[发明专利]钻台垂直自升,二层台同步升降的一体化井架底座

说明书

技术领域

石油钻井界一直着眼于开发钻台高度可调，稳定性高，底座和井架自行升降的底座和井架结构。

本发明为石油钻采行业提出一种钻台垂直自升，高度可调，二层台可随钻台同步运动的井架底座一体化结构，用于石油钻井新型结构钻机。

背景技术

石油钻机的底座是钻机的主要结构件，起到支撑井架、立根和钻台设备负荷的作用，其下部预留空间以便安装钻井防喷器组。现有石油钻机有各种形式的底座，按安装方式的不同，底座一般可分为3种型式：一种是箱型式(包括叠箱型式)，另一种是拖撬型式，还有一种是升举型式(平行四边形)，而井架则竖立于底座之上。现分述如下：

箱型式或叠箱型式：

该结构底座主要分为若干模块，其左右基座形式为箱型，各大模块之间用销子相互连接，各个模块整体拼装，组成整个底座。该结构型式刚性较好，结构牢固。但存在有以下缺点：

A.安装繁琐，需要依赖外部动力组装。

B.部分模块体积大，重量重，安装困难，安全性差。

C.运输单元较多。搬家工作繁重。

D.安装时高位吊装单元多，特别是钻台台面较高时，十分困难，且安装时间长，费用较高。

E.钻台高度取决于累叠高度。

拖撬型式：

该结构底座设计为可整体拖运型，其左右基座形式为拖撬型，各个模块之间用销子相互连接，整体拼装，组成整个底座拖撬。该结构型式刚性较好，结构牢固，搬家运输方便。但存在有以下缺点：

A.安装需要依赖外部动力组装。

B.仅限用于小型钻机，因整体拖运模块外形、重量有限制，不可应用于重型钻机。

C.钻台台面较低，难以满足现代钻井井口安装要求。

升举型式：

这是当前最广泛使用的型式。

该结构底座的主要特点是以底层、顶层、中层等组成，底座的底层、顶层之间由中层连接，在中层内包括若干组长度相同的与底层、顶层铰接的转动杆系，各自绕销轴作相向转动，靠绞车和游车设备用钢丝绳牵引起升或下放底座顶层(钻台)及先期已安装的钻台设备，井架和底座以枢轴相连，也靠绞车和游车设备用钢丝绳牵引而竖立或下放。这种型式已形成专利：如US P 4569168(1986-2-11)“用于移动式石油钻机的自升式底座”；US P 4831795(1989-5-23)“钻机塔架装配”；中国专利2034148(1989-5-24)对牵引绳的布置作出改进。采用此种升举型式时，设备实现低位安装，依靠绞车自身动力并借用钻机提升系统实现底座和井架的整体起升，应用广泛，如US P 6523319(2003-2-25)“移动钻机”仍然采用类似结构。但升举型式存在以下缺点：

A.底座结构较复杂(如以底层、顶层、中层等组成的平行四边形三层式铰接底座)。

B.由于多点铰接，制造、安装精度要求高。

C.整体刚性略差。

D.由于井架安装于底座顶层(即钻台)，稳定性较差。

E.钻台高度取决于底座中层杆系高度，杆系不调整，高度不可调。

石油钻井界一直着眼于开发钻台高度可调，稳定性高，底座和井架自行升降的底座和井架结构。

美国专利4821816(1989-3-18)-“模块化钻机安装方法”描述了一种钻机底座，它由两个分离的平行滑撬和一个钻井平台构成。在钻机底座的两个分离的平行滑撬之间装有尺寸适当的管状构架，平台用于支撑绞车和井架，而平台则以四条腿支撑在钻机底座上。这四条腿与平台和底座以枢轴相连，借用钻井平台马达，液压泵，液缸，管状构架和连杆机构来升降钻井平台。最后，经平行度调整，机械锁定两个分离的平行滑撬。无疑，管状构架和所述四腿的尺寸将确定钻井平台的高度。

美国专利5408940(1995-3-25)“用齿轮齿条机构调节工作台高度”采用齿轮齿条机构实现建筑工作台起升和高度调节，未见用于石油钻机。

由挪威EDM AS专利化的新概念钻机采用齿轮齿条机构来改进钻机的提升系统，还令井架下段起传统底座的作用。

中国专利2206347(1995-8-30)“一种石油钻机井架”曾采用四腿落地井架，在操作状态下不晃动，抗扭转刚度和承载能力提高。

这些专利技术对开发钻台高度可调，稳定性高，底座和井架自行升降的底座和井架结构的开发有所启发。

发明内容