便在位于井架102前端的滑动块157和滑轨160以及位于井架102后端的滚柱155上向后滑动。这种动作将继续至角撑托148之间的轴线大致对准支架构件153、154之间的交叉轴心，此时，液压缸158脱离吊耳159。液压缸141销接于角撑托152上，然后向外延伸，以便将井架从滚柱155处向上撑起并使之对准支架构件153、154的交叉轴心，从而使销钉可自由插入。
在支架构件153、154和井架102之间插入销钉之后的操作步骤与将井架102和排管架103升至35°位置的步骤一致，所不同的是井架102在开始时处于45°部分升起的位置，以后便按如前所述的步骤继续操作。
如果需要维修的井是一口垂直的井，参照附图5，就不需要排管架103和导向底板109。操作时，分别使用位于支架构件153、154上那一双对应的角撑托167、168。自支架构件153、154向后伸出的角撑托167采用如前所述的操作技术销接在自井架102向下伸出的角撑托168上。接着，使用液压缸141将井架102升至垂直位置并略微超过一些。然后，在邻近井口的地面上放置垫片169(图7)，把螺旋千斤顶170放置在垫片169上并将其销接在连接于井架102底部的吊耳171上，之后，把螺旋千斤顶170旋紧，以支撑井架102并使之定位，适当拉长伸缩套筒式刚性支柱144，以便当井架102处于垂直位置时，能够支撑住井架并使井架具有侧向稳定性。
前面阐述的是本发明的一个具体实施方案以及对该实施方案的某些修改，应该将这一阐述仅仅看作是说明，而不是对所附权利要求
书中发明范围的限定。
权利要求
1.一种用于倾斜式钻机的导向底板，包括一个后部、一个前部，在其所述后部有一可通向井眼的敞开区域，在邻近所述敞开区域处的所述导向底板上安装有可调支座装置，所述支座装置在平面内可作横截于所述导向底板平面的移动，并可与所述倾斜式钻机的井架相连接。
2.一种如权利要求
1的导向底板进一步包括安装于所述后部及前部的导向装置，该装置可引导所述倾斜式钻机在所述导向底板上沿一基本正确的纵向作业线路行进。
3.一种如权利要求
2的导向底板进一步包括安装于所述后部的制动装置，该装置可使所述倾斜式钻机停机在所述导向底板上基本正确的横向工作位置上。
4.一种如权利要求
3的导向底板，其中导向装置为可将安装于所述倾斜式钻机上的轮子向后引导的管子装置。
5.一种如权利要求
2的导向底板，其中所述前部位置与后部位置是可以分开的。
6.一种如权利要求
5的导向底板，其中所述可调支座装置由可连接于所述倾斜式钻机的所述井架的第一对支座和可连接于所述倾斜式钻机的排管架的第二对支座组成。
7.一种倾斜式钻机包括一个运载工具、一个安装于所述运载工具上并由一系列连接点及一个底座部分组成的井架、安装于所述一系列连接点中的一个连接点与所述运载工具之间的支架构件，所述井架可环绕所述一系列连接点中的一个连接点旋转，并可从所述支架构件上拆卸下来。位于一系列连接点中的一个连接点与所述底座部分之间的井架的长度作为径向距离，可以将所述井架从所述一系列连接点中的一个连接点移至第二个连接点，以增大或减小所述底座部分与所述一系列连接点的第二个连接点之间的径向距离。
8.一种如权利要求
7的倾斜式钻机进一步包括位于所述井架上的第二个连接点系列，液压缸装置安装于所述第二个连接点系列中的一个连接点与所述运载工具之间，当所述井架从所述第二个连接点系列中的所述的一个连接点移开时，所述液压缸装置即能从所述第二个连接点系列中的所述的一个连接点移动至第二个连接点处。
9.一种如权利要求
8的倾斜式钻机进一步包括连接于所述井架和所述支架构件的延伸装置、以及位于所述井架和所述运载工具之间的液压缸装置，所述延伸装置可使所述井架相对所述运载工具呈垂直位置，而所述液压缸装置可以环绕所述井架和支架构件之间的轴线将所述井架升高至所述的垂直位置。
10.一种倾斜式钻机包括一个运载工具、一个安装于所述运载工具上的井架、所述井架与运载工具之间的支架构件、分别连接于所述井架和所述支架构件的井架和支架构件延伸装置，以及位于所述井架与所述运载工具之间的液压缸装置。所述延伸装置可协同运转，使所述井架相对所述运载工具呈垂直位置。而所述液压缸装置可以环绕所述井架和支架构件延伸装置之间的轴线将所述井架升高至所述的垂直位置。
11.一种如权利要求
10的倾斜式钻机，其中所述延伸装置包括连接于所述井架的加强角撑托装置、连接于所述支架构件的辅助角撑托装置，以及连接所述加强及辅助角撑托装置的销钉装置。
12.一种如权利要求
9的倾斜式钻机，其中延伸装置包括连接于所述井架的加强角撑托装置、连接于所述支架构件的辅助角撑托装置，以及连接所述加强及辅助角撑托装置的销钉装置。
13.一种如权利要求
11的倾斜式钻机，其中所述加强角撑托装置从所述井架上向外朝所述运载工具方向伸出，所述辅助角撑托装置从所述支架构件上相对所述运载工具朝后伸出。
14.一种将倾斜式钻机的井架和排管架放置到工作状况位置上的方法，包括通过液压将所述井架和排管架升至相对所述运载工具的第一个倾斜位置，将所述井架和排管架的铰链点销接在位于所述倾斜式钻机下面的导向底板上的一可调支座装置上，用液压将所述排管架升至垂直位置，在所述排管架与所述运载工具之间放置加固装置，以保持所述排管架的垂直位置，通过液压将井架升高或降低至其相对所述排管架的正确工作位置。
15.权利要求
14中的方法进一步包括将所述导向底板的纵向轴在从导向底板垂直竖立起来后对准井眼的轴线。
16.权利要求
15中的方法进一步包括将延伸于所述支座装置之间的轴线对准所述井眼的中心线。
17.权利要求
16中的方法进一步包括在销接所述井架和排管架的铰链点之前调节所述的支座装置，以适应所述井架和排管架的位置。
18.一种将倾斜式钻机的井架和排管架放置至其工作位置的方法包括的步骤有将导向底板的纵向轴对准井眼中心线的水平投影线，将倾斜式钻机的井架和排管架水平地放置在所述导向底板上，将安装在所述导向底板上各支座装置之间延伸的轴线对准所述井眼中心线的延伸部分，通过液压将所述井架和排管架升至相对所述倾斜式钻机的第一个倾斜位置，用所述支座装置销接所述井架和排管架的铰链点，通过液压将所述排管架升至一垂直位置，在所述垂直位置加强所述排管架并通过液压将所述井架升高或降低至其相对所述运载工具的正确的工作位置。
专利摘要
一种用于倾斜式修井钻机或钻探钻机的导向底板，该导向底板包括前、后二个部分，以及位于后部的一个敞开区域，该敞开区域为通向井眼的通道。钻机备有可调支座，该支座能够在与导向底板平面相垂直的平面内移动，从而可方便地把钻机的井架销接在导向底板上。这样，当进行钻井和/或修井作业时，井架就能够保持在其正确的作业位置上。
文档编号E21B15/00GK86100511SQ86100511
公开日1986年9月24日 申请日期1986年2月19日
发明者约翰·M·巴拉奇, 乔治·S·沃德, 克拉伦斯·威廉·约翰逊, 利昂·V·扬科夫斯基, 约翰R·沃德 申请人:森科公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan