專利名稱：極地低溫交流變頻電驅(qū)動(dòng)拖掛式鉆機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種極地低溫交流變頻電驅(qū)動(dòng)拖掛式鉆機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著全球石油需求量日益俱增，世界油價(jià)逐年攀升，石油開采進(jìn)入高峰期，地下資源開發(fā)不斷深入，開始向海洋、沙漠、沼澤、極地等更惡劣的地理環(huán)境延伸，地貌、溫度、氣候等條件都對(duì)常規(guī)的鉆井裝備提出了挑戰(zhàn)，其中極地地區(qū)儲(chǔ)有大量油氣，俄羅斯、美國(guó)、加拿大等國(guó)家對(duì)這一領(lǐng)域油氣田開發(fā)日益擴(kuò)大，適合在極地地區(qū)作業(yè)的鉆機(jī)需求隨之增大。經(jīng)實(shí)地調(diào)研，充分結(jié)合極地地區(qū)作業(yè)需求，特研發(fā)此“極地低溫交流變頻電驅(qū)動(dòng)拖掛式鉆機(jī)”， 該鉆機(jī)適合在_45°C使用，_60°C儲(chǔ)藏，滿足這一領(lǐng)域的作業(yè)的實(shí)際需求。為便于運(yùn)輸、拆裝方便，目前市場(chǎng)上多采用自走式底盤、桅桿井架、伸縮式底座、直流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)，從設(shè)備設(shè)計(jì)特點(diǎn)和各種材料性能上不適宜在極地地區(qū)使用。目前市場(chǎng)同類機(jī)械驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)多采用自走式底盤、桅桿井架、伸縮式底座，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)原理和材料性能上不適宜在極地地區(qū)_45°C環(huán)境下使用，與該新型專利設(shè)備相比存在以下缺陷1、自走式底盤帶有駕駛室，配套有齊全的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向、液、電、氣等系統(tǒng)，以滿足自行行走的需要，根據(jù)各個(gè)國(guó)家的公路運(yùn)輸規(guī)定，此類車量需交付一定的運(yùn)輸費(fèi)用；2、通常自走式底盤離地間隙只有340mm，在極地地區(qū)冬季積雪厚度高達(dá)1米，如此自走式底盤將埋沒在積雪中，輪胎較窄，積雪中打滑嚴(yán)重，打滑和被積雪堵塞致使無法行走；3、通常鉆機(jī)的鉆臺(tái)底座非拖掛形式，運(yùn)輸中需要整體裝載在運(yùn)輸車輛上，拆裝工作量大；4、井架形式和對(duì)正井口裝置，①常規(guī)鉆機(jī)采用桅桿式井架，井架起升后需要通過繃?yán)K穩(wěn)固，繃?yán)K的一端與井架連接，另一端通過地錨固定，極地地區(qū)幾乎常年被積雪覆蓋， 地表凍層很厚，因此打地錨非常困難，不切合實(shí)際。②根據(jù)桅桿式井架設(shè)計(jì)特點(diǎn)，井架起升后形成3° 3. 5°的傾角，因井架長(zhǎng)期受載荷作用，傾角會(huì)逐漸增大，最終偏離井口，降低工作準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性；5、極地低溫問題，也是對(duì)設(shè)計(jì)者提出的最大挑戰(zhàn)，常規(guī)鉆機(jī)在極地低溫環(huán)境下工作金屬材料的低溫韌性，橡膠材料的低溫冷脆性，流體介質(zhì)的低溫泵送性，動(dòng)力原件的低溫啟動(dòng)性，電器原件錫焊的抗脫落性、發(fā)光能力，信號(hào)原件的準(zhǔn)確性、可顯示性，均出現(xiàn)急劇下降，操作環(huán)境極其惡劣；6、懸掛形式，通常鉆機(jī)采用氣囊懸掛，但在極地地區(qū)，由于環(huán)境溫度極低，橡膠材料失效、漏氣，另外低溫下氣體極易凝結(jié)成水，進(jìn)而形成積冰，氣囊懸掛失效；9、牽引銷形式，拖車與橇件的鏈接鞍座，通常單一的銷軸設(shè)計(jì)，只能對(duì)應(yīng)一種規(guī)格的拖車銷子，局限性大。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種極地低溫交流變頻電驅(qū)動(dòng)拖掛式鉆機(jī)，克服現(xiàn)有產(chǎn)品中上述方面的不足。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種極地低溫交流變頻電驅(qū)動(dòng)拖掛式鉆機(jī)，包括底盤系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、船形底座、 鉆臺(tái)拖撬、鉆臺(tái)和井架，井架安裝于拖車上，井架底部與井口調(diào)整裝置對(duì)應(yīng)，井架底部通過支撐桿與鉆臺(tái)和底盤系統(tǒng)的右端連接，井架頂端設(shè)有天車，鉆臺(tái)底部前端與井口調(diào)整裝置相連，井口調(diào)整裝置左側(cè)與船形底座相連，拖車置于船型底座上方，鉆臺(tái)立柱左側(cè)的船形底座上設(shè)有井口對(duì)正裝置，船形底座的右側(cè)連接鉆臺(tái)拖撬，鉆臺(tái)拖撬的右側(cè)設(shè)有鉆臺(tái)拖撬輪， 船形底座通過支撐架連接底盤系統(tǒng)，底盤系統(tǒng)支撐于船形底座上，底盤系統(tǒng)的左側(cè)通過牽引銷連接拖車，底盤系統(tǒng)的右側(cè)設(shè)有若干車輪，相鄰兩個(gè)車輪之間通過剛性懸掛連接，主機(jī)拖車上部的左端設(shè)有倒繩機(jī)，倒繩機(jī)的右側(cè)設(shè)有液壓油箱，液壓油箱右側(cè)設(shè)有潤(rùn)滑裝置，雙電機(jī)與并車箱相連。所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括電機(jī)、并車箱和角傳動(dòng)箱，電機(jī)與并車箱連接，并車箱上部動(dòng)力輸出口通過萬向軸連接角傳動(dòng)箱，角傳動(dòng)箱通過齒輪箱連接絞車；并車箱下部動(dòng)力輸出口通過萬向軸連接減速箱，減速箱通過萬向軸連接下角傳動(dòng)箱，該下角傳動(dòng)箱與上角傳動(dòng)箱通過萬向軸連接，上角傳動(dòng)箱輸出口連接轉(zhuǎn)盤。本實(shí)用新型的有益效果為1、采用折疊拖掛式鉆臺(tái)和拖掛式底盤，移運(yùn)時(shí)通過翻轉(zhuǎn)銷與拖車頭連接，無動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向等行車系統(tǒng)設(shè)備，不會(huì)產(chǎn)生公路運(yùn)輸費(fèi)用，更經(jīng)濟(jì)便捷。2、采用直徑為1875mm的雪地專用大輪胎，底盤高度較常規(guī)鉆機(jī)提高了 845mm，在極地地區(qū)Im厚積雪情況下可順利通過，同時(shí)增大與地面的接觸面積，降低了與地面打滑幾率，提高了整車的通過性。3、鉆臺(tái)底座采用折疊拖掛式結(jié)構(gòu)，可低位安裝，然后起升到位，安裝更方便快捷， 且移運(yùn)時(shí)無需大量拆卸，鉆臺(tái)下放到位后，隨拖掛式底座總成一起移運(yùn)即可，減少拆裝工作量，移運(yùn)過程更便捷。另外，通常底座高度為6米，本專利設(shè)計(jì)7米底座高度，足夠的空間更適合極低地區(qū)安裝井控設(shè)備的需要；4、全數(shù)字矢量控制AC-DC-AC交流變頻電驅(qū)動(dòng)，液、氣電傳控制，通過交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)主要設(shè)備，如絞車、泥漿泵、轉(zhuǎn)盤等工作，因交流電動(dòng)機(jī)具備如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，①交流電動(dòng)機(jī)效率可高達(dá)96% 97%，經(jīng)濟(jì)性好，②AC電動(dòng)機(jī)沒有電刷，工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生火花，防爆，鉆井過程更安全；經(jīng)久耐用，維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單；質(zhì)量輕、體積小、占用空間少；③AC變頻驅(qū)動(dòng)，可精確調(diào)節(jié)工作轉(zhuǎn)速與輸出扭矩，具有更好的調(diào)節(jié)性能。④AC變頻驅(qū)動(dòng)零轉(zhuǎn)速時(shí)具有全制動(dòng)扭矩，可保證鉆井安全。⑤過載能力強(qiáng)，1分鐘內(nèi)可承受額定載荷的150%過載載荷。 因此采用交流變頻驅(qū)動(dòng)提高了工作效率和操控性能，更適合井場(chǎng)作業(yè)需求；5、采用雙電機(jī)并車，通過分動(dòng)箱，一路經(jīng)角傳動(dòng)箱驅(qū)動(dòng)絞車，另一路經(jīng)傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)盤傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，本傳動(dòng)方案優(yōu)勢(shì)突出在降低成本、結(jié)構(gòu)新穎、安全可靠；6、采用直立套裝前開口井架結(jié)構(gòu)，通過電控液動(dòng)力驅(qū)動(dòng)井架起升，起升后通過液壓桿支撐，零傾斜、無繃?yán)K，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，即節(jié)省打地錨大量的工作，也增強(qiáng)了提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)前開口形式更適宜安裝頂驅(qū)系統(tǒng)；[0022]7、鉆機(jī)關(guān)鍵承載金屬結(jié)構(gòu)件采用耐低溫金屬材料、橡膠件、電氣原件、各類油品等采用特殊的適合低溫使用材料，和人為采用保溫棚、蒸汽加熱和電加熱器、電伴熱帶等保溫措施營(yíng)造小環(huán)境，確保鉆機(jī)可在-45 +55 °C下正常工作，-60 °C儲(chǔ)存的良好性能。同時(shí)， 表面涂漆層具有耐鹽堿、耐油、耐熱、耐潮濕、耐寒性能，保證了整機(jī)在極地地區(qū)安全可靠的作業(yè)。8、拖車采用三橋剛性平衡懸掛更安全可靠，可避免常規(guī)氣囊在低溫環(huán)境下橡膠材料脆裂、失效，且因低溫造成的氣體結(jié)冰，氣控失效；9、所有拖車的牽引銷均采用翻轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，同一牽引銷采用調(diào)頭安裝，可以滿足 2 "和3 1/2丨丨的鞍座，實(shí)用范圍更廣、更靈活；10、采用井架、底座遠(yuǎn)程遙控起升系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)在45m處遠(yuǎn)程遙控井架、底座起升和下放，避免了近距離操作的危險(xiǎn)性，更加安全可靠。

下面根據(jù)附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例所述的極地低溫交流變頻電驅(qū)動(dòng)拖掛式鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例所述的極地低溫交流變頻電驅(qū)動(dòng)拖掛式鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例所述的極地低溫交流變頻電驅(qū)動(dòng)拖掛式鉆機(jī)中傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、底盤系統(tǒng)；2、船形底座；3、鉆臺(tái)拖撬；4、鉆臺(tái)；5、井架；6、天車；7、二層臺(tái)；8、鉆臺(tái)立柱；9、井口對(duì)正裝置；10、轉(zhuǎn)盤；11、鉆臺(tái)拖撬輪；12、支撐架；13、牽引銷；14、拖車；15、 倒繩機(jī)；16、液壓油箱；17、潤(rùn)滑裝置；18、萬向軸；19、小絞車；20、死繩固定器；21、電機(jī)； 22、并車箱；23、角傳動(dòng)箱；24、絞車；25、減速箱；26、下角傳動(dòng)箱；27、上角傳動(dòng)箱；28、剛性懸掛；29、車輪。
具體實(shí)施方式
如圖1-3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例所述的一種極地低溫交流變頻電驅(qū)動(dòng)拖掛式鉆機(jī)，包括底盤系統(tǒng)1、船形底座2、鉆臺(tái)拖撬3、鉆臺(tái)4和井架5，井架5安裝于拖車14上，井架5底部與井口調(diào)整裝置9對(duì)應(yīng)，井架5底部通過支撐桿與鉆臺(tái)4和底盤系統(tǒng)1的右端連接，井架5頂端設(shè)有天車6，鉆臺(tái)4底部前端與井口調(diào)整裝置9相連，井口調(diào)整裝置9左側(cè)與船形底座2相連，拖車14置于船型底座2上方，船形底座2的右側(cè)設(shè)有井口對(duì)正裝置9， 井口對(duì)正裝置9的右側(cè)連接鉆臺(tái)拖撬3，鉆臺(tái)拖撬3的右側(cè)設(shè)有鉆臺(tái)拖撬輪11，船形底座2 通過支撐架12連接底盤系統(tǒng)1，底盤系統(tǒng)1支撐于船形底座2上，底盤系統(tǒng)1的左側(cè)通過牽引銷13連接拖車14，底盤系統(tǒng)1的右側(cè)設(shè)有若干車輪13，相鄰兩個(gè)車輪四之間通過剛性懸掛觀連接，拖車14上部的左端設(shè)有倒繩機(jī)15，倒繩機(jī)15的右側(cè)設(shè)有液壓油箱16，液壓油箱16右側(cè)設(shè)有潤(rùn)滑裝置17，雙電機(jī)21與并車箱22相連。所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括電機(jī)21、并車箱22和角傳動(dòng)箱23，電機(jī)21與并車箱22連接，并車箱22通過萬向軸18連接角傳動(dòng)箱23，角傳動(dòng)箱23通過鏈條連接絞車M，絞車M通過萬向軸18連接減速箱25，減速箱25通過萬向軸18連接下角傳動(dòng)箱沈，該下角傳動(dòng)箱沈與上角傳動(dòng)箱27通過萬向軸18連接，上角傳動(dòng)箱27連接轉(zhuǎn)盤10。具體使用時(shí)，底盤系統(tǒng)1用于安裝鉆井設(shè)備和移運(yùn)，移運(yùn)時(shí)，通過翻轉(zhuǎn)式牽引銷13 與拖車14連接，底盤系統(tǒng)1上的設(shè)備在無需拆卸的情況下，可隨底盤一起移運(yùn)；鉆機(jī)采用大輪胎一方面加高了底盤高度，便于通過1米厚的積雪，另一方面加大了與地面的接觸面積， 增大摩擦，減小與地面打滑幾率，更易行進(jìn)；鋼性懸掛又為極地低溫氣候下平穩(wěn)移運(yùn)提供了保障，整體結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝工作量小，移運(yùn)十分便捷。井架用于安放天車、懸掛游動(dòng)系統(tǒng)、起下鉆具，排放立根、下套管、處理井下事故等作業(yè)。使用中通過操作遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，液壓油箱16提供動(dòng)力，利用伸縮油缸實(shí)現(xiàn)井架5的起升和下放。利用拖車14逐個(gè)將折疊式拖掛鉆臺(tái)4、主機(jī)設(shè)備、井控設(shè)備及其它鉆井工具搬到井場(chǎng)預(yù)定位置后，底盤平穩(wěn)安放在船形底座2上，底盤前端放置在支撐架12上；低位安裝鉆臺(tái)和其上鉆井工具，并將鉆臺(tái)4與底盤總成連接完畢后，先起升鉆臺(tái)，隨后液壓控制系統(tǒng)通過油缸將井架5起升到位，井架5前后支撐桿保證其安全可靠的豎起，然后連接各電、液、氣控系統(tǒng)，通過鉆井大繩將絞車、天車6、游車、死繩固定器、和倒繩機(jī)連接在一起形成提升系統(tǒng)，為鉆井起下鉆、下套管，控制鉆壓及鉆頭鉆進(jìn)等提供支持。本實(shí)用新型實(shí)施例所述的一種極地低溫交流變頻電驅(qū)動(dòng)拖掛式鉆機(jī)的傳動(dòng)原理如下在淺中層井段作業(yè)時(shí)，只啟動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)中的任何一臺(tái)電機(jī)21通過并車分動(dòng)箱將動(dòng)力分成兩路，一路經(jīng)角傳動(dòng)箱23通過鏈條傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)絞車M，另一路通過萬向軸18將動(dòng)力傳輸?shù)綔p速器25、角傳動(dòng)箱23驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤10。在較深層井段作業(yè)時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)21，經(jīng)并車箱22并車后，經(jīng)上述傳動(dòng)線路，分別為絞車M和轉(zhuǎn)盤10提供更大的動(dòng)力源，完成高負(fù)荷作業(yè)。在極地低溫條件下工作，鉆機(jī)關(guān)鍵承載金屬結(jié)構(gòu)件采用耐低溫金屬材料、橡膠件、電氣原件、各類油品等采用特殊的適合低溫使用材料，和人為采用保溫棚、蒸汽加熱和電加熱器、電伴熱帶等保溫措施營(yíng)造小環(huán)境，確保鉆機(jī)可在-45 +55°C下正常工作，-600C 儲(chǔ)存的良好性能。同時(shí)，表面涂漆層具有耐鹽堿、耐油、耐熱、耐潮濕、耐寒性能，保證了整機(jī)在極地地區(qū)安全可靠的作業(yè)；拖車采用三橋剛性平衡懸掛更安全可靠，可避免常規(guī)氣囊在低溫環(huán)境下橡膠材料脆裂、失效，且因低溫造成的氣體結(jié)冰，氣控失效；本專利所有拖車的牽引銷均采用翻轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，同一牽引銷采用調(diào)頭安裝，可以滿足2 "和3 1/2 "的鞍座，實(shí)用范圍更廣、更靈活；采用井架、底座遠(yuǎn)程遙控起升系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)在45m處遠(yuǎn)程遙控井架、底座起升和下放，避免了近距離操作的危險(xiǎn)性，更加安全可靠。
權(quán)利要求1.一種極地低溫交流變頻電驅(qū)動(dòng)拖掛式鉆機(jī)，包括底盤系統(tǒng)(1)、傳動(dòng)系統(tǒng)、船形底座 (2)、鉆臺(tái)拖撬(3)、鉆臺(tái)(4)和井架(5)，其特征在于井架(5)安裝于拖車(14)上，井架(5) 底部與井口調(diào)整裝置(9)對(duì)應(yīng)，井架(5)底部通過支撐桿與鉆臺(tái)(4)和底盤系統(tǒng)(1)的右端連接，井架(5)頂端設(shè)有天車(6)，鉆臺(tái)(4)底部前端與井口調(diào)整裝置(9)相連，井口調(diào)整裝置(9)左側(cè)與船形底座(2)相連，拖車(14)置于船型底座(2)上方，鉆臺(tái)立柱(8)左側(cè)的船形底座(2 )上設(shè)有井口對(duì)正裝置(9 )，船形底座(2 )的右側(cè)通過井口對(duì)正裝置(9 )連接鉆臺(tái)拖撬(3 )，鉆臺(tái)拖撬(3 )的右側(cè)設(shè)有鉆臺(tái)拖撬輪(11)，船形底座(2 )通過支撐架(12 )連接底盤系統(tǒng)(1)，底盤系統(tǒng)(1)支撐于船形底座(2)上，底盤系統(tǒng)(1)的左側(cè)通過牽引銷(13)連接拖車(14)，底盤系統(tǒng)(1)的右側(cè)設(shè)有若干車輪(13)，相鄰兩個(gè)車輪(29)之間通過剛性懸掛 (28)連接，拖車(14)上部的左端設(shè)有倒繩機(jī)(15)，倒繩機(jī)(15)的右側(cè)設(shè)有液壓油箱(16)， 液壓油箱(16)右側(cè)設(shè)有潤(rùn)滑裝置(17)，雙電機(jī)(21)與并車箱(22)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極地低溫交流變頻電驅(qū)動(dòng)拖掛式鉆機(jī)，其特征在于所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括電機(jī)(21)、并車箱(22)和角傳動(dòng)箱(23)，電機(jī)(21)與并車箱(22)連接，并車箱 (22)上部動(dòng)力輸出口通過萬向軸(18)連接角傳動(dòng)箱(23)，角傳動(dòng)箱(23)通過齒輪箱連接絞車(24);并車箱(22)下部動(dòng)力輸出口通過萬向軸(18)連接減速箱(25)，減速箱(25)通過萬向軸(18)連接下角傳動(dòng)箱(26)，該下角傳動(dòng)箱(26)與上角傳動(dòng)箱(27)通過萬向軸(18) 連接，上角傳動(dòng)箱(27)輸出口連接轉(zhuǎn)盤(10)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種極地低溫交流變頻電驅(qū)動(dòng)拖掛式鉆機(jī)，包括底盤系統(tǒng)、鉆臺(tái)拖撬、鉆臺(tái)和井架，所述鉆臺(tái)的一側(cè)固定井架，井架頂端設(shè)有天車，井架中部設(shè)有二層臺(tái)，井架與鉆臺(tái)連接，鉆臺(tái)通過鉆臺(tái)立柱固定在井架基礎(chǔ)上，鉆臺(tái)立柱左側(cè)的井架基礎(chǔ)上設(shè)有井口對(duì)正裝置，船形底座的右側(cè)連接井架基礎(chǔ)，井架基礎(chǔ)右側(cè)與鉆臺(tái)拖橇相連，鉆臺(tái)拖撬的右側(cè)設(shè)有鉆臺(tái)拖撬輪，作業(yè)時(shí)船形底座通過支撐架連接底盤系統(tǒng)，底盤系統(tǒng)支撐于船形底座上。本實(shí)用新型有益效果鉆臺(tái)底座采用折疊拖掛式結(jié)構(gòu)，可低位安裝，然后起升到位，安裝更方便快捷，且移運(yùn)時(shí)無需大量拆卸，鉆臺(tái)下放到位后，隨拖掛式底座總成一起移運(yùn)即可，減少拆裝工作量，移運(yùn)過程更便捷。
文檔編號(hào)E21B7/02GK201953313SQ201120073858
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者蘭海, 吳丹, 宋東順, 張新華, 楊坤, 郝江濤, 郭志霞 申請(qǐng)人:廊坊富邦德石油機(jī)械制造有限公司