[實用新型]全液壓深井鉆機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920370007.0
• 申請日: 2019-03-22
• 公開（公告）號: CN209653956U
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王清巖
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: E21B3/02
• 分類號: E21B3/02;E21B15/00;E21B19/00;E21B19/14;E21B21/00;E21B44/00;E21B19/16;B66C11/22
• 代理公司: 22206 長春市吉利專利事務(wù)所
• 代理人: 李曉莉<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

全液壓深井鉆機(jī)，包括鉆塔、主液壓提升裝置、液壓頂部驅(qū)動鉆井裝置、泥漿連續(xù)循環(huán)裝置、液壓自動排管機(jī)、液壓平臺鉆具輸運裝置、綜合液壓站、鉆機(jī)電氣控制系統(tǒng)、液壓鐵鉆工及儲備液壓能源，鉆塔、主液壓提升裝置、液壓頂部驅(qū)動鉆井裝置、泥漿連續(xù)循環(huán)裝置、液壓自動排管機(jī)、液壓平臺鉆具輸運裝置、綜合液壓站、液壓鐵鉆工及儲備液壓能源均配備隨動PLC控制器，各PLC控制器及鉆機(jī)電氣控制系統(tǒng)內(nèi)的主控PLC控制系統(tǒng)連接到總線上，相互之間進(jìn)行通訊連接；本實用新型全液壓深井鉆機(jī)整機(jī)采用先進(jìn)的機(jī)電液一體化技術(shù)構(gòu)建，具有自動化程度高、控制精度高、運行平穩(wěn)可靠，便于實現(xiàn)大功率集成化智能控制的優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種全液壓深井鉆機(jī)，屬于石油天然氣井、地?zé)峋约吧畈刻綔y井等勘探鉆采施工應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

深井鉆機(jī)是勘探或鉆采地殼深部資源、獲取深部地下信息的重要裝備。深井鉆機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域涉及石油天然氣鉆采、地?zé)豳Y源開發(fā)、深部巖芯鉆探等。傳統(tǒng)的深井鉆機(jī)主傳動裝置通常由提升絞車和轉(zhuǎn)盤組成。其中提升絞車提供單股鋼繩繞過天車定滑輪組和游車動滑輪組構(gòu)成混穿或順穿繩系，由此構(gòu)成滑輪倍力機(jī)構(gòu)，以達(dá)到提升鉆柱所需鉤載的要求。井下鉆柱的回轉(zhuǎn)作業(yè)主要由轉(zhuǎn)盤驅(qū)動。常見的提升絞車多以大功率交流變頻電機(jī)為主動力部件，為獲得較高的鉆壓控制精度，需要在主電機(jī)的基礎(chǔ)上再疊加一臺小功率交流變頻電機(jī)，用于調(diào)控鉆壓和送進(jìn)速度。常見的回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置包括頂驅(qū)和井底馬達(dá)，其中頂驅(qū)是可以替代轉(zhuǎn)盤的地面驅(qū)動裝置，而井底馬達(dá)則是潛入井下，在靠近鉆頭處驅(qū)動其下部鉆柱回轉(zhuǎn)的井底動力裝置，井底馬達(dá)一般需要與頂驅(qū)或轉(zhuǎn)盤共同使用。地面裝備主要用于驅(qū)動鉆柱回轉(zhuǎn)，井底馬達(dá)主要用于驅(qū)動鉆頭回轉(zhuǎn)。

下放至井內(nèi)的鉆柱通常由鉆頭、各種井下作業(yè)工具如井底馬達(dá)和震擊器等以及各類管具如鉆挺、鉆桿等所組成，鉆柱中數(shù)量最多的管體為鉆桿，通常將獨立的鉆桿稱作單根，單根鉆桿接頭處采用螺紋聯(lián)接，而將多個鉆桿擰緊在一起的管柱稱作立根。常規(guī)鉆井作業(yè)時一個立根由三根鉆桿組成，故在單根鉆桿有效長度為L的情況下，立根的有效長度為3×L。按照石油行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，立根長度一般約為三十米。由于鉆頭和井下工具在鉆井作業(yè)過程中壽命有限，深井鉆探工程需要經(jīng)歷多個回次的鉆柱提升與下放，以便更換鉆頭方可完成。為應(yīng)對復(fù)雜的地層條件，鉆井工藝也需調(diào)整，這種調(diào)整往往不僅是鉆進(jìn)規(guī)程的改變，還需要進(jìn)行鉆頭及井下機(jī)具組合的更換。

于是多個回次的鉆柱起-下、擰-卸操作和排放成為除正常鉆進(jìn)以外最為頻繁的作業(yè)任務(wù)。深井鉆柱的起-下、擰-卸操作，以及在地面和鉆臺面之間的鉆桿和立根運移操作，消耗了大量輔助作業(yè)時間。采用人工作業(yè)方式進(jìn)行上述操作則需要地面鉆工、鉆臺面鉆工、二層臺井架工、司鉆房內(nèi)的司鉆等多位人員協(xié)同完成，這是一項作業(yè)環(huán)境惡劣、重體力、邏輯性強(qiáng)、高重復(fù)性、高危險度的勞動。目前各類常見的鉆機(jī)通過配置自動化機(jī)具的途徑來提升管具運移、鉆柱擰-卸以及立根排列的自動化程度，所述的自動化機(jī)具通常包括自動貓道、自動排管機(jī)、鉆臺面鐵鉆工等，其中自動貓道可替代常規(guī)坡道實現(xiàn)管具在地面和鉆井平臺之間的自動輸運，并可配合頂驅(qū)、鐵鉆工完成接單根操作。自動排管機(jī)用于完成立根運移和排列，與頂驅(qū)、鐵鉆工配合完成接卸立根操作。鉆臺面鐵鉆工則是替代了傳統(tǒng)的液氣大鉗和液壓貓頭，可自動定位至鉆柱回轉(zhuǎn)中心，自動調(diào)整夾持高度，自動完成鉆柱間的擰-卸操作，且能精確控制上扣力矩。此外，采用液壓或氣動執(zhí)行元件驅(qū)動的自動卡瓦，可在鉆具提升、下放和落座過程中自動卡緊或松開。