[发明专利]一种垂直钻井自动调整装置的调整方法

摘要

本发明公开了一种垂直钻井自动调整装置的调整方法，其特征是在井架上分别设置处在顶层的天台和套接于井架中部的二层台，导向台坐落于井口上，且位于井架的中心线上，在导向台和井下钻头之间的高度位置上设置一六自由度并联调整平台；在天台上固定设置由柴油机驱动的减速器，减速器的输出端设置为滚筒，在滚筒上缠绕有钢丝绳；井上旋转驱动机构吊装在钢丝绳上，并能在减速器的驱动下实现升降；井上旋转驱动机构的输出端通过螺纹连接的同轴连接器连接于钻杆的接头上，以驱动钻杆的旋转。本发明钻压调节范围大、工作可靠性强、能实现重载和高速条件下垂直钻井。

主权项

一种垂直钻井自动调整装置的调整方法，其特征是所述垂直钻井自动调整装置的结构形式是：在井架(1‑4)上分别设置处在顶层的天台(1‑1)和套接于井架中部的二层台(1‑7)，导向台(1‑9)坐落于井口上，且位于井架(1‑4)的中心线上，在所述导向台(1‑9)和井下钻头(2‑3)之间的高度位置上设置一六自由度并联调整平台(2‑1)；在所述天台(1‑1)上固定设置由柴油机驱动的减速器(1‑2)，所述减速器(1‑2)的输出端设置为滚筒(1‑3)，在所述滚筒(1‑3)上缠绕有钢丝绳(1‑5)；井上旋转驱动机构(1‑6)吊装在钢丝绳(1‑5)上，并能在减速器(1‑2)的驱动下实现升降；所述井上旋转驱动机构(1‑6)的输出端通过螺纹连接的同轴连接器连接于钻杆(1‑8)的接头上，以驱动钻杆(1‑5)的旋转；所述六自由度并联调整平台(2‑1)的结构形式为，设置一具有中心通孔的动平台(2‑1‑3)，在所述中心通孔中设置有滚动轴承，钻杆(1‑8)贯穿所述中心通孔，由所述滚动轴承支承在所述中心通孔中，并可在中心通孔中轴向移动；在所述动平台(2‑1‑3)的底部、沿外圆周间隔设置有六只球铰孔；设置六只定平台(2‑1‑1)，所述定平台(2‑1‑1)的外侧为平板面，以所述平板面抵压于井壁实现在井壁上的支撑；设置六只冗余液压杆(2‑1‑5)，各冗余液压杆(2‑1‑5)在一端设置为球铰链(2‑1‑5‑4)，并以所述球铰链(2‑1‑5‑4)通过动平台底部的球铰孔与动平台(2‑1‑3)铰接，所述冗余液压杆(2‑1‑5)在另一端通过虎克铰链(2‑1‑5‑1)铰接在所述定平台(2‑1‑1)的内侧面中心位置处；在所述动平台(2‑1‑3)上固定设置为液压杆提供压力油的液压泵站(2‑1‑4)；所述冗余液压杆(2‑1‑5)设置为左右对称的四杆机构，所述球铰链(2‑1‑5‑4)位于所述四杆机构的一端，所述虎克铰链(2‑1‑5‑1)位于所述四杆机构的另一端，两个相同结构的冗余并联液压作动器(2‑1‑5‑3)分别在两端通过销钉(2‑1‑5‑2)与球铰链(2‑1‑5‑4)和虎克铰链(2‑1‑5‑1)相连接，所述两个相同结构的冗余并联液压作动器(2‑1‑5‑3)在腰部通过连杆(2‑1‑5‑5)相连接；所述垂直钻井自动调整装置的调整方法是按如下步骤进行：步骤一：钻井设备工作前，首先启动液压泵站(2‑1‑4)，微调冗余并联液压作动器(2‑1‑5‑3)的活塞杆的伸出量，将钻杆(1‑8)调节到垂直于钻井的位置；使安装在钻杆内部的倾角传感器测得钻杆(1‑8)的轴线与水平面成90°；步骤二：启动柴油机及减速器(1‑2)，以及井上旋转驱动机构(1‑6)，钻井设备投入工作；在所述钻井设备的工作过程中，利用安装在钻杆(1‑8)内的位移传感器实时监测钻头(2‑3)与动平台(2‑1‑3)之间的位移，当钻头(2‑3)向下钻进达到与动平台(2‑1‑3)之间相距2000mm时，钻头(2‑3)停止钻进，此时，利用倾角传感器测得钻杆的轴线与水平面之间的夹角，启动六自由度并联调整平台(2‑1)，通过调整各液压杆的伸长量实现垂直度调整，使钻杆在动平台的带动下调整呈垂直钻井的工作状态，随后将六自由度并联调整平台(2‑1)向下移动2000mm，并重新利用定平台支撑于井壁(2‑2)，再次启动钻机(2‑3)继续向下钻进；在钻机钻进过程中，利用安装在钻杆(1‑8)内的倾角传感器实时监测钻杆(1‑8)轴线与水平面之间的倾角，当钻杆(1‑8)轴线与水平面的倾角小于90°时，停止钻井工作，启动六自由度并联调整平台(2‑1)，针对倾角传感器的检测信号通过闭环控制调整各液压杆的输出量，使钻杆(1‑8)轴线与水平面的倾角调整至90°后继续钻井。