專利名稱：液壓蓄能石油修井機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種石油修井機(jī)。
目前世界各國的石油修井機(jī)都大同小異，大都有井架、天車、游動滑車、大鉤、絞車組成的提升系統(tǒng)，有動力機(jī)、變速箱、傳動裝置組成的傳動系統(tǒng)……修井過程中工具和油管起出和下入是一再重復(fù)進(jìn)行的過程。在一口井上，數(shù)以千米計(jì)的油管和工具(往往重達(dá)數(shù)十噸)被起出又被下入。宏觀上看，幾乎沒有作功。然而實(shí)際上消耗燃料很多，因?yàn)槠疸@時(shí)起出一根油管的過程中，雖然純提升油管柱的時(shí)間只占整個過程的約1/4，其余時(shí)間是輔助操作，但起升油管時(shí)，要求在短時(shí)間中作很大的功，要求裝機(jī)功率很大，而輔助操作時(shí)間中，大功率的動力機(jī)雖是空載運(yùn)轉(zhuǎn)也要消耗一部分燃料。即使下鉆時(shí)，動力機(jī)也不能停轉(zhuǎn)，導(dǎo)致燃料(能源)的大量浪費(fèi)。
本發(fā)明的目的是要提供一種節(jié)能的修井機(jī)。
雖然本發(fā)明應(yīng)用的氣壓蓄能原理并不是新發(fā)現(xiàn)，但應(yīng)用于修井機(jī)卻無先例。而且，常規(guī)的蓄能器太小，遠(yuǎn)不能滿足用于修井機(jī)至少要蓄存數(shù)千千焦的要求，所以還要一種特殊的超大型氣壓蓄能裝置。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的動力機(jī)[11]-液壓油泵[12]組的出口和一套氣壓蓄能裝置連通;三個升降液壓油缸[2]平行地固定安裝在機(jī)身上，其活塞桿[3]固定安裝在一個游動輪架[4]上;增距滑輪[10]組通過鋼絲繩[6]和起升吊環(huán)連接;升降液壓油缸[2]的各腔通過操縱控制裝置和蓄能裝置的出口或常壓的高位油箱[14]連通。
本發(fā)明起鉆時(shí)，動力機(jī)[11]一液壓油泵[12]組連續(xù)向氣壓蓄能裝置泵油，由蓄能裝置蓄存高壓油(能量)供需要提升油管[7]時(shí)使用，所以本機(jī)的裝機(jī)功率在負(fù)荷和速度不減少的條件下，僅為同類機(jī)的四分之一左右，其動力機(jī)[11]可以是柴油機(jī)、電動機(jī)或其它原動機(jī)。下鉆時(shí)不開動力機(jī)[11]，選擇舉升力小于油管[7]重力的“力擋”，使升降液壓油缸[2]高壓腔中的高壓油被下行的油管[7]壓回氣壓蓄能裝置中蓄存起來(也就是說氣壓蓄能裝置吸收了油管[7]下行時(shí)釋放出的位能)，供接單根油管[7]等下鉆操作用。
這樣一來就可大幅度節(jié)約能源。
裝機(jī)功率的減少又使得修井機(jī)的動力機(jī)[11]可以是電動機(jī)，直接利用井場電源，使作業(yè)更加方便。
本發(fā)明用升降液壓油缸[2]通過增距滑輪[10]組增距后舉升或下放油管[7]，因而不再需要井架、絞車、游動滑車等，也可將升降液壓油缸[2]直接和起升吊環(huán)連接。
本發(fā)明不僅可以制作修井機(jī)還可用以制作液壓蓄能的鉆井機(jī)或其它機(jī)器。本發(fā)明可根據(jù)不同的需要采用三個以上或以下數(shù)的升降液壓油缸[2]，或設(shè)置一臺以上的動力機(jī)[11]一液壓油泵[12]組。


圖1.側(cè)視圖 圖2.頂視圖 圖3.工作原理圖1.機(jī)身 2.升降液壓油缸 3.活塞桿 4.游動輪架
5.增距滑輪 6.鋼絲繩 7.油管 8.調(diào)節(jié)螺桿9.導(dǎo)向柱 10.導(dǎo)向滾輪 11.動力機(jī) 12.液壓油泵13.主油箱 14.高位油箱 15.油管線 16.高壓軟管17.蓄液缸 18.氣管線 19.壓力氣包 20.充氣裝置21.液位計(jì) 22.壓力計(jì) 23.手動先導(dǎo)閥 24.液壓閥組25.節(jié)流閥 26.排放閥 27.拖車 28.變幅油缸29.繃?yán)K 30.千斤 31.壓板 32.切斷閥下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述本發(fā)明的機(jī)身[1]上裝有三個升降液壓油缸[2]，升降液壓油缸[2]的活塞桿[3]上部固定在一個游動輪架[4]上，三個活塞桿[3]同步伸縮，活塞桿[3]的行程經(jīng)過增距滑輪[5]增距后，由鋼絲繩[6]直接提升或下放油管[7]，鋼絲繩[6]用調(diào)節(jié)螺桿[8]調(diào)整松緊。為扶正活塞桿[3]的上下運(yùn)動，機(jī)身[1]上部有導(dǎo)向柱[9]，游動輪架[4]上則裝有導(dǎo)向滾輪[10]。
本發(fā)明有一個液壓站，由動力機(jī)[11]、液壓油泵[12]、主油箱[13]、高位油箱[14]和油管線[15]組成?；顒硬糠值挠凸芫€需要用高壓軟管[16]。高位油箱[14]可單獨(dú)設(shè)置，亦可利用導(dǎo)向柱[9]中的空間作為高位油箱[14]。一切回主油箱[13]的油須先經(jīng)高位油箱[14]，只有當(dāng)高位油箱[14]充滿后，其溢流才能流回主油箱[13]，以保證升降液壓油缸[2]能始終充滿不致吸空。
本發(fā)明有一套大型的氣壓蓄能裝置，它是由蓄液缸[17]空氣管[18]，壓力氣包[19]和充氣裝置[20]組成的。
本發(fā)明還有一套檢測、操縱控制裝置，由液位計(jì)[21]、壓力計(jì)[22]、手動先導(dǎo)閥組[23]、液壓閥組[24]，節(jié)流閥(制動閥)[25]和排放閥[26]等組成。
上述所有的裝置均可裝設(shè)在一個拖車(或卡車)[27]上，機(jī)身[1]靠變幅油缸[28]控制可放倒或起立，以便移運(yùn)。機(jī)身[1]上部拉有繃?yán)K[29]以保證穩(wěn)定，機(jī)身[1]下部設(shè)有千斤[30]和較大面積的壓板[31]以調(diào)直機(jī)身[1]并提供足夠的基底支承面積。
液壓油泵[12]將高壓的液壓油通過打開著的切斷閥[32]打到蓄液缸[17]中去，由蓄液缸[17]、氣管線[18]和高壓氣包[19]這一套蓄能裝置將高壓液壓油蓄存起來。當(dāng)液位計(jì)[21]指示蓄液缸[17]中的液位太高時(shí)，可以停止供油或打開排放閥[26]排出一部分。
由手動先導(dǎo)閥組[23]和液壓閥組[24]組成的操縱控制裝置控制各升降液壓油缸[2]中各上下腔的通路，使分別為高壓腔或低壓腔。手動先導(dǎo)閥組[23]手把的位置決定哪些腔和蓄液缸[17](即和高壓部分)連通而成為高壓腔。其余各腔則和高位油箱(即和常壓部分)連能而成為低壓腔。
由于高低壓腔組合的不同，使各升降液壓油缸[2]的聯(lián)合舉升力，在系統(tǒng)壓力大體不變的情況下，可以由小到大分為很多級，即很多“力擋”(包括無舉升力的“空擋”在內(nèi))。這樣，就可以滿足修井機(jī)隨時(shí)需要各種不同的舉升力的要求。下鉆時(shí)，選擇舉升力小于油管[7]重力的合適的“力擋”，此時(shí)下行的油管[7]就能將當(dāng)時(shí)各升降油缸[2]高壓腔內(nèi)的液壓油壓入蓄液缸[17]中去，使蓄液缸[17]中高壓儲油量增加，達(dá)到蓄能目的。當(dāng)需要提起單根油管[7]時(shí)，只要用去蓄液缸[17]中新增高壓儲油一部分就夠了。所以下鉆作業(yè)時(shí)不需要開動力機(jī)[11]，不必用液壓油泵[12]供油。就是在這種不供油的情況下，隨著油管[7]越下越深，蓄液缸[17]中的高壓儲油會越來越多起來。油管[7]下到一定深度以后，油管[7]壓入蓄液缸的液壓油將超過蓄液缸[17]的容量。此時(shí)還可以利用這部分多余的能量。
各“力擋”的舉升力是有級的，無法保證起升或下放的速度和加速度能隨機(jī)應(yīng)變地?zé)o級變化，所以為滿足操作人員的各種需要，在油管線[15]中裝設(shè)有節(jié)流閥(制動閥)[25]。節(jié)流閥[25]能無級地作調(diào)節(jié)，彌補(bǔ)了“力擋”有級的缺點(diǎn)。節(jié)流閥[25]還可在緊急的情況下切斷油路，剎住車，確保安全。
起鉆開始時(shí)，井內(nèi)的油管[7]很長，重量大，每起一根油管[7]耗用的高壓儲油多，隨著起鉆作業(yè)的進(jìn)行，油管[7]越來越短，重量越來越輕，耗用高壓儲油也越來越少。為合理利用液壓油泵[12]動力機(jī)[11]的功率，可以設(shè)置一臺或多臺液壓油泵[12]動力機(jī)[11]以便根據(jù)情況級配成幾種不同的高壓液壓油的輸出排量。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)油管[7]遇阻而修井機(jī)舉升力不夠時(shí)，可以關(guān)閉切斷閥[32]，使液壓油泵[12]打出的液壓油直接通過液壓閥組[24]進(jìn)入各升降液壓油缸[2]，同時(shí)調(diào)小液壓油泵[12]的排量，提高系統(tǒng)的壓力，(如液壓油泵[12]是恒功率泵，則壓力提高后排量會自動下降而不必調(diào)節(jié))。此時(shí)各升降液壓油缸[2]的聯(lián)合舉升力將可成倍地增加，而可能使遇阻解除。當(dāng)然此時(shí)的提升速度是極低的。好在遇阻“硬拔”時(shí)恰好就要求低速上提以確保安全。
權(quán)利要求
1.一種液壓蓄能石油修井機(jī)，其特征是動力機(jī)[11]一液壓油泵[12]組的出口和一套氣壓蓄能裝置連通；三個升降液壓油缸[2]平行地固定安裝在機(jī)身[1]上，其活塞桿[3]固定安裝在一個游動輪架[4]上；增距滑輪[10]組通過鋼絲繩[6]和起升吊環(huán)連接；升降液壓油缸[2]的各腔通過操縱控制裝置和蓄能裝置的出口或常壓的高位油箱[14]連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓蓄能石油修井機(jī)，其特征是采用三個以上或以下數(shù)的升降液壓油缸[2]。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液壓蓄能石油修井機(jī)，其特征是升降液壓油缸[2]直接和起升吊環(huán)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1或2所述的液壓蓄能石油修井機(jī)，其特征是設(shè)置一臺以上的動力機(jī)[11]-液壓油泵[12]組。
全文摘要
液壓蓄能石油修井機(jī)從外形到原理均不同于常規(guī)修井機(jī)。它應(yīng)用氣壓蓄能原理。起鉆時(shí)，小功率動力機(jī)連續(xù)作功，由蓄能裝置蓄能供提升油管時(shí)用，故本發(fā)明的裝機(jī)功率，在負(fù)荷和速度不減的條件下，僅為常規(guī)修井機(jī)的1/4。下鉆時(shí)不開動力機(jī)，由蓄能裝置吸收油管的位能供下鉆操作用。可以大幅度地節(jié)約能源。
文檔編號E21B19/00GK1057088SQ9110633
公開日1991年12月18日 申請日期1991年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1991年2月11日
發(fā)明者顧心懌, 王運(yùn)安, 潘偉, 欒桂花, 孫東昌, 劉志安, 邴如吉 申請人:勝利石油管理局鉆井工藝研究院