一种多功能全自动连续管钻机制造技术

一种多功能全自动连续管钻机，包括主车单元和辅车单元，所述的主车单元包括车载底盘、车载动力系统、组合式井架系统、主车车载操控系统，所述的辅车单元包括半挂车载底盘、钻杆排杆移杆系统排管部分、连续管排注系统、辅车车载操控系统，所述的组合式井架系统包括钻机平台、钻台支腿、主支架、副支架、井架变幅调姿系统、井口管柱扣处理系统、井口保护系统、齿轮齿条式提升系统、连续管注入系统和钻杆排杆移杆系统移管部分，主车单元能够单独完成常规单根钻井、超级单根钻井和斜直井钻井作业，辅车单元与主车单元结合能够完成连续油管钻井作业，主车单元、辅车单元配合实现单根钻井、斜直井钻井和连续油管钻井作业。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多功能全自动连续管钻机，具体的说是一种能适用常规单根钻井、超级单根钻井、连续油管钻井、钻斜井和修井的多功能全自动一体化钻修井装置，属于石油装备领域。
技术介绍
按照传统的钻井作业方式，不同类型的钻井方式需要选择不同的钻机来完成，譬如，深直井钻井作业一般选择常规钻机，水平井钻井作业一般选择齿轮齿条钻机，欠平衡钻井和老井重入作业一般选择连续管钻机，斜直井钻井作业需要专业的斜井钻机，大量单一功能钻机的频繁调用不仅增加了工程量，浪费了大量的人力、物力和财力，而且钻机本身的性能得也不到充分的发挥，导致性价比不高，成本增大，随着油田钻修井装备行业的大力发展，小型石油钻机向多样化、复合多功能化的方向发展，超级单根钻机、斜直井钻机和连续油管钻机成为钻机行业未来的发展方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多功能全自动连续管钻机，该钻机不仅可以进行常规单根钻井作业、超级单根钻井作业，也可以进行连续管钻井作业，不仅可以进行直井钻井、水平井钻井、分支井钻井作业也可以进行斜直井钻井作业，不仅可以进行新井钻井作业、老井重入作业也可以完成压裂、酸洗等修井作业，能够满足油田多类型以及复合功能钻修井作业需求。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种多功能全自动连续管钻机，包括主车单元和辅车单元，所述的主车单元包括车载底盘、车载动力系统、组合式井架系统、主车车载操控系统，所述的辅车单元包括半挂车载底盘、钻杆排杆移杆系统排管部分、连续油管排注系统、辅车车载操控系统，主车单元能够单独完成常规单根钻井、超级单根钻井和斜直井钻井作业，辅车单元与主车单元结合能够完成连续油管钻井作业，主车单元、辅车单元两台车配合实现单根钻井、斜直井钻井和连续油管钻井三种钻井作业；所述的主车单元上设置有连续油管注入系统和钻杆排杆移杆系统移管部分，所述的连续油管排注系统和钻杆排杆移杆系统排管部分，所述的连续油管注入系统、钻杆排杆移杆系统移管部分、连续油管排注系统和钻杆排杆移杆系统排管部分实现连续油管钻井作业；所述的组合式井架系统包括钻机平台、钻台支腿、主支架、副支架、上调姿支梁、下调姿支梁、支架调姿油缸、井架变幅调姿系统、井口管柱扣处理系统、井口保护系统、齿轮齿条式提升系统、连续管注入系统和钻杆排杆移杆系统移管部分。作为优化，所述的钻机平台下端安装有四个钻台支腿，所述的钻机平台下面设置有井口单元，所述的主支架安装在钻机平台的上端，所述的主支架为门式结构，所述的主支架两侧的中部位置均与上调姿支梁铰接，所述的上调姿支梁的另一端与副支架的中部铰接在一起，所述的副支架为门式结构且通过方钢焊接加工而成，所述的副支架的下端两侧均与下调姿支梁铰接在一起，所述的下调姿支梁的另一端均与钻机平台铰接在一起，所述的主支架、副支架、上调姿支梁、下调姿支梁形成两个平行的平行四边形结构，所述的主支架门式结构的两侧的中部均与支架调姿油缸的缸筒的末端铰接在一起，所述的副支架门式结构的两侧的中部均与支架调姿油缸的活塞杆的末端铰接在一起，两侧支架调姿油缸活塞杆伸出时，平行四边形结构展开，所述的上调姿支梁两端通过销轴分别与主支架和副支架铰接固定，所述的下调姿支梁通过销轴分别与主支架和副支架铰接固定；所述的井架变幅调姿系统包括调姿斜撑、变幅机构、调姿导轨、调整块、钻机平台、垫块、钻台支腿、调姿油缸和副支架支腿，所述的靠近主车车体一侧的两个钻台支腿与主车车体铰接，所述的钻台支腿底部安装平台调姿单元，所述的平台调姿单元包括垫块、调姿油缸、钻台支腿，所述的调姿油缸的活塞杆的一端安装在钻台支腿的内部，所述的调姿油缸的缸筒的末端与垫块铰接在一起，四个钻台支腿的平台调姿单元均采用这种结构，且四个调姿油缸为单独控制伸长量；所述的两个对称分布的调姿斜撑一端分别与主支架门式结构的两侧铰接在一起，另一端与对称安装在调姿导轨上的两个调整块铰接在一起，所述的调姿导轨安装在主车车体上，所述的调整块包括锁紧螺栓、锁紧块、档位槽、档位块和滑块基体，所述的档位槽均匀设置在调姿导轨上，所述的档位块通过销轴安装在滑块基体的槽内，所述的滑块基体通过锁紧块固定在调姿导轨上，所述的锁紧块通过锁紧螺栓与滑块基体连接；所述的两个对称的变幅机构一端分别与主车车体铰接在一起，另一端分别与主支架中部门式结构的两侧铰接在一起，通过调节调整块在调姿导轨的档位槽的位置和平台调姿单元的姿态可以调整主支架和副支架的空间姿态，以适应常规钻井和斜井钻井的不同需求；所述的井口管柱扣处理系统包括动力头单元和冲扣钳，所述的动力头单元包括动力头驱动马达及减速器、动力头导向轮、主轴、主轴驱动马达、鹅颈管、主支架齿轮和动力头主体，所述的动力头主体两侧分别对称安装四个结构相同的动力头导向轮，所述的动力头主体两侧分别对称安装两个动力头驱动马达及减速器，所述的主支架齿轮安装在动力头驱动马达及减速器的轴上，所述的冲扣钳的安装板固定安装在钻机平台的井口位置，常规钻井和斜直井钻井时，通过冲扣钳与动力头单元的配合完成钻杆的上卸扣作业；所述的齿轮齿条式提升系统包括主支架齿条、动力头单元、主支架、主支架导轨，所述的主支架门式结构的内侧两侧均对应安装着相同结构的主支架齿条，所述的主支架导轨安装在主支架门式结构的内侧，且对称安装在两个主支架齿条的两侧，所述的动力头单元安装在主支架门式结构的内侧，所述的动力头单元两侧的主支架齿轮与主支架门式结构两侧内侧的主支架齿条分别对应啮合，所述的动力头单元两侧的动力头导向轮分别对应安装在主支架两侧的主支架导轨上，两侧的主支架导轨分布在对应两个动力头导向轮的内侧，所述的鹅颈管安装在动力头主体上且与主轴连通，通过鹅颈管可以向主轴和钻杆通入钻井液，所述的主轴安装在动力头主体上，所述的主轴末端安装钻杆，所述的主轴驱动马达安装在动力头主体上，所述的主轴驱动马达驱动主轴转动，实现钻杆的旋转，通过动力头驱动马达及减速器驱动主支架齿轮转动实现动力头单元沿主支架齿条方向移动，实现钻杆的钻进和提升作业；所述的井口保护系统包括井口装置竖向导轨、上铰接块、竖向驱动油缸、下铰接块、主支架铰接块、常规井口装置、井口支架、横向活动铰接块、横向驱动油缸、横向固定铰接块、井口横向导轨，所述的井口保护系统安装在钻机平台的底部，所述的常规井口装置固定安装在井口支架上，在井口横向导轨方向，对称安装有两组结构相同的横向驱动油缸、横向活动铰接块和横向固定铰接块实现井口支架沿井口横向导轨移动，所述的横向驱动油缸一端与固定安装在井口支架上的横向活动铰接块铰接，另一端与固定安装在井口装置竖向导轨上的横向固定铰接块铰接，所述的竖向驱动油缸的一端与固定安装在井口装置竖向导轨上的下铰接块铰接，另一端与固定安装在井口横向导轨上的上铰接块铰接在一起，所述的井口横向导轨安装在井口装置竖向导轨的导轨槽内，在四个井口装置竖向导轨内分别安装有相应的上铰接块、竖向驱动油缸、下铰接块和井口横向导轨，四个井口装置竖向导轨分别固定安装在四个钻台支腿上；所述的连续管注入系统包括复合功能单元、连续油管注入头单元、注入头支架、注入头驱动油缸、注入头导轨和滚轮，所述的连续油管注入头单元的位置位于冲扣钳的上方，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能全自动连续管钻机，包括主车单元（1）和辅车单元（2），其特征在于：所述的主车单元（1）包括车载底盘（1‑3）、车载动力系统（1‑1）、组合式井架系统（1‑4）、主车车载操控系统（1‑2），所述的辅车单元（2）包括半挂车载底盘（2‑2）、钻杆排杆移杆系统排管部分（2‑1）、连续油管排注系统（2‑3）、辅车车载操控系统，主车单元（1）能够单独完成常规单根钻井、超级单根钻井和斜直井钻井作业，辅车单元（2）与主车单元（1）结合能够完成连续油管钻井作业，主车单元（1）、辅车单元（2）两台车配合实现单根钻井、斜直井钻井和连续油管钻井三种钻井作业；所述的主车单元（1）上设置有连续油管注入系统和钻杆排杆移杆系统移管部分，所述的连续油管排注系统（2‑3）和钻杆排杆移杆系统排管部分（2‑1），所述的连续油管注入系统、钻杆排杆移杆系统移管部分、连续油管排注系统（2‑3）和钻杆排杆移杆系统排管部分（2‑1）实现连续油管钻井作业；所述的组合式井架系统（1‑4）包括钻机平台（1‑4‑7）、钻台支腿（1‑4‑15）、主支架（1‑4‑1）、副支架（1‑4‑2）、上调姿支梁（1‑4‑6）、下调姿支梁（1‑4‑4）、支架调姿油缸（1‑4‑12）、井架变幅调姿系统、井口管柱扣处理系统、井口保护系统、齿轮齿条式提升系统、连续管注入系统和钻杆排杆移杆系统移管部分。...

【技术特征摘要】
1.一种多功能全自动连续管钻机，包括主车单元（1）和辅车单元（2），其特征在于：所述的主车单元（1）包括车载底盘（1-3）、车载动力系统（1-1）、组合式井架系统（1-4）、主车车载操控系统（1-2），所述的辅车单元（2）包括半挂车载底盘（2-2）、钻杆排杆移杆系统排管部分（2-1）、连续油管排注系统（2-3）、辅车车载操控系统，主车单元（1）能够单独完成常规单根钻井、超级单根钻井和斜直井钻井作业，辅车单元（2）与主车单元（1）结合能够完成连续油管钻井作业，主车单元（1）、辅车单元（2）两台车配合实现单根钻井、斜直井钻井和连续油管钻井三种钻井作业；所述的主车单元（1）上设置有连续油管注入系统和钻杆排杆移杆系统移管部分，所述的连续油管排注系统（2-3）和钻杆排杆移杆系统排管部分（2-1），所述的连续油管注入系统、钻杆排杆移杆系统移管部分、连续油管排注系统（2-3）和钻杆排杆移杆系统排管部分（2-1）实现连续油管钻井作业；
所述的组合式井架系统（1-4）包括钻机平台（1-4-7）、钻台支腿（1-4-15）、主支架（1-4-1）、副支架（1-4-2）、上调姿支梁（1-4-6）、下调姿支梁（1-4-4）、支架调姿油缸（1-4-12）、井架变幅调姿系统、井口管柱扣处理系统、井口保护系统、齿轮齿条式提升系统、连续管注入系统和钻杆排杆移杆系统移管部分。
2.根据权利要求1所述的一种多功能全自动连续管钻机，其特征在于：所述的钻机平台（1-4-7）下端安装有四个钻台支腿（1-4-15），所述的钻机平台（1-4-7）下面设置有井口单元（1-4-8），所述的主支架（1-4-1）安装在钻机平台（1-4-7）的上端，所述的主支架（1-4-1）为门式结构，所述的主支架（1-4-1）两侧的中部位置均与上调姿支梁（1-4-6）铰接，所述的上调姿支梁（1-4-6）的另一端与副支架（1-4-2）的中部铰接在一起，所述的副支架（1-4-2）为门式结构且通过方钢焊接加工而成，所述的副支架（1-4-2）的下端两侧均与下调姿支梁（1-4-4）铰接在一起，所述的下调姿支梁（1-4-4）的另一端均与钻机平台（1-4-7）铰接在一起，所述的主支架（1-4-1）、副支架（1-4-2）、上调姿支梁（1-4-6）、下调姿支梁（1-4-4）形成两个平行的平行四边形结构，所述的主支架（1-4-4）门式结构的两侧的中部均与支架调姿油缸（1-4-12）的缸筒的末端铰接在一起，所述的副支架（1-4-2）门式结构的两侧的中部均与支架调姿油缸（1-4-12）的活塞杆的末端铰接在一起，两侧支架调姿油缸（1-4-12）活塞杆伸出时，平行四边形结构展开，所述的上调姿支梁（1-4-6）两端通过销轴分别与主支架（1-4-1）和副支架（1-4-2）铰接固定，所述的下调姿支梁（1-4-4）通过销轴分别与主支架（1-4-1）和副支架（1-4-2）铰接固定；
所述的井架变幅调姿系统包括调姿斜撑（1-4-63）、变幅机构（1-4-9）、调姿导轨（1-4-45）、调整块（1-4-46）、钻机平台（1-4-7）、垫块（1-4-14）、钻台支腿（1-4-15）、调姿油缸（1-4-16）和副支架支腿（1-4-17），所述的靠近主车车体一侧的两个钻台支腿（1-4-15）与主车车体铰接，所述的钻台支腿（1-4-15）底部安装平台调姿单元，所述的平台调姿单元包括垫块（1-4-14）、调姿油缸（1-4-16）、钻台支腿（1-4-15），所述的调姿油缸（1-4-16）的活塞杆的一端安装在钻台支腿（1-4-15）的内部，所述的调姿油缸（1-4-16）的缸筒的末端与垫块（1-4-14）铰接在一起，四个钻台支腿（1-4-15）的平台调姿单元均采用这种结构，且四个调姿油缸（1-4-16）为单独控制伸长量；所述的两个对称分布的调姿斜撑（1-4-63）一端分别与主支架（1-4-1）门式结构的两侧铰接在一起，另一端与对称安装在调姿导轨（1-4-45）上的两个调整块（1-4-46）铰接在一起，所述的调姿导轨（1-4-45）安装在主车车体上，所述的调整块（1-4-46）包括锁紧螺栓（1-4-48）、锁紧块（1-4-47）、档位槽（1-4-49）、档位块（1-4-50）和滑块基体（1-4-51），所述的档位槽（1-4-49）均匀设置在调姿导轨（1-4-45）上，所述的档位块（1-4-50）通过销轴安装在滑块基体（1-4-51）的槽内，所述的滑块基体（1-4-51）通过锁紧块（1-4-47）固定在调姿导轨（1-4-45）上，所述的锁紧块（1-4-47）通过锁紧螺栓（1-4-48）与滑块基体（1-4-51）连接；所述的两个对称的变幅机构（1-4-9）一端分别与主车车体铰接在一起，另一端分别与主支架（1-4-1）中部门式结构的两侧铰接在一起，通过调节调整块在调姿导轨的档位槽的位置和平台调姿单元的姿态可以调整主支架和副支架的空间姿态，以适应常规钻井和斜井钻井的不同需求；
所述的井口管柱扣处理系统包括动力头单元（1-4-11）和冲扣钳（1-4-20），所述的动力头单元（1-4-11）包括动力头驱动马达及减速器（1-4-38）、动力头导向轮（1-4-40）、主轴（1-4-41）、主轴驱动马达（1-4-42）、鹅颈管（1-4-43）、主支架齿轮（1-4-39）和动力头主体（1-4-44），所述的动力头主体（1-4-44）两侧分别对称安装四个结构相同的动力头导向轮（1-4-40），所述的动力头主体（1-4-44）两侧分别对称安装两个动力头驱动马达及减速器（1-4-38），所述的主支架齿轮（1-4-39）安装在动力头驱动马达及减速器（1-4-38）的轴上，所述的冲扣钳（1-4-20）的安装板固定安装在钻机平台（1-4-7）的井口位置，常规钻井和斜直井钻井时，通过冲扣钳与动力头单元的配合完成钻杆的上卸扣作业；
所述的齿轮齿条式提升系统包括主支架齿条（1-4-10）、动力头单元（1-4-11）、主支架（1-4-1）、主支架导轨（1-4-18），所述的主支架（1-4-1）门式结构的内侧两侧均对应安装着相同结构的主支架齿条（1-4-10），所述的主支架导轨（1-4-18）安装在主支架（1-4-1）门式结构的内侧，且对称安装在两个主支架齿条（1-4-10）的两侧，所述的动力头单元（1-4-11）安装在主支架（1-4-1）门式结构的内侧，所述的动力头单元（1-4-11）两侧的主支架齿轮（1-4-39）与主支架（1-4-1）门式结构两侧内侧的主支架齿条（1-4-10）分别对应啮合，所述的动力头单元（1-4-11）两侧的动力头导向轮（1-4-40）分别对应安装在主支架（1-4-1）两侧的主支架导轨（1-4-18）上，两侧的主支架导轨（1-4-18）分布在对应两个动力头导向轮（1-4-40）的内侧，所述的鹅颈管（1-4-43）安装在动力头主体（1-4-44）上且与主轴（1-4-41）连通，通过鹅颈管（1-4-43）可以向主轴（1-4-41）和钻杆（1-4-13）通入钻井液，所述的主轴（1-4-41）安装在动力头主体（1-4-44）上，所述的主轴（1-4-41）末端安装钻杆（1-4-13），所述的主轴驱动马达（1-4-42）安装在动力头主体（1-4-44）上，所述的主轴驱动马达（1-4-42）驱动主轴（1-4-41）转动，实现钻杆（1-4-13）的旋转，通过动力头驱动马达及减速器（1-4-38）驱动主支架齿轮（1-4-39）转动实现动力头单元（1-4-11）沿主支架齿条（1-4-10）方向移动，实现钻杆的钻进和提升作业；
所述的井口保护系统包括井口装置竖向导轨（1-4-52）、上铰接块（1-4-53）、竖向驱动油缸（1-4-54）、下铰接块（1-4-55）、主支架铰接块（1-4-62）、常规井口装置（1-4-56）、井口支架（1-4-57）、横向活动铰接块（1-4-58）、横向驱动油缸（1-4-59）、横向固定铰接块（1-4-60）、井口横向导轨（1-4-61），所述的井口保护系统安装在钻机平台（1-4-7）的底部，所述的常规井口装置（1-4-56）固定安装在井口支架（1-4-57）上，在井口横向导轨（1-4-61）方向，对称安装有两组结构相同的横向驱动油缸（1-4-59）、横向活动铰接块（1-4-58）和横向固定铰接块（1-4-60）实现井口支架（1-4-57）沿井口横向导轨（1-4-61）移动，所述的横向驱动油缸（1-4-59）一端与固定安装在井口支架（1-4-57）上的横向活动铰接块（1-4-58）铰接，另一端与固定安装在井口装置竖向导轨（1-4-52）上的横向固定铰接块（1-4-60）铰接，所述的竖向驱动油缸（1-4-54）的一端与固定安装在井口装置竖向导轨（1-4-52）上的下铰接块（1-4-55）铰接，另一端与固定安装在井口横向导轨（1-4-61）上的上铰接块（1-4-53）铰接在一起，所述的井口横向导轨（1-4-61）安装在井口装置竖向导轨（1-4-52）的导轨槽内，在四个井口装置竖向导轨（1-4-52）内分别安装有相应的上铰接块（1-4-53）、竖向驱动油缸（1-4-54）、下铰接块（1-4-55）和井口横向导轨（1-4-61），四个井口装置竖向导轨（1-4-52）分别固定安装在四个钻台支腿（1-4-15）上；
所述的连续管注入系统包括复合功能单元（1-4-3）、连续油管注入头单元（1-4-19）、注入头支架（1-4-24）、注入头驱动油缸（1-4-21）、注入头导轨（1-4-22）和滚轮（1-4-23），所述的连续油管注入头单元（1-4-19）的位置位于冲扣钳（1-4-20）的上方，所述的注入头导轨（1-4-22）的位置位于冲扣钳（1-4-20）的上方，所述的注入头支架（1-4-24）位于冲扣钳（1-4-20）的上方，所述的注入头驱动油缸（1-4-21）的缸筒末端铰接在钻机平台（1-4-7）的一端顶部，所述的注入头驱动油缸（1-4-21）的活塞杆的末端与注入头支架（1-4-24）的一端铰接在一起，所述的注入头支架（1-4-24）的两侧对称安装有四个滚轮（1-4-23），两侧对称的四个滚轮（1-4-23）对称安装在井架两侧的注入头导轨（1-4-22）上，所述的连续油管注入头单元（1-4-19）安装在注入头支架（1-4-24）上；所述的复合功能单元（1-4-3）包括小段调姿油缸（1-4-25）、大段调姿油缸（1-4-26）、导向弧大段（1-4-27）、导向弧小段（1-4-28）、连接段（1-4-29）、机械手调姿油缸（1-4-30）、机械手（1-4-31）、复合机构驱动马达及减速器（1-4-33）、副支架齿轮（1-4-34）、导向轮（1-4-35）、复合机构支架（1-4-37）、调整支梁（1-4-64）、上调整支梁铰接（1-4-65）、鹅颈段调整油缸（1-4-66）、下调整支梁铰接1-4-67、调整油缸（1-4-68）、滚轮（1-4-69）、滚轮固定铰接（1-4-70）、鹅颈调整段（1-4-71），所述的复合功能单元（1-4-3）包括连续油管调姿功能区和移管调姿复合功能区，所述的移管调姿复合功能区包括小段调姿油缸（1-4-25）、大段调姿油缸（1-4-26）、导向弧大段（1-4-27）、导向弧小段（1-4-28）、连接段（1-4-29）、机械手调姿油缸（1-4-30）、机械手（1-4-31）、复合机构驱动马达及减速器（1-4-33）、副支架齿轮（1-4-34）、导向轮（1-4-35）、复合机构支架（1-4-37），所述的导向轮（1-4-35）安装在复合机构支架（1-4-37）上，且导向轮（1-4-35）成对安装，在复合机构支架（1-4-37）的两侧分别对称安装有六对导向轮（1-4-35），所述的导向弧小段（1-4-28）铰接在复合机构支架（1-4-37）的上端，所述的连接段（1-4-29）固定安装在复合机构支架（1-4-37）上端，所述的小段调姿油缸（1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘化国，古仁龙，刘睿，李涛，刘东，张金鹏，周扬理，徐仁峰，郭枝鑫，于海华，
申请(专利权)人：山东胜利石油装备产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37