CN101852066A - 钻机轨道安装装置及其钻机轨道安装方法 - Google Patents

Abstract

一种钻机轨道安装装置及其钻机轨道安装方法。为了保证模块钻机轨道安装能够满足模块钻机工作需要，本发明轨道的底板上固定安装有锚固螺栓，底板下方的锚固螺栓上安装有调整螺母，底板上方的锚固螺栓上安装有紧固螺母；锚固螺栓垂直固定埋设在预留轨道槽中；沿轨道槽两侧预先垂直埋设有支架螺栓；调节支架成对位于轨道腹板的两侧，并固定在支架螺栓上；调节支架与轨道腹板相邻的端板上水平安装有调整螺栓，调节支架的上板上垂直安装有调整螺栓。其有益效果是采用本发明的钻机轨道安装装置及其钻机轨道安装方法，施工作业简单、安全、便捷，并且能够保证钻机轨道安装精度。

Description

钻机轨道安装装置及其钻机轨道安装方法

所属技术领域

本发明涉及一种钻机轨道，尤其是涉及一种钻机轨道安装装置及其钻机轨道安装方法。

背景技术

随着石油开采技术的不断发展，滩海地区石油勘探开发广泛采用海油陆采的方式，即在滩海地区建设海油陆采平台(通常称之为人工岛)。目前，人工岛上丛式井开采数量的大幅度增加，一个人工岛上打井数量已由原来的十几口、数十口发展到上百口乃至数百口。为了便于钻机移动，通常沿设计的井眼(混凝土浇筑的井口槽)轨迹铺设轨道，使钻机能够在轨道上移动，适应高效钻井的需要。在人工岛上大多使用特制的模块钻机进行钻井作业，模块钻机钻完一口井以后，无需拆装，就可以沿轨道整体移动到下一个井口槽位置，大大减少了非钻井作业时间，使得钻井效率大幅度提高。目前，钻机轨道已从直线型逐步发展到圆弧型，模块钻机的巨大荷载对钻机轨道承载力及稳定性提出了较高的要求，高质量的安装钻机轨道才能保证钻机行走顺利、平稳，钻机工作稳定。

钻机轨道安装属于大型特殊轨道安装，目前与钻机轨道相近的有桥式起重机和门式起重机轨道，但桥式起重机和门式起重机轨道安装精度要求(两列轨道轴线偏差≤10mm、表面平整度≤1mm等)均不能满足模块钻机的行走需要；另外，相对于钻机轨道单根重量达6吨而言，桥式起重机和门式起重机轨道较小便于安装；第三，桥式起重机和门式起重机轨道安装都是在厂区安装，较之模块钻机轨道的野外安装难度相对较低。

发明内容

为了保证钻机轨道安装能够满足模块钻机工作需要，本发明提供一种钻机轨道安装装置及其钻机轨道安装方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：钻机轨道安装装置包括钻机轨道、锚固螺栓，轨道的底板上固定安装有锚固螺栓，底板下方的锚固螺栓上安装有调整螺母，底板上方的锚固螺栓上安装有紧固螺母；锚固螺栓垂直固定埋设在预留轨道槽中。沿轨道槽两侧预先垂直埋设有支架螺栓；调节支架成对位于轨道腹板的两侧，并固定在支架螺栓上；调节支架与轨道腹板相邻的端板上水平安装有调整螺栓，调节支架的上板上垂直安装有调整螺栓。

应用钻机轨道安装装置的钻机轨道安装方法步骤如下：

第一步、预埋设支架螺栓

根据轨道的安装位置和调节支架的尺寸，沿轨道槽两侧预埋调节支架的支架螺栓，并用混凝土浇筑；

第二步、轨道就位

a.用吊装设备将轨道吊起，在轨道底板上的螺栓孔中安装锚固螺栓，位于轨道底板下方的锚固螺栓上安装有调整螺母，位于轨道底板上方的锚固螺栓上安装有紧固螺母；

b.将安装了锚固螺栓的轨道吊放在轨道槽中，轨道应高于井口槽150～200mm；

c.安装调节支架

调节支架成对位于轨道的轨道腹板两侧，调节支架的端板位于轨道腹板的侧面，将调节支架安装在预埋的支架螺栓的垫板上，支架螺栓紧固后将导轨定位，撤掉吊装轨道的设备；

第三步、轨道安装测量及首次调整

a.用GPS仪器测量出直线型轨道的基线点、弧形轨道圆心点，基线点、圆心点绝对偏差≤30mm；

b.在基线点、圆心点的点位上架设测距仪，在内侧轨道、外侧轨道上同时架设型号相同的测距棱镜，测距仪通过依次观测内外轨道至基线点或圆心点的距离求出轨道间距；

c.采用带有测微器的水准仪测量轨道水平面，根据测量结果，调节调节支架上的调整螺栓，控制轨道上平面标高达到设计工艺要求；

d.在轨道两侧的调节支架上焊接钢卡子固定轨道；

第四步、细石混凝土浇筑轨道槽

轨道槽内进行细石混凝土浇筑，细石混凝土高度低于调整螺母；

第五步、轨道的再次测量与调整

测量、调整方法与第三步中的a、b、c步骤相同；

可根据需要，重复上述测量与调整步骤，直至轨道的水平误差、相邻两导轨连接处水平误差、侧向误差等符合设计要求后，撤掉调节支架；

第六步、灌浆料自流平

轨道测量与调整完毕，将轨道底部及两侧空余位置用CGM灌浆料灌实自流平，灌浆高度与轨道底板高度相同即可；

第七步、轨道打磨

用砂轮打磨轨道端部至平滑。

本发明的有益效果是，钻机轨道安装施工作业简单、安全、便捷，并且能够保证钻机轨道安装精度。

附图说明

图1是本发明钻机轨道安装装置结构示意图。

图2是本发明钻机轨道安装装置的支架螺栓示意图。

图3是图2的俯视图。

图4是本发明钻机轨道安装完毕示意图。

图5是本发明钻机轨道安装方法中轨道测量示意图。

图中：1.轨道，2.紧固螺母，3.调整螺母，4.支架螺栓，5.调节支架，6.锚固螺栓，7.轨道槽，8.钢卡子，9.细石混凝土，10.底板，11.轨道腹板，12.基线点\圆心点，13.上板，14.调整螺栓，15.端板，16.肋板，17.盖板，18.测距棱镜，19.测距仪，20.CGM灌浆料，21.垫板，22.勾头螺栓。

具体实施方式

下面结合附图1～附图5和实施例对本发明作进一步说明。

本发明钻机轨道安装装置，包括钻机轨道1、锚固螺栓6、调节支架5、支架螺栓4等，根据钻井设计要求预留有安装钻机轨道的轨道槽7。轨道1的底板10上固定安装有锚固螺栓6，底板10下方的锚固螺栓6上安装有调整螺母3，底板10上方的锚固螺栓6上安装有紧固螺母2；锚固螺栓6垂直固定埋设在预留轨道槽7中。

沿轨道槽7两侧预先垂直埋设有支架螺栓4。支架螺栓4由4个勾头螺栓22和安装在勾头螺栓22上、与勾头螺栓22轴线基本垂直的垫板21组成，勾头螺栓22与垫板21通常采用焊接方式固定连接(见附图2、附图3)。

参见附图1。调节支架5的主体通常为工字钢，工字钢轴向一端固定安装有端板15，中部垂直于轴线固定安装有数个肋板16。工字钢与端板15，工字钢与肋板16均采用焊接方式固定连接。为了便于调整轨道1，端板15上的调整螺栓14一般为4个，且横向、纵向各2个；调节支架5的上板13上垂直安装有调整螺栓14。调节支架5成对位于轨道腹板11的两侧，调节支架5的底板坐在支架螺栓4的垫板21上，并固定在支架螺栓4上。

应用本发明上述钻机轨道安装装置安装钻机轨道方法，步骤如下：

第一步、预埋设支架螺栓4

根据轨道1的安装位置和调节支架5的尺寸，沿轨道槽7两侧预埋调节支架5的支架螺栓4，并用混凝土浇筑。通常钻机轨道长度为，直线段轨道为8米，弧线段井口槽外弧轨道大于8米而内弧轨道小于8米，一般每根轨道设置四组支架螺栓4。因此，支架螺栓4的预埋要根据轨道位置和尺寸布置在井口槽上部；垫板宜采用10mm厚钢板，每个垫板21上安装四个勾头螺栓22，勾头螺栓22位置应与调节支架5下板上预留的螺栓孔位置相对应，在井口槽混凝土浇筑前将勾头螺栓22和垫板21焊接在井口槽的钢筋上，同时控制好垫板标高和轨道外露尺寸。

第二步、轨道1就位(参见附图1)

首先，用吊装设备将轨道1吊起，在轨道底板10上的螺栓孔中安装锚固螺栓6，位于轨道底板10下方的锚固螺栓6上安装有调整螺母3；位于轨道底板10上方的锚固螺栓6上安装有紧固螺母2，通常安装2个紧固螺母2，锚固螺栓6露出高度应在50mm左右，以便于井口槽在使用过程中的由于不均匀沉降而导致轨道位置变化，对轨道进行调节时使用。

其次，将安装了锚固螺栓6的轨道1吊放在轨道槽7中，轨道1应高于井口槽150～250mm，通常轨道1大约高于井口槽200mm。

然后，安装调节支架5。调节支架5成对安放在轨道1的轨道腹板11两侧，调节支架5的端板15位于轨道腹板11的侧面，将调节支架5安装在预埋的支架螺栓4的垫板21上；紧固支架螺栓4将导轨1定位，应使调节支架5及其支架螺栓4承受轨道1的重量，撤掉吊装轨道1的设备。当吊装设备的吊力完全卸去后，检查调节支架5及各构件的稳定情况，适当旋转调整螺栓14，检查其功能完好情况。

第三步、轨道1的安装测量及首次调整(参见图5)

首先，用GPS仪器测量出直线型轨道的基线点、弧形轨道圆心点，基线点\圆心点12的绝对偏差应≤30mm。

其次，在基线点\圆心点12的点位上架设测距仪19，在内侧轨道、外侧轨道上同时架设规格型号相同的测距棱镜18，测距仪19通过依次观测内外轨道至基线点\圆心点12的距离求出轨道间距。

然后，采用带有测微器的水准仪测量轨道1的水平面，根据测量结果，调节调节支架5上的调整螺栓14，使轨道1上平面标高达到设计工艺要求。

当轨道1的轴线及标高调整完成后，在轨道1两侧的轨道调节支架5上焊接钢卡子8，用于固定轨道1，防止其轴线偏离。

直段钻机轨道的测量调节。由于钻机行走要求轨道间距误差必须小于1.5mm，而两列轨道的整体偏移量对钻井无太大影响。因此在轨道一侧50m设置一条平行于轨道轴线的基线，该基线上的点绝对偏差小于30mm即可，在基线上的两端点采用高精度测距仪调整轨道间距。采用了测距精度高、性能稳定的徕卡TC-1800型全站仪，其测角精度为1″，测距精度为1mm+2ppm，能够满足测量精度要求。测量时，采用两个测距棱镜18同时支设在两根轨道对应位置上，测量完内侧轨道后马上同条件测量外侧轨道，记下数据，求其相对距离。然后，将内外测距棱镜18调换位置重新测量其相对距离，并且与前一组数据平均。最后根据测量数据对轨道进行调整，调整完成后在按以上步骤测量，直至数据符合要求。采用此方法可消除大部分偶然误差。直线型钻机轨道两端固定以后，在直线轨道一段架设全站仪，以另一端点穿线控制直线型井口槽轨道轴线。

曲线段钻机轨道的测量调节。曲线段钻机轨道安装先用GPS测定曲线的圆心，其绝对精度在30mm以内即可。将全站仪设在圆心处对曲线轨道的多点进行内外同时观测，测量方法和直线段测量一致。如发现偏差及时调整，之后再进行复测。

遵照直段钻机轨道、曲线段钻机轨道测量调节方法，依次安装其他轨道。当调节支架5稳定持力后，首先进行竖向调节，使轨道纵向(轴向)标高偏差控制在5mm以内(用水准仪测量)，并保持轨道横向水平(用水平尺控制)。然后进行水平方向调节，第一次调节将轴向水平偏差控制在5mm以内。然后，进行反复测量调节，对每条轨道进行多次的竖向和水平方向的位置调节，直至将轨道的标高偏差≤2mm，轴向水平偏差≤1.5mm。

钻机轨道的纵向间隙的调节，应使用楔形鸭嘴扁铁配合锤击进行，轨道的纵向间隙应达到2～7mm，相邻两轨道表面应在同一平面，误差≤0.5mm；相邻两轨道侧面应在同一平面，误差≤0.5mm，然后用连接板将相邻轨道1固定。

第四步、细石混凝土9浇筑轨道槽

待整个井口槽单侧轨道的调整达到设计要求后，将轨道1的锚固螺栓6高度调整基本一致，锚固螺栓6位于螺栓孔中心部位且竖直，适当调整拧紧螺母3、紧固螺母2；然后，往轨道槽7内浇筑细石混凝土9，细石混凝土9高度低于调整螺母3，一般浇筑至距轨道底板10表面60mm的位置。在浇筑过程中，应全程监控，并适时调整。

第五步、轨道1的再次测量与调整

在井口槽单侧细石混凝土浇筑完毕48小时后，对单侧轨道进行复测和调节，测量、调整方法与第三步的前3个步骤相同。

本步骤中的竖向标高调节要以调节锚固螺栓6上的调整螺母3为主，水平位置的调节以调整调节支架5上的调整螺栓14为主，调节过程中锚固螺栓6上的紧固螺母2要适当松开。待复测和精调结束后，将紧固螺母2拧紧，并松掉调节支架5的支撑。可根据需要，重复上述测量与调整步骤，直至轨道1的水平误差、相邻两导轨连接处水平误差、侧向误差等符合设计要求后，方可撤掉调节支架。

第六步、灌浆料自流平

轨道1重复测量与调整完毕，将轨道1底部及两侧空余位置用CGM灌浆料20灌实自流平，灌浆高度与底板10高度相同即可；灌浆料施工时不要振捣。

第七步、轨道打磨

灌浆料自流平完成以后，用砂轮打磨相邻轨道1接头处，确保接头处平滑过渡。

最后，在支架螺栓4的上方加盖盖板17，至此完成了钻机轨道安装工作(参见附图4)。

Claims (6)

1.一种钻机轨道安装装置，包括钻机轨道、锚固螺栓，其特征是：

轨道(1)的底板(10)上固定安装有锚固螺栓(6)，底板(10)下方的锚固螺栓(6)上安装有调整螺母(3)，底板(10)上方的锚固螺栓(6)上安装有紧固螺母(2)；锚固螺栓(6)垂直固定埋设在预留轨道槽(7)中；

沿轨道槽(7)两侧预先垂直埋设有支架螺栓(4)；调节支架(5)成对位于轨道腹板(11)的两侧，并固定在支架螺栓(4)上；调节支架(5)与轨道腹板(11)相邻的端板(15)上水平安装有调整螺栓(14)，调节支架(5)的上板(13)上垂直安装有调整螺栓(14)。

2.根据权利要求1所述的钻机轨道安装装置，其特征是：所述支架螺栓(4)由4个勾头螺栓(22)和安装在勾头螺栓(22)上、与勾头螺栓(22)轴线垂直垫板(21)组成。

3.根据权利要求2所述的钻机轨道安装装置，其特征是：所述调节支架(5)主体为工字钢，工字钢轴向一端固定安装有端板(15)，中部垂直于轴线固定安装有肋板(16)。

4.根据权利要求2、3所述的钻机轨道安装装置，其特征是：所述勾头螺栓(22)与垫板(21)、工字钢与端板(15)、工字钢与肋板(16)采用焊接方式固定连接。

5.根据权利要求4所述的钻机轨道安装装置，其特征是：所述端板(15)上的调整螺栓(14)为4个，且横向、纵向各2个。

6.一种应用权利要求1所述的钻机轨道安装装置的钻机轨道安装方法，根据钻井设计要求预留有安装钻机轨道的轨道槽(7)，其特征是：

钻机轨道安装步骤如下：

第一步、预埋设支架螺栓(4)

根据轨道(1)的安装位置和调节支架(5)的尺寸，沿轨道槽(7)两侧预埋调节支架(5)的支架螺栓(4)，并用混凝土浇筑；

第二步、轨道(1)就位

a.用吊装设备将轨道(1)吊起，在轨道底板(10)上的螺栓孔中安装锚固螺栓(6)，位于轨道底板(10)下方的锚固螺栓(6)上安装有调整螺母(3)，位于轨道底板(10)上方的锚固螺栓(6)上安装有紧固螺母(2)；

b.将安装锚固螺栓(6)的轨道(1)吊放在轨道槽(7)中，轨道(1)应高于井口槽150～200mm；

c.安装调节支架(5)

调节支架(5)成对位于轨道(1)的轨道腹板(11)两侧，调节支架(5)的端板(15)位于轨道腹板(11)的侧面，将调节支架(5)安装在预埋的支架螺栓(4)的垫板(21)上，支架螺栓(4)紧固后将导轨(1)定位，撤掉吊装轨道(1)的设备；

第三步、轨道(1)安装首次测量及调整

a.用GPS仪器测量出直线型轨道的基线点、弧形轨道圆心点，基线点、圆心点绝对偏差≤30mm；

b.在基线点\圆心点的点位上架设测距仪(19)，在内侧轨道、外侧轨道上同时架设型号相同的测距棱镜(18)，测距仪(19)通过依次观测内外轨道至基线点或圆心点的距离求出轨道间距；

c.采用带有测微器的水准仪测量轨道(1)水平面，根据测量结果，调节调节支架(5)上的调整螺栓(14)，控制轨道(1)上平面标高达到设计工艺要求；

d.在轨道(1)两侧的调节支架(5)上焊接钢卡子(8)固定轨道(1)；

第四步、细石混凝土(9)浇筑轨道槽

轨道槽(7)内进行细石混凝土(9)浇筑，细石混凝土(9)高度低于调整螺母(3)；

第五步、轨道(1)的再次测量与调整

再次测量、调整方法与第三步中的a、b、c步骤相同；

可根据需要，重复上述测量与调整步骤，直至轨道1的水平误差、相邻两导轨连接处水平误差、侧向误差等符合设计要求后，撤掉调节支架；

第六步、灌浆料自流平

轨道(1)测量与调整完毕，将轨道(1)底部及两侧空余位置用CGM灌浆料(20)灌实自流平，灌浆高度与轨道底板(10)高度相同即可；

第七步、轨道打磨

用砂轮打磨轨道(1)端部至平滑。

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