可實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)整體移運(yùn)和叢式井的裝置

林育森　郭登明

摘要：文章以提高鉆機(jī)的作業(yè)及移運(yùn)效率為目的，針對(duì)常規(guī)模塊鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種在不改變鉆機(jī)主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，能便捷安裝和通過不同組件的簡(jiǎn)單切換，達(dá)到提高鉆機(jī)叢式井作業(yè)及鉆機(jī)整體移運(yùn)效率的裝置。

關(guān)鍵詞：移運(yùn)性；鉆機(jī)整體移運(yùn)；叢式井；移運(yùn)效率

中圖分類號(hào)：TE922 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）17-0099-02

國際鉆井作業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，并且鉆井作業(yè)成本也隨之增高，顯然提高采油量和減少鉆機(jī)的準(zhǔn)備時(shí)間是降低成本最有效的兩種途徑。為實(shí)現(xiàn)上述的兩種措施，就對(duì)鉆機(jī)提出了新的要求，即設(shè)備能便捷地實(shí)現(xiàn)叢式井鉆井作業(yè)，以提高采油量降低成本，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)鉆機(jī)的快速整體拖裝，以降低鉆機(jī)轉(zhuǎn)移井場(chǎng)時(shí)的準(zhǔn)備時(shí)間。

要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，必須解決三個(gè)問題：第一個(gè)問題是目前各個(gè)油田已經(jīng)持有了大量的常規(guī)結(jié)構(gòu)形式的模塊鉆機(jī)，必須將這部分鉆機(jī)經(jīng)過簡(jiǎn)單的改造來達(dá)到上述的目標(biāo)；第二個(gè)問題是目前市場(chǎng)上實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)普遍使用的能夠?qū)崿F(xiàn)鉆機(jī)打叢式井的裝置和鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)整體拖裝的裝置是2套毫無關(guān)聯(lián)的獨(dú)立裝置，這2套裝置體積龐大，安裝和拆除的工作強(qiáng)度大、繁瑣耗時(shí)長，并且安裝時(shí)還必須嚴(yán)格滿足各項(xiàng)如找平、對(duì)正等較高的安裝要求，我們必須實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、重量降低、安裝便捷等目標(biāo)；第三個(gè)問題是提高裝置的利用率，目前的叢式井裝置和整拖裝置無法通用，鉆機(jī)在安裝了叢式井裝置時(shí)，必須將鉆機(jī)整拖裝置拆除，反之亦然，我們必須提高這2套裝置的通用性和使用效率，以降低用戶的配置成本。

1 設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)

設(shè)計(jì)一種可同時(shí)實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)整體拖裝（或鉆臺(tái)整體拖裝）并能夠通過簡(jiǎn)單的操作便能實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)叢式井自行走操作的裝置，此裝置必須能夠解決下列問題：（1）能夠單獨(dú)拆卸，不需要對(duì)鉆機(jī)自身結(jié)構(gòu)做出大的調(diào)整，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在同類型、同級(jí)別的鉆機(jī)之間通用；（2）結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、安裝便捷、重量較輕；（3）叢式井裝置和整拖裝置通用性好，通過簡(jiǎn)單的安裝就能是實(shí)現(xiàn)不同的功能。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，我們?cè)O(shè)計(jì)的運(yùn)輸橫梁、整機(jī)托運(yùn)模塊、叢式井模塊等部件，通過這些部件的組合，我們巧妙地實(shí)現(xiàn)了上述目標(biāo)。

首先是運(yùn)輸橫梁（圖1），它是最關(guān)鍵的部件，其安裝在模塊鉆機(jī)鉆臺(tái)底部基礎(chǔ)上，作用就像道橋梁一樣將鉆臺(tái)和整機(jī)托運(yùn)模塊或者叢式井模塊連接在一起。并且運(yùn)輸橫梁在工作狀態(tài)下承擔(dān)了所有鉆機(jī)重量載荷，所以該模塊必須保證足夠的強(qiáng)度，避免意外出現(xiàn)。

運(yùn)輸橫梁結(jié)構(gòu)詳細(xì)描述：件1是和底座基礎(chǔ)連接的耳板，此耳板與底座基礎(chǔ)主梁上配套設(shè)計(jì)的穿銷孔通過銷子連接，使得運(yùn)輸橫梁連接到底座基礎(chǔ)上；件2是連接整拖模塊時(shí)，連接頂升油缸的耳板；件3是運(yùn)輸橫梁的起吊耳板；件4用于連接整體移運(yùn)模塊或者叢式井模塊的標(biāo)準(zhǔn)接口耳板。

圖2反映了在整機(jī)托運(yùn)時(shí)運(yùn)輸橫梁的安裝位置，該位置可以根據(jù)不同的底座結(jié)構(gòu)受力來調(diào)整安裝位置。其中件1是頂升油缸；件2是整機(jī)拖運(yùn)輪胎安裝架；件3為輪胎車橋；件4是運(yùn)輸橫梁；件5是銷連接。在初始安裝整機(jī)移運(yùn)模塊時(shí)，狀態(tài)如圖2中“初始狀態(tài)圖”所示，輪胎與鉆臺(tái)基礎(chǔ)垂直布置。隨后件1頂升油缸開始頂升，隨著油缸的伸出，輪胎慢慢向著井口滾動(dòng)靠近，運(yùn)輸橫梁也慢慢被抬升起來，并將連接在一起的底座也抬升起來，起升到位后，件2與件4低處的耳板重合，然后穿銷子固定。隨后件2模塊中的旋轉(zhuǎn)油缸開始伸縮，帶動(dòng)車橋和輪胎開始旋轉(zhuǎn)，最后達(dá)到圖2中A-A視圖的拖裝位置。

圖3中件1為步進(jìn)油缸，每個(gè)叢式井模塊中安裝有2套步進(jìn)油缸，件2為托盤，件3為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和頂升油缸，件4為模塊支架，件5為連接耳板。在初始安裝叢式井模塊時(shí)，如圖3中“初始狀態(tài)圖”所示，叢式井模塊并不接觸地面。安裝好后，4個(gè)叢式井模塊中頂升油缸同時(shí)等量頂升，將與鉆臺(tái)基礎(chǔ)連接在一起的運(yùn)輸橫梁頂升起來，并將整個(gè)鉆機(jī)都頂升離地面。然后4個(gè)叢式井模塊中的步進(jìn)油缸開始同時(shí)做等量的伸縮運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)整個(gè)鉆機(jī)開始勻速前進(jìn)。當(dāng)步進(jìn)油缸行程完成后，頂升油缸收回，整個(gè)鉆機(jī)下降直到重新支撐在地面上，此時(shí)叢式井托盤脫離地面接觸，然后步進(jìn)油缸收回，達(dá)到運(yùn)動(dòng)前的初始狀態(tài)，當(dāng)頂升油缸重新伸出將鉆機(jī)再次頂升起來，再由步進(jìn)油缸重新運(yùn)動(dòng)，再次帶動(dòng)鉆機(jī)整體移動(dòng)。循環(huán)往復(fù)，直到鉆機(jī)到達(dá)指定位置后，完成整個(gè)鉆機(jī)移動(dòng)工作。由于件3中含有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，能夠在叢式井模塊的初始狀態(tài)時(shí)使得托盤旋轉(zhuǎn)，從而使得整個(gè)鉆機(jī)可以在使用者需要的方向上行走。而且通過控制油缸可以實(shí)現(xiàn)4個(gè)模塊中的頂升油缸不等量的頂升，從而可以在惡劣的地面環(huán)境下幫助使用者保持鉆機(jī)水平。

2 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，并且模塊間采用標(biāo)準(zhǔn)化接口，可以便利地實(shí)現(xiàn)叢式井模塊與整拖模塊之間的任意切換，從而使鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)不同移動(dòng)功能，不再像常規(guī)鉆機(jī)那樣要分別配置實(shí)現(xiàn)叢式井移動(dòng)和整機(jī)移動(dòng)的2套系統(tǒng)，降低了配置成本。

模塊均采用標(biāo)準(zhǔn)化接口，增強(qiáng)了模塊間的通用性。連接方式簡(jiǎn)單可靠，不對(duì)鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能造成影響，不會(huì)另外增加鉆機(jī)自身重量，系統(tǒng)安裝拆卸便捷。并且如果任一單獨(dú)部件出現(xiàn)故障后，能夠迅速地從其他鉆機(jī)中調(diào)換補(bǔ)充，從而提高了部件的使用率，降低了備件的儲(chǔ)備。

系統(tǒng)模塊可以在鉆機(jī)作業(yè)中便捷的拆卸，并使用到需要使用該模塊的其他鉆機(jī)，從而提高了設(shè)備使用率，可以多臺(tái)鉆機(jī)配置一套。

叢式井模塊即可以實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)叢式井位移工作，并且可以在不同的方向上步行，不但不需要常規(guī)叢式井機(jī)構(gòu)鋪設(shè)的鉆機(jī)導(dǎo)軌，而且也降低了配置成本，減小了工人安裝強(qiáng)度，提高了設(shè)備使用率。

鉆機(jī)的整拖模塊可以實(shí)現(xiàn)輪胎的旋轉(zhuǎn)，從而可以實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)在2個(gè)方向上的拖行，增強(qiáng)了鉆機(jī)的靈活性。

鉆機(jī)的整拖模塊中的舉升主機(jī)模塊的頂升油缸采用模塊間的連接，避免了常規(guī)頂升地面的油缸模式，從而避免了常規(guī)頂升油缸直接頂升地面而造成的地面凹陷情況。

3 具體實(shí)施方式

首先由2根運(yùn)輸橫梁（圖1），該橫梁橫跨鉆臺(tái)的底部基礎(chǔ)，橫梁2側(cè)的耳板與底座基礎(chǔ)穿銷連接，橫梁兩端設(shè)有連接耳板，該耳板可以分別和叢式井裝置和行走系統(tǒng)連接。所以運(yùn)輸橫梁起到了連接底座和另2個(gè)模塊的作用。

鉆機(jī)整拖模塊（圖2），模塊端面有配合連接運(yùn)輸橫梁的耳板。該模塊由承載輪胎、車橋及旋轉(zhuǎn)油缸和頂升油缸等組成。頂升油缸安裝在該模塊和運(yùn)輸橫梁之間，達(dá)到鉆臺(tái)舉升和下降的功能。在油缸頂升底座時(shí)，輪胎與底座橫梁成90度垂直布置，隨著油缸伸縮，輪胎慢慢旋轉(zhuǎn)，最后車橋與地面平行時(shí)，鉆臺(tái)到規(guī)定位置，然后操縱旋轉(zhuǎn)油缸來實(shí)現(xiàn)輪胎的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)油缸能夠使得輪胎可以在一定范圍內(nèi)任意旋轉(zhuǎn)，這樣就實(shí)現(xiàn)了鉆機(jī)在2個(gè)方向的拖行。然后連接配合的連接架和拖車頭掛合后，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)整體的拖運(yùn)。

叢式井系統(tǒng)模塊（圖3），模塊端面有配合連接運(yùn)輸橫梁的耳板。該模塊由舉升油缸、行走油缸和旋轉(zhuǎn)油缸及行走模塊組成，由舉升油缸將主機(jī)整體舉升離地面，然后安裝在行走模塊中的行走油缸前后伸縮已達(dá)到鉆機(jī)的前進(jìn)和后退，從而實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的整體移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)油缸可以旋轉(zhuǎn)行走模塊的方向，使得叢式井系統(tǒng)可以在需要的方向上移動(dòng)，降低了鉆機(jī)移動(dòng)對(duì)井場(chǎng)的要求。并且油缸控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)4個(gè)叢式井系統(tǒng)模塊中的油缸可同步運(yùn)動(dòng)，而且可以單獨(dú)操縱其中任何一個(gè)舉升油缸的舉升運(yùn)動(dòng)，從而使得此系統(tǒng)具有在地面條件較差時(shí)，依靠舉升油缸幫助鉆機(jī)找平等功能。

4 結(jié)語

本實(shí)用新型用于模塊式鉆機(jī)打叢式井和鉆機(jī)整體托運(yùn)。它由運(yùn)輸橫梁、叢式井模塊和整拖模塊組成，其中各個(gè)模塊之間采用通用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得運(yùn)輸橫梁可以在不同的模塊間方便地切換來實(shí)現(xiàn)不同的功能。并且叢式井模塊與整拖模塊均能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能，使得操作者能夠方便地實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)在不同方向上的運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型能使鉆機(jī)整體通過模塊件的切換方便地實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的整體移運(yùn)和叢式井步進(jìn)2種功能，而且模塊拆裝便捷，能夠方便地將模塊使用在不同的地方，降低了配置成本，提供了工作效率。