一种四单根立柱钻机用井架装置

本实用新型涉及石油钻机技术领域，尤其涉及一种四单根立柱钻机用井架装置。

背景技术：

随着石油资源的不断开采，中浅地层的石油资源日益减少，因而深层及超深层的油气资源开采将会成为未来获取石油资源的主要途径。

传统的8000m及9000m深井及超深井钻机均是以三个单根组成一个立柱单元进行钻进，由于所钻地层较深，起下钻频繁，钻井周期也被拉长，开采成本较之中浅层石油资源的开采大幅增加。

为了进一步提高起下钻速率，缩短钻井周期，降低钻井成本，将四个单根组成一个起下钻单元，这比常规的三单根立柱长一个单根，约长9.4m。

但是，由于加了一个单根，立柱变长，其柔性将会明显增加，在立柱的靠放及运移过程中可能会出现靠放变形大、失稳、滑移甚至倾覆等风险。

此外，由于增加了一个单根，井架的有效高度较之传统的9000m超深井钻机的井架也增长了约8m，井架高度增加，带来的首要问题就是井架总体质量增大，进而导致井架的起升载荷增加，起升稳定性降低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种四单根立柱钻机用井架装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种四单根立柱钻机用井架装置，包括基座、旋升式底座、人字架、井架、二层台、绞车，所述基座包括相互组装的前基座、中基座和后基座，所述绞车安装在后基座上，所述二层台安装在井架的上部，所述井架位于二层台的下侧还安装有辅助二层台；

所述旋升式底座包括前立柱、上座、后立柱和斜立柱，所述前立柱、后立柱和斜立柱的底端均与基座铰接，所述前立柱和后立柱的顶端与上座铰接，所述后立柱的底端与斜立柱的底端共同与基座铰接，所述斜立柱的顶端通过插销与前立柱的顶端可拆卸安装；

所述人字架包括前腿、后腿和液压缓冲装置，所述前腿的底端与基座可拆卸式铰接，所述后腿的底端与基座销轴铰接，所述液压缓冲装置安装在前腿的上部且面向井架一侧设置，所述井架的底端与基座通过双耳座销轴铰接；

所述辅助二层台包括走道、猴台、翻转指梁、支撑杆、双耳支撑板、转轴和护栏，所述走道通过支撑杆与井架安装，所述猴台设置在走道中部的内侧，所述翻转指梁通过转轴与双耳支撑板转动安装，所述双耳支撑板与走道的内侧壁配焊安装，所述护栏安装在走道外侧上。

进一步地，所述井架的底端与基座通过井架下部安装点销轴铰接安装。

进一步地，所述人字架前腿的底端通过人字架前腿安装点与基座铰接安装，所述人字架的后腿通过人字架后腿安装点与调节件铰接，调节件的一端与基座铰接，另一端与调节螺栓螺纹安装，且通过两个螺帽进行调节限位，调节螺栓的底端则与基座铰接。

进一步地，所述前立柱分为两排，且靠近后立柱的一排与斜立柱的顶端可拆卸安装。

进一步地，所述井架还安装有天车和游车起放平台，且天车和游车起放平台均与绞车的钢丝绳相互配合。

进一步地，所述人字架通过安装在基座上的人字架起升液压缸进行起升。

进一步地，所述人字架的顶端还安装有导向滑轮。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1、本方案井架的设计满足四单根立柱钻机的工作要求，二层台安装高度距离钻台面34.5m，增加了辅助二层台，其安装高度位于钻台面以上16m位置处，减小了四单根立柱靠放的变形及倾覆危险，满足四单根超长立柱安全靠放及扶正要求；此外，辅助二层台内的翻转指梁为翻转式铰接结构，当指梁翻转为水平方向时，可作为二单根立柱的二层台，实现二单根立柱的上端支撑及靠放。

2、本方案的基座设计为前高后低式结构，井架及人字架安装在基座上，井架的载荷可直接传递到基座和基础面上，受力情况较好，钻机的整体稳定性更好。绞车安装在基座的低位后基座上，只需起升前基座上的底座以及前台面设备及司钻偏房等，不再携带井架和绞车一同起升，因此，与常规的双升式钻机底座相比，钻机的底座起升载荷较小，且基座的后部配置有配重水箱，可起到配重作用。绞车安装在基座的后基座上，因后基座的高度低，降低了绞车和传动机组安装难度，不但减少了底座整体起升质量，也使得底座的钻台面更加宽敞。

综上所述，本方案的井架增加了辅助二层台，减小了四单根立柱靠放的变形及倾覆危险，满足四单根超长立柱安全靠放及扶正要求，同时通过翻转指梁的设计也可实现二单根立柱的上端支撑及靠放，井架下侧的底座在起升后，其高度大于基座的高度，且绞车安装在基座的低位后基座上，不再携带井架和绞车一同起升，因此起升载荷较小，起升过程简单且安全。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

图1为本实用新型提出的一种四单根立柱钻机用井架装置的起升后示意图；

图2为本实用新型提出的一种四单根立柱钻机用井架装置的起升前示意图；

图3为本实用新型中旋升式底座与基座的安装示意图；

图4为本实用新型中旋升式底座的旋升过程示意图；

图5为本实用新型中人字架的正视图；

图6为本实用新型中人字架的起升过程示意图；

图7为本实用新型中辅助二层台的正视图；

图8为本实用新型中辅助二层台与井架连接的横向截面示意图；

图9为本实用新型中翻转指梁与辅助二层台的安装结构示意图；

图10为本实用新型中井架以及人字架与基座的安装点分布示意图；

图11为本实用新型中人字架后腿与基座的可调节安装示意图。

图中：1基座、101前基座、102中基座、103后基座、2旋升式底座、201前立柱、202上座、203后立柱、204斜立柱、3人字架、301前腿、302后腿、303液压缓冲装置、4井架、5二层台、6辅助二层台、601走道、602猴台、603翻转指梁、604支撑杆、605双耳支撑板、606转轴、607护栏、7绞车、8高支架、9游车起放平台、10井架下部安装点、11人字架前腿安装点、12人字架起升液压缸、13调节螺栓、14调节件、15螺帽、16人字架后腿安装点。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参照图1-11，一种四单根立柱钻机用井架装置，包括基座1、旋升式底座2、人字架3、井架4、二层台5、绞车7，基座1包括相互组装的前基座101、中基座102和后基座103，当旋升式底座2升起时，其高度大于基座1的高度，绞车7安装在后基座103上，后基座103上还可安装配重水箱，二层台5安装在井架4的上部，井架4位于二层台5的下侧还安装有辅助二层台6；

二层台5位于钻台面以上34.5m处，辅助二层台6位于钻台面以上16m处。

井架4还安装有天车和游车起放平台9，且天车和游车起放平台9均与绞车7的钢丝绳相互配合。

井架4为k型前开口桁架结构，共分为五段，各段之间采用单双耳板和销轴连接，每段由背横梁及斜拉杆等构件组成，在地面或者接近地面水平组装，整体起放，分段运输。井架4的起升前状态可参照图2，起升前还通过高支架8进行支撑，使其与地面存在夹角，降低起升的难度。

旋升式底座2包括前立柱201、上座202、后立柱203和斜立柱204，前立柱201、后立柱203和斜立柱204的底端均与基座1铰接，前立柱201和后立柱203的顶端与上座202铰接，后立柱204的底端与斜立柱204的底端共同与基座1铰接，斜立柱204的顶端通过插销与前立柱201的顶端可拆卸安装；

人字架3包括前腿301、后腿302和液压缓冲装置303，前腿301的底端与基座1可拆卸式铰接，后腿302的底端与基座1铰接，液压缓冲装置303安装在前腿301的上部且面向井架4一侧设置，井架4的底端与基座1通过双耳座销轴铰接；

具体的，参照图10，人字架3的前腿301的底端通过人字架前腿安装点11与基座1销轴铰接安装。

具体的，参照图11，人字架3的后腿302通过人字架后腿安装点16与调节件14铰接，调节件4的一端与基座1铰接，另一端与调节螺栓13螺纹安装，且通过两个螺帽15进行调节限位，调节螺栓13的底端则与基座1铰接。

辅助二层台6包括走道601、猴台602、翻转指梁603、支撑杆604、双耳支撑板605、转轴606和护栏607，走道601通过支撑杆604与井架4螺栓销轴安装，其中支撑杆604、辅助二层台6底部及井架4的前立柱构成三角形稳定结构，猴台602设置在走道601中部的内侧，翻转指梁603通过转轴606与双耳支撑板605转动安装，双耳支撑板605与走道601的内侧壁配焊安装，护栏607安装在走道601上，所述护栏607采用钢结构作为骨架，与辅助二层台6的外围通过框插式连接，外蒙瓦楞钢板，块与块之间采用螺栓活连接。

翻转指梁603通过转轴606与双耳支撑板605可实现翻转功能，当翻转指梁603翻转至水平位置时，可作为二单根立柱的二层台，用以约束立根盒中的立根，当翻转指梁603翻转至竖直位置时，可作为四单根立柱的辅助二层台，从而可以减小四单根立柱的靠放变形。

走道601分为左右相互连通的两部分，猴台602位于走道601左侧和右侧之间，是井架工排放立根的工作台。

井架4的底端与基座1通过井架下部安装点10铰接安装。

前立柱201分为两排，且靠近后立柱203的一排与斜立柱204的顶端可拆卸安装。

参照图6，人字架3通过安装在基座1上的人字架起升液压缸12进行起升。

人字架3的顶端还安装有导向滑轮。

本实用新型的工作原理及使用流程：

井架、人字架及底座均在地面上低位整体组装。

人字架3低位安装完成后，在人字架3的后腿302配置了一套人字架起升用液压缸，液压源由钻机机具液压站提供，由液压缸将人字架3起升到位，安装和起升更为方便、安全。人字架起升原理示意图见图6。

人字架3起升到位后，再起升井架4。井架4的底部支脚布置在基座1的前基座101上，井架4的载荷可直接传递到基座1和基础面上，使得基座1整体受力状况较好，增加了钻机的整体稳定性。依靠基座1的后基座103上绞车7的动力，通过快绳、大钩及起升三脚架等拉动起升大绳，实现井架4由水平位置起升到垂直位置。井架4的起升过程为现有技术原理，因此本方案不详述。

井架4起升时为了能够使得井架4平稳的靠放在人字架3上，同时下放井架4时又能使井架4重心前移，从而依靠井架4本身自重下落，在人字架3上设有液压缓冲装置303(液压缸)，通过液压缓冲装置303的伸缩来实现对井架4的控制。待井架4缓慢起升至与全部伸出的液压缓冲装置303接触后，适当缩回液压缓冲装置303，井架4起升到位后，锁上井架4下体与人字架3之间的锁紧装置(现有技术)。井架4起升示意图见图2。

井架4起升完成后，利用绞车7的动力起升底座2。绞车7的安装和工作均位于基座1的后基座103，不随钻台前台起升，减少了因绞车7体积和质量增加过大带来的安装、检修难度，减低了底座2整体起升载荷，降低了底座2起升风险。底座2前台依据平行四边形原理依靠绞车7动力由低位整体起升至工作位置，底座2起升仅需起升底座2台面及司钻偏房等，无须再携带井架4一同起升，相对于双升式底座其起升载荷明显减小。既保留了弹弓式底座可使钻台面构件及司钻偏房、司钻控制房及转盘等全部设备一次低位完成安装并整体起升的特点，又兼有传统旋升式底座结构稳定性好的优点，使高位钻台面宽敞、操作视线良好，并且减少了钻台面噪声，改善了操作人员的工作环境。底座2的起升示意图见图4。

在人字架3、井架4及底座2均起升至工作位置后，即可进行四单根立柱起下钻具、排放立根及下套管等钻采作业。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。