專利名稱：模塊組裝式海上平臺液壓蓄能修井機的制作方法
技術領域：
本發明設計了一種海上修井作業的設備，具體的說是一種模塊組裝式海上平臺液
壓蓄能修井機。
二背景技術：
1997年以前，我國的海洋修井機完全依靠進口 ；從1997年以后，國產海洋修井機的設計與制造，從無到有，逐漸發展到目前的系列化、多樣化。2002年6月，中國海洋石油總公司頒布了海洋石油平臺修井機的相關標準，使得海洋修井機的生產制造進入一個規范化階段。海洋修井機國產化以來，生產廠家主要有江漢石油管理局第四機械廠、寶雞石油機械廠和南陽石油機械廠。這些生產廠家具有陸上鉆修設備設計制造經驗，經過對海洋修井機多年的研究以及對海洋修井機使用者反饋的意見分析，海洋修井機的設計、生產、制造已形成系列化，功能上基本能滿足海洋油田的需求。但基本結構還是陸地修井機的結構模式，尤其對于常規的修井機，一般需要較大的場地，并且需要在平臺上安裝導軌，這對于中小平臺的修井作業帶來了一定的限制。另外較高的制造、搬運與安裝成本不能滿足用戶的需要。
為了適應不同海域、不同平臺、不同作業方式和特殊的作業要求，國產海洋修井機將在規格、結構性能等方面不斷完善和提高，近年來呈現出了設計模塊化、功能多樣化、可搬遷、電驅動等發展趨勢。 液壓蓄能修井機由于其節能、環保、占用場地小、安裝方便等突出優點而受到廣泛關注并且進行了較大范圍的陸地油田修井作業，取得了較好的效果。將液壓蓄能修井機結合海洋平臺實際工況進行改裝設計以后，或將可以作為目前海洋修井機的一種有益補充，成為海洋修井機發展的又一新的趨勢。
三
發明內容
本發明的目的是提供一種模塊組裝式海上平臺液壓蓄能修井機，降低海上采油平臺的修井成本，以實現分體安裝，自移位及海上平臺的場地比較小無法安裝大型的修井機的問題，有效的降低了作業成本。 本發明的技術方案是通過以下方式實現的 —種模塊組裝式海上平臺液壓蓄能修井機，由作業平臺、機架、動力模塊、蓄能模塊、控制模塊和舉升模塊組成，其特征在于作業平臺設為矩形，中心部設有液壓轉盤，轉盤下部平臺上焊有一根立管、立管下端與井口大四通連接，在作業平臺的一側面安裝有動力模塊、控制模塊和蓄能模塊，在另一側面上安裝有上為三角架下為矩形架的機架，三角架設為對稱的兩個，對稱焊在矩形架前后上支撐上，在矩形架上左支撐中部設有轉軸架，轉軸架上安裝有驢頭、大鉤、天車滑輪、定滑輪、鋼絲繩、主液缸、剎車閥和液壓快速接頭組成的舉升模塊，主液缸下端設有轉軸，轉軸安裝在轉軸架上，主液缸上端安裝驢頭，驢頭的前端兩側對稱安裝有兩個天車滑輪，在三角架內中間安裝有兩個定滑輪，與天車滑輪上下對應，天車滑輪和定滑輪通過鋼絲繩與大鉤連接；作業平臺的四個角上設有輔助螺旋千斤頂，頂在
3海上平臺的上層甲板上。 動力模塊由油箱，兩臺機泵和快速接頭及液壓閥組成，兩臺機泵并聯安裝在油箱架底面。 控制模塊由操作室，在操作室內設置的大通徑兩位三通換向閥，與大通徑兩位三
通換向閥匹配的先導閥，剎車閥和快速接頭組成，大通徑兩位三通換向閥設置4個，相互間
并連，先導閥設置4個，相互之間并聯，與大通徑的兩位三通換向閥之間并聯；剎車閥設置
在主液缸的A腔的進出油管路上，通過一個先導閥與高壓管和低壓管路連接。 蓄能模塊由氮氣包、蓄能缸和快速接頭組成，蓄能缸設為圓柱形，蓄能缸內設有無
桿活塞，蓄能缸垂直安裝在作業平臺上，也可水平安裝在作業平臺上；氮氣包設在蓄能缸一
側，與蓄能缸上端通過快速接頭連接，蓄能缸下端通過快速接頭與機泵出口管路連接。 主液缸設為復合式主液缸，由A缸、B缸、C缸和D缸相套組成，所形成的A、 B、 C、 D
腔分別通過大通徑兩位三通換向閥和先導閥控制與高低壓液壓管路接通，力擋分為五個擋
位控制，A、C、D三腔都接通高壓油時，B腔接通低壓油時為一檔；A、C兩腔都接通高壓油時，
B腔和D腔接通低壓時為二檔；A、D兩腔都接通高壓油時B、C兩腔接通低壓油時，為三檔；A
腔接通高壓油，B、C、D三腔接通低壓油時為四檔；A腔和B腔接通高壓油，C、D兩腔接通低
油時為五檔。 液壓轉盤的液壓管路由可調節流閥，先導閥快速接頭和液壓管組成，液壓轉盤的進口和出口通過先導閥與機泵的出口管和油箱的回流管相連，在液壓轉盤出口與先導閥之間設有一個可調節流閥。
本發明與已有技術相比具有如下優點 1、作業平臺的通過升高立管連接在井口大四通上，通過作業平臺上底部的升高立管將作業負荷和設備重量轉載在井口大四通上，占地面積小，適應海上小平臺上的修井作業。
2、將液壓蓄能修井機設為分體的模塊、便于運輸和安裝。 3、液壓結構、液壓控制和液壓管路設計合理，結構緊湊、體積小、便于操作控制適合海上平臺修井。 4、設計了靠自身液壓結構自移井位，只需一個小龍門架配合就完成自移井位的任務。
四
圖1-本發明的結構示意圖
圖2-圖l的左視圖
圖3-圖1的俯視圖 1-作業平臺2-氮氣包3-蓄能缸4-大鉤5-轉軸6-鋼絲繩7-定滑輪8_定輪板9-吊裝定滑輪10-主液缸11-天車滑輪12-機架13-油箱機泵組14-上層甲板平臺15-立管16-中層甲板平臺17-下層甲板平臺18-井口四通19-液動半封20-套管21-萬能防噴器22-液動安全卡瓦23-操作室24-輔助螺旋千斤頂25-驢頭
圖4-海洋平臺液壓蓄能修井機三維示意圖 圖5-動力模塊液壓原理圖13-1油箱13-2機泵組33-快速接頭 圖6-舉升模塊液壓原理圖10-主液缸28-剎車閥33-快速接頭A-A缸腔B-B
4缸腔C-C缸腔D-D缸腔
圖7-舉升模塊外形圖 圖8-蓄能模塊液壓原理圖2-氮氣包3-蓄能缸33-快速接頭 圖9-控制模塊液壓原理圖30-大通徑兩位三通換向閥31-先導閥33-快速接頭 圖10 :液壓鉗、液壓轉盤原理圖32-液壓鉗/液壓轉盤33_快速接頭 圖11 :液壓原理總圖2-氮氣包 3_蓄能缸10_主液缸13_1油箱13_2機泵
組28-剎車閥29-卸荷溢流閥30-大通徑兩位三通換向閥31-先導閥32-液壓鉗/
液壓轉盤33-快速接頭 圖12-自移位模塊原理圖26-簡易龍門架27-變向滑輪圖13-安裝過程圖
五具體實施例方式
為進一步公開本發明的技術方案，下面結合說明書附圖通過實施例作詳細說明
—種模塊組裝式海上平臺液壓蓄能修井機，如圖1、4所示由作業平臺1、機架12、動力模塊(圖5)、蓄能模塊(圖8)、控制模塊(圖9)和舉升模塊(圖7)組成，其特征在于作業平臺設為矩形，中心部設有液壓轉盤32，轉盤下部平臺上焊有一根立管15、立管下端與井口大四通連接，在作業平臺的一側面安裝有動力模塊、控制模塊和蓄能模塊，在另一側面上安裝有上為三角架下為矩形架的機架12，三角架設為對稱的兩個，對稱焊在矩形架前后上支撐上，在矩形架左支撐中部設有轉軸架，轉軸架上安裝有驢頭25、大鉤4天車滑輪11定滑輪7、鋼絲繩6、主液缸10、剎車閥28和液壓快速接頭33組成的舉升模塊，主液缸下端設有轉軸5，轉軸安裝在轉軸架上，主液缸上端安裝驢頭25，驢頭的前端兩側對稱安裝有兩個天車滑輪ll，在三角架內中間安裝有兩個定滑輪7，與天車滑輪上下對應，天車滑輪和定滑輪通過鋼絲繩與大鉤連接；作業平臺的四個角上設有輔助螺旋千斤頂24，頂在海上平臺的上層甲板上。
如圖11所示液壓系統靠軟管和大通徑的快速接頭連接成一整套液壓系統，在控制主液缸的過程中，如圖7所示通過液控兩位三通大通徑的換向閥控制主液缸10的動作，帶動由天車滑輪11、定滑輪7、定輪板8、驢頭25、鋼絲繩6和大鉤4組成的1 : 3舉升系統距完成起下油管柱的重任。在工作過程中，因為該修井機本身帶有液壓源，對于液壓鉗、液壓轉盤或井口防噴器的操作可直接從修井機的液壓系統弓I出，不必要增設液壓源。
本發明可以實現自移位功能，如圖12對于海上采油平臺鄰近井的作業，完成一口井的作業后，不必要將組裝好的設備拆分成部件，先拆掉井口處的防噴裝置，然后上層甲板平臺14上放一個簡易的龍門架26，通過井口的變向滑輪27將修井機的大鉤掛到龍門架26的橫梁上，操控操作室23內的閥件就可以將整套的修井機吊起，再利采油平臺上的吊機或倒鏈就可以使整套的修井機整體移位。 如圖1、11所示液壓管線連接過程機泵組13安裝在上層甲板平臺14上，油箱在上，油泵在下，泵排出的高壓油通過大通徑的液壓軟管連接氮氣包2和蓄能缸3組成的蓄能系統和與主液缸10的大通徑兩位三通換向閥，從高壓管線上引出小通徑的高壓軟管接到操作室23的多路換向閥上作為主液缸的先導部分，控制主液缸IO，從而完成修井機起下油管的功能，通過操作室23內的閥件可以操控剎車閥的開啟和關閉，從而控制主液缸10在任意位置剎車；當下油管柱時，可開啟剎車閥28，靠油管柱自身的重量實現下放，不消耗能量(此節能一 )，在起下單根或空載的狀態下，如圖1 、8所示機泵組13輸出的高壓油壓縮蓄能缸3中的活塞來完成對氮氣包2中氮氣的壓縮，完成蓄能(此節能二 )，當系統需要大量的高壓油時，壓縮的氮氣包2就可通過蓄能缸3來提供大量的高壓油，快速的完成動作。
井控裝置、液壓鉗或液壓轉盤均可以從高壓管線上引出高壓油完成各個元件的功能。 主液缸分為四腔，如圖6所示分別為A、 B、 C、 D四腔，通過大通徑兩位三通換向閥30控制各個油腔的進高壓油或者接低壓油，力檔分為五個檔位，當A、 C、 D三腔都接通高壓油時，B腔接低壓油時，此時提升力最小，但速度最快，為一檔；當A、C兩腔都接通高壓油，B腔和D腔接低壓油時，為二檔；當A、 D兩腔都接通高壓油，B腔和C腔接低壓油時，為三檔；當A腔接通高壓油，B、C、D三腔接低壓油時，為四檔；當A腔和B腔接通高壓油，C、D兩腔接低壓油時，為五檔，此時提升力最大，速度最小。
安裝過程的敘述 ①安裝井控裝置，包括液動半封19、萬能防噴器21和液動安全卡瓦22(如圖13);②將海洋平臺液壓蓄能修井機各部件用吊機吊在平臺之上；③依次安裝作業平臺1、機架12、蓄能缸3、氮氣包2、操作室23、機泵組13、操作室23等，④安裝主液缸10與1 : 3的滑輪增距，安裝主液缸10，然后用高壓軟管將主液缸的各個進出油口連接好，如圖13所示然后安裝天車滑輪11，驢頭25，定輪7，穿鋼絲繩6、大鉤4，為防止在安裝過程中鋼絲繩6由于摩擦導致鋼絲繩6潰斷，將鋼絲繩6繞過小滑輪9使鋼絲繩6及大鉤4自由垂下，主液缸10與1 : 3的滑輪增距安裝完畢后，用海上采油平臺上的吊機將主液缸10緩慢豎起，主液缸10將沿著主液缸旋轉軸5旋轉，從而使主液缸從水平狀態扶正到垂直狀態(工作狀態)，鎖緊主液缸(如圖19);⑤將各個部件用高壓或低壓軟管連接成一個有機的整體，即成海洋平臺液壓蓄能修井機，⑥安裝就位后，即可作業。
權利要求
一種模塊組裝式海上平臺液壓蓄能修井機，由作業平臺、機架、動力模塊、蓄能模塊、控制模塊和舉升模塊組成，其特征在于作業平臺設為矩形，中心部設有液壓轉盤，轉盤下部平臺上焊有一根立管、立管下端與井口大四通連接，在作業平臺的一側面安裝有動力模塊、控制模塊和蓄能模塊，在另一側面上安裝有上為三角架下為矩形架的機架，三角架設為對稱的兩個，對稱焊在矩形架前后上支撐上，在矩形架上左支撐中部設有轉軸架，轉軸架上安裝有驢頭、大鉤、天車滑輪、定滑輪、鋼絲繩、主液缸、剎車閥和液壓快速接頭組成的舉升模塊，主液缸下端設有轉軸，轉軸安裝在轉軸架上，主液缸上端安裝驢頭，驢頭的前端兩側對稱安裝有兩個天車滑輪，在三角架內中間安裝有兩個定滑輪，與天車滑輪上下對應，天車滑輪和定滑輪通過鋼絲繩與大鉤連接；作業平臺的四個角上設有輔助螺旋千斤頂，頂在海上平臺的上層甲板上。
2. 根據權利要求1所述的模塊組裝式海上平臺液壓蓄能修井機，其特征在于動力模塊由油箱，兩臺機泵和快速接頭及液壓閥組成，兩臺機泵并聯安裝在油箱架底面。
3. 根據權利要求1所述的模塊組裝式海上平臺液壓蓄能修井機，其特征在于控制模塊由操作室，在操作室內設置的大通徑兩位三通換向閥，與大通徑兩位三通換向閥匹配的先導閥，剎車閥和快速接頭組成，大通徑兩位三通換向閥設置4個，相互間并連，先導閥設置4個，相互之間并聯，與大通徑的兩位三通換向閥之間并聯；剎車閥設置在主液缸的A腔的進出油管路上，通過一個先導閥與高壓管和低壓管路連接。
4. 根據權利要求1所述的模塊組裝式海上平臺液壓蓄能修井機，其特征在于蓄能模塊由氮氣包、蓄能缸和快速接頭組成，蓄能缸設為圓柱形，蓄能缸內設有無桿活塞，蓄能缸垂直安裝在作業平臺上，也可水平安裝在作業平臺上；氮氣包設在蓄能缸一側，與蓄能缸上端通過快速接頭連接，蓄能缸下端通過快速接頭與機泵出口管路連接。
5. 根據權利要求1所述的模塊組裝式海上平臺液壓蓄能修井機，其特征在于主液缸設為復合式主液缸，由A缸、B缸、C缸和D缸相套組成，所形成的A、B、C、D腔分別通過大通徑兩位三通換向閥和先導閥控制與高低壓液壓管路接通，力擋分為五個擋位控制，A、C、D三腔都接通高壓油時，B腔接通低壓油時為一檔；A、 C兩腔都接通高壓油時，B腔和D腔接通低壓時為二檔；A、D兩腔都接通高壓油時B、C兩腔接通低壓油時，為三檔；A腔接通高壓油，B、C、D三腔接通低壓油時為四檔；A腔和B腔接通高壓油，C、D兩腔接通低油時為五檔。
6. 根據權利要求1所述的模塊組裝式海上平臺液壓蓄能修井機，其特征在于液壓轉盤的液壓管路由可調節流閥，先導閥快速接頭和液壓管組成，液壓轉盤的進口和出口通過先導閥與機泵的出口管和油箱的回流管相連，在液壓轉盤出口與先導閥之間設有一個可調節流閥。
全文摘要
一種模塊組裝式海上平臺液壓蓄能修井機，由作業平臺、機架、動力模塊、蓄能模塊、控制模塊和舉升模塊組成，作業平臺中心部設有液壓轉盤，轉盤下部平臺上焊有一根立管、立管下端與井口大四通連接，在作業平臺的一側面安裝有動力模塊、控制模塊和蓄能模塊，在另一側面上安裝有上為三角架下為矩形架的機架，三角架設為對稱的兩個，對稱焊在矩形架前后上支撐上，在矩形架上左支撐中部設有轉軸架，轉軸架上安裝有舉升模塊，主液缸下端設有轉軸，轉軸安裝在轉軸架上，主液缸上端安裝驢頭，驢頭的前端兩側對稱安裝有兩個天車滑輪，在三角架內中間安裝有兩個定滑輪，與天車滑輪上下對應，天車滑輪和定滑輪通過鋼絲繩與大鉤連接。
文檔編號F15B15/00GK101725326SQ20091001742
公開日2010年6月9日 申請日期2009年7月24日 優先權日2009年7月24日
發明者馮正友, 孔慶潭, 曹宇光, 王軍棟, 王連科, 顧山, 顧心懌 申請人:勝利油田山友石油技術有限公司