專利名稱：拖掛式變頻電力驅(qū)動(dòng)4000米石油鉆機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于石油鉆采設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于石油礦場 的拖掛式變頻電力驅(qū)動(dòng)石油鉆機(jī)。
背景技術(shù)：
石油鉆機(jī)是多種工作機(jī)聯(lián)合工作的大功率重型機(jī)械，具備旋轉(zhuǎn)、 起升和循環(huán)三大工作系統(tǒng)。常規(guī)石油鉆機(jī)采用以柴油機(jī)為動(dòng)力的統(tǒng)一 機(jī)械驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力機(jī)到工作機(jī)及鉆具之間能量的傳遞分配和運(yùn)動(dòng)變換相 當(dāng)繁雜，傳動(dòng)路線長、能耗大、效率低，發(fā)動(dòng)機(jī)到大鉤的機(jī)械傳動(dòng)效 率僅有50%~ 70%,發(fā)動(dòng)機(jī)到轉(zhuǎn)盤的機(jī)械傳動(dòng)效率甚至低于55%。另外， 由于常規(guī)石油鉆機(jī)相當(dāng)笨重，如普通型4000米鉆機(jī)(ZJ40L型)的總 質(zhì)量達(dá)360t,其中底座質(zhì)量達(dá)125t,井架質(zhì)量達(dá)52t，絞車質(zhì)量達(dá) 31t，轉(zhuǎn)盤質(zhì)量6. 2t，天車質(zhì)量5.7t,以致設(shè)備的搬遷相當(dāng)不便。以 往對(duì)該鉆機(jī)進(jìn)行搬遷都是釆用拆卸分塊移運(yùn)的方式，每塊運(yùn)輸單元的 長度不超過9m,重量不超過35t，需要用57車次，拆卸安裝需要IO 天左右時(shí)間，工作效率#^(氐。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服常規(guī)石油鉆機(jī)存在的不足之處，進(jìn)而 提供一種結(jié)構(gòu)合理、易于操作、拆卸安裝方便且工作效率高的拖掛式 變頻電力驅(qū)動(dòng)4000米石油鉆機(jī)。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的而設(shè)計(jì)的拖掛式變頻電力驅(qū)動(dòng)4000米石油 鉆機(jī)是設(shè)計(jì)者針對(duì)現(xiàn)有常規(guī)石油鉆機(jī)結(jié)構(gòu)做出合理改進(jìn)而獲得，其結(jié) 構(gòu)改進(jìn)要點(diǎn)是1、改傳統(tǒng)鉆機(jī)的統(tǒng)一機(jī)械驅(qū)動(dòng)方式為交流變頻電機(jī) 分組獨(dú)立驅(qū)動(dòng)方式，具體方法是引用CAT型柴油機(jī)作為鉆機(jī)柴油機(jī)，
該柴油機(jī)的輸出動(dòng)力經(jīng)發(fā)電機(jī)后分為兩路并分別通至一個(gè)絞車用交 流變頻電機(jī)和一個(gè)轉(zhuǎn)盤用交流變頻電機(jī)，絞車用交流變頻電機(jī)的動(dòng)力 輸出軸依次通過推盤離合器和絞車用減速箱后同時(shí)與絞車主剎車和 輔助剎車的輸入軸聯(lián)接，轉(zhuǎn)盤用交流變頻電機(jī)的動(dòng)力輸出軸通過轉(zhuǎn)盤
用減速箱與轉(zhuǎn)盤輸入軸聯(lián)接；2、底座采用平行四邊形旋升式結(jié)構(gòu)， 其底臺(tái)和頂臺(tái)之間通過多根支撐柱鉸裝聯(lián)接，并利用 一套裝設(shè)于兩臺(tái) 間的雙液壓油缸控制頂臺(tái)的起升和下放，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕型化；3、底座、 井架、轉(zhuǎn)盤、天車以及鉆機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)均采用可與拖掛車配合裝運(yùn)的整 體大模塊結(jié)構(gòu)設(shè)置，方便利用拖掛車對(duì)設(shè)備的拖掛搬遷。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用交流變頻電機(jī)分組獨(dú)立驅(qū)動(dòng)方 式，引進(jìn)國際著名品牌CAT型柴油發(fā)電機(jī)組，實(shí)施交流變頻電力分組 獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，簡化了傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，提高了傳動(dòng)效率；采用兩臺(tái)交流變頻電 機(jī)通過推盤離合器并車，經(jīng)過專用減速箱驅(qū)動(dòng)單軸絞車，使絞車具備 恒功率無級(jí)調(diào)速提升特性；動(dòng)力系統(tǒng)中的主剎車采用雙作用氣動(dòng)推盤 剎車，輔助剎車采用能耗制動(dòng)式剎車；轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)采用獨(dú)立的交流變頻 電機(jī)經(jīng)過轉(zhuǎn)盤專用減速箱驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩?zé)o級(jí)調(diào)速，效率高，噪 聲小。此外，鉆機(jī)的底座結(jié)構(gòu)采用平行四邊形旋升式機(jī)構(gòu)，利用雙液 壓油缸起升和下放，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕型化，同時(shí)，由于采用大模塊拆卸安 裝，可實(shí)現(xiàn)機(jī)件的大模塊拖掛搬遷，不僅底座、轉(zhuǎn)盤、絞車，井架及 天車等能拖掛搬遷，單機(jī)泵組、泥漿罐、發(fā)電房、液壓站、氣壓站、 電控室甚至生產(chǎn)營房也可拖掛搬遷，縮短建井周期。


圖1為本實(shí)用新型的工作結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型傳動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。
圖3為鉆機(jī)井架拖掛搬遷示意圖。
圖4為平行四邊形旋升式底座的運(yùn)輸狀態(tài)示意圖。
圖5為平行四邊形旋升式底座的工作狀態(tài)示意圖。
圖6為圖5的側(cè)視圖。
圖7為鉆機(jī)底座和轉(zhuǎn)盤拖掛搬遷示意圖。
圖8為鉆機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)拖掛搬遷示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)分別為1—絞車用交流變頻電機(jī)；2—絞車用減速箱； 3—推盤離合器；4一雙作用氣動(dòng)推盤剎車；5—絞車；6—能耗制動(dòng)式 剎車；7—柴油機(jī)；8—發(fā)電機(jī)；9一轉(zhuǎn)盤用交流變頻電機(jī)；10—轉(zhuǎn)盤 用減速箱；ll一轉(zhuǎn)盤；12—n桅形伸縮式井架；13—底座；13a—底 座頂臺(tái)；13b—雙液壓油缸；13c—底座底臺(tái)；13d—支撐柱；14_地 面基礎(chǔ)；15—拖掛車。
具體實(shí)施方式
參見附圖，本實(shí)用新型所述拖掛式變頻電力驅(qū)動(dòng)4000米石油鉆 機(jī)包括安裝在地面基礎(chǔ)14上的底座13、絞車5、柴油機(jī)7、發(fā)電機(jī)8、 雙作用氣動(dòng)推盤剎車(主剎車)4、能耗制動(dòng)式剎車(輔助剎車)6以及 設(shè)在底座13上的伸縮式井架12、轉(zhuǎn)盤ll和天車等，其中柴油機(jī)7、 發(fā)電機(jī)8、雙作用氣動(dòng)推盤剎車4、絞車5、能耗制動(dòng)式剎車6構(gòu)成 鉆機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)。該鉆機(jī)引進(jìn)國際著名品牌CAT型柴油機(jī)，其輸出動(dòng) 力拖動(dòng)發(fā)電機(jī)8后分別通至絞車用交流變頻電機(jī)1和轉(zhuǎn)盤用交流變頻 電機(jī)9，絞車用交流變頻電機(jī)l的動(dòng)力輸出軸依次通過推盤離合器3 和絞車用減速箱2后同時(shí)與絞車的雙作用氣動(dòng)推盤剎車4和能耗制動(dòng) 式剎車6的輸入軸^^接轉(zhuǎn)盤用交流變頻電機(jī)9的動(dòng)力輸出軸則通過 轉(zhuǎn)盤用減速箱10與轉(zhuǎn)盤11輸入軸聯(lián):接。
在圖2所示的傳動(dòng)系統(tǒng)具體實(shí)施方式
中，柴油發(fā)電機(jī)組采用三臺(tái) 1200r/min, 870Kw的CAT型柴油機(jī)7,拖動(dòng)三臺(tái)各700 Kw發(fā)電機(jī)組 8,供三臺(tái)400 Kw交流變頻電機(jī)(序號(hào)1、 9)工作。絞車由兩臺(tái)400 Kw 交流變頻電機(jī)1通過推盤離合器3并車，經(jīng)過絞車用減速箱2驅(qū)動(dòng)
單軸絞車5。下鉆時(shí)，滾筒軸動(dòng)能經(jīng)過能耗制動(dòng)式剎車6發(fā)電，電能 輸送到電阻控制拒及電阻箱，對(duì)電機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)力矩，限制滾筒軸的下 鉆轉(zhuǎn)速，對(duì)滾筒起輔助剎車作用。交流變頻具備恒功率無級(jí)調(diào)速提升 特性，控制巻筒轉(zhuǎn)速及絞車舉升速度和能力。另采用一臺(tái)獨(dú)立的400 Kw交流變頻電機(jī)9，經(jīng)過轉(zhuǎn)盤用減速箱IO ，電力驅(qū)動(dòng)ZP275型轉(zhuǎn)盤 11 ，轉(zhuǎn)盤可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩?zé)o級(jí)調(diào)速，效率高，噪聲小。
該石油鉆機(jī)的底座13部分采用平行四邊形旋升式結(jié)構(gòu)，如圖4~ 6所示。底座的底臺(tái)13c和頂臺(tái)13a之間通過多根支撐柱13d鉸裝聯(lián) 接，并利用一套裝設(shè)于兩臺(tái)間的雙液壓油缸13b控制頂臺(tái)的起升和下 放，使底座13處于工作(圖5、圖6)或^運(yùn)輸狀態(tài)(圖4)。
本實(shí)用新型中的底座13、井架12、轉(zhuǎn)盤ll、天車以及鉆機(jī)動(dòng)力 系統(tǒng)均采用可與拖掛車配合裝運(yùn)的整體大模塊結(jié)構(gòu)設(shè)置，運(yùn)輸時(shí)，井 架油缸收縮將n桅形伸縮式井架12縮入底層井架框內(nèi)，再將井架平 穩(wěn)放倒，用一輛拖掛車15實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)井架12的搬遷(圖3)。底座油缸 13b收縮將底座13下放至運(yùn)輸狀態(tài)，亦用拖掛車實(shí)現(xiàn)底座13和轉(zhuǎn)盤 11的搬遷。不僅底座，轉(zhuǎn)盤，絞車，井架及天車大模塊拖掛搬遷， 單機(jī)泵組，泥漿罐，發(fā)電房，液壓站，氣壓站，電控室甚至生產(chǎn)營房 也可實(shí)現(xiàn)大模塊拖掛搬遷。本實(shí)用新型鉆機(jī)搬遷僅需要用12車次， 拆卸安裝需要3天時(shí)間。
權(quán)利要求1、一種拖掛式變頻電力驅(qū)動(dòng)4000米石油鉆機(jī)，包括安裝在地面基礎(chǔ)(14)上的底座(13)、絞車(5)、柴油機(jī)(7)、發(fā)電機(jī)(8)、主剎車(4)、輔助剎車(6)以及設(shè)在底座(13)上的伸縮式井架(12)、轉(zhuǎn)盤(11)和天車，柴油機(jī)(7)、發(fā)電機(jī)(8)、主剎車(4)、絞車(5)、輔助剎車(6)構(gòu)成鉆機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于1.1采用CAT型柴油機(jī)作為鉆機(jī)柴油機(jī)(7)，該柴油機(jī)(7)的輸出動(dòng)力經(jīng)發(fā)電機(jī)(8)后分為兩路并分別通至一個(gè)絞車用交流變頻電機(jī)(1)和一個(gè)轉(zhuǎn)盤用交流變頻電機(jī)(9)，絞車用交流變頻電機(jī)(1)的動(dòng)力輸出軸依次通過推盤離合器(3)和絞車用減速箱(2)后同時(shí)與絞車主剎車(4)和輔助剎車(6)的輸入軸聯(lián)接；轉(zhuǎn)盤用交流變頻電機(jī)(9)的動(dòng)力輸出軸通過轉(zhuǎn)盤用減速箱(10)與轉(zhuǎn)盤(11)輸入軸聯(lián)接；1.2底座(13)采用平行四邊形旋升式結(jié)構(gòu)，其底臺(tái)(13c)和頂臺(tái)(13a)之間通過多根支撐柱(13d)鉸裝聯(lián)接，并利用一套裝設(shè)于兩臺(tái)間的雙液壓油缸(13b)控制頂臺(tái)(13a)的起升和下放；1.3底座(13)、井架(12)、轉(zhuǎn)盤(11)、天車以及鉆機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)均采用可與拖掛車配合裝運(yùn)的整體大模塊結(jié)構(gòu)設(shè)置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拖桂式變頻電力驅(qū)動(dòng)4000米石油鉆機(jī)， 其特征是主剎車(4)釆用雙作用氣動(dòng)推盤剎車，輔助剎車(6)釆用能耗 制動(dòng)式剎車。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于石油礦場的拖掛式變頻電力驅(qū)動(dòng)4000米石油鉆機(jī)，該鉆機(jī)改傳統(tǒng)的統(tǒng)一機(jī)械驅(qū)動(dòng)方式為交流變頻電機(jī)分組獨(dú)立驅(qū)動(dòng)方式，采用CAT型柴油機(jī)，其輸出動(dòng)力經(jīng)發(fā)電機(jī)后分別通至絞車用交流變頻電機(jī)和轉(zhuǎn)盤用交流變頻電機(jī)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)絞車和轉(zhuǎn)盤工作，可使絞車具備恒功率無級(jí)調(diào)速提升特性并是轉(zhuǎn)盤實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩?zé)o級(jí)調(diào)速，簡化了傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，提高了傳動(dòng)效率。該鉆機(jī)底座采用平行四邊形旋升式結(jié)構(gòu)，利用雙液壓油缸起升和下放，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕型化。此外，本實(shí)用新型的底座、井架、轉(zhuǎn)盤、天車以及鉆機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)等部分均采用可與拖掛車配合裝運(yùn)的整體大模塊結(jié)構(gòu)設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)機(jī)件的大模塊拖掛搬遷，縮短建井周期。
文檔編號(hào)E21B15/00GK201184125SQ20082002894
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者傅際綜, 姬鐵柱, 李正泉, 寧 暢, 暢淑均 申請(qǐng)人:陜西鑫隆石油設(shè)備有限公司