專利名稱：一種液壓缸頂升的垂直起升底座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油鉆采設(shè)備，特別是涉及到一種石油鉆機上附帶滿立根載荷并 可以垂直頂升的底座。
背景技術(shù)：
底座是石油鉆機上的主要結(jié)構(gòu)部件，用來布置、支承和固定井架及轉(zhuǎn)盤、絞車、偏 房等臺面設(shè)備，并承受它們的重量及鉆具負荷和套管負荷，堆放鉆桿立根和必要的鉆井工 具，為鉆臺作業(yè)提供必要的操作場地。其下部預(yù)留空間，以便安裝鉆井防噴器?，F(xiàn)有石油鉆機使用的底座有多種形式，其不同的結(jié)構(gòu)形式對鉆機主體結(jié)構(gòu)及鉆機 的起升特性有直接影響。因此按其結(jié)構(gòu)形式，可以將底座連同井架的起升特點概括為箱疊 式、雙升式、旋升式及繩系垂直起升式四種結(jié)構(gòu)形式。上述四種結(jié)構(gòu)中與本實用新型相近的結(jié)構(gòu)為繩系垂直起升式。其結(jié)構(gòu)特性如圖 1所示，由圖可知，該類型的鉆機的主要特點有底座分為頂層和底層，井架生根在底座底層 上，并且井架的前腿和井架人字架的后腿共同組成底座的中層并作為底座起升的導軌，這 種結(jié)構(gòu)形式能加了鉆機的整體剛性、穩(wěn)定性好，而且鉆臺高度可調(diào)。但這種底座形式利用繩 系結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)起升，所以具有不穩(wěn)定性，同時難以適應(yīng)鉆臺重心變化的需要?，F(xiàn)有技術(shù)中各種形式的總體特點是在完井之后需要移運時均需要傾卸立根、然后 下放必要的設(shè)備如底座、井架等。因此以往鉆機在完井之后拆卸、移運、安裝中均表現(xiàn)出操 作繁瑣、勞動強度大、拆卸及安裝消耗大量工時、運輸單元較多、搬家工作繁重等特點。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種符合鉆井生 產(chǎn)、鉆井流程要求的新型結(jié)構(gòu)形式的石油鉆機底座。本實用新型的鉆機底座在完井后需要 運輸時，可在附帶滿立根載荷工況下將底座垂直下發(fā)到低位，降低鉆機重心，然后進行整體 托運，當達到下一個鉆井位置、鉆機就位后再將底座頂層頂升至預(yù)定位置、此時在附帶滿立 根載荷工況的前提下起升底座，同時二層臺隨動、同步起升。為了達到上述發(fā)明目的，本實用新型提供的技術(shù)方案如下一種液壓缸頂升的垂直起升底座，該垂直起升底座包括有底座頂層和底座底層， 所述底座頂層和二層臺之間固定有立根，所述底座底層上放置有鉆機的井架和人字架，所 述的底座頂層的底部四角均設(shè)置有頂升液壓缸，該頂升液壓缸，該頂升液壓缸的向下穿過 所述的底座底層頂于地基上，分置于底座頂層底部四角的四個頂升液壓缸通過液壓管路連 接至同一個液壓泵站，每個頂升液壓缸處均設(shè)有一個位移傳感器和一個壓力傳感器，所測 的位移和壓力數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳輸至計算機上，連接所述計算機還有操作臺和IXD顯示器。所述垂直起升底座上還設(shè)有頂升導向結(jié)構(gòu)，該頂升導向結(jié)構(gòu)由井架前腿的一段和 人字架后腿的一段組合而成。[0010]所述底座頂層和底座底層間設(shè)置有用于閉合時連接的銷子。所述的液壓缸為三級大噸位長行程的頂升機構(gòu)?；谏鲜黾夹g(shù)方案，本實用新型的液壓缸頂升的垂直起升底座較現(xiàn)有技術(shù)具有如 下技術(shù)優(yōu)點第一、具有本實用新型液壓缸頂升的垂直起升底座的石油鉆機在完井后需要運輸 的時候，可以在附帶滿立根載荷工況下由液壓頂升系統(tǒng)將底座垂直下放到低位，降低鉆機 重心，然后進行整體托運。當?shù)竭_下一鉆井位置、鉆機就位后由液壓頂升系統(tǒng)將底座頂層 頂升到預(yù)定位置、此時在附帶滿立根載荷工況的前提下起升底座，同時二層臺隨動、同步起 升。因此該實用新型節(jié)省了完井后傾卸立根及鉆機就位后排放立根的繁瑣操作，大大降低 了勞動強度，節(jié)省了大量時間，減少運輸單元，使搬家工作更加方便快速。第二、本實用新型中的液壓頂升系統(tǒng)中作為頂升機構(gòu)的頂升液壓缸四點布置，避 免四點支撐時的超靜定問題；頂升或下落過程中，四個頂升機構(gòu)自動構(gòu)成三點支撐，其中一 端的兩個缸因為并聯(lián)而構(gòu)成一個單點支撐，從而避免了四點支撐時的超靜定問題；頂升機 構(gòu)到達預(yù)定位置后保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；頂升機構(gòu)將底座頂層頂升或下放到預(yù)定位置后，頂升 系統(tǒng)立即轉(zhuǎn)化為四點支撐，從而保證支撐穩(wěn)定性。第三、本實用新型中的液壓頂升系統(tǒng)底座頂層起升下放過程中精度高；系統(tǒng)的運 行及精度控制由計算機控制系統(tǒng)(PLC)實現(xiàn)，系統(tǒng)按照預(yù)定位置進行運行，并與實際檢測 量進行比較，從而實現(xiàn)精確的位置閉環(huán)控制；頂升機構(gòu)實時壓力及位移可讀。依靠壓力傳感 器和位移傳感器分別檢測實時承載壓力和位移，并通過IXD液晶顯示器輸出檢測的數(shù)據(jù)， 直觀明了 ；故本裝置具有頂升能力強，結(jié)構(gòu)緊湊性能穩(wěn)定的優(yōu)點；整個系統(tǒng)采用PLC集中控 制，同步性能好，可靠性高；液晶顯示器作為數(shù)據(jù)的檢測和輸出界面，直觀明了 ；底座頂層 頂升下放過程操作直觀、便捷，易于維護。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的繩系垂直起升式底座結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型液壓缸頂升的垂直起升底座的石油鉆機在低位狀態(tài)時的正視 結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型液壓缸頂升的垂直起升底座的石油鉆機在高位狀態(tài)時的正視 結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實用新型液壓缸頂升的垂直起升底座的石油鉆機中同步頂升系統(tǒng)整體 控制方案圖。其中，1-頂升液壓缸 2-底座頂層 3-轉(zhuǎn)盤 4-立根5-井架 6-人字架 7_司鉆房 8-轉(zhuǎn)盤驅(qū)動裝置9-絞車 10-鉆工偏房 11-底座底層 12-導軌導 向裝置13-位移傳感器 14-壓力傳感器 15-液壓泵站 16-數(shù)據(jù)線17-計算機 18-操作臺 19-IXD顯示器
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體的實施例來對本實用新型液壓缸頂升的垂直起升底座的石油鉆機做進一步的詳細闡述，但不能以此來限制本實用新型的保護范圍。本實用新型液壓缸頂升的垂直起升底座屬于大模塊自行走石油鉆機的重要組成 部分，該鉆機的特點在于附帶滿立根載荷的狀態(tài)下，可以垂直升降，并可利用自行走裝置完 成位置移動。本實用新型液壓缸頂升的垂直起升底座的具體結(jié)構(gòu)可以從圖2 圖4看出，圖2 是本實用新型液壓缸頂升的垂直起升底座的石油鉆機在低位狀態(tài)時的正視結(jié)構(gòu)示意圖，圖 3是本實用新型液壓缸頂升的垂直起升底座的石油鉆機在高位狀態(tài)時的正視結(jié)構(gòu)示意圖。 由圖可知，本實用新型的液壓缸頂升的垂直起升底座主要結(jié)構(gòu)包括有可相互分離的底座頂 層2和底座底層11。底座頂層2上放置有石油鉆機的立根4、司鉆房7、鉆工偏房10、轉(zhuǎn)盤
3、轉(zhuǎn)盤驅(qū)動裝置8和絞車9，底座底層11上放置有鉆機的井架5和人字架6，井架5和人字 架6穿過所述的底座頂層2，井架5上的二層臺和底座頂層2之間垂直固定有所述的立根4。所述的底座頂層2的底部四角均設(shè)置有頂升液壓缸1，該頂升液壓缸1向下穿過所 述的底座底層11頂于地基上。垂直起升底座上還設(shè)有頂升導向結(jié)構(gòu)12，該頂升導向結(jié)構(gòu)由 井架前腿的一段和人字架后腿的一段組合而成。所述底座頂層2和底座底層11間設(shè)置有用于閉合時連接的銷子。在底座頂層2 和底座底層11閉合時，通過銷子將二者緊密連接固定，然后實現(xiàn)整體運輸，增加運輸?shù)姆€(wěn) 定性；進行鉆井操作，增強鉆井過程中的穩(wěn)定性，拆開銷子，通過頂升液缸的作用將底座頂 層2和底座底層11分離。由于附帶立根4起升下放底座頂層2，起升及下放載荷大，所以本實用新型中采用 了四套大噸位長行程的三級頂升機構(gòu)，即四個頂升液缸1，分別布置在鉆臺的四個角上，將 鉆臺頂升或下放到預(yù)定位置。頂升液壓缸的數(shù)量為4個、單個頂升液壓缸承載量為165T，由 四個頂升液壓缸組成的頂升機構(gòu)的總承載為660T。上述的頂升液缸四點布置，避免四點支撐時的超靜定問題；頂升或下落過程中，四 個頂升機構(gòu)自動構(gòu)成三點支撐，其中一端的兩個缸因為并聯(lián)而構(gòu)成一個單點支撐，從而避 免了四點支撐時的超靜定問題。頂升機構(gòu)到達預(yù)定位置后保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；頂升機構(gòu)將底 座頂層頂升或下放到預(yù)定位置后，頂升系統(tǒng)立即轉(zhuǎn)化為四點支撐，從而保證支撐穩(wěn)定性。為了提高底座頂層起升下放過程中的精度，系統(tǒng)的運行及精度控制由計算機控制 系統(tǒng)(PLC)實現(xiàn)。具體結(jié)構(gòu)如圖4所示，圖4是本實用新型液壓缸頂升的垂直起升底座的 石油鉆機中同步頂升系統(tǒng)整體控制方案圖。由圖可知，分置于底座頂層2底部四角的四個 頂升液壓缸1通過液壓管路連接至同一個液壓泵站15，每個頂升液壓缸1處均設(shè)有一個位 移傳感器13和一個壓力傳感器14，所測的位移數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線16傳輸至計算 機17上，連接所述計算機17還有操作臺18和IXD顯示器19。頂升系統(tǒng)按照預(yù)定位置進行運行，并與實際檢測量進行比較，從而實現(xiàn)精確的位 置閉環(huán)控制；同步精度+3_。通過上述設(shè)置，頂升機構(gòu)實時壓力及位移可讀。依靠壓力傳感 器和位移傳感器分別檢測實時承載壓力和位移，并通過IXD液晶顯示器輸出檢測的數(shù)據(jù)， 直觀明了。本實用新型在頂升過程中，首先將頂升系統(tǒng)的四個頂升液壓缸1布置在底座頂層 四個位置，用以承擔頂升鉆臺所需動力。然后將底座底層11和底座頂層2固定連接的銷子拔出，從而將底座頂層2與底座底層兒分離，為起升底座頂層2做準備。臺面上隨同底座頂層同步起升的部件、設(shè)備有底座頂層2、轉(zhuǎn)盤3、立根盒梁上的 立根4、司鉆房7、轉(zhuǎn)盤獨立驅(qū)動裝置8、絞車9、鉆工偏房10及臺面上其它附件。這些部件、 設(shè)備的自重構(gòu)成了頂升底座的載荷。不隨同臺面同步運動的部件由井架5、人字架6、底座 底層11，這些結(jié)構(gòu)為頂升底座頂層起到支撐及導向作用。然后，啟動液壓泵站15、啟動頂升控制系統(tǒng)、設(shè)定操作臺18參數(shù)，開始頂升，頂升 液壓缸1支撐底座頂層2脫離底座底層11的支撐，沿井架前腿和人字架后退的導軌導向結(jié) 構(gòu)12開始向上運動。此時通過壓力傳感器13和位移傳感器14分別檢測實際承載壓力和 位移。經(jīng)數(shù)據(jù)線16傳輸至計算機17，然后由終端IXD顯示器19顯示4個頂升液壓缸1實 時的壓力及位移。整個頂升系統(tǒng)的運行及精度控制由計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)。系統(tǒng)按照預(yù)定 位置進行運行，并與實際檢測量進行比較，從而實現(xiàn)精確的位置閉環(huán)控制；同步精度+3mm。 在底座頂層由低位(距地面3000mm)運行至高位(距地面9000mm)就位后，連接底座頂層 2與井架5和人字架6的固定連接，完成底座頂層的起升工作。底座頂層2下放的過程與頂升過程相似，不同之處是首先啟動液壓泵站15和頂升 控制系統(tǒng)，使四個頂升液壓缸1至全工作行程和工作載荷。然后移除底座頂層與井架和人 字架間的固定連接，下放底座頂層至低位，用銷子連接底座底層與底座頂層的固定連接，完 成底座頂層下放工作。采用本實用新型結(jié)構(gòu)的液壓缸垂直頂升下放的底座，可以使搬家工作操作簡單、 勞動強度低、運輸單元較少。大大提高搬家移運的工作效率，縮短打井周期，具有顯著的進
步o
權(quán)利要求一種液壓缸頂升的垂直起升底座，其特征在于，該垂直起升底座包括有可相分離的底座頂層(2)和底座底層(11)，所述底座頂層(2)和二層臺之間固定有立根(4)，鉆機的井架(5)和人字架(6)穿過所述的底座頂層(2)固定于所述的底座底層(11)上，所述的底座頂層(2)的底部四角均設(shè)置有頂升液壓缸(1)，該頂升液壓缸(1)向下穿過所述的底座底層(11)頂于地基上，四個所述的頂升液壓缸(1)通過液壓管路連接至同一個液壓泵站(15)上，每個頂升液壓缸(1)均配有一個位移傳感器(13)和一個壓力傳感器(14)，所測的位移數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線(16)傳輸至計算機(17)上，所述計算機(17)還連接有操作臺(18)和LCD顯示器(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓缸頂升的垂直起升底座，其特征在于，所述垂直起 升底座上還設(shè)有穩(wěn)定底座頂層升降的頂升導向結(jié)構(gòu)(12)，該頂升導向結(jié)構(gòu)由井架前腿的一 段和人字架后腿的一段卡于所述的底座頂層內(nèi)組合而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓缸頂升的垂直起升底座，其特征在于，所述底座頂 層⑵和底座底層(11)間設(shè)置有用于閉合時連接的銷子(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓缸頂升的垂直起升底座，其特征在于，所述的液壓 缸(1)為三級頂升機構(gòu)。
專利摘要本實用新型涉及一種液壓缸頂升的垂直起升底座，該垂直起升底座包括有可相分離的底座頂層和底座底層，底座頂層和二層臺之間固定有立根，底座底層上固定有鉆機的井架和人字架，底座頂層的底部四角均設(shè)置有頂升液壓缸，該頂升液壓缸向下穿過所述的底座底層頂于地基上。本實用新型節(jié)省了完井后傾卸立根及鉆機就位后排放立根的繁瑣操作，大大降低了勞動強度，節(jié)省了大量時間，減少運輸單元，使搬家工作更加方便快速。
文檔編號E21B15/00GK201581815SQ20092021234
公開日2010年9月15日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者周毅, 尹立明, 楊佳怡, 汪洋, 皇甫文英, 祁強國 申請人:中曼石油天然氣集團有限公司