Устройство для проведения спуско-подъемных операций с бурильными трубами

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СПУСКО-ПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ С БУРИЛЬНЫМИ ТРУБАМИ, включающее стеллаж для приема и поддержания свечей бурильных труб в буровой вышке, реечный механизм с кареткой, расположенный меж: ду стеллажом и основанием буровой вьшжи, подъемные и зажимные головки и рейку, имеющую пальцы, расположенн1;11е рядами, отличают е-е . с я тем, что, с целью обеспечения автоматизации процесса, оно управляющим вычислительным 6ЛОКО14, блоком ввода-вывода, блоком 4ля воспроизведения и индикации и . пультом бурильщика с селектором выбора режимов работы, при этом реечный механизм имеет подъемную голоеку с горизонтальным рычагом, узел поддержания каретки и датчики состояния подъемной головки для зажатия трубы и отк илтия пальцев и датчик скорости реечного механизма, связанные с вычислительным блоком. 2. Устройство по п.1, о т л ича . ющееся тем, что оно снабСО жено дополнительным реечным механизмом с каре1ткой, захватом свечей бурильных труб, узлом поддержания каретки и датчиком зажатия свечи захватом . а:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

WNIIN

РЕСПУБЛИК

З(И) E 21 В 19/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ilATEHTY

C)

C) 1 (21) 2320502/22-03 (22) 05.02.76 (31) 547375 (32) 06.02.75 (33) США (46) 15.12.83. Бюл. 9.46 (72) Лорен Б.Шелдон, Джеймс P.Òîìàøåê, Роберт Р.Келли, Джеймс С.Тэйл, Джашвант С.Шах и Дональд Х.Ворд .(США) (71 ) Би-Джей-Хьюз, Инк. (QOA ) (53.) 622.245 ° 17(088.8) (56) 1. Патент США В 3615027, кл. 214-25, опублик. 1971. (54) (57 ) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ

СПУСКО-ПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ С БУРИЛЬНЫМИ

ТРУБАМИ, включающее стеллаж для приема и поддержания свечей бурильных труб в буровой вышке, реечный механизм с кареткой, расположенный меж:ду стеллажом и основанием буровой вышки, подъемные и зажимные голов„SU„„1700 А ки и рейку, имеющую пальцы, расположенные рядами, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью обеспечения автоматизации процесса, оно снабжено управляющим вычислительным блоком, блоком ввода-вывода, блоком ,т(ля воспроизведения и индикации и пультом бурильщика с селектором выбора режимов работы, при этом реечный механизм имеет подъемную головку с горизонтальным рычагом, узел поддержания каретки и датчики состояния подъемной головки для зажатия трубы и открытия пальцев и датчик скорости реечного механизма, связанные с вычислительным блоком.

2. Устройство по п ° 1, о т л ич а,ю щ е е с я тем, что оно снабжено дополнительным реечным механизмом с кареткой,. захватом свечей бурильных труб, узлом поддержания каретки и датчиком зажатия свечи захватом.

1061700

Изобретение относится к автоматизированным буровым установкам, а именно к устройствам для осуществления спуска и подьема бурильного инструмента в процессе проводки скважины процесс извлечения буро5 вой нитки и расстановка свечей на вышке протекает в автоматическом режиме? .

Наиболее близким к изобретению является устройство, включающее стел- 10 лаж для приема и хранения свечей бурильных труб, реечный механизм, подъемные и зажимные головки, пальцы стеллажа, расположенные параллельными рядами(13. 15

Однако данное устройство не позволяет вести спускоподъемные операции в автоматическом режиме.

Целью изобретения является обеспечение автоматизации процесса. 20

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено управляющим вычислительным блоком, блоком ввода-вывода, блоком для воспроизведения и индикации и пультом бурильщи- 25 ка с селектором выбора режимов рабоl ты, при этом реечный механизм имеет подъемную головку с горизонтальным рычагом, узел подцержания каретки и датчики состояния подъемной головки для эажатия трУбы и открытия пальцев и датчик скорости реечного механизма, связанные с вычислительным блоком.

Кроме того, устройство снабжено 35 дополнительным реечным механизмом с кареткой, захватом свечей бурильных труб, узлом поддержания каретки и датчиком зажатия свечи захватом.

На фиг.1 изображена буровая выш- 40 ка, вертикальный разрез; на фиг.2 — . узел стеллажа и панели направляющих пальцев, вид сверху; на фиг.3 подъемная головка; на фиг.4 — клещи подъемной головки; на фиг. 5, 45 б и 7 — виды реечного механизма с датчиками; на фиг.8 — узлы вычислительного блока; на фиг.9 — панель пускового блока; на фиг.10 — подъемник труб; на фиг.11 — алгоритм подъе- 50 ма бурильного инструмента из сква жины.

На буровой вышке (фиг.1 ) размещены реечные механизмы 1, 2 и 3, служащие д я установки свечей на стел- 55 лаже вышки, имеющей направляющие пальцы 4 с зажимами 5 и б (фиг.2).

Каждый направляющий палец 4 имеет ряд рассредоточенных запоров, расположенных друг от друга на расстоянии, достаточном для вмещения диаметра 60 трубы бура, и простирающихся от одного до другого конца направляющих пальцев. В данном случае показано по

13 таких замков на каждый направляющий палец. В открытых или поднятых положениях замки показаны, например, позицией б, а в закрытых положенияхпозицией 5. Прн открытом положении замка труба может свободно перемещаться в промежуток между направляющими пальцами и иэ него., На фиг.2 изображен узел 7 поддержания каретки, захват 8 труб, размещенный на рычаге 9, каретка 10 с реверсивным двигателем 11, на фиг.3подъемная головка с клещами 12 и подъемным тросом 13; на фиг.4 — работа клещей, управляемых гидроцилиндрами 14 и 15.

На фиг.5, 6 и 7 видно размещение двигателя 11 каретки и датчика 16 скорости и положения реечного механизма.

На фиг.8 показаны блок 17 индикации, вычислительный блок 18 и пульт

19 бурильщика, а также ввод и вывод сигналов на вычислительный блок.

На фиг.10 изображен подъемник 20 (см. также фиг.1 ), имеющий датчик 21 жесткого эапирания подъемника. Свеча 22 бурильных труб зажата клещами горизонтальных рычагов реечных механизмов 1 и 3.

На фиг,11 показан алгоритм подъема бурильного инструмента в виде последовательности операций: 22-33 отдельные операции.

Кроме того, устройство содержит лебедку 34 с тросом 35 и полиспастом 36, клещи 37 верхнего реечного механизма.

9 Устройство работает следующим образом.

Бурильный инструмент извлекается из скважины обычным способом с помощью лебедки 34 с подъемником 20 и тросом 35 полиспаста Зб. После от» соединения верхней свечи от бурильных труб свеча зажимается и приподнимается с помощью реечных механизмов 1 и 3 и троса 13 головки 12. Перемещения каретки и запирание подъемника фиксируются соответственно датчиками 16 и 21, связанными электрически с .вычислительным блоком 18, на который могут, в свою очередь, подаваться сигналы от пульта 19 с помощью узлов управления, как показано на фиг.9. На выход блока 18 подключен блок 17 индикации, на котором отображается ход операций.

Полученные вычислительным блоком 18 сигналы датчиков анализируются и далее в соответствии с заложенной программой блок 18 воздействует на реечные механизмы 1 и 3 и производит установку свечи на стеллаж.

На фиг. 11 иллюстрируется ход операций при йодъеме бурильного инструмента из скважины. При работа устройства блок 23 свидетельствует, что реечные механизмы, показанные на фиг.1 позициями 1 и 3, находятся в резервном,положении вдали от осевой ли:1061700 нии скважины (между осевой линией скважины и стенкой буровой вышки).

При подготовке к подъему нитки бура вначале производится ручная работа, при которой от оператора требуется поднять блок полиспаста и нитку тру- 5 бы бура и установить так, чтобы замкнуть нитку бура на месте и . предотвратить дальнейшее вертикальное перемещение. Это положение нитки бура иллюстрируется на фиг.1, где блок 10 полиспаста поднимается посредством применения подъемного механизма 34 . и троса 35.Как показано блоком 25,к осевой линии скважины движутся два реечных механизма, а их клещи захватывают 15 стойку трубы бура. В этот момент (как показано блоком 26 ) выполняет я дополнительное ручное действие, т.е. соединение разъединяется посредством ручного или автоматического приведения в действие захватов (не показаны ). Кроме того, подъемник 20 открывается и блок полиспаста, 36 оттягивается к стенке буровой вышки (фиг.1), чтобы дать возможность отвести стойку от ее место- 25 положения, примыкающего к осевой линии скважины.

Как показано блоком 27, снова выбирается автоматическое функционирование системы размещения трубы 30 бура на стеллаже, при помощи которого подъемная головка 12, приводимая в . действие через трос 13, поднимает стойку вертикально для того, чтобы освободить конец нитки бура. Блок. 28 35 иллюстрирует следующее автоматическое действие, при помощи которого реечмайй механизмы 1 и 3 одновременно переводятся к местоположению ряда рядом .с панелью направляющих пальцев (фиг.2 ). Далее, как показано блоком 29, механизмы 1 и 3 синхронно переводятся к местоположению колонки в одном йз промежутков панели направляющих пальцев ° Блок 30 показывает, что подъемная головка 12 автоматически опускает стойку на место установки, Блок 31 показывает, что соответствующая защелка направляющего пальца 5 tфиг,2/ запирает стойку на месте внутри панели направляющих пальцев. Блок 32 показывает, что клещи 12 и 37 открываются и освобождают стойку, а реечные механизмы

1 и 3 возвращаются в резервное положение в некоторой средней точке между стенкой буровой вышки и осевой линией скважины, как показано блоком 33

Логика программы вычислительного устройства допускает . эффективную гибкость в обеспечении требуемого смещения рычагов реечного механизма, которое выполняет наклонное хранение труб.В случае, если требуется наклонное хранение трубы, верхний 1 и средний З,а возможно н нижний 2 . реечные механизмы для размещения трубы на,стеллаже будут запрограммированы таким образом, чтобы вызывать наклоняющие смещения секций трубы во время начальной фазы перемещения вдоль вертикальной оси,после которого реечные механизмы будут транспортировать секции трубы в наклонном ,положеиии к конкретному месту их храмеамя.

1061700

1061700

1061700

1061700

1061700

1061700

Фиг. ff

Редактор М.Петрова

Заказ

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Е.Садовников

Техред М.Надь Корректор С.Шекмар

Ю Ю ЮФ Ю

10069/60 : Тираж 603 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35> Раушская наб., д. 4/5