[發明專利]一種高效作業鉆機及方法

有效

• 申請號: 202011033200.9
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112343524B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 唐愛民;陳崇;田雨;呂巖;馮影川
• 申請（專利權）人: 四川宏華石油設備有限公司
• 主分類號: E21B19/00
• 分類號: E21B19/00;E21B19/06;E21B19/14;E21B19/10;E21B19/16;E21B15/00
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 韓洋

本發明公開了一種高效、作業鉆機，其主要包括底座、安裝在底座上的井架、鐵鉆工、鉆臺機械手；安裝在井架上的頂驅、多功能機械手、動力指梁，安裝在地面的動力貓道，安裝在頂驅上的吊卡。本發明的鉆機和配套的起鉆、下鉆方法在井口和立根盒區實現立根的高效豎直移運，提高起下鉆的效率，降低井下安全事故發生的風險；并且提供對應的方法在鉆井作業過程中，實現離線接卸立根，減少鉆井過程中的準備時間，提高鉆井作業效率，降低油田開發成本。

技術領域

本發明涉及石油和天然氣鉆采設備和技術領域，具體是一種高效、離線作業鉆機及方法，特別適用于陸地石油和天然氣開采的裝備。

背景技術

隨著鉆機技術的進步，鉆機領域的設計和制造技術提到了很大的提高，研發速度也得到了提升，并朝系列化、標準化、多樣化發展，鉆機性能也有了長足的進步，同時，隨著現場作業工藝、作業流程的復雜化，以及對于安全、效率越來越重視，鉆井作業對于自動化的要求越來越高，如何保證整個鉆井系統的安全、可靠和高效成為關鍵。

現在陸地鉆機主要采用下面的鉆井作業和管柱處理過程：首先，專用車輛將鉆具運輸至井場，采用現場吊車將管具吊至管排架上；然后，工人操作動力貓道從管排架上抓取管具，通過動力貓道將管具移運至鉆臺面上；接著，司鉆操作液壓吊卡抓取鉆臺面上的管具并通過頂驅提起，當管具下部接頭離開動力貓道時，由鉆工通過輔助工具或鉆臺扶正臂使管具下放至井口中，并在井口由鉆工扶正；最后，通過鉆臺面上的鐵鉆工將新的管柱與井口的管柱連接。上述操作需要2-3名工人配合操作，同時在接卸管柱立根時占用井口，鉆井作業效率低、安全性差。

在井口起鉆作業時，首先，由頂驅提起井口立柱至高位，將井口立柱坐在卡瓦上；接著，鐵鉆工伸至至井口位置將井口立柱卸開；然后，立根下端由鉆工或鉆臺機械手排至立根盒區；最后，立根上端由頂驅交接給井架工或多功能機械手，井架工或多功能機械手將立根排到立根盒區。在立根下端從井口排至立根盒區時，立根一直占用井口位置，大大降低起下鉆的效率，增加井下安全事故的發生概率。下鉆過程與起鉆過程相反，也存在類似的問題。

在本領域的慣用術語中鉆桿是單根鉆桿，立根是若干個鉆桿（通常為2至4根）接合在一形成的較長的桿件，立柱是由多根鉆桿連接在一起放入井下的管具（或鉆桿和鉆鋌的組合，也可能是多根套管）（依據連接鉆桿的數量，其長度可以從數十米直至數千米）。其中，立柱在脫扣后分離下來的數根連接的鉆桿即為立根。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種高效、作業鉆機，在井口和立根盒區實現立根的高效豎直移運，提高起下鉆的效率，降低井下安全事故發生的風險；并且還提供對應的方法在鉆井作業過程中，實現離線接卸立根，減少鉆井過程中的準備時間，提高鉆井作業效率，降低油田開發成本。

本發明的技術方案如下：

一種高效作業鉆機，包括底座、安裝在底座上的井架、鐵鉆工和動力卡瓦，還包括，

安裝在底座上的鉆臺機械手；

安裝在井架上的頂驅、動力指梁平臺和多功能機械手；

安裝在所述頂驅上的吊卡；

所述吊卡配置為能夠在豎著方向上傾擺；

所述底座上表面與動力指梁垂直對應的區域設置有立根盒區；

所述多功能機械手包括鉗頭和帶動所述鉗頭運動的傳動機構，所述鉗頭配置為用于夾持/扶持立根的上部；

所述鉆臺機械手配置為用于夾持/扶持立根的下部，并與所述鉗頭配合帶動立根在井口位置和立根盒區區之間運動；

所述鉗頭和所述鉆臺機械手之一對立根進行夾持，而另一個對該立根扶持。

本發明還提供了一種起鉆方法，包括：

第一步：頂驅在低位，吊卡打開卡住井口立柱，吊卡關閉后提井口立柱上行；