可变绳系的双滚筒绞车提升系统及绳系变换方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可变绳系的双滚筒绞车提升系统及绳系的变换方法，它包括安装在井架顶端的天车架、由数部单滑轮游车组成的动滑轮游车组、钢丝绳、双滚筒绞车，天车架上安装有定滑轮组、导向滑轮，所述天车架底部安装有上部锁紧装置，单滑轮游车内部安装有下部钩锁装置；动滑轮游车组中的单滑轮游车由内至外依次成对对称与游车支架脱离，固定到上部锁紧装置的底部成为定滑轮，最外侧的两部单滑轮游车始终固定在游车支架上为动滑轮，即可实现提升系统的12绳系、8绳系、4绳系的变换；本发明专利技术结构设计科学、实用，能够自动实现提升系统绳系的变换；提高了工作效率和设备冗余度，省时省力；降低钻井设备的重心，提高钻井井架的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
可变绳系的双滚筒绞车提升系统及绳系变换方法
本专利技术涉及石油钻井设备
，具体的说是一种钻机游动系统变绳系装置。
技术介绍
半潜式钻井平台是深海油气资源勘探开发的利器，大量的新技术在半潜式平台上得以体现。就钻机提升系统而言，现今较为普遍的半潜式钻井平台上提升系统与常规提升系统相似，包括绞车、游动系统和井架，提升系统中绳系恒定，效率恒定，设备冗余度较低；由于半潜式平台受到风浪流的影响出现升沉变化，为保证钻井作业正常进行，升沉补偿装置在平台上成为标配，目前较为普遍的方式是在游动系统天车定滑轮组上增加天车定滑轮组补偿装置，但该装置位于井架顶部，会造成平台整体重心升高，稳定性降低。石油钻机游动系统是由天车的定滑轮和游车的动滑轮通过钢丝绳缠绕组成的复滑轮系统，可变绳系式游动系统由一部天车和多部单滑轮游车组成，可在钻井过程中根据不同钻井工况通过将单滑轮游车成对对称变换成定滑轮或者动滑轮来变换绳系，保证滚筒绞车电机始终在高效区运行，提高运行效率。在游动系统进行变换绳系时如果完全采用人工进行操作，工作量大，工作效率低，危险系数高。所以，变绳系装置的自动化操作和控制就显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可变绳系的双滚筒绞车提升系统及绳系变换方法，能够快速、自动化实现提升系统绳系的变换，以提高提升效率和设备冗余度，解决人工操作工作量大，效率低的问题。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种可变绳系的双滚筒绞车提升系统，它包括安装在井架顶端的天车架、由数部单滑轮游车组成的动滑轮游车组、钢丝绳、双滚筒绞车，天车架上安装有定滑轮组、导向滑轮，所述天车架底部安装有上部锁紧装置，单滑轮游车内部安装有下部钩锁装置；所述上部锁紧装置包括锁紧梁，锁紧梁的上下翼板之间均布有数块垂直于上下翼板的筋板，将锁紧梁内腔分割为数个空腔，空腔内设有固定在锁紧梁腹板上的一对第一气缸，每个第一气缸的活塞端顶端安装有锁扣；所述下部钩锁装置为一个连杆机构，包括游车钩、第一连杆、第二连杆、第三连杆、导杆，第一连杆与第二连杆的端部相互铰接，第一连杆的前端与游车钩相铰接，第二连杆的后端铰接在单滑轮游车的侧板上，第三连杆的底端铰接在第二连杆上，第三连杆的顶端与导杆的底端相铰接，导杆的顶端设有复位弹簧，复位弹簧处于拉紧状态；导杆的顶部与第二气缸的活塞端底部相邻并共面，数个并排布置的第二气缸安装在锁紧梁的外侧。优选的，所述第二气缸的数量比单滑轮游车的数量少两个。优选的，所述第一连杆与第二连杆连接处转动的方向与游车钩钩锁打开方向相反，第一连杆与第二连杆的连接点外侧设有挡块。优选的，所述筋板的底部均设有导向装置。优选的，所述锁紧梁由下翼板具有高度差的焊接H型钢制备而成。优选的，一端固定在双滚筒绞车其中一个滚筒上的钢丝绳绕过安装在天车架上的导向滑轮依次顺序穿过定滑轮组中的定滑轮和动滑轮游车组中的单滑轮游车，再通过另两个导向滑轮缠绕并固定到双滚筒绞车的另一个滚筒上，定滑轮组、动滑轮游车组组成游动系统。优选的，所述钢丝绳从定滑轮组的同侧出绳。一种可变绳系的双滚筒绞车提升系统绳系变换方法，由数部单滑轮游车组成的动滑轮游车组在上部锁紧装置与下部钩锁装置的配合下，控制不同数量的单滑轮游车位置固定在上部锁紧装置的底部成为动滑轮，进行提升系统的绳系变换，其具体过程为：步骤一、在双滚筒绞车的作用，所有的单滑轮游车同步向上移动共同作业提升游车支架和顶驱，除最外侧的两部单滑轮游车外，其他的单滑轮游车均与上部锁紧装置相接触，第二气缸的底端与安装在与其相对应单滑轮游车内部的导杆的顶部相接触；步骤二、双滚筒绞车继续转动，最外侧的两部单滑轮游车将提升游车支架和顶驱继续上升，至两部单滑轮游车与上部锁紧装置接触后停止转动，此时游车支架与位于中间的单滑轮游车的游车钩脱开接触，便于钩锁的打开；步骤三、作业人员控制上部锁紧装置中的第一气缸的活塞端伸出，活塞端顶部的锁扣将中间两部单滑轮游车扣住，这两部单滑轮游车固定在上部锁紧装置的底部；作业人员控制上部锁紧装置位于中间的两个第二气缸的活塞端伸出，推动中间两部单滑轮游车中下部钩锁装置的导杆向下运动，在导杆的推动作用下，第一连杆和第二连杆围绕其连接点转动，通过死点后，游车钩的钩锁被打开，中间两部单滑轮游车与游车支架脱离，成为固定在上部锁紧装置底部的定滑轮；步骤四、双滚筒绞车继续转动，收放钢丝绳，其他单滑轮游车开始下降，上部锁紧装置的第一气缸、第二气缸复位，中间两部单滑轮游车中的下部钩锁装置也同时复位，提升系统变为12绳系；步骤五、根据上述步骤依次类推，动滑轮游车组中的单滑轮游车由内至外依次成对对称与游车支架脱离，固定到上部锁紧装置的底部成为定滑轮，最外侧的两部单滑轮游车始终固定在游车支架上为动滑轮，即可实现提升系统的8绳系、4绳系的变换。优选的，所述动滑轮游车组含有8部单滑轮游车。优选的，所述钢丝绳从定滑轮组的同侧出绳。本专利技术中，由数部单滑轮游车组成的动滑轮游车组安装在游车支架上部，游车支架用来连接顶驱，并提升钻井载荷。动滑轮游车组可根据钻井参数需求对称放置在井眼中心，根据钻井工况进行变绳系作业。本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术中，动滑轮游车组中的单滑轮游车由内至外依次成对对称与游车支架脱离，固定到上部锁紧装置的底部成为定滑轮，最外侧的两部单滑轮游车始终固定在游车支架上为动滑轮，即可实现提升系统的12绳系、8绳系、4绳系的变换；本专利技术结构设计巧妙、科学、实用，能够快速、自动化实现提升系统绳系的变换；（2）本专利技术通过安装在天车架底部的上部锁紧装置和安装在数部单滑轮游车内部中的下部钩锁装置的相互配合，在双滚筒绞车的拉动作用下，通过第一气缸推动锁扣将中间的单滑轮游车扣住后，再控制第二气缸活塞端伸出，推动下部钩锁装置连动，打开中间单滑轮游车的钩锁，使得中间单滑轮游车与游车支架脱离，两侧的其他单滑轮游车开始下降，完成了游动系统的变绳系动作；本专利技术结构设计新颖，通过远程自动化控制即可实现游动系统的变绳系动作，省时省力，安全可靠；（3）本专利技术所述的下部钩锁装置为连杆机构，第一连杆与第二连杆连接处转动的方向与游车钩钩锁打开方向相反，第一连杆与第二连杆的连接点外侧设有起限位作用的挡块，挡块能够阻止第一连杆与第二连杆反向转动，可有效防止连杆机构自己打开游车钩钩锁，安全性能高；（4）下部钩锁装置中导杆的顶端安装有处于拉紧状态的复位弹簧，使得下部钩锁装置在没有外力的作用下，游车钩钩锁无法自动打开，下部钩锁装置具备自锁功能，极大提高了设备的安全性能；（5）本专利技术中双滚筒绞车能够提高提升系统的工作效率和设备冗余度，省时省力；（6）本专利技术中主动补偿绞车的设置，可有效降低钻井设备的重心，提高钻井井架的稳定性。附图说明图1是可变绳系的双滚筒绞车提升系统的结构示意图；图2是图1中上部锁紧装置的结构示意图；图3是图1中下部钩锁装置的结构示意图；图4是可变绳系的双滚筒绞车提升系统中钢丝绳穿绳的原理图；图5是可变绳系的双滚筒绞车提升系统为12绳系时的结构示意图；图6是可变绳系的双滚筒绞车提升系统为8绳系时的结构示意图；图7是可变绳系的双滚筒绞车提升系统为4绳系时的结构示意图；图中：1、上部锁紧装置，2、下部钩锁装置，3、天车架，4、单滑轮游车，5、锁紧梁，6、筋板，7、第一气缸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变绳系的双滚筒绞车提升系统，它包括安装在井架顶端的天车架（3）、由数部单滑轮游车（4）组成的动滑轮游车组、钢丝绳（20）、双滚筒绞车（23），天车架（3）上安装有定滑轮组（21）、导向滑轮（22），其特征在于：所述天车架（3）底部安装有上部锁紧装置（1），单滑轮游车（4）内部安装有下部钩锁装置（2）；所述上部锁紧装置（1）包括锁紧梁（5），锁紧梁（5）的上下翼板之间均布有数块垂直于上下翼板的筋板（6），将锁紧梁（5）内腔分割为数个空腔，空腔内设有固定在锁紧梁（5）腹板上的一对第一气缸（7），每个第一气缸（7）的活塞端顶端安装有锁扣（8）；所述下部钩锁装置（2）为一个连杆机构，包括游车钩（11）、第一连杆（12）、第二连杆（13）、第三连杆（14）、导杆（16），第一连杆（12）与第二连杆（13）的端部相互铰接，第一连杆（12）的前端与游车钩（11）相铰接，第二连杆（13）的后端铰接在单滑轮游车（4）的侧板上，第三连杆（14）的底端铰接在第二连杆上，第三连杆（14）的顶端与导杆（16）的底端相铰接，导杆（16）的顶端设有复位弹簧（17），复位弹簧（17）处于拉紧状态；导杆（16）的顶部与第二气缸（10）的活塞端底部相邻并共面，数个并排布置的第二气缸（10）安装在锁紧梁（5）的外侧。...

【技术特征摘要】
1.一种可变绳系的双滚筒绞车提升系统，它包括安装在井架顶端的天车架（3）、由数部单滑轮游车（4）组成的动滑轮游车组、钢丝绳（20）、双滚筒绞车（23），天车架（3）上安装有定滑轮组（21）、导向滑轮（22），其特征在于：所述天车架（3）底部安装有上部锁紧装置（1），单滑轮游车（4）内部安装有下部钩锁装置（2）；所述上部锁紧装置（1）包括锁紧梁（5），锁紧梁（5）的上下翼板之间均布有数块垂直于上下翼板的筋板（6），将锁紧梁（5）内腔分割为数个空腔，空腔内设有固定在锁紧梁（5）腹板上的一对第一气缸（7），每个第一气缸（7）的活塞端顶端安装有锁扣（8）；所述下部钩锁装置（2）为一个连杆机构，包括游车钩（11）、第一连杆（12）、第二连杆（13）、第三连杆（14）、导杆（16），第一连杆（12）与第二连杆（13）的端部相互铰接，第一连杆（12）的前端与游车钩（11）相铰接，第二连杆（13）的后端铰接在单滑轮游车（4）的侧板上，第三连杆（14）的底端铰接在第二连杆上，第三连杆（14）的顶端与导杆（16）的底端相铰接，导杆（16）的顶端设有复位弹簧（17），复位弹簧（17）处于拉紧状态；导杆（16）的顶部与第二气缸（10）的活塞端底部相邻并共面，数个并排布置的第二气缸（10）安装在锁紧梁（5）的外侧。2.根据权利要求1所述的可变绳系的双滚筒绞车提升系统，其特征在于：所述第二气缸（10）的数量比单滑轮游车（4）的数量少两个。3.根据权利要求1或2所述的可变绳系的双滚筒绞车提升系统，其特征在于：所述第一连杆（12）与第二连杆（13）连接处转动的方向与游车钩钩锁打开方向相反，第一连杆（12）与第二连杆（13）的连接点外侧设有挡块（15）。4.根据权利要求3所述的可变绳系的双滚筒绞车提升系统，其特征在于：所述筋板（6）的底部均设有导向装置（9）。5.根据权利要求4所述的可变绳系的双滚筒绞车提升系统，其特征在于：所述锁紧梁（5）由下翼板具有高度差的焊接H型钢制备而成。6.根据权利要求5所述的可变绳系的双滚筒绞车提升系统，其特征在于：一端固定在双滚筒绞车（23）其中一个滚筒上的钢丝绳（20）绕过安装在天车架（3）上的导向滑轮（7）依次顺序穿过定滑轮组（21）中的定滑轮和动滑轮游车组中的单滑轮游车（4），再通过另两个导向滑轮（7）缠绕并固定到双滚筒绞车（23）的另一个滚筒上，定滑轮组（21）、动滑轮游车组组成游动系统。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋超，魏双会，张建，孙占广，王丽君，孟德超，顾利朝，
申请(专利权)人：兰州兰石集团有限公司，兰州兰石能源装备工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62