液压蓄能石油修井机.pdf

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摘要
申请专利号:

CN91106336.6

申请日:

1991.02.11

公开号:

CN1057088A

公开日:

1991.12.18

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):E21B 23/08申请日:19910211授权公告日:19930922终止日期:20100211|||保护期延长|||授权|||审定|||公开|||

IPC分类号:

E21B19/00; E21B23/08

主分类号:

E21B19/00; E21B23/08

申请人:

胜利石油管理局钻井工艺研究院;

发明人:

顾心怿; 王运安; 潘伟; 栾桂花; 孙东昌; 刘志安; 邴如吉

地址:

257017山东省东营市

优先权:

专利代理机构:

石油工业专利服务中心

代理人:

罗文远

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内容摘要

液压蓄能石油修井机从外形到原理均不同于常规修井机。它应用气压蓄能原理。起钻时,小功率动力机连续作功,由蓄能装置蓄能供提升油管时用,故本发明的装机功率,在负荷和速度不减的条件下,仅为常规修井机的1/4。下钻时不开动力机,由蓄能装置吸收油管的位能供下钻操作用。可以大幅度地节约能源。

权利要求书

1: 一种液压蓄能石油修井机,其特征是:动力机[11]一液压油泵[12]组的出口和一套气压蓄能装置连通;三个升降液压油缸[2]平行地固定安装在机身[1]上,其活塞杆[3]固定安装在一个游动轮架[4]上;增距滑轮[10]组通过钢丝绳[6]和起升吊环连接;升降液压油缸[2]的各腔通过操纵控制装置和蓄能装置的出口或常压的高位油箱[14]连通。
2: 根据权利要求1所述的液压蓄能石油修井机,其特征是:采用三个以上或以下数的升降液压油缸[2]。
3: 根据权利要求1或2所述的液压蓄能石油修井机,其特征是:升降液压油缸[2]直接和起升吊环连接。
4: 根据权利要求书1或2所述的液压蓄能石油修井机,其特征是:设置一台以上的动力机[11]-液压油泵[12]组。

说明书


本发明属于一种石油修井机。

    目前世界各国的石油修井机都大同小异,大都有井架、天车、游动滑车、大钩、绞车组成的提升系统,有动力机、变速箱、传动装置组成的传动系统……

    修井过程中工具和油管起出和下入是一再重复进行的过程。在一口井上,数以千米计的油管和工具(往往重达数十吨)被起出又被下入。宏观上看,几乎没有作功。然而实际上消耗燃料很多,因为起钻时起出一根油管的过程中,虽然纯提升油管柱的时间只占整个过程的约1/4,其余时间是辅助操作,但起升油管时,要求在短时间中作很大的功,要求装机功率很大,而辅助操作时间中,大功率的动力机虽是空载运转也要消耗一部分燃料。即使下钻时,动力机也不能停转,导致燃料(能源)的大量浪费。

    本发明的目的是要提供一种节能的修井机。

    虽然本发明应用的气压蓄能原理并不是新发现,但应用于修井机却无先例。而且,常规的蓄能器太小,远不能满足用于修井机至少要蓄存数千千焦的要求,所以还要一种特殊的超大型气压蓄能装置。

    本发明是这样实现的:动力机[11]-液压油泵[12]组的出口和一套气压蓄能装置连通;三个升降液压油缸[2]平行地固定安装在机身上,其活塞杆[3]固定安装在一个游动轮架[4]上;增距滑轮[10]组通过钢丝绳[6]和起升吊环连接;升降液压油缸[2]的各腔通过操纵控制装置和蓄能装置的出口或常压的高位油箱[14]连通。

    本发明起钻时,动力机[11]一液压油泵[12]组连续向气压蓄能装置泵油,由蓄能装置蓄存高压油(能量)供需要提升油管[7]时使用,所以本机的装机功率在负荷和速度不减少地条件下,仅为同类机的四分之一左右,其动力机[11]可以是柴油机、电动机或其它原动机。下钻时不开动力机[11],选择举升力小于油管[7]重力的“力挡”,使升降液压油缸[2]高压腔中的高压油被下行的油管[7]压回气压蓄能装置中蓄存起来(也就是说气压蓄能装置吸收了油管[7]下行时释放出的位能),供接单根油管[7]等下钻操作用。

    这样一来就可大幅度节约能源。

    装机功率的减少又使得修井机的动力机[11]可以是电动机,直接利用井场电源,使作业更加方便。

    本发明用升降液压油缸[2]通过增距滑轮[10]组增距后举升或下放油管[7],因而不再需要井架、绞车、游动滑车等,也可将升降液压油缸[2]直接和起升吊环连接。

    本发明不仅可以制作修井机还可用以制作液压蓄能的钻井机或其它机器。本发明可根据不同的需要采用三个以上或以下数的升降液压油缸[2],或设置一台以上的动力机[11]一液压油泵[12]组。

    附图说明:

    图1.侧视图  图2.顶视图  图3.工作原理图

    1.机身  2.升降液压油缸  3.活塞杆  4.游动轮架

    5.增距滑轮  6.钢丝绳  7.油管  8.调节螺杆

    9.导向柱  10.导向滚轮  11.动力机  12.液压油泵

    13.主油箱  14.高位油箱  15.油管线  16.高压软管

    17.蓄液缸  18.气管线  19.压力气包  20.充气装置

    21.液位计  22.压力计  23.手动先导阀  24.液压阀组

    25.节流阀  26.排放阀  27.拖车  28.变幅油缸

    29.绷绳  30.千斤  31.压板  32.切断阀

    下面结合附图对本发明作进一步的详细描述:

    本发明的机身[1]上装有三个升降液压油缸[2],升降液压油缸[2]的活塞杆[3]上部固定在一个游动轮架[4]上,三个活塞杆[3]同步伸缩,活塞杆[3]的行程经过增距滑轮[5]增距后,由钢丝绳[6]直接提升或下放油管[7],钢丝绳[6]用调节螺杆[8]调整松紧。为扶正活塞杆[3]的上下运动,机身[1]上部有导向柱[9],游动轮架[4]上则装有导向滚轮[10]。

    本发明有一个液压站,由动力机[11]、液压油泵[12]、主油箱[13]、高位油箱[14]和油管线[15]组成。活动部分的油管线需要用高压软管[16]。高位油箱[14]可单独设置,亦可利用导向柱[9]中的空间作为高位油箱[14]。一切回主油箱[13]的油须先经高位油箱[14],只有当高位油箱[14]充满后,其溢流才能流回主油箱[13],以保证升降液压油缸[2]能始终充满不致吸空。

    本发明有一套大型的气压蓄能装置,它是由蓄液缸[17]空气管[18],压力气包[19]和充气装置[20]组成的。

    本发明还有一套检测、操纵控制装置,由液位计[21]、压力计[22]、手动先导阀组[23]、液压阀组[24],节流阀(制动阀)[25]和排放阀[26]等组成。

    上述所有的装置均可装设在一个拖车(或卡车)[27]上,机身[1]靠变幅油缸[28]控制可放倒或起立,以便移运。机身[1]上部拉有绷绳[29]以保证稳定,机身[1]下部设有千斤[30]和较大面积的压板[31]以调直机身[1]并提供足够的基底支承面积。

    液压油泵[12]将高压的液压油通过打开着的切断阀[32]打到蓄液缸[17]中去,由蓄液缸[17]、气管线[18]和高压气包[19]这一套蓄能装置将高压液压油蓄存起来。当液位计[21]指示蓄液缸[17]中的液位太高时,可以停止供油或打开排放阀[26]排出一部分。

    由手动先导阀组[23]和液压阀组[24]组成的操纵控制装置控制各升降液压油缸[2]中各上下腔的通路,使分别为高压腔或低压腔。手动先导阀组[23]手把的位置决定哪些腔和蓄液缸[17](即和高压部分)连通而成为高压腔。其余各腔则和高位油箱(即和常压部分)连能而成为低压腔。

    由于高低压腔组合的不同,使各升降液压油缸[2]的联合举升力,在系统压力大体不变的情况下,可以由小到大分为很多级,即很多“力挡”(包括无举升力的“空挡”在内)。这样,就可以满足修井机随时需要各种不同的举升力的要求。下钻时,选择举升力小于油管[7]重力的合适的“力挡”,此时下行的油管[7]就能将当时各升降油缸[2]高压腔内的液压油压入蓄液缸[17]中去,使蓄液缸[17]中高压储油量增加,达到蓄能目的。当需要提起单根油管[7]时,只要用去蓄液缸[17]中新增高压储油一部分就够了。所以下钻作业时不需要开动力机[11],不必用液压油泵[12]供油。就是在这种不供油的情况下,随着油管[7]越下越深,蓄液缸[17]中的高压储油会越来越多起来。油管[7]下到一定深度以后,油管[7]压入蓄液缸的液压油将超过蓄液缸[17]的容量。此时还可以利用这部分多余的能量。

    各“力挡”的举升力是有级的,无法保证起升或下放的速度和加速度能随机应变地无级变化,所以为满足操作人员的各种需要,在油管线[15]中装设有节流阀(制动阀)[25]。节流阀[25]能无级地作调节,弥补了“力挡”有级的缺点。节流阀[25]还可在紧急的情况下切断油路,刹住车,确保安全。

    起钻开始时,井内的油管[7]很长,重量大,每起一根油管[7]耗用的高压储油多,随着起钻作业的进行,油管[7]越来越短,重量越来越轻,耗用高压储油也越来越少。为合理利用液压油泵[12]动力机[11]的功率,可以设置一台或多台液压油泵[12]动力机[11]以便根据情况级配成几种不同的高压液压油的输出排量。

    本发明的另一个优点是:当油管[7]遇阻而修井机举升力不够时,可以关闭切断阀[32],使液压油泵[12]打出的液压油直接通过液压阀组[24]进入各升降液压油缸[2],同时调小液压油泵[12]的排量,提高系统的压力,(如液压油泵[12]是恒功率泵,则压力提高后排量会自动下降而不必调节)。此时各升降液压油缸[2]的联合举升力将可成倍地增加,而可能使遇阻解除。当然此时的提升速度是极低的。好在遇阻“硬拔”时恰好就要求低速上提以确保安全。

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液压蓄能石油修井机从外形到原理均不同于常规修井机。它应用气压蓄能原理。起钻时,小功率动力机连续作功,由蓄能装置蓄能供提升油管时用,故本发明的装机功率,在负荷和速度不减的条件下,仅为常规修井机的1/4。下钻时不开动力机,由蓄能装置吸收油管的位能供下钻操作用。可以大幅度地节约能源。。

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