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国外新型液压驱动石油钻机的新进展
来源：不祥 | 责任编辑：小语
在开发制造电驱动钻机的同时，国外先后推出了多种新型液压驱动石油钻机，并在钻井中发挥了一定作用。笔者介绍近几年国外几种新型液压驱动石油钻机的新进展及发展趋势。　　加拿大Tesco公司新型套管钻机　　据美国World Oil杂志1998年5月报道，加拿大Tesco公司开发的新型套管石油钻机，于1998年4月在该公司研究开发中心开钻，首次做套管钻井工艺和钻井装备试验，已取得初步成果。　　1.套管钻井　　套管石油钻机用套管代替钻杆，连续接套管钻进，利用特制的小绞车从套管内起下或更换钻头，一直钻到设计井深，钻井结束，套管也下完。用套管钻进时套管要承受扭矩载荷，为确保钻井安全，Tesco公司研究了一种适合钻井的套管螺纹。　　2.钻井液循环系统　　套管钻机采用顶驱钻井方式，顶驱水龙头的输出轴与套管联接，钻井液从顶驱水龙头进入套管内，经钻头进入套管与井壁的环形空间返回地面，再经钻井液净化系统除砂、除泥和除气之后，由钻井泵泵入顶驱，形成钻井液循环系统。　　3.钻头及其与套管的固定和起下　　套管钻机用钻头由钻进钻头和扩孔钻头组成。钻进钻头直径比套管内径小，可从套管内起下。在钻进钻头的上方接两个扩孔钻头，可伸出扩大直径，钻出比套管外径大的井眼；两扩孔钻头缩回时直径减小，此时可从套管中起下钻进钻头。钻进钻头与井下套管端头采用特制的连接锁定装置联接。钻进钻头下入井底后，固定在连接锁定装置上，伸出扩孔钻头，开钻井泵，利用顶驱就可进行钻井作业。当钻头磨损需更换时，首先缩回扩孔钻头，打开连接锁定装置，停泵，再用起下钻头用的小绞车钢绳将钻进钻头从井底套管内起出地面。换好新钻头后，将此钻头下入井底，固定在连接锁定装置上，伸出扩孔钻头，开泵，即可再次钻进。　　4.套管石油钻机的优点　　采用自动送钻装置钻井，井身质量较好，机械钻速高，钻井成本降低；采用多个液压马达传动，钻机传动机构简单，体积小，占地面积小，相对操作空间较大；采用全液压驱动型式，以单一的柴油机液压泵作动力源，投资少，功率利用率高；采用各种先进的钻井测录仪表，及时显示记录和储存实时钻井数据，为司钻提供钻井决策依据；套管钻井中无起下钻二层台操作，接套管作业在低位钻台面上进行，从而提高了操作的安全性和准确性，节约钻井成本30%～50%；利用特制小绞车起下套管钻井的钻头，与起下钻换钻头相比省时省力。　　挪威MH公司Ram Rig钻机［1］　　近几年来，挪威MH公司采用其特长的液压驱动技术及新颖的石油钻机构思方案，研制出Ram Rig钻机，已基本上形成系列，大钩载荷为kN，其中大钩载荷为4400kN的钻机，顶驱行程为32m；大钩载荷为3000kN的钻机，顶驱行程为30m。钻机的最高提升速度为2 m/s。　　1.应用范围　　Ram Rig钻机可用于定向井、丛式井和水平井钻井及开窗侧钻等。若安装在海洋钻井平台上，可起下水下器具和隔水管等。该型钻机具有灵活组合特性，可满足快速钻井及各种钻井工艺的需要。如选1台、2台或3台钻机组合方式，可完成各种重复性作业，加快钻井速度和下套管速度。若采用2台组合(又称双驱石油钻机)，有两种作业方式：一种是以1台钻机进行钻井作业，另1台起下水下钻井器具；另一种是以1台钻机完成下套管作业，另1台用于接两根套管作业，并将接好的套管排放整齐备用。　　2.结构特点与工作原理　　Ram Rig钻机由2个千斤顶液缸、游动滑轮组件、提升钢绳、平衡器组件、顶驱、特制井架、柴油机或AC电动机液压泵动力系统、钻台和底座、钻井控制室、钻井液循环系统等10个部分组成。　　(1)顶驱　Ram Rig钻机采用液压驱动顶驱及液压动力源 。　　(2)提升系统结构与工作原理　以2个长冲程千斤顶液缸作为顶驱上下运动的动力源 ，2个液缸分别固定在井架左右两大腿内侧。2个活塞杆的上端共同支承游动滑轮组件，在游动滑轮组件上装有4个(对中小型钻机)或8个滑轮(对大型钻机)。有4根或8根长度相等的提升钢绳，每根分别挂在1个滑轮上，钢绳绕过滑轮后，两端均向下，其中4个或8个钢绳活端与顶驱联接，4个或8个钢绳死端与底座中的平衡器组件联接，平衡器组件对4个或8个钢绳死端拉力起平衡作用。当2个活塞杆向上伸出时，滑轮向上运动使顶驱也向上运动；当2个活塞杆向下缩回时，滑轮向下运动使顶驱也向下运动。但是由于滑轮系统关系，顶驱的运动速度是活塞运动速度的2倍，顶驱的载荷是2个液缸载荷的一半。如大钩载荷为4400kN的钻机，其2个千斤顶推力载荷为8800kN，活塞杆伸出行程为16m，顶驱运动行程为32m。顶驱的上下运动就实现了钻井、起下钻柱、下套管、起下水下器具或修井等作业。　　(3)特制井架　为使游动滑轮组件通过提升钢绳悬吊的顶驱对准井口和上下运动导向以及承受顶驱钻井的反扭矩，在特制井架两大腿内侧各有1条垂直的导轨。与常规井架不同的是，特制井架不承受顶驱载荷，而由2个液缸承受。此外，立根存放于底座下面，接立根操作在钻台面低位进行。在井架两大腿内侧下段，固定2个千斤顶液缸。　　(4)钻台和底座　采用高钻台底座，没有立根盒。立根下接头支承在较低地面上，上接头露出钻台面，起下钻及上卸扣操作均在钻台上进行。　　(5)液压泵动力系统　选用柴油机或电动机驱动液压泵，有4台或8台液压泵组合，每台液压泵的动力均能给出顶驱的大钩载荷，但提升速度较低，只有在设计液压泵数量下，才具有设计的提升速度。这样在某几台液压泵同时出现故障时，也能提升钻柱，避免发生井下事故。通过液压泵排出的动力油，进入8个立式平衡压力气缸起到补偿作用，再通过滑轮动作阀进入2个千斤顶液缸，实现活塞杆上升或下降动作。该液压系统还可实现自动送钻，不需要另设自动送钻装置。　　3.主要优点　　与常规钻机相比较，Ram Rig钻机绞车和提升系统方案简单，结构紧凑，体积小，质量轻，成本低，技术经济指标先进；采用全液压驱动钻机，无工作火花，钻井更安全，特别是钻天然气井或伴生天然气较多的油井，不会发生着火事故；可完成钻井、起下钻、下套管或修井等作业，动力消耗较少；现场试验和钻井实践表明，Ram Rig钻机可提高钻井效率15%～20%。　　意大利新型石油钻机［1］　　意大利SOILMEC S.P.A油水分公司研究开发了4种规格中型系列和5种规格轻型系列石油钻机。　　1.中型系列石油钻机　　中型系列钻机有G―100型、G―125型、G―150型和G―200型等4种，钻井深度为m，修井深度为m。中型系列石油钻机适用于钻小井眼井，具有钻井成本较低等优点。　　2.轻型系列石油钻机　　轻型系列石油钻机有G―14型、G―22型、G―35型、G―55型和G―75型等5种，钻井深度300～1000m，修井深度600～1800m。钻机动力消耗少，可快速钻井或修井，是根据API Spec和ISO 9001质控系统设计制造的。　　3.主要结构特点　　(1)采用全液压驱动型式，钻机的所有部件采用同一液压动力源，功率利用率高。　　(2)绞车是一个长冲程单臂式千斤顶液缸，活塞杆顶部装有4个滑轮，各由2根轴支承。有2根等长度的钢绳，每根绕过2个滑轮后向下，其活端与顶驱联接，死端固定在底座上。当活塞杆伸出时，顶驱向上运动，速度是活塞杆向上运动速度的2倍，顶驱的提升载荷是活塞杆向上推力的一半。　　(3)该型钻机没有井架，在活塞杆的外面包着导轨，起引导顶驱上下运动和承受顶驱钻井时反扭矩的作用。　　(4)采用高钻台底座，钻台上无立根盒。起下钻时，所有立根立放在底座下面，立根的下接头支承在地面深坑内，上接头露出钻台面，起下钻时扣吊卡和打开吊卡以及上卸扣操作，均在钻台上低位进行。不需要二层台。　　(5)采用顶驱钻井方式，钻进速度快，质量好，安全可靠，处理事故能力强，钻井经济效益好。　　(6)利用液压控制系统控制钻压，可实现恒钻压自动钻进，井身质量好，机械钻速快。　　(7)配有1台挺杆式小型起重机，可在钻井作业中完成各种小件的吊运作业。　　液压驱动钻机发展趋势　　(1)液压驱动是一种较好的驱动型式。笔者根据加拿大Tesco公司和美国Varco公司给出的顶驱钻井特性曲线，计算了Tesco公司150HM型、500/650―HC/HC1型液压驱动顶驱和500EC1型、650EC1型AC变频永磁电动机传动顶驱以及Varco公司IDS―1型、TDS―4S型、TDS―6S型AC―SCR―DC电驱动顶驱和TDS―8SA型、TDS―9SA型、TDS―10SA型、TDS―11SA型AC变频感应电动机传动顶驱的钻井特性，并取相同驱动型式顶驱钻井参数的平均值。计算结果表明，AC变频感应电动机传动顶驱全程调节使用范围的功率利用率最高为76.7%；液压驱动顶驱为71.8%；AC―SCR―DC电驱动顶驱为67.2%；AC变频永磁电动机传动顶驱为50%。其中液压驱动顶驱功率利用率比AC变频感应电动机传动顶驱小4.9%，但比AC―SCR―DC电驱动顶驱高4.6%，比AC变频永磁电动机传动顶驱高21.8%。　　(2)液压驱动钻机向全液压驱动型式发展。加拿大Tesco公司套管钻机、挪威MH公司Ram Rig钻机和意大利新型钻机等多采用全液压驱动型式。近年来德国Wirth公司也研制出5种规格系列钻机，有全液压驱动、DC电驱动和AC电驱动等3种型式，由用户自选。全液压驱动的优点是：钻机用同一动力源，功率利用率高，钻井成本低。　　(3)液压驱功钻机更适合于采用新的钻井工艺。如套管钻井新工艺，采用全液压驱动套管钻机是最合适最经济的。　　(4)液压驱动钻机向全新模式钻机发展。如Ram Rig钻机绞车和提升系统超出了常规钻机模式，采用液压驱动，体积小，质量轻，成本低，使绞车和提升系统结构更简单。　　(5)液压驱动钻机向多个小功率液压马达传动发展。挪威MH公司生产的海洋2013kW液压驱动单轴绞车，采用多个小功率液压马达通过滚筒两侧的内齿轮传动滚筒轴，用4个小功率液压马达传动转盘，用2个液压马达传动顶驱。德国Wirth公司用多个液压马达传动绞车，用2个液压马达传动转盘。加拿大Tesco公司采用2个液压马达传动顶驱。
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微信：LCHtzzc锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器的制作方法
专利名称锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器的制作方法
技术领域本实用新型涉及一种锚杆钻机，特别是涉及一种锚杆钻机用中心可调全液压双套
管夹持器。
背景技术锚杆钻机是一种应用广泛的基础施工、隧道施工设备，也是实现锚杆支护技术的重要机械设备，其主要应用在都市地基的注浆钻孔、板桩锚固、市政和建筑物基础的板墙和地下连续墙的地基锚固、斜面锚固、管棚作业、铁路填土地基的拉杆锚固、隧道施工的止水及岩盘加固等注浆作业，探测和排放隧道施工中的涌水及瓦斯等场合。目前常用的锚杆钻机主要包括主机架、液压锤钻、桅杆、夹持器和液压系统。其中液压锤钻用于移动钻杆，其与桅杆均安装在主机架上，而夹持器则设置在桅杆上，其作用是在施工过程中连接、拆卸钻杆时固定住前一根钻杆的后端部，而液压系统则为液压锤钻及夹持器等装置提供驱动力。现有的夹持器主要分为常开式、常闭式和液控式几种。由于常开式、常闭式夹持器都是利用弹簧和一侧油缸来共同将钻杆夹紧，由于该装置只有一侧油缸受操作人员的控制，因此对中性和操作不易控制，所以导致对中时间加长、工作效率低；而液控式夹持器只适用于单管钻进，即该装置只有一道夹持，当进行双管施工时，需要人工将内、外管进行固定，不仅操作起来十分麻烦，费时费力，而且无法实现全液压控制。
发明内容为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、操作方便，并且能够实现全液压控制的锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器。为了达到上述目的，本实用新型提供的锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器包括下端带有底座的固定U形支架、回转U形支架、四个油缸、四片卡瓦、回转支撑和翻转油缸；其中底座的下端利用多个螺栓固定在锚杆钻机的桅杆上，并且固定U形支架上的开口方向与桅杆的长度方向一致；回转U形支架利用回转支撑与固定U形支架平行设置，并且固定U形支架和回转U形支架的两侧均贯通形成有两个中心线位于同一条直线的油缸设置孔；四个油缸的缸体分别设置在固定U形支架和回转U形支架上的四个油缸设置孔内，并且每个油缸的活塞杆朝内相对设置；卡瓦的一端呈弧形，另一端连接在一个油缸的活塞杆外端，并且每对卡瓦的两个弧形端沿垂直方向相对设置且具有同一圆心；翻转油缸的缸体下端铰接在桅杆的焊接座上，而其活塞杆外端则铰接在回转U形支架上的侧耳销轴处。所述的回转U形支架的最大旋转角度为60°。本实用新型提供的锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器是利用液压油来控制与每对卡瓦相连的油缸，并且能够根据外载大小自动调整卡瓦中心，以与双套管钻杆的回转中心保持一致，因此能够实现对双套管钻杆夹持的全液压控制，并且动作迅速、对中时间短且易于操作，所以能够大幅度提高工作效率。另外，由于卡瓦上与双套管钻杆相接触的一端呈弧形，因此不易损伤钻杆。此外，当钻孔不同而需要现场更换夹持器时，只需拆卸下螺栓即可，因此可以大大加快工作进程。另外，本装置还具有结构简单、安全可靠且易于维修等优点。
图1为本实用新型提供的锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器正向结构示意图。图2为本实用新型提供的锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器侧向结构示意图。图3为图2中A-A向剖视图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型提供的锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器进行详细说明。如图1-图3所示，本实用新型提供的锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器包括下端带有底座1的固定U形支架10、回转U形支架11、四个油缸2、四片卡瓦3、回转支撑 4和翻转油缸5 ；其中底座1的下端利用多个螺栓6固定在锚杆钻机的桅杆7上，并且固定 U形支架10上的开口方向与桅杆7的长度方向一致；回转U形支架11利用回转支撑4与固定U形支架10平行设置，并且固定U形支架10和回转U形支架11的两侧均贯通形成有两个中心线位于同一条直线的油缸设置孔8 ；四个油缸2的缸体分别设置在固定U形支架 10和回转U形支架11上的四个油缸设置孔8内，并且每个油缸2的活塞杆朝内相对设置； 卡瓦3的一端呈弧形，另一端连接在一个油缸2的活塞杆外端，并且每对卡瓦3的两个弧形端沿垂直方向相对设置且具有同一圆心；翻转油缸5的缸体下端铰接在桅杆7的焊接座12 上，而其活塞杆外端则铰接在回转U形支架11上的侧耳销轴13处。所述的回转U形支架11的最大旋转角度为60°。在施工过程中，当需要利用本实用新型提供的锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器连接、拆卸钻杆时，首先将前一根双套管钻杆9的内、外管后端部分别置于固定U形支架10和回转U形支架11的开口中，然后由操作人员搬动锚杆钻机操作台上的相应手柄， 以使四个油缸2上的活塞杆向外伸出。在这些活塞杆的作用下，与四根活塞杆外端相连的四片卡瓦3将一同朝双套管钻杆9的方向移动，直至接触在双套管钻杆9的内、外管后端部外圆周面上并夹紧，这时就可以利用液压锤钻的旋转来连接或拆卸后一根双套管钻杆9。卡瓦3的松开过程则与上述夹紧过程相反。当需要将双套管钻杆9放置或取离工位时，首先可由操作人员扳动锚杆钻机操作台上的相应手柄，以使翻转油缸5上的活塞杆向外伸出，这时，在该活塞杆的作用下，整个回转U形支架11将围绕回转支撑4进行转动，最大旋转角度可达到60°，因此操作起来十分方便。另外，可利用调节螺栓6在桅杆7上的固定位置的方法使卡瓦3的中心与双套管钻杆9的中心保持在同一高度。
权利要求1.一种锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器，其特征在于所述的锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器包括下端带有底座(1)的固定U形支架(10)、回转U形支架 (11)、四个油缸O)、四片卡瓦(3)、回转支撑(4)和翻转油缸(5)；其中底座⑴的下端利用多个螺栓(6)固定在锚杆钻机的桅杆(7)上，并且固定U形支架(10)上的开口方向与桅杆(7)的长度方向一致；回转U形支架(11)利用回转支撑(4)与固定U形支架(10)平行设置，并且固定U形支架(10)和回转U形支架(11)的两侧均贯通形成有两个中心线位于同一条直线的油缸设置孔(8)；四个油缸O)的缸体分别设置在固定U形支架(10)和回转 U形支架(11)上的四个油缸设置孔(8)内，并且每个油缸O)的活塞杆朝内相对设置；卡瓦(3)的一端呈弧形，另一端连接在一个油缸(2)的活塞杆外端，并且每对卡瓦C3)的两个弧形端沿垂直方向相对设置且具有同一圆心；翻转油缸(5)的缸体下端铰接在桅杆(7)的焊接座(1 上，而其活塞杆外端则铰接在回转U形支架(11)上的侧耳销轴(1 处。
2.根据权利要求1所述的锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器，其特征在于所述的回转U形支架(11)的最大旋转角度为60°。
专利摘要一种锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器。其包括下端带有底座的固定U形支架、回转U形支架、四个油缸、四片卡瓦、回转支撑和翻转油缸。本实用新型的锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器是利用液压油来控制与每对卡瓦相连的油缸，且能根据外载大小自动调整卡瓦中心，以与双套管钻杆的回转中心保持一致，因此能实现对双套管钻杆夹持的全液压控制，且动作迅速、对中时间短且易于操作，所以能大幅度提高工作效率。另外，由于卡瓦上与双套管钻杆相接触的一端呈弧形，因此不易损伤钻杆。此外，当钻孔不同而需要现场更换夹持器时，只需拆卸下螺栓即可，因此可大大加快工作进程。另外，本装置还具有结构简单、安全可靠且易于维修等优点。
文档编号E21B19/10GKSQ
公开日日 申请日期日 优先权日日
发明者孙春明, 张玮 申请人:天津市辰龙工程机械有限公司煤炭科学研究总院重庆分院ZY-750液压钻机说明书_百度文库
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主营产品：液压跟管钻机、履带锚索锚杆钻机、快速拔管机、套管跟管钻杆钻头
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我公司是一家集岩土工程施工、岩土生产设备制造于一身的岩土公司，主要经营产品有钻神牌锚固钻机、全液压履带钻机、快速拔管机、锚杆机、土钉机、张拉机、隔离架、对中支架、穿心式千斤顶、套管、同心钻具、偏心钻具等锚索预应力施工耗材以及配件。&同时，为了给新老客户更好的服务，今年我公司新增工程外包业务、劳务外包业务，代找施工队伍、钻机机手等相关事务。我公司考虑从节约成本的方向出发，现推出一套经济实惠的工艺，这工艺已得到大部分客户认可了，现可将分体钻机更改为履带钻机，从原来的边坡支护、水电站锚索施工的机器在外加工的基础上，不用再花大把大把的钱，可高效率的完成房建基坑软基础处理、深基坑支护工程以及帷幕固结灌浆工程等，欢迎到公司考察！公司位于四川省成都市温江区蓉台大道南段119号。&&&我公司主要从事岩土工程、水文地质类勘察、岩土工程治理类的預应力锚索施工、深基坑支护、软基础处理等设备机具的研发、生产及销售的高新技术企业。公司前身为一大型岩土公司，所有产品都是长期实践经验与现代创新技术的结合，依托多年工程施工经验以及和西南交大、四川理工学院等高校的技术合作，可以为你提供全面的技术支持和施工方案。&&&我公司生产主要生产钻神牌系列ZSY-30、40、50、50B、60、70、80、90、90A&、100、100A、100B、100C全液压锚固钻机，ZSL-70、80、90、90A、100、100A、100B、100C履带钻机是根据我们使用各种类型锚固钻机，在各种工况环境下的施工经验，总结开发出的新产品。ZS-30、40电动液压轻便型锚固钻机、ZSTD-150、170土钉机、ZSB-60、80普通和快速拔管机、摩擦钻杆、偏心钻具、預应力设备机具、全液压装岩机等产品在水电、冶金、交通、铁路及城建等广大用户中得到了一致好评。ZSY-50B新型轻便型锚固钻机主要适用于高边坡作业，方便轻巧，带有负载反馈装置是其最大的优点！
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