CN107445085A - 一种滑轮提升装置及其钻井平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滑轮提升装置及其钻井平台，滑轮提升装置包括液压缸驱动装置、上滑轮组和吊装滑轮；上滑轮组设置在支架上；所述吊装滑轮通过钢丝绳可上下滑动地吊装在上滑轮组下方；液压缸驱动装置的活塞杆与钢丝绳连接，用于通过钢丝绳提起或者落下所述吊装滑轮。本发明中的驱动机构为液压缸驱动装置，液压缸活塞杆的伸缩带动整个钢丝绳滑轮装置运转运，从而带动所述吊装滑轮上下移动，液压缸驱动装置的速度与行程是无级调节，同时，提升装置的游动端的传输数据，即吊装架端的吊装力的大小、行程以及速度，可以通过调控液压***的液压油的压力和流量大小而调节。

Description

一种滑轮提升装置及其钻井平台

技术领域

本发明涉及钻井提升***技术领域，特别涉及一种新型钻机用的滑轮提升装置。

背景技术

目前，钻井设备由提升***、旋转***、循环***、传动***、驱动***、控制***、钻机油缸安装座及辅助设备等多个***组成。

为了起下钻具、下套管以及控制钻压、送钻等，钻机装有一套起升设备，主要由绞车、辅助刹车、游动***、井架等组成。

其中，井架是钻采设备提升***的重要组成部分之一。它是一种具有一定高度和空间的金属结构物，并且具有较好的整体稳定性。

游动***在钻机的提升设备中，将天车、游车和大钩用钢丝绳把它们连接起来，就组成了一个复滑轮系。又称为钻机的游动***。游车的形状为流线型，有一根芯轴，滑轮在轴上排成一列，其结构与天车相似。

大钩既是钻机游动***的主要设备,又是联接水龙头的部件。提升绞车是构成提升***的主要设备，是组成一部钻机的核心部件，是钻机的主要工作机构之一。钻井绞车实际上是一部重型起重机械，常见的绞车由以下几个***组成：⑴支撑***：由焊接的框架式支架或密闭箱壳式油缸安装座架。⑵传动***：由三根轴组成，即传动轴、猫头轴、滚筒轴。⑶控制***：包括牙嵌、齿式、气动离合器，司钻控制台、控制阀件等。⑷制动***：即刹车***、包括刹把、刹车带、主刹车、辅助刹车等。⑸卷扬***：包括主滚筒、副滚筒、各种猫头等起升卷绳装置。⑹润滑及冷却***：润滑方式有黄油、滴油、飞溅或强制润滑等几种。

现有钻井***常用提升***用滑轮组布置方式，如图1所示，死绳端的死绳锚通过传感器实时检测地下钻具反馈给大钩的提升载荷，与***中设定的钻压(钻压可根据换算程序换算成提升力)进行对比，对比结果送入中央处理器处理。因为提升***的主动提升力由绞车控制，由中央处理器控制绞车的刹车装置来控制主动提升力，自动控制游车大钩和钻杆的运动，从而实现自动送钻。

而现有钻机铰车提升***的绞车一般是采用大功率变频电机控制，自动送钻机构结构复杂，精度不高，稳定性较差以及提升效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滑轮提升装置及其钻井平台，以解决现有技术结构复杂，精度不高，稳定性较差以及提升效率低下的技术问题。

本发明提供一种滑轮提升装置，所述滑轮提升装置，其包括液压缸驱动装置、上滑轮组和吊装滑轮；

上滑轮组设置在支架上；

所述吊装滑轮通过钢丝绳可上下滑动地吊装在上滑轮组下方；

液压缸驱动装置的活塞杆与钢丝绳连接，用于通过钢丝绳提起或者落下所述吊装滑轮。

进一步地，所述液压缸驱动装置的活塞杆上可转动地设置有顶推滑轮，所述钢丝绳的末端绕过所述顶推滑轮后固定在地面或者所述支架上；活塞杆携带着所述顶推滑轮伸出或退回，钢丝绳与所述顶推滑轮相对滑动进而带动吊装滑轮上下移动。

进一步地，所述滑轮提升装置包括1个所述液压缸驱动装置，所述钢丝绳的一端经过所述液压缸驱动装置的活塞杆上的顶推滑轮后固定在地面或者支架上；钢丝绳的另一端直接固定在地面或者所述支架上。

进一步地，所述滑轮提升装置包括2个所述液压缸驱动装置，所述钢丝绳的两端分别经过一个液压缸驱动装置的活塞杆上的顶推滑轮后固定在地面或者支架上；两个液压缸驱动装置同步运动并从两端拉起或者落下钢丝绳，进而实现吊装滑轮的上下移动。

进一步地，2个所述液压缸驱动装置背对背设置。

进一步地，所述支架上设置有上滑轮组架，所述上滑轮组架上设置有所述上滑轮组；

多个所述吊装滑轮构成吊装滑轮组，吊装滑轮组设置在吊装架上；

所述吊装滑轮组通过钢丝绳与上滑轮组连接，吊装架通过吊装滑轮组、上滑轮组以及所述钢丝绳可上下移动地吊装在所述上滑轮组架的下方。

进一步地，所述支架或者所述上滑轮组架上设置有过渡滑轮，所述钢丝绳经过所述过渡滑轮与所述顶推滑轮连接。

进一步地，所述活塞杆上设置有顶推架；

多个所述顶推滑轮组成一个顶推滑轮组，顶推滑轮组设置在所述顶推架上；所述滑轮提升装置还包括与顶推滑轮组对应设置的定滑轮组；钢丝绳的末端在顶推滑轮组和定滑轮组之间交替缠绕，最后固定在地面或者支架上。

进一步地，所述液压缸驱动装置设置在支架的底部，液压缸驱动装置通过油缸安装座固定设置在地面上。

进一步地，所述顶推架可滑动地设置在所述油缸安装座上，顶推架与所述油缸安装座之间设置有导向机构。

本发明通过改变钢丝绳输入端执行机构的驱动方式，将钢丝绳的两端均与支架固定，在吊装滑轮组的两端均设置有用于出绳的动滑轮组，即由一端出绳改变为两端出绳，整个提升***的工作效率大大提升。

进一步地，所述吊装架上设置有吊钩。

进一步地，所述支架为钻井平台的井架。

进一步地，所述导向机构为直线型的导向槽、导向杆或者导向轨道。

进一步地，所述吊装滑轮组包括1-10个吊装滑轮。

进一步地，所述顶推滑轮组包括1-10个所述顶推滑轮。

与现有技术相比，本发明具有如下的技术效果：

现有的铰车提升机构，是同由一个电机通过一个传动箱的固定速比的传动来控制滚筒的转动，滚筒上绕有钢丝绳，通过一个滑轮组与游动机构相连。因为传动箱的速比是一定的，可以设置几组速比来切换，所以无法实现无级调节来适应各种工况需求。

本发明还公开了一种具有上述滑轮提升***的钻井平台，所述支架为井架，所述吊装架上设置有吊钩。

而本发明中的驱动机构为液压缸驱动装置，液压缸活塞杆的伸缩带动整个钢丝绳滑轮提升装置运转，从而带动吊装滑轮上下移动。液压缸驱动装置的速度与行程是无级调节，同时，提升装置的游动端的传输数据，即吊装架端的吊装力的大小、行程以及速度，可以通过调控液压***的液压油的压力和流量大小而调节。

同时通过传感器检测液压油的压力和流量，并将监测值传递到中央控制器，中央控制器通过监测值实时监控井下的吊钩的吊装力、速度和行程的参数值。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中的钻井平台提升***的滑轮组布置方式示意图；

图2是根据本发明实施例的液压缸驱动装置未展开时滑轮提升装置的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的液压缸驱动装置展开后滑轮提升装置的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的滑轮提升装置的2个液压缸驱动装置的结构示意图。

图中：

1-支架； 2-上滑轮组架；

2a-上滑轮组； 3-顶推架；

3a-顶推滑轮； 4-定滑轮组；

5-吊装架； 5a-吊装滑轮；

6-钢丝绳； 7-吊钩；

10-过渡滑轮； 11-驱动机构；

12-油缸安装座。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。

如图2-4所示，本实施例提供的一种滑轮提升装置，滑轮提升装置包括液压缸驱动装置11、上滑轮组2a和吊装滑轮5a；上滑轮组2a设置在支架1上；

吊装滑轮5a通过钢丝绳6可上下滑动地吊装在上滑轮组2a下方；

液压缸驱动装置11的活塞杆与钢丝绳6连接，用于通过钢丝绳6提起或者落下吊装滑轮5a。

其中，钢丝绳6的末端可以直接固定连接在液压缸驱动装置11的活塞杆的顶端，液压缸驱动装置11通过活塞杆的伸出或缩回带动钢丝绳6的伸缩移动。

该种驱动形式，结构简单，使用较为方便，在吊装行程较短时可以采用。

而当吊装行程较长时，可以在液压缸驱动装置11的活塞杆上可转动地设置顶推滑轮3a；钢丝绳6的末端绕过顶推滑轮3a后与支架1固定连接；活塞杆带动顶推滑轮3a伸出或退回，钢丝绳6与顶推滑轮3a相对滑动进而带动吊装滑轮5a上下移动。

通过顶推滑轮3a的设置，可以成倍地加大吊装滑轮的行程。在安装单个顶推滑轮3a的情况下，相对于钢丝绳直接固定在活塞杆的技术方案来说，吊装行程翻倍。

液压缸驱动装置11通过油缸安装座12固定设置在支架11底部的地面上。

其中，钢丝绳的驱动方式可以是一端驱动，即滑轮提升装置包括1个液压缸驱动装置11，液压缸驱动装置11的活塞杆上设置顶推滑轮3a，钢丝绳6的一端经过顶推滑轮3a后固定在地面上的油缸安装座12上。钢丝绳6的另一端直接固定在支架1或者地面上。

更优的驱动方式是两端驱动，滑轮提升装置包括2个液压缸驱动装置11，钢丝绳6的两端分别设置一个液压缸驱动装置11；两个液压缸驱动装置11背对背设置，同步运动并从两端拉起或者落下钢丝绳6，进而实现吊装滑轮5a的上下移动。

本发明通过改变钢丝绳6输入端执行机构的驱动方式，将钢丝绳6的两端均与支架1固定，在吊装滑轮组的两端均设置有用于出绳的动滑轮组，即由一端出绳改变为两端出绳，整个提升***的工作效率大大提升。

为了进一步地提高提升效率和吊装行程，多个顶推滑轮3a组成一个顶推滑轮组，顶推滑轮组设置在顶推架3上。钢丝绳6末端经过顶推滑轮组与支架1固定连接。

支架1上可转动地设置有定滑轮组4，定滑轮组4与顶推滑轮组平行相对设置，钢丝绳6在顶推滑轮组和定滑轮组4之间交替缠绕，最后钢丝绳6的末端固定连接在油缸安装座12上。

通过定滑轮组4和顶推滑轮组的设置，增加了顶推滑轮3a的数量，从而在液压缸驱动装置活塞行程一定的前提下，成n次倍地加大了吊装行程。

支架1上可转动地设置有过渡滑轮10，钢丝绳6经过过渡滑轮10与顶推滑轮3a连接。

顶推架3可滑动地设置在油缸安装座12上，顶推架3与油缸安装座12之间设置有导向机构。导向机构为直线型的导向槽、导向杆或者导向轨道。

吊装滑轮组包括5-8个吊装滑轮5a。

顶推滑轮组包括5-8个顶推滑轮3a。

而2个液压缸驱动装置11背对设置。

支架1上设置有上滑轮组架2，上滑轮组架2上设置有上滑轮组2a；

多个吊装滑轮5a构成吊装滑轮组，吊装滑轮组设置在吊装架5上；

吊装滑轮组通过钢丝绳6与上滑轮组2a连接，吊装架2通过吊装滑轮组、上滑轮组2a以及钢丝绳6可上下移动地吊装在上滑轮组架2的下方。

支架1为钻井平台的井架。吊装架5上设置有吊钩7。

与现有技术相比，本发明具有如下的技术效果：

现有的铰车提升机构，是由同一个电机通过一个传动箱的固定速比的传动来控制滚筒的转动，滚筒上绕有钢丝绳6，通过一个滑轮组与游动机构相连。因为传动箱的速比是一定的，可以设置几组速比来切换，所以无法实现无级调节来适应各种工况需求。

而本发明中的驱动机构为液压缸驱动装置11，液压缸驱动装置11的速度与行程是无级调节，同时，提升装置的游动端的传输数据，即吊装架端的吊装力的大小、行程以及速度，可以通过调控液压***的液压油的压力和流量大小而调节。

同时通过传感器检测液压油的压力和流量，并将监测值传递到中央控制器，中央控制器通过监测值实时监控井下的吊钩的吊装力、速度和行程的参数值。

另外，本发明还公开了一种钻井平台，一种具有上述的钻井平台，其中，井架为上述的井架，上述的滑轮提升***就设置在井架上，吊装架上设置有吊钩。钻具、套管以及辅助设备吊装在吊钩下方，利用本发明中的滑轮提升***可以有效实现上述装备的起降。钻井平台的其他部件可为现有技术，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种滑轮提升装置，其特征在于，包括液压缸驱动装置、上滑轮组和吊装滑轮；

上滑轮组设置在支架上；

所述吊装滑轮通过钢丝绳可上下滑动地吊装在上滑轮组下方；

液压缸驱动装置的活塞杆与钢丝绳连接，用于通过钢丝绳提起或者落下所述吊装滑轮。

2.根据权利要求1所述滑轮提升装置，其特征在于，所述液压缸驱动装置的活塞杆上可转动地设置有顶推滑轮，所述钢丝绳的末端绕过所述顶推滑轮后固定在地面或者所述支架上；活塞杆携带着所述顶推滑轮伸出或退回，钢丝绳与所述顶推滑轮相对滑动进而带动吊装滑轮上下移动。

3.根据权利要求2所述滑轮提升装置，其特征在于，所述滑轮提升装置包括1个所述液压缸驱动装置，所述钢丝绳的一端经过所述液压缸驱动装置的活塞杆上的顶推滑轮后固定在地面或者支架上；钢丝绳的另一端直接固定在地面或者所述支架上。

4.根据权利要求2所述滑轮提升装置，其特征在于，所述滑轮提升装置包括2个所述液压缸驱动装置，所述钢丝绳的两端分别经过一个液压缸驱动装置的活塞杆上的顶推滑轮后固定在地面或者支架上；两个液压缸驱动装置同步运动并从两端拉起或者落下钢丝绳，进而实现吊装滑轮的上下移动。

5.根据权利要求4所述滑轮提升装置，其特征在于，2个所述液压缸驱动装置背对背设置。

6.根据权利要求2所述滑轮提升装置，其特征在于，所述支架上设置有上滑轮组架，所述上滑轮组架上设置有所述上滑轮组；

多个所述吊装滑轮构成吊装滑轮组，吊装滑轮组设置在吊装架上；

所述吊装滑轮组通过钢丝绳与上滑轮组连接，吊装架通过吊装滑轮组、上滑轮组以及所述钢丝绳可上下移动地吊装在所述上滑轮组架的下方。

7.根据权利要求6所述滑轮提升装置，其特征在于，所述支架或者所述上滑轮组架上设置有过渡滑轮，所述钢丝绳经过所述过渡滑轮与所述顶推滑轮连接。

8.根据权利要求2所述滑轮提升装置，其特征在于，所述活塞杆上设置有顶推架；

多个所述顶推滑轮组成一个顶推滑轮组，顶推滑轮组设置在所述顶推架上；所述滑轮提升装置还包括与顶推滑轮组对应设置的定滑轮组；钢丝绳的末端在顶推滑轮组和定滑轮组之间交替缠绕，最后固定在地面或者支架上。

9.根据权利要求8所述滑轮提升装置，其特征在于，所述液压缸驱动装置设置在支架的底部，液压缸驱动装置通过油缸安装座固定设置在地面上。

10.根据权利要求9所述滑轮提升装置，其特征在于，所述顶推架可滑动地设置在所述油缸安装座上，顶推架与所述油缸安装座之间设置有导向机构。

11.具有权利要求1-10任一项所述滑轮提升装置的钻井平台，所述支架为井架,所述吊装架上设置有吊钩。