[發(fā)明專利]一種垂直鉆井自動調整裝置及調整方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410482249.0
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104265171A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 曾億山;周斌;訾斌;王道明;尹光才
• 申請（專利權）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B15/04;E21B33/03
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種垂直鉆井自動調整裝置，其特征是：在井架(1-4)上分別設置處在頂層的天臺(1-1)和套接于井架中部的二層臺(1-7)，導向臺(1-9)坐落于井口上，且位于井架(1-4)的中心線上，在所述導向臺(1-9)和井下鉆頭(2-3)之間的高度位置上設置一六自由度并聯(lián)調整平臺(2-1)；在所述天臺(1-1)上固定設置由柴油機驅動的減速器(1-2)，所述減速器(1-2)的輸出端設置為滾筒(1-3)，在所述滾筒(1-3)上纏繞有鋼絲繩(1-5)；井上旋轉驅動機構(1-6)吊裝在鋼絲繩(1-5)上，并能在減速器(1-2)的驅動下實現(xiàn)升降；所述井上旋轉驅動機構(1-6)的輸出端通過螺紋連接的同軸連接器連接于鉆桿(1-8)的接頭上，以驅動鉆桿(1-5)的旋轉。

2.根據(jù)權利要求1所述的垂直鉆井自動調整裝置，其特征是：所述六自由度并聯(lián)調整平臺(2-1)的結構形式為，設置一具有中心通孔的動平臺(2-1-3)，在所述中心通孔中設置有滾動軸承，鉆桿(1-8)貫穿所述中心通孔，由所述滾動軸承支承在所述中心通孔中，并可在中心通孔中軸向移動；在所述動平臺(2-1-3)的底部、沿外圓周間隔設置有六只球鉸孔；設置六只定平臺(2-1-1)，所述定平臺(2-1-1)的外側為平板面，以所述平板面抵壓于井壁實現(xiàn)在井壁上的支撐；設置六只冗余液壓桿(2-1-5)，各冗余液壓桿(2-1-5)在一端設置為球鉸鏈(2-1-5-4)，并以所述球鉸鏈(2-1-5-4)通過動平臺底部的球鉸孔與動平臺(2-1-3)鉸接，所述冗余液壓桿(2-1-5)在另一端通過虎克鉸鏈(2-1-5-1)鉸接在所述定平臺(2-1-1)的內側面中心位置處；在所述動平臺(2-1-3)上固定設置為液壓桿提供壓力油的液壓泵站(2-1-4)。

3.根據(jù)權利要求2所述的垂直鉆井自動調整裝置，其特征是：所述液壓冗余桿(2-1-5)設置為左右對稱的四桿機構，所述球鉸鏈(2-1-5-4)位于所述四桿機構的一端，所述虎克鉸鏈(2-1-5-1)位于所述四桿機構的另一端，兩個相同結構的液壓作動器(2-1-5-3)分別在兩端通過銷釘(2-1-5-2)與球鉸鏈(2-1-5-4)和虎克鉸鏈(2-1-5-1)相連接，所述兩個相同結構的液壓作動器(2-1-5-3)在腰部通過連桿(2-1-5-5)相連接。

4.根據(jù)權利要求3所述的垂直鉆井自動調整裝置，其特征是：所述液壓作動器(2-1-5-3)是由缸筒(2-1-5-3d)和與缸筒配合設置的活塞桿(2-1-5-3b)構成的液壓桿，在所述活塞桿(2-1-5-3b)的桿端設置第一吊耳(2-1-5-3a)，以所述第一吊耳(2-1-5-3a)通過銷釘與所述球鉸鏈(2-1-5-4)相連接；在所述缸筒(2-1-5-3d)的底端設置第二吊耳(2-1-5-3e)，以所述第二吊耳(2-1-5-3e)與所述虎克鉸鏈(2-1-5-1)相連接；在所述第一吊耳(2-1-5-3a)與缸筒(2-1-5-3d)之間連接有可伸縮的密封橡膠(2-1-5-3c)，以所述密封橡膠(2-1-5-3c)實現(xiàn)對所述活塞桿(2-1-5-3b)的封閉。

5.一種利用權利要求3所述的裝置進行垂直鉆井的自動調整方法，其特征是按如下步驟進行：

步驟一：鉆井設備工作前，首先啟動液壓泵站(2-1-4)，微調冗余并聯(lián)液壓作動器(2-1-5-3)的活塞桿的伸出量，將鉆桿(1-8)調節(jié)到垂直于鉆井的位置；使安裝在鉆桿內部的傾角傳感器測得鉆桿(1-8)的軸線與水平面成90°；

步驟二：啟動柴油機及減速器(1-2)，以及井上旋轉驅動機構(1-6)，鉆井設備投入工作；

在所述鉆井設備的工作過程中，利用安裝在鉆桿(1-8)內的位移傳感器實時監(jiān)測鉆頭(2-3)與動平臺(2-1-3)之間的位移，當鉆頭(2-3)向下鉆進達到與動平臺(2-1-3)之間相距2000mm時，鉆頭(2-3)停止鉆進，此時，利用傾角傳感器測得鉆桿的軸線與水平面之間的夾角，啟動六自由度并聯(lián)調整平臺(2-1)，通過調整各液壓桿的伸長量實現(xiàn)垂直度調整，使鉆桿在動平臺的帶動下調整呈垂直鉆井的工作狀態(tài)，隨后將六自由度并聯(lián)調整平臺(2-1)向下移動2000mm，并重新利用定平臺支撐于井壁(2-2)，再次啟動鉆機(2-3)繼續(xù)向下鉆進；

在鉆機鉆進過程中，利用安裝在鉆桿(1-8)內的傾角傳感器實時監(jiān)測鉆桿(1-8)軸線與水平面之間的傾角，當鉆桿(1-8)軸線與水平面的傾角小于90°時，停止鉆井工作，啟動六自由度并聯(lián)調整平臺(2-1)，針對傾角傳感器的檢測信號通過閉環(huán)控制調整各液壓桿的輸出量，使鉆桿(1-8)軸線與水平面的傾角調整至90°后繼續(xù)鉆井。