CN201581815U - 一种液压缸顶升的垂直起升底座 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液压缸顶升的垂直起升底座，该垂直起升底座包括有可相分离的底座顶层和底座底层，底座顶层和二层台之间固定有立根，底座底层上固定有钻机的井架和人字架，底座顶层的底部四角均设置有顶升液压缸，该顶升液压缸向下穿过所述的底座底层顶于地基上。本实用新型节省了完井后倾卸立根及钻机就位后排放立根的繁琐操作，大大降低了劳动强度，节省了大量时间，减少运输单元，使搬家工作更加方便快速。

Description

一种液压缸顶升的垂直起升底座

技术领域

本实用新型涉及石油钻采设备，特别是涉及到一种石油钻机上附带满立根载荷并可以垂直顶升的底座。

背景技术

底座是石油钻机上的主要结构部件，用来布置、支承和固定井架及转盘、绞车、偏房等台面设备，并承受它们的重量及钻具负荷和套管负荷，堆放钻杆立根和必要的钻井工具，为钻台作业提供必要的操作场地。其下部预留空间，以便安装钻井防喷器。

现有石油钻机使用的底座有多种形式，其不同的结构形式对钻机主体结构及钻机的起升特性有直接影响。因此按其结构形式，可以将底座连同井架的起升特点概括为：箱叠式、双升式、旋升式及绳系垂直起升式四种结构形式。

上述四种结构中与本实用新型相近的结构为绳系垂直起升式。其结构特性如图1所示，由图可知，该类型的钻机的主要特点有底座分为顶层和底层，井架生根在底座底层上，并且井架的前腿和井架人字架的后腿共同组成底座的中层并作为底座起升的导轨，这种结构形式能加了钻机的整体刚性、稳定性好，而且钻台高度可调。但这种底座形式利用绳系结构来实现起升，所以具有不稳定性，同时难以适应钻台重心变化的需要。

现有技术中各种形式的总体特点是在完井之后需要移运时均需要倾卸立根、然后下放必要的设备如底座、井架等。因此以往钻机在完井之后拆卸、移运、安装中均表现出操作繁琐、劳动强度大、拆卸及安装消耗大量工时、运输单元较多、搬家工作繁重等特点。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种符合钻井生产、钻井流程要求的新型结构形式的石油钻机底座。本实用新型的钻机底座在完井后需要运输时，可在附带满立根载荷工况下将底座垂直下发到低位，降低钻机重心，然后进行整体托运，当达到下一个钻井位置、钻机就位后再将底座顶层顶升至预定位置、此时在附带满立根载荷工况的前提下起升底座，同时二层台随动、同步起升。

为了达到上述发明目的，本实用新型提供的技术方案如下：

一种液压缸顶升的垂直起升底座，该垂直起升底座包括有底座顶层和底座底层，所述底座顶层和二层台之间固定有立根，所述底座底层上放置有钻机的井架和人字架，所述的底座顶层的底部四角均设置有顶升液压缸，该顶升液压缸，该顶升液压缸的向下穿过所述的底座底层顶于地基上，分置于底座顶层底部四角的四个顶升液压缸通过液压管路连接至同一个液压泵站，每个顶升液压缸处均设有一个位移传感器和一个压力传感器，所测的位移和压力数据通过数据线传输至计算机上，连接所述计算机还有操作台和LCD显示器。

所述垂直起升底座上还设有顶升导向结构，该顶升导向结构由井架前腿的一段和人字架后腿的一段组合而成。

所述底座顶层和底座底层间设置有用于闭合时连接的销子。

所述的液压缸为三级大吨位长行程的顶升机构。

基于上述技术方案，本实用新型的液压缸顶升的垂直起升底座较现有技术具有如下技术优点：

第一、具有本实用新型液压缸顶升的垂直起升底座的石油钻机在完井后需要运输的时候，可以在附带满立根载荷工况下由液压顶升系统将底座垂直下放到低位，降低钻机重心，然后进行整体托运。当到达下一钻井位置、钻机就位后由液压顶升系统将底座顶层顶升到预定位置、此时在附带满立根载荷工况的前提下起升底座，同时二层台随动、同步起升。因此该实用新型节省了完井后倾卸立根及钻机就位后排放立根的繁琐操作，大大降低了劳动强度，节省了大量时间，减少运输单元，使搬家工作更加方便快速。

第二、本实用新型中的液压顶升系统中作为顶升机构的顶升液压缸四点布置，避免四点支撑时的超静定问题；顶升或下落过程中，四个顶升机构自动构成三点支撑，其中一端的两个缸因为并联而构成一个单点支撑，从而避免了四点支撑时的超静定问题；顶升机构到达预定位置后保证结构稳定性；顶升机构将底座顶层顶升或下放到预定位置后，顶升系统立即转化为四点支撑，从而保证支撑稳定性。

第三、本实用新型中的液压顶升系统底座顶层起升下放过程中精度高；系统的运行及精度控制由计算机控制系统(PLC)实现，系统按照预定位置进行运行，并与实际检测量进行比较，从而实现精确的位置闭环控制；顶升机构实时压力及位移可读。依靠压力传感器和位移传感器分别检测实时承载压力和位移，并通过LCD液晶显示器输出检测的数据，直观明了；故本装置具有顶升能力强，结构紧凑性能稳定的优点；整个系统采用PLC集中控制，同步性能好，可靠性高；液晶显示器作为数据的检测和输出界面，直观明了；底座顶层顶升下放过程操作直观、便捷，易于维护。

附图说明

图1是现有技术中的绳系垂直起升式底座结构示意图。

图2是本实用新型液压缸顶升的垂直起升底座的石油钻机在低位状态时的正视结构示意图。

图3是本实用新型液压缸顶升的垂直起升底座的石油钻机在高位状态时的正视结构示意图。

图4是本实用新型液压缸顶升的垂直起升底座的石油钻机中同步顶升系统整体控制方案图。

其中，

1-顶升液压缸    2-底座顶层    3-转盘    4-立根5-井架    6-人字架    7-司钻房    8-转盘驱动装置9-绞车    10-钻工偏房    11-底座底层    12-导轨导向装置13-位移传感器    14-压力传感器    15-液压泵站    16-数据线17-计算机    18-操作台    19-LCD显示器

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本实用新型液压缸顶升的垂直起升底座的石油钻机做进一步的详细阐述，但不能以此来限制本实用新型的保护范围。

本实用新型液压缸顶升的垂直起升底座属于大模块自行走石油钻机的重要组成部分，该钻机的特点在于附带满立根载荷的状态下，可以垂直升降，并可利用自行走装置完成位置移动。

本实用新型液压缸顶升的垂直起升底座的具体结构可以从图2～图4看出，图2是本实用新型液压缸顶升的垂直起升底座的石油钻机在低位状态时的正视结构示意图，图3是本实用新型液压缸顶升的垂直起升底座的石油钻机在高位状态时的正视结构示意图。由图可知，本实用新型的液压缸顶升的垂直起升底座主要结构包括有可相互分离的底座顶层2和底座底层11。底座顶层2上放置有石油钻机的立根4、司钻房7、钻工偏房10、转盘3、转盘驱动装置8和绞车9，底座底层11上放置有钻机的井架5和人字架6，井架5和人字架6穿过所述的底座顶层2，井架5上的二层台和底座顶层2之间垂直固定有所述的立根4。

所述的底座顶层2的底部四角均设置有顶升液压缸1，该顶升液压缸1向下穿过所述的底座底层11顶于地基上。垂直起升底座上还设有顶升导向结构12，该顶升导向结构由井架前腿的一段和人字架后腿的一段组合而成。

所述底座顶层2和底座底层11间设置有用于闭合时连接的销子。在底座顶层2和底座底层11闭合时，通过销子将二者紧密连接固定，然后实现整体运输，增加运输的稳定性；进行钻井操作，增强钻井过程中的稳定性，拆开销子，通过顶升液缸的作用将底座顶层2和底座底层11分离。

由于附带立根4起升下放底座顶层2，起升及下放载荷大，所以本实用新型中采用了四套大吨位长行程的三级顶升机构，即四个顶升液缸1，分别布置在钻台的四个角上，将钻台顶升或下放到预定位置。顶升液压缸的数量为4个、单个顶升液压缸承载量为165T，由四个顶升液压缸组成的顶升机构的总承载为660T。

上述的顶升液缸四点布置，避免四点支撑时的超静定问题；顶升或下落过程中，四个顶升机构自动构成三点支撑，其中一端的两个缸因为并联而构成一个单点支撑，从而避免了四点支撑时的超静定问题。顶升机构到达预定位置后保证结构稳定性；顶升机构将底座顶层顶升或下放到预定位置后，顶升系统立即转化为四点支撑，从而保证支撑稳定性。

为了提高底座顶层起升下放过程中的精度，系统的运行及精度控制由计算机控制系统(PLC)实现。具体结构如图4所示，图4是本实用新型液压缸顶升的垂直起升底座的石油钻机中同步顶升系统整体控制方案图。由图可知，分置于底座顶层2底部四角的四个顶升液压缸1通过液压管路连接至同一个液压泵站15，每个顶升液压缸1处均设有一个位移传感器13和一个压力传感器14，所测的位移数据和压力数据通过数据线16传输至计算机17上，连接所述计算机17还有操作台18和LCD显示器19。

顶升系统按照预定位置进行运行，并与实际检测量进行比较，从而实现精确的位置闭环控制；同步精度+3mm。通过上述设置，顶升机构实时压力及位移可读。依靠压力传感器和位移传感器分别检测实时承载压力和位移，并通过LCD液晶显示器输出检测的数据，直观明了。

本实用新型在顶升过程中，首先将顶升系统的四个顶升液压缸1布置在底座顶层四个位置，用以承担顶升钻台所需动力。然后将底座底层11和底座顶层2固定连接的销子拔出，从而将底座顶层2与底座底层儿分离，为起升底座顶层2做准备。

台面上随同底座顶层同步起升的部件、设备有：底座顶层2、转盘3、立根盒梁上的立根4、司钻房7、转盘独立驱动装置8、绞车9、钻工偏房10及台面上其它附件。这些部件、设备的自重构成了顶升底座的载荷。不随同台面同步运动的部件由井架5、人字架6、底座底层11，这些结构为顶升底座顶层起到支撑及导向作用。

然后，启动液压泵站15、启动顶升控制系统、设定操作台18参数，开始顶升，顶升液压缸1支撑底座顶层2脱离底座底层11的支撑，沿井架前腿和人字架后退的导轨导向结构12开始向上运动。此时通过压力传感器13和位移传感器14分别检测实际承载压力和位移。经数据线16传输至计算机17，然后由终端LCD显示器19显示4个顶升液压缸1实时的压力及位移。整个顶升系统的运行及精度控制由计算机控制系统实现。系统按照预定位置进行运行，并与实际检测量进行比较，从而实现精确的位置闭环控制；同步精度+3mm。在底座顶层由低位(距地面3000mm)运行至高位(距地面9000mm)就位后，连接底座顶层2与井架5和人字架6的固定连接，完成底座顶层的起升工作。

底座顶层2下放的过程与顶升过程相似，不同之处是首先启动液压泵站15和顶升控制系统，使四个顶升液压缸1至全工作行程和工作载荷。然后移除底座顶层与井架和人字架间的固定连接，下放底座顶层至低位，用销子连接底座底层与底座顶层的固定连接，完成底座顶层下放工作。

采用本实用新型结构的液压缸垂直顶升下放的底座，可以使搬家工作操作简单、劳动强度低、运输单元较少。大大提高搬家移运的工作效率，缩短打井周期，具有显著的进步。

Claims (4)

1.一种液压缸顶升的垂直起升底座，其特征在于，该垂直起升底座包括有可相分离的底座顶层(2)和底座底层(11)，所述底座顶层(2)和二层台之间固定有立根(4)，钻机的井架(5)和人字架(6)穿过所述的底座顶层(2)固定于所述的底座底层(11)上，所述的底座顶层(2)的底部四角均设置有顶升液压缸(1)，该顶升液压缸(1)向下穿过所述的底座底层(11)顶于地基上，四个所述的顶升液压缸(1)通过液压管路连接至同一个液压泵站(15)上，每个顶升液压缸(1)均配有一个位移传感器(13)和一个压力传感器(14)，所测的位移数据和压力数据通过数据线(16)传输至计算机(17)上，所述计算机(17)还连接有操作台(18)和LCD显示器(19)。

2.根据权利要求1所述的一种液压缸顶升的垂直起升底座，其特征在于，所述垂直起升底座上还设有稳定底座顶层升降的顶升导向结构(12)，该顶升导向结构由井架前腿的一段和人字架后腿的一段卡于所述的底座顶层内组合而成。

3.根据权利要求1所述的一种液压缸顶升的垂直起升底座，其特征在于，所述底座顶层(2)和底座底层(11)间设置有用于闭合时连接的销子(13)。

4.根据权利要求1所述的一种液压缸顶升的垂直起升底座，其特征在于，所述的液压缸(1)为三级顶升机构。

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