專利名稱：極地低溫機械驅動拖掛式鉆機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種極地低溫機械驅動拖掛式鉆機。
背景技術：
隨著地下資源開發(fā)的不斷深入，各大石油開采國的開采工作開始向環(huán)境更加惡劣的極地地區(qū)延伸，隨之適合這一地區(qū)的鉆機需求也增大，為滿足多元市場需求，在考慮以電網作為驅動動力外，進而又為無電網地區(qū)設計開發(fā)了“機械驅動低溫拖掛鉆機”，該鉆機適合在_45°C使用，_60°C儲藏，滿足極地地區(qū)的作業(yè)要求。目前市場同類機械驅動鉆機多采用自走式底盤、桅桿井架、伸縮式底座，從結構設計、傳動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，配套有齊全的動力驅動、轉向、液、電、氣等系統(tǒng)，以滿足自行行走的需要，根據(jù)各個國家的公路運輸規(guī)定，此類車量需交付一定的運輸費用；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lm，如此自走式底盤將埋沒在積雪中，輪胎較窄，積雪中打滑嚴重，打滑和被積雪堵塞致使無法行走；3、通常鉆機的鉆臺底座非拖掛形式，運輸中需要整體裝載在運輸車輛上，拆裝工作量大。4、傳動結構，通常機械驅動鉆機發(fā)動機并車后驅動絞車，絞車再通過鏈條將動力再傳輸?shù)睫D盤傳動裝置進而驅動轉盤，這種傳動方式下絞車一旦出現(xiàn)故障，轉盤也將無法工作；5、井架形式和對正井口裝置，①常規(guī)鉆機采用桅桿式井架，井架起升后需要通過繃繩穩(wěn)固，繃繩的一端與井架連接，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，不切合實際。②根據(jù)桅桿式井架設計特點，井架起升后形成3° 3. 5°的傾角，因井架長期受載荷作用，傾角會逐漸增大，最終偏離井口，降低工作準確性、穩(wěn)定性和可靠性。③井口對正裝置，常規(guī)拖掛鉆機在對正井口時僅靠人為直觀感覺操作，主機拖車倒車需要反復調整，消耗大量時間和精力，而且對正準確性低；6、極地低溫問題，常規(guī)鉆機在極地低溫環(huán)境下工作金屬材料的低溫韌性，橡膠材料的低溫冷脆性，流體介質的低溫泵送性，動力原件的低溫啟動性，電器原件錫焊的抗脫落性、發(fā)光能力，信號原件的準確性、可顯示性，均出現(xiàn)急劇下降，操作環(huán)境極其惡劣。處在此低溫環(huán)境，常規(guī)油料變成豆腐，錫焊成了粉末，鋼材沖擊載荷急劇下降，液晶也無法正常顯示，橡膠材料龜裂，人員也無法工作，設備壽命縮短，整個鉆機處于癱瘓狀態(tài)；7、懸掛形式，通常鉆機采用氣囊懸掛，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成水，進而形成積冰，氣囊懸掛失效；8、鞍座形式，拖車與橇件的鏈接鞍座，通常單一的銷軸設計，只能對應一種規(guī)格的拖車銷子，局限性大；[0012]9、遠程遙控，通常井架通過人員近距離操作起升，危險性較高。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種極地低溫機械驅動拖掛式鉆機，運轉高效、便捷，補充了無電力源地區(qū)作業(yè)需求，滿足了多元驅動的市場需求，充分的解決了極地地區(qū)_45°C使用，-60°C儲藏及運輸困難等問題，并克服目前現(xiàn)有技術存在的上述不足。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)一種極地低溫機械驅動拖掛式鉆機，包括井架、鉆臺、底盤系統(tǒng)、船形底座、鉆臺拖撬以及井口對正裝置，所述井架安裝于拖車上，井架的底部與井口對正裝置對應，井架的下部通過支撐桿分別與鉆臺以及底盤系統(tǒng)的右端連接，底盤系統(tǒng)支撐于船形底座上，船形底座的右側連接井口對正裝置，井口對正裝置與鉆臺拖橇相連，鉆臺拖撬右側的底部設有鉆臺拖撬輪系；所述底盤系統(tǒng)的左端通過翻轉式牽引銷與拖車固定連接，拖車設置于船形底座上，底盤系統(tǒng)底面的兩端分別設有支撐架和若干車輪，相鄰的車輪之間通過剛性懸掛連接，底盤系統(tǒng)頂面的左端設有倒繩機，倒繩機的右側設有液壓油箱，液壓油箱的右側安裝有動力傳動系統(tǒng)；所述動力傳動系統(tǒng)包括發(fā)動機組、并車箱和角傳動箱，發(fā)動機組固定于底盤系統(tǒng)頂面的右端，發(fā)動機組與并車箱連接，并車箱的上部動力輸出口通過傳動軸與角傳動箱連接，角傳動箱的右側固定絞車，并車箱的底部動力輸出口通過傳動機構與減速器連接， 減速器通過萬向軸連接下角傳動箱，下角傳動箱通過萬向軸與上角傳動箱連接，上角傳動箱通過轉盤傳動裝置與井架連接；所述鉆臺拖撬的上設有鉆臺，鉆臺底部的左端與井口對正裝置連接，井口對正裝置的左端與船形底座連接，鉆臺通過鉆臺立柱連接鉆臺拖撬；所述車輪的耐低溫輪胎直徑為1. 875m，底盤系統(tǒng)的高度為7m。本實用新型的有益效果為1、運輸成本低采用拖掛式底盤和折疊拖掛式鉆臺底座，移運時通過翻轉銷與拖車頭連接，無動力驅動和轉向等行車系統(tǒng)設備，不會產生公路運輸費用，更經濟便捷。2、采用大輪胎高底盤，通過性強，采用直徑為1. 875m的大輪胎，底盤高度較常規(guī)鉆機提供了 0. 845m，在極地地區(qū)Im厚積雪情況下可順利通過，同時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、折疊拖掛式鉆臺鉆臺底座采用折疊拖掛式結構，可低位安裝，然后起升到位， 安裝更方便快捷，且移運時無需大量拆卸，鉆臺下放到位后，隨拖掛式底座總成一起移運即可，減少拆裝工作量，移運過程更便捷。另外，通常底座高度為6m，本專利設計7m底座高度， 足夠的空間更適合極低地區(qū)安裝井控設備的需要。4、傳動方式發(fā)動機組動力經并車箱后，一路經角傳動箱驅動絞車，另一路由傳動軸將動力傳輸?shù)睫D盤傳動裝置，實現(xiàn)了轉盤獨立驅動，降低了作業(yè)風險；雙發(fā)動機組互為備用，一臺出現(xiàn)故障，另一臺仍能保證繼續(xù)鉆進，降低故障幾率；將發(fā)動機組、絞車和轉盤傳動裝置集中布置在主機拖車上，結構緊湊，便于控制、維護和保溫措施的實施。5、直立套裝前開口井架和井口對正裝置采用直立套裝前開口井架結構，通過電控液動力驅動井架起升，起升后通過液壓桿支撐，零傾斜、無繃繩，結構穩(wěn)定可靠，即節(jié)省打地錨大量的工作，也增強了提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時前開口形式更適宜安裝頂驅系統(tǒng)。另， 該專利在井架下部和主機拖車前端分別設置有井口對正裝置和倒車調整裝置，通過這兩個
4裝置的限位，提高了鉆機對井口安裝效率，提高了對正準確性。6、耐低溫材料和營造小環(huán)境保溫措施鉆機關鍵承載金屬結構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造小環(huán)境，確保鉆機可在_45°C +55°C下正常工作，-60°C儲存的良好性能。同時，表面涂漆層具有耐鹽堿、耐油、耐熱、耐潮濕、耐寒性能， 保證了整機在極地地區(qū)安全可靠的作業(yè)。7、鋼性平衡懸掛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冰，氣控失效。8、翻轉式多功能鞍座本專利所有拖車的牽引銷均采用翻轉式結構，同一牽引銷采用調頭安裝，可以滿足2 "和3 1/2 "的鞍座，實用范圍更廣、更靈活。9、遠程遙控系統(tǒng)采用井架、底座遠程遙控起升系統(tǒng)，可實現(xiàn)在45m處遠程遙控井架、底座起升和下放，避免了近距離操作的危險性，更加安全可靠。

下面根據(jù)附圖對本實用新型作進一步詳細說明。圖1是本實用新型實施例所述的極地低溫機械驅動拖掛式鉆機的工作狀態(tài)圖；圖2是本實用新型實施例所述的極地低溫機械驅動拖掛式鉆機中折疊式拖掛鉆臺移運狀態(tài)圖；圖3是本實用新型實施例所述的極地低溫機械驅動拖掛式鉆機中井架移運狀態(tài)圖；圖4是本實用新型實施例所述的極地低溫機械驅動拖掛式鉆機中翻轉式牽引銷的連接結構示意圖；圖5是本實用新型實施例所述的極地低溫機械驅動拖掛式鉆機中傳動系統(tǒng)的結構示意圖；圖6是本實用新型實施例所述的極地低溫機械驅動拖掛式鉆機中傳動系統(tǒng)的結構示意圖。圖中1、井架；2、鉆臺；3、底盤系統(tǒng)；4、船形底座；5、鉆臺拖撬；6、井口對正裝置；7、鉆臺拖撬輪系；8、翻轉式牽引銷；9、拖車；10、支撐架；11、車輪；12、剛性懸掛；13、倒繩機； 14、液壓油箱；15、發(fā)動機組；16、并車箱；17、角傳動箱；18、傳動軸；19、絞車；20、減速器； 21、萬向軸；22、角傳動箱；23、轉盤傳動裝置；24、鉆臺立柱；25、下角傳動箱；26、上角傳動箱。
具體實施方式
如圖1-6所示，本實用新型實施例所述的一種極地低溫機械驅動拖掛式鉆機，包括井架1、鉆臺2、底盤系統(tǒng)3、船形底座4、鉆臺拖撬5以及井口對正裝置6，所述井架1安裝于拖車9上，井架1的底部與井口對正裝置6對應，井架1的下部通過支撐桿分別與鉆臺 2以及底盤系統(tǒng)3的右端連接，底盤系統(tǒng)3支撐于船形底座4上，船形底座4的右側連接井口對正裝置6，井口對正裝置6的右側聯(lián)接鉆臺拖撬5，鉆臺拖撬5右側的底部設有鉆臺拖撬輪系7 ；所述底盤系統(tǒng)3的左端通過翻轉式牽引銷8與拖車9固定連接，拖車9設置于船形底座4上，底盤系統(tǒng)3底面的兩端分別設有支撐架10和若干車輪11，相鄰的車輪11之間通過剛性懸掛12連接，鋼性懸掛12為極地低溫氣候下平穩(wěn)移運提供了保障，整體結構緊湊，拆裝工作量小，移運十分便捷，底盤系統(tǒng)3頂面的左端設有倒繩機13，倒繩機13的右側設有液壓油箱14，液壓油箱14的右側安裝有動力傳動系統(tǒng)；所述動力傳動系統(tǒng)包括發(fā)動機組15、并車箱16和角傳動箱17，發(fā)動機組15固定于底盤系統(tǒng)3頂面的右端，發(fā)動機組15 與并車箱16連接，并車箱16的上部動力輸出口通過傳動軸18與角傳動箱17連接，角傳動箱17的右側固定絞車19，并車箱16的底部動力輸出口通過傳動機構與減速器20連接，減速器20通過萬向軸21連接下角傳動箱25，下角傳動箱25通過萬向軸21與上角傳動箱沈連接，上角傳動箱26與轉盤傳動裝置23連接；所述鉆臺拖撬5的上設有鉆臺2，鉆臺2底部的左端與井口對正裝置6連接，井口對正裝置6的左端與船形底座4連接，鉆臺2通過鉆臺立柱M連接鉆臺拖撬5 ；所述車輪11的耐低溫輪胎直徑為1. 875m,比常規(guī)鉆機底盤高度提高了 845mm，同時與地面的接觸面積增大，減小行走打滑幾率，在極地地區(qū)Im厚積雪的情況下可順利通過，底盤系統(tǒng)3的高度為7m。具體使用時，井架1用于安放天車、懸掛游動系統(tǒng)、起下鉆具，排放立根、下套管、 處理井下事故等作業(yè)；低位安裝鉆臺2和其上鉆井工具，并將鉆臺2與底盤系統(tǒng)3連接完畢后，先起升鉆臺2，隨后液壓控制系統(tǒng)通過油缸將井架起升到位，井架1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)；使用中通過操作遠程控制系統(tǒng)和伸縮油缸實現(xiàn)井架的起升和下放發(fā)動機組15動力經并車箱16后，一路經角傳動箱17驅動絞車19， 另一路由傳動軸18將動力傳輸?shù)睫D盤傳動裝置23，實現(xiàn)了轉盤獨立驅動，降低了作業(yè)風險；雙發(fā)動機組互為備用，一臺出現(xiàn)故障，另一臺仍能保證繼續(xù)鉆進，降低故障幾率；將發(fā)動機組、絞車和轉盤傳動裝置集中布置在主機拖車上，結構緊湊，便于控制、維護和保溫措施的實施。本實用新型采用拖掛式底盤系統(tǒng)3和折疊拖掛式鉆臺2，移運時通過翻轉銷8與拖車9連接，無動力驅動和轉向等行車系統(tǒng)設備，不會產生公路運輸費用，更經濟便捷；折疊拖掛式鉆臺2采用折疊拖掛式結構，可低位安裝，然后起升到位，安裝更方便快捷，且移運時無需大量拆卸，鉆臺2下放到位后，整體移運，減少拆裝工作量，移運過程更便捷。另外， 通常底座高度為6m，本專利設計7m底座高度，足夠的空間更適合極低地區(qū)安裝井控設備的需要；采用直立套裝前開口井架結構，通過電控液動力驅動井架起升，起升后通過液壓油缸支撐，零傾斜、無繃繩，結構穩(wěn)定可靠，即節(jié)省打地錨大量的工作，也增強了提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時前開口形式更適宜安裝頂驅系統(tǒng)。另，本實用新型在井架1下部和主機拖車前端分別設置有井口對正裝置6和倒車調整裝置，通過這兩個裝置的限位，提高了鉆機對井口安裝效率，提高了對正準確性。本實用新型的傳動原理為在淺中層井段作業(yè)時，只啟動發(fā)動機組中的任何一臺(其它發(fā)動機備用)，通過并車箱16將動力分成兩路，一路經角傳動箱17通過鏈條傳動驅動絞車19，另一路通過萬向軸 21將動力傳輸?shù)綔p速器20、角傳動箱22、轉盤傳動裝置23。在較深層井段作業(yè)時，同時啟動兩臺發(fā)動機，經并車箱16并車后，經上述傳動線路，分別為絞車19和轉盤傳動裝置23提供更強的動力源，完成高負荷作業(yè)。[0041] 在極地低溫條件下工作，鉆機關鍵承載金屬結構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造小環(huán)境，確保鉆機可在-45 °C +55°C下正常工作，-60°C儲存的良好性能。同時，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冰，氣控失效；本專利所有拖車的牽引銷均采用翻轉式結構，同一牽引銷采用調頭安裝，可以滿足2 "和3 1/2 "的鞍座，實用范圍更廣、更靈活；采用井架、底座遠程遙控起升系統(tǒng)，可實現(xiàn)在45m處遠程遙控井架、底座起升和下放，避免了近距離操作的危險性，更加安全可靠。
權利要求1.一種極地低溫機械驅動拖掛式鉆機，包括井架(1)、鉆臺(2)、底盤系統(tǒng)(3)、船形底座(4)、鉆臺拖撬(5)以及井口對正裝置(6)，其特征在于所述井架(1)安裝于拖車(9)上， 井架(1)的底部與井口對正裝置(6)對應，井架(1)的下部通過支撐桿分別與鉆臺(2)以及底盤系統(tǒng)(3)的右端連接，底盤系統(tǒng)(3)支撐于船形底座(4)上，船形底座(4)的右側通過井口對正裝置(6)連接鉆臺拖撬(5)，鉆臺拖撬(5)右側的底部設有鉆臺拖撬輪系(7);所述底盤系統(tǒng)(3)的左端通過翻轉式牽弓丨銷(8)與拖車(9)固定連接，拖車(9)設置于船形底座(4)上，底盤系統(tǒng)(3)底面的兩端分別設有支撐架(10)和若干車輪(11)，相鄰的車輪(11) 之間通過剛性懸掛(12)連接，底盤系統(tǒng)(3)頂面的左端設有倒繩機(13)，倒繩機(13)的右側設有液壓油箱(14)，液壓油箱(14)的右側安裝有動力傳動系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的極地低溫機械驅動拖掛式鉆機，其特征在于所述動力傳動系統(tǒng)包括發(fā)動機組(15)、并車箱(16)和角傳動箱(17)，發(fā)動機組(15)固定于底盤系統(tǒng)(3)頂面的前端，發(fā)動機組(15)與并車箱(16)連接，并車箱(16)的上部動力輸出口通過傳動軸 (18)與角傳動箱(17)連接，角傳動箱(17)的右側聯(lián)接絞車(19)，并車箱(16)的底部動力輸出口通過傳動機構與減速器(20)連接，減速器(20)通過萬向軸(21)連接下角傳動箱(25)， 下角傳動箱(25)通過萬向軸(21)與上角傳動箱(26)連接，上角傳動箱(26)與轉盤傳動裝置(23)連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的極地低溫機械驅動拖掛式鉆機，其特征在于所述鉆臺拖撬(5)上設有鉆臺(2)，鉆臺(2)底部的左端與井口對正裝置(6)連接，井口對正裝置(6)的左端與船形底座(4 )連接，鉆臺(2 )通過鉆臺立柱(24 )連接鉆臺拖撬(5 )。
4.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的極地低溫機械驅動拖掛式鉆機，其特征在于所述車輪(11)的耐低溫輪胎直徑為1. 875m。
專利摘要本實用新型涉及一種極地低溫機械驅動拖掛式鉆機，包括井架、鉆臺、底盤系統(tǒng)船形底座、鉆臺拖撬以及井口對正裝置，所述井架安裝于拖車上，井架的底部與井口對正裝置對應，井架的下部通過支撐桿分別與鉆臺以及底盤系統(tǒng)的右端連接，鉆臺拖撬右側的底部設有鉆臺拖撬輪系；所述底盤系統(tǒng)的左端通過翻轉式牽引銷與拖車固定連接。本實用新型的有益效果為采用雪地專用大輪胎底盤系統(tǒng)，更好的適應極地路況；采用K型直立套裝井架，適應頂驅的安裝，工作狀態(tài)穩(wěn)固，可有效克服井口漂移，且作業(yè)現(xiàn)場無需打繃繩，大大降低現(xiàn)場作業(yè)準備時間和難度；運輸成本低、高底盤，通過性強，采用井架、底座遠程遙控起升系統(tǒng)。
文檔編號E21B7/02GK201953312SQ20112007385
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權日2011年3月18日
發(fā)明者蘭海, 劉志, 吳丹, 宋東順, 張新華, 楊坤, 郭志霞 申請人:廊坊富邦德石油機械制造有限公司