Буровая установка

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 19/00, 44/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fl+IT СССР (21) 4Ь84210/03 (22) 27.04.89 (46) 07.04.91. Бюл. Р 13 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно †конструкторск институт нефтяного машиностроения (72) С.И.Корнюшенко, Г.В.Новикова, С.В.Васильев, А.В.Демин, М.П.Цареградский и И.Я.Вальдман (53) 622. 242 (083.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 177378, кл. Б ?1 В 7/02, 1964.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1062371, кл. Е 21 В 19/00, 1981. (54) БУРОВАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к бурению скважины и позволяет повысить надеж-. ность работы буровой установки. На основании 1 базовой машины установки шарнирно установлена мачта из двух шарнирно связанных между соЬой звень ев 2 и 3 равной длины. На верхнем звене 3 установлен вращатель 4. Управление звеньями 2 и 3 осуществляется гидроцилиндрами (ГЦ) 5 и 6. Дополнительно установка снабжена ГЦ 7 управления вращателем 4, а система стабилизации заданного положения вращаИзобретение относится к горной промыпленности, а именно к буровым установкам вращательного бурения.

Целью изобретения является повышение надежности буровой установки в работе.

На чертеже приведена схема предлагаемой буровой установки.

„„Я0„„1640351 А 1

2 теля — датчиком (Д) 13 положения вращателя 4, Д 17 дифферента базовой машины и задатчиком 18 углового положения базовой машины, которые выполнены в ниде потенциометров, Система стабилизации выполнена в виде четырехполюсной мостовой схемы. Измерительная диаг ональ черырехполюсника подключена к усилителю 19. Выход усилителя 19 соединен с управляющими входами гидрораспределителей 8 и 9

ГЦ 5 и 6 управления звеньями 2 и 3 мачты. На осях сочленения основания со звеном 2 и звена 2 со звеном 3 установлены датчики 1 1 и 12 положения звеньев 2 и 3. Возникшие во время И бурения отклонения вращателя 4 от оси скважины фиксируются Д 11-13.

Баланс мостовой схемы нарушается.

Сигнал с усилителя 19 управляет че- ( рез гидрораспределитель 8 или 9

ГЦ 5 или 6. Поворот звена 2 или 3 мачты ликвидирует рассогласование.

Возникающий при бурении дифферент базовой машины учитывается Д 17.

Угол наклона скважины задается задатчиком 18, включенным в другое плечо мостовой схемы. 1 ил.

Буровая установка включает основа- р ние 1, например, базовой машины, на котором шарнирно установлена мачта с нижним 2 и верхним 3 звеньями равной длины. На верхнем звене 3 шарнирно установлен вращатель 4. Нижним звеном 2 управляет шарнирно связанный с ним гидроцилиндр 5, другой конец

1640351 которого шарнирно установлен на основании 1. Верхним звеном управляет гидроцилиццр 6, шарнирно связанный с верхним.и нижним звеньями а враща5 телем 4 управляет гидроцилиндр 7, который задемпфирован. Гидроцилиндры

5-7 связаны магистралями соответственно с гидрораспределителями 8-10 управления ими. В точках шарнирного 10 сочленения основания 1 с нижним звеном 2, нижнего и верхнего звеньев между собой и вращателя с верхним звеном 3 размещены соответственно датчики 11, 12, 13 положения соответственно нижнего звена 2, верхнего звена 3 и вращателя 4. Датчики 11-13 выполнены в виде потенциометров R<, Rz и K3 и включены в мостовую схему

14. Четырехполюсник аЪсо питается от источника 15 бортовой электроэнергии (если основанием является рама базовой машины), соединенного с его диагональю ab. Тумблер 16 служит для замыкания цепи. Для компенса- 25 ции возможного дифферента основания, на котором. установлено буровое оборудование, в мостовую схему включен потенциометр R 4 — датчик дифферента, который кинематически соединен с от— весом 17. Поскольку буровое оборудование такого вида предлагается устанавливать на базовой машине, то осно ванием будет являться рама базовой машины (или прицепа), В таком случае

35 отвес 17 устанавливается на самой базовой машине (или на прицепе). При установке оборудования на стационарном основании отвес устанавливается ка последнем.

Иотенциометры K(, Ii2„R H K q включены последователько в плечо ас четырехполюсника. В плечо Ъс вклю— чен 1 — задатчик 18 углового положе5 ния бурильной колонны. Сам задатчик 45

18 устанавливается на пульте управления или в кабине бурильщика и имеет градуированный лимб. К диагонали cd подключается электрогидравлический усилитель 19, связанный с гидрорас—

50 пределителем 8 или 9. В плечах ad и db установлены потенциометры Kg и R>. Четырехполюсник abed с включекными в него датчиками и усилитель образуют систему стабилизации задакного положения вращателя. В гидрорас— 55 пределителе 10 размещен дроссель, с помощью которого задемпфирован гидроцилиндр 7 вращателя.

Установка работает следующим образом.

В процессе бурения гидроцилиндр 7 управления вращателем находится в плавающем положении, поэтому положение вращателя определяется колонной тр уб, а при е е отсутствии — дейст вием силы тяжести. Ьурение осуществляют путем вращения колонны труб и создания нагрузки на буровой инструмент гидроцилиндрами 5 и 6. Осевое перемещение врашателя 4 выдерживается, если изменение угла 8 между нижним 2 и верхним 3 звеньями мачты происходит вдвое быстрее, чем изменение угла М между осью скважины и любым из звеньев, т.е. h (=2 Д0(.

При отклонении вращатсля от оси скважины может произойти поломка колонны„

В случае несоотв ет ст вия заданному положению вращателя, например, вследствие провисания верхнего звена 3, фиксируемое датчиками 12 и 13 положения изменяется сопротивление потенциометра R > на величину QR > и сопротивление K 2 на величину $R .Тогда

K <+R2+K q+R+

Ку R поскольку величины R3 и Rz изменились.

Сумма изменений Rz и R приводит к появлению в диагонали cd тока, который подается на электрогидравлический усилитель 19, С последнего сигнал поступает на гидрораспределитель 8, который с помощью гидроцилиндра 5 изменяет положение нижнего звена 2, поворачивая его на угол, равный углу поворота верхнего звена 3, и возвращая на ось скважины вращатель. При этом изменяется и сопротивление потенциометра К и рассогласование устраняется. Если изменение положения вращателя произошло из-за отклонения нижнего звена 2 и изменилось сопротивление потенциометра R 1 на величину К,, то с электрогидравлического усилителя 19 сигн"л поступит на гидрораспределитель 8 и нижнее звено 2 вернется в исходное положение и изменит на исходное сопротивление пот енциометра R < .

Выше рассмотрен вариант связи электрогидравлического усилителя 19 с гидрораспределителем 8. Лналогичной будет работа устройства по связи

5 164035 усилителя 19 с гидрораспределителем 9.

Если в процессе работы базовая машина, несущая буровое оборудование, располагается на наклонной поверх5 ности (например, из-за неровностей неспланированной площадки), то в этом случае меняется сопротивление потенциометра К4, В результате возникает ток рассогласования в диагонали cd и усилитель 19 посыпает сигнал на гидрораспределитель, например, 8, который корректирует положение нижнего 2 звена для того, чтобы 1 угол наклона оси скважины к горизонту оставался неизменным и не зависел от положения базовой машины.

В случае связи усилителя 19 с гидрораспределителем 9 последний управ- 20 ляет положением верхнего звена для корректировки угла наклона оси скважиныы.

При необходимости бур ения скважины под углом II машинист до начала бурения с помошью задатчика 18 углового положения бурильной машины устанавливает заданный угол наклона колонны труб к вертикали и затем включает тумблер 16. Поскольку отноК . шение — изменилось из-за изменения

7 значения R<, должно измениться и от— к + т+1 ь+к + ношение . В результате

R возникновения тока в диагонали cd гидрораспределитель 8 (или 9) через усилитель 19 получает сигнал и уста— навливает звено 2 (или 3) в соответ— ствующее положение, изменяя в нужную сторону сопротивление потенциометров

К < и Кэ (или К, R ), т. е. приводится в соответствие равенство

R <+Re+Re+R+ Rs

1 6 7 45

Буровая установка может осуществлять спускоподъемные операции при разомкнутой цени путем управления верхним и нижним звеньями и вращате— лем гидроцилиндрами 5-7. С помощью 50 гидроцилиндров 5 и 6 вращатель подводят к магазину труб, гидроцилиндром

7 вращатель поворачивают для захвата трубы, приводом вращателя наворачива-. ют трубу на ниппель шпинделя, а затем гидроцилиндрами 5-7 поворачивают и одновременно поднимают трубу, на конце которой крепят долото. После проходки на длину трубы ее закрепляют в механизме поддержания бурильной

1 6 колонны (на чертеже не показан), отвинчивают от трубы шпиндель вращателя, берут вращателем из магазина очередную трубу, выносят на ось скважины, свинчивают с колонной и продолжают бурение.

Предлагаемое устройство позволяет осуществлять стабилизацию направления движения вращателя при воздействии только на одно звено (нижнее 2 или верхнее 3). При этом второе звено автоматически устанавливается в нужное положение, а вращатель устанавливается, поворачиваясь вокруг оси его крепления под действием сил тяжести или под действием колонны труб. Установка надежна и проста в управлении, Формула изо брет ения

Буровая установка, включающая Ga— зовую машину с основанием, на котором шарнирно установлена мачта из дгух шарнирно связанных между собой звеньев равной длины, на верхнем из которых шарнирно установлен враща тель, гидроцилиндры управления верхним и нижним звеньями и систему стабилизации заданного положения вращателя с датчиками положения нижнего и I.-ерхнего звеньев, установленными соответственно на осях сочленения основания с нижним звеном и нижнего звена с верхним звеном, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повьп ения надежности в работе, она снабже— на гидроцилиндром управления вращателем, а система стабилизации заданного положения вращателя снабжена датчиком положения вращателя, датчиком диАферента базовой машины и задатчиком углового положения бурильной колонны, которые выполнены в виде потенциометров, при этом система стабилизации заданного положения вращателя выполнена в виде четырехполюсной мостовой схемы, измеритель— ная диагональ которой подключена к усилителю, датчики положения нижнего звена, верхнего звена, вращателя и дифферента базовой машины включены в одно плечо четырехполюсника, а задатчик угла наклона бурильной колонны — в другое плечо, причем вы— ход усилителя соединен с управляющим входом гидрораспределителя гидроцилиндра управления верхним или нижним звеном.

1640351

Составитель В Л1илов

Техр ед И. Дидык

Корректор M.Äåì÷èê

Р ::дактор Т„Зубкова

".;з.. -лз 1259 Тираж 374 Поднисное

ВЕМЪМПИ Государстве.ейного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5,";.роизводственнo-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101