一种适应顶驱随井架运输的撬装作业机及其作业方法与流程

本发明涉及井架车载作业机，尤其涉及一种适应顶驱随井架运输的撬装作业机及其作业方法。

背景技术：

1、随着“一趟钻”技术的深入推广，起下钻次数减少，井场的转场更加频繁，车载钻机的数量不断增加。

2、但钻机整体集成于载车上，钻机的起升及施工用发电机、变速箱均布置于载车上，井架安装于载车上后，使得整车因设置于井架内的随车顶驱和二层台而超高，造成运输压力大；而将顶驱拆除后分别运输，顶驱的拆装工作会增大钻机转场的工作量。

技术实现思路

1、针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种适应顶驱随井架运输的撬装作业机及其作业方法，其解决了现有技术中存在的车载钻机运输压力大的问题。

2、根据本发明的实施例，一种适应顶驱随井架运输的撬装作业机，包括通过拖车和载车进行运输的井架以及与井架分别运输的主机撬，主机撬上集成有井架起升用起升油缸、绞车和配电房，主机撬的一端连接有升降钻台，其中绞车为交流变频电驱动绞车，井架底部与升降钻台之间设置有通过销轴对接的连接耳板组，起升油缸倾斜布置，井架后腿中部设置有对起升油缸的活动端进行导向的导向结构，导向结构的一侧设置有自动锁销组件，井架上设置有可随井架运输的游车一体式顶驱。

3、优选的，所述导向结构包括设置于所述井架后腿上的连接座，连接座成直角结构，连接座一端垂直于所述井架，连接座的另一端朝向所述井架的底端，所述起升油缸的活动端设置有弧形连接头，连接座的内侧设置有与弧形连接头配合的弧形内壁，弧形内壁的一端设置有沿所述井架方向向下的引导段，弧形连接头的外径与弧形内壁的内径相等，弧形连接头和连接座上开设有尺寸相同的销孔，连接座上的销孔与弧形内壁同轴，弧形连接头上的销孔同轴开设。

4、优选的，所述弧形连接头的侧壁固定安装有弧形的滑块，滑块与所述弧形连接头同轴，滑块的外壁光滑，在所述起升油缸处于倾斜状态，且所述起升油缸朝向远离所述升降钻台的方向时，滑块位于所述弧形连接头的顶部。

5、优选的，所述自动锁销组件包括自动穿销油缸、锁销和连接套，连接套固定连接于所述连接座上，自动穿销油缸同轴固定于连接套的活动端，自动穿销油缸的活动端固定连接滑动设置于连接套内的锁销的一端，连接套的外壁设置有对锁销上的垂直杆进行导向的导向槽，锁销的外径与所述销孔的大小相等。

6、优选的，所述连接耳板组包括分别布置于所述井架前腿和后退的两个第一耳板以及设置于所述升降钻台顶部的四个第二耳板，第二耳板中部设置有供第一耳板插入的凹槽，第一耳板布置于所述井架的外侧。

7、优选的，所述主机撬顶部可拆卸地设置有辅助支撑机构，辅助支撑机构包括底部的人字架和竖直滑动设置于人字架顶部的升降支撑杆，人字架顶部设置有带销孔的连接环，升降支撑杆设置于连接环内，升降支撑杆上沿轴向等距设置有销孔，升降支撑杆顶部水平固定连接有弹性支撑垫块，辅助支撑机构的宽度大于所述井架的宽度。

8、优选的，所述井架为三节直立套装井架，所述井架的后腿朝向所述主机撬安装，所述升降钻台底部竖直设置有伸缩油缸。

9、一种适应顶驱随井架运输的撬装作业机的作业方法，井架安装包括如下步骤： 步骤一、分布运输，通过拖车和载车分别运输井架、主机撬和升降钻台，其中升降钻台与主机撬通过同一载车运输，支撑井架的载车的顶部设置有用于固定井架的“y”形支架，井架的前腿上设置有连接板，游车一体式顶驱的两侧设置有相应的连接块，连接块与连接板之间通过穿销连接，销轴方向水平；步骤二、井架安装，根据钻孔位置确定升降钻台的安装位置，固定安装处于收缩状态的升降钻台，再通过升降钻台与主机撬之间的耳板进行主机撬的固定，通过调运设备调运井架，将井架水平调运至主机撬的上方，通过连接耳板组进行井架与升降钻台之间的对接，仅进行井架后腿与升降钻台上的耳板进行穿销连接，同时，控制起升油缸的活动端伸出，通过导向结构和自动锁销组件进行井架后腿中部与起升油缸的活动端销接； 步骤三、井架顶升，控制起升油缸伸出，起升油缸推动井架，使得井架绕井架的后腿与升降钻台之间的连接销轴转动，在井架转动过程中，起升油缸绕其缸筒与主机撬之间的销轴转动，最终转动至井架处于直立状态，且井架的前腿底部的耳板与升降钻台顶部的耳板配合，进行该处耳板的穿销，自动锁销组件打开，控制起升油缸收缩；步骤四、通过绞车配合井架内的游车一体式顶驱进行井架的起升，优先起升井架的上体，之后为中体，井架起升过程中，每起升一节，进行被起升节的穿销固定； 井架拆卸步骤与上述井架安装步骤相反。

10、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

11、1、适用网电驱动绞车工作，撬装形式相比车载形式，可以减少主机的行驶系统如发动机、变速箱、车桥、轮胎等，节约了成本。

12、2、适用双立根的大修类/钻井类设备，顶驱可以随车运输或起升，无需在每次井场转运前拆装顶驱，减少钻前的设备安装的工作量。

13、3、采用直立三节/双立根/井架上钻台结构形式的井架，直立三节井架的结构新颖，单独运输状态总长度小，作业状态对自动化工具的匹配性好。

14、4、可配备本体前倾式顶驱，由自动猫道输送的管柱不经吊环摆直、而是直接由顶驱中心管旋转接扣，实现超级单根钻井作业。

15、5、解决顶驱随车移运的作业机普遍存在的移运状态整车超高问题。

技术特征：

1.一种适应顶驱随井架运输的撬装作业机，其特征在于：包括通过拖车（1）和载车（2）进行运输的井架（3）以及与井架（3）分别运输的主机撬（5），主机撬（5）上集成有井架（3）起升用起升油缸（6）、绞车（10）和配电房，主机撬（5）的一端连接有升降钻台（7），其中绞车（10）为交流变频电驱动绞车，井架（3）底部与升降钻台（7）之间设置有通过销轴对接的连接耳板组（8），起升油缸（6）倾斜布置，井架（3）后腿中部设置有对起升油缸（6）的活动端进行导向的导向结构，导向结构的一侧设置有自动锁销组件，井架（3）上设置有可随井架运输的游车一体式顶驱（4）。

2.如权利要求1所述一种适应顶驱随井架运输的撬装作业机，其特征在于：所述导向结构包括设置于所述井架（3）后腿上的连接座（14），连接座（14）成直角结构，连接座（14）一端垂直于所述井架（3），连接座（14）的另一端朝向所述井架（3）的底端，所述起升油缸（6）的活动端设置有弧形连接头（16），连接座（14）的内侧设置有与弧形连接头（16）配合的弧形内壁，弧形内壁的一端设置有沿所述井架（3）方向向下的引导段，弧形连接头（16）的外径与弧形内壁的内径相等，弧形连接头（16）和连接座（14）上开设有尺寸相同的销孔，连接座（14）上的销孔与弧形内壁同轴，弧形连接头（16）上的销孔同轴开设。

3.如权利要求2所述一种适应顶驱随井架运输的撬装作业机，其特征在于：所述弧形连接头（16）的侧壁固定安装有弧形的滑块（15），滑块（15）与所述弧形连接头（16）同轴，滑块（15）的外壁光滑，在所述起升油缸（6）处于倾斜状态，且所述起升油缸（6）朝向远离所述升降钻台（7）的方向时，滑块（15）位于所述弧形连接头（16）的顶部。

4.如权利要求2所述一种适应顶驱随井架运输的撬装作业机，其特征在于：所述自动锁销组件包括自动穿销油缸（11）、锁销（12）和连接套（13），连接套（13）固定连接于所述连接座（14）上，自动穿销油缸（11）同轴固定于连接套（13）的活动端，自动穿销油缸（11）的活动端固定连接滑动设置于连接套（13）内的锁销（12）的一端，连接套（13）的外壁设置有对锁销（12）上的垂直杆进行导向的导向槽，锁销（12）的外径与所述销孔的大小相等。

5.如权利要求1所述一种适应顶驱随井架运输的撬装作业机，其特征在于：所述连接耳板组（8）包括分别布置于所述井架（3）前腿和后退的两个第一耳板以及设置于所述升降钻台（7）顶部的四个第二耳板，第二耳板中部设置有供第一耳板插入的凹槽，第一耳板布置于所述井架（3）的外侧。

6.如权利要求1所述一种适应顶驱随井架运输的撬装作业机，其特征在于：所述主机撬（5）顶部可拆卸地设置有辅助支撑机构（9），辅助支撑机构（9）包括底部的人字架和竖直滑动设置于人字架顶部的升降支撑杆，人字架顶部设置有带销孔的连接环，升降支撑杆设置于连接环内，升降支撑杆上沿轴向等距设置有销孔，升降支撑杆顶部水平固定连接有弹性支撑垫块，辅助支撑机构（9）的宽度大于所述井架（3）的宽度。

7.如权利要求1所述一种适应顶驱随井架运输的撬装作业机，其特征在于：所述井架为三节直立套装井架，所述井架（3）的后腿朝向所述主机撬（5）安装，所述升降钻台（7）底部竖直设置有伸缩油缸。

8.如权利要求1-7任一项所述一种适应顶驱随井架运输的撬装作业机的作业方法，其特征在于，井架安装包括如下步骤： 步骤一、分布运输，通过拖车（1）和载车（2）分别运输井架（3）、主机撬（5）和升降钻台（7），其中升降钻台（7）与主机撬（5）通过同一载车（2）运输，支撑井架（3）的载车（2）的顶部设置有用于固定井架（3）的“y”形支架，井架（3）的前腿上设置有连接板，游车一体式顶驱（4）的两侧设置有相应的连接块，连接块与连接板之间通过穿销连接，销轴方向水平； 步骤二、井架安装，根据钻孔位置确定升降钻台（7）的安装位置，固定安装处于收缩状态的升降钻台（7），再通过升降钻台（7）与主机撬（5）之间的耳板进行主机撬（5）的固定，通过调运设备调运井架（3），将井架（3）水平调运至主机撬（5）的上方，通过连接耳板组（8）进行井架（3）与升降钻台（7）之间的对接，仅进行井架（3）后腿与升降钻台（7）上的耳板进行穿销连接，同时，控制起升油缸（6）的活动端伸出，通过导向结构和自动锁销组件进行井架（3）后腿中部与起升油缸（6）的活动端销接； 步骤三、井架顶升，控制起升油缸（6）伸出，起升油缸（6）推动井架（3），使得井架（3）绕井架（3）的后腿与升降钻台（7）之间的连接销轴转动，在井架（3）转动过程中，起升油缸（6）绕其缸筒与主机撬（5）之间的销轴转动，最终转动至井架（3）处于直立状态，且井架（3）的前腿底部的耳板与升降钻台（7）顶部的耳板配合，进行该处耳板的穿销，自动锁销组件打开，控制起升油缸（6）收缩； 步骤四、通过绞车（10）配合井架（3）内的游车一体式顶驱（4）进行井架（3）的起升，优先起升井架（3）的上体，之后为中体，井架（3）起升过程中，每起升一节，进行被起升节的穿销固定； 井架拆卸步骤与上述井架安装步骤相反。

技术总结
本发明提供了一种适应顶驱随井架运输的撬装作业机及其作业方法，包括通过拖车和载车进行运输的井架以及与井架分别运输的主机撬，主机撬上集成有井架起升用起升油缸、绞车和配电房，主机撬的一端连接有升降钻台，其中绞车为交流变频电驱动绞车，井架底部与升降钻台之间设置有通过销轴对接的连接耳板组，起升油缸倾斜布置，井架后腿中部设置有对起升油缸的活动端进行导向的导向结构，导向结构的一侧设置有自动锁销组件，井架上设置有可随井架运输的游车一体式顶驱。本发明产生了提高钻机转运效率、绞车使用清洁性以及避免载车超高的效果。

技术研发人员：方刚,林育森,李云祥,彭太锋,许梦杰,王鑫,刘泽华,朱荣威
受保护的技术使用者：中石化四机石油机械有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13