Установка для бурения радиальных скважин из вертикальной выработки

 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для бурения радиальных скважин из вертикальной выработки . Цель - увеличение производительности за счет обеспечения непрерывного процесса бурения. Установка состоит из бурового станка (БС) 1 с приводом его перемещения по направляющим кассеты 2 для буровых труб (БТ), манипулятора (М) 4 для подачи БТ на ось БС 1 и М 24 для загрузки кассеты 2 БТ. Кассета 2 связана с БС 1 посредством герметичного переходного корпуса 7, в полости которого под кассетой 2 последовательно размещены механизм 23 удержания БТ в кассете 2 в виде гидрозахвата и М 24 для ее загрузки в виде гидрозажима 25. Продольная ось кассеты 2 пересекается с продольной осью БС 1. Установлен М 4 в полости корпуса 7 с возможностью взаимодействия с М 24. В заднем торце БС 1 соосно установлен гидрозажим 17 с приводом 18 его поворота вокруг собственной оси. Причем М 4 выполнен в виде

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

24

1т б

1б

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4457318/03 (22) 08,07.88 (46) 23.01.93. Бюл. ¹ 3 (75) М.М.Кузьменко (56) Авторское свидетельство СССР

N941564,,кл,,Е 21 С 1/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N1737094,,кл,,Е 21 В 7/00, 1987, (54) УСТАНОВКА ДЛЯ БУРЕНИЯ РАДИАЛЬНЫХ СКВАЖИН ИЗ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ (57) Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для бурения радиальных скважин из вертикальной выработки. Цель — увеличение производительности за счет обеспечения непрерывного процесса бурения, Установка состоит из бу„„Я2„„1789635 А1 (я)я Е 21 В 7/00 рового станка (БС) 1 с приводом его перемещения по направляющим кассеты 2 для буровых труб (БТ), манипулятора (М) 4 для подачи БТ на ось БС 1 и М 24 для загрузки кассеты 2 БТ. Кассета 2 связана с БС 1 посредством герметичного переходного корпуса 7, в полости которого под кассетой 2 последовательно размещены механизм 23 удержания БТ в кассете 2 в виде гидрозахвата и М 24 для ее загрузки в виде гидрозэжима 25. Продольная ось кассеты 2 пересекается с продольной осью БС 1. Установлен M 4 в полости корпуса 7 с возможностью взаимодействия с М 24. В заднем торце БС 1 соосно установлен гидрозажим

17 с приводом 18 его поворота вокруг собственной оси. Причем M 4 выполнен в виде

1789635 гидропатрона с храповым механизмом 19 и гидроцилиндром 20 его перемещения по радиусу, Буровая колонная состоит из двух частей: горизонтальной, которая находится в радиальной скважине и в БС 1, и вертикальной, которая находится в кассете 2 и удерживается с помощью механизма 23.

При углублении скважины на длину БТ М 24

Изобретение относится к области горной промышленности в частности к установкам для бурения радиальных скважин из вертикальной выработки, Цель изобретения — увеличение производительности за счет обеспечения непрерывного процесса бурения.

На фиг,1 схематично изображена установка для бурения радиальных скважин из вертикальной скважины; на фиг.2 — сечение

А — А на фиг,1; на фиг.3 — манипулятор для загрузки кассеты трубами; на фиг.4 — вид по стрелке Б на фиг.3; на фиг,5 — буровая колонна, Установка для бурения радиальных скважин из вертикальной выработки состоит: из бурового станка 1 с приводом его перемещения по направляющим кассеты 2 для буровых труб 3, выполненной в виде трубы длиной, равной приблизительно длине буровой колонны; манипулятор 4 для подачи труб 3 на ось бурового станка 1, манипулятор 5 для загрузки и разгрузки кассеты 2 трубами, канатный блок 6 и переходной корпус 7.

Буровой станок 1 состоит из корпуса 8, в котором установлен шпиндель 9 с двумя группами продольных окон, в которых расположены зажимные планки 10, 11 приводимые гидроцилиндрами 12 и 13 с блоком 14 их управления, Шпиндель 9 через зубчатую передачу соединен с приводом 15, Основание бурового станка 1 снабжено гидрораспорами 16. В заднем торце бурового станка

1 соосно установлен гидроэажим 17 с приводом 18 его поворота вокруг собственной оси.

Манипулятор 4 для подачи труб 3 на осьбурового станка 1 выполнен в виде гидропатрона (на фиг. не обозначен) с храповым механизмом 19, обеспечивающим одностороннее вращение подвижных частей гидропатрона. Корпус гидропатрона соединен с гидроцилиндром 20 его перемещения по радиусу и снабжен роликами 21, которые установлены в направляющих 22 переходного

45 подходит к механизму 23, последний разжимает буровую колонну и она опускается вместе с М 24 на длину БТ. Механизм 23 зажимает буровую колонну, а M 24 с помощью гидрозажима 25 зажимает нижнюю

БТ, которая за счет винтового движения отстыковывается от буровой колонны. 5 з.п.флы. корпуса 7, изогнутых по радиусу, сообщающему оси бурового станка 1 и кассеты 2 для буровых труб 3.

Манипулятор 5 для загрузки и разгрузки кассеты 2 выполнен в виде двух соосно установленных и взаимодействующих друг с другом механизма удержания 23 труб в кассете и манипулятора для загрузки кассеты

24. Механизм 23 удержания выполнен в виде гидрозахвата, установленного на нижнем конце кассеты 2 внутри переходного корпуса 7. Манипулятор для загрузки кассеты 24 перемещения выполнен в виде гидрозажима 25, установленного внутри кольца 26 с возможностью винтового перемещения относительно него, для чего корпус 27 гидрозажима 25 имеет пальцы 28, установленные в пазах 29 кольца 26, выполненных по винтовой линии.

Гидрозажим 25 выполнен из двух губок

30, внутренние поверхности которых имеют рифление, а сами губки 30 соединены между собой с помощью гидроцилиндров 31 и установлены подвижно в пазах корпуса 27, который соединен с кольцом 26 с помощью гидроцилиндров 32.

На кронштейнах кольца 26 шарнирно установлены два упорных рычага 33 с приводом их разворота, выполненным в виде гидроцилиндра 34, Кольцо 26 соединено с штоками гидроцилиндров 35, закрепленных внутри корпуса 7, имеющего шлицы (на фиг. не показаны), взаимодействующие с пазами 36 кольца 26, Канатный блок 6 имеет привод его перемещения, выполненный например, в виде гидроцилиндра 37, закрепленного на переходном корпусе 7, Канатный блок 6 устанавливается в рабочее положение таким образом, что оси бурового станка 1 и кассеты 2 являются касательными к его ручью.

Переходной корпус 7 герметично сообщает полости бурового станка 1 и кассеты 2, оси которых расположены, например, взаимно перпендикулярно.

1789635

Внутри бурового станка 1 и кассеты 2 устанавливается в собранном виде буровая колонна, которая состоит из породоразрушающего инструмента 38 и каната 39, на который нанизаны буровые трубы 3, при этом канат 39 одним концом крепится либо непосредственно к породоразрушающему инструменту 38, либо к первой буровой тру6е 3, навинченной на этот инструмент 38, а второй конец каната 39 крепится к последней буровой трубе 3. Крепление каната 39 осуществляется через упорный подшипник (на фиг. не показан) во избежание скручивания каната. Буровые трубы 3 состыковываются между собой с помощью внутренней

40 и наружной 41 конических поверхностей, а передача крутящего момента осуществляется с помощью зубьев 42 храповидной формы. В переходном корпусе 7 проходит

"голый" канал 39 без труб 3, Таким образом, буровая колонна всегда состоит из двух частей: горизонтальной, которая находится в радиальной скважине и в буровом станке 1, и вертикальной, которая находится в кассете 2 и удерживается с помощью механизма

23 удержания, Установка для бурения радиальных скважин работает следующим образом.

Установка вместе с установленной в ней буровой колонной опускается на дно вертикальной скважины (на глубину залегания нефтепласта) и с помощью гидрораспоров

16 фиксируется там, распираясь в стенки скважины, Подается давление в гидроцилиндры 12 и включается привод 15. В результате планки 10 зажимают горизонтальную часть буровой колонны, находящейся в буровом станке 1, и за счет вращающегося шпинделя 9 передают ей вращение, одновременно обеспечивая ей осевое перемещение, внедряя в нефтепласт породоразрушающий инструмент 38, После того, как зажимные планки 10 под действием гидроцилиндров 12 дойдут до упора, давление подается в гидроцилиндры

13, а гидроцилиндры 12 сообщаются со сливом, в результате зажимные планки 10 освободят буровую колонну и под действием пружин возвратятся в исходное положение, а планки 11 под действием гидроцилиндров 13 зажмут буровую колонну, передавая ей вращательное и поступательное движение, Переключение гидроцилиндров 12 и 13 осуществляется блоком 14 управления, В процессе бурения скважины вращается только горизонтальная часть буровой колонны. Промывочная жидкость подается самотеком сверху в кассету 2, при ее длине, например в 300 метров, давление на выходе из породоразрушающего

55 инструмента соответственно равно 30 атм, что достаточно для промывки скважины.

При углублении скважины на длину буровой трубы 3 механизм 24 перемещения подходит к механизму 23 удержания труб в кассете таким образом, что вертикальная часть буровой колонны садится на площадки упорных рычагов 33, после чего механизм

23 удержания труб в кассете разжимает буровую колонну, и гидроцилиндры 35 опускают ее вместе с манипулятором для загрузки кассеты 24 на длину буровой трубы 3. После этого механизм 23 удержания труб в кассете снова зажимает буровую колонну, а манипулятор для загрузки кассеты 24 с помощью гидрозажима 25 зажимает нижнюю буровую трубу 3, гидроцилиндр 34 разводит упорные рычаги 33, а гидроцилиндры 32 проворачивают гидрозажим 25 с зажатой буровой трубой 3 относительно кольца 26, которое удерживается от проворачивания благодаря шлицевому соединению. Благодаря винтовому пазу 29 гидрозажим 25 осуществляет винтовое движение, и нижняя буровая труба 3 отстыковывается от буровой колонны, После этого манипулятор 4, перемещаемый гидроцилиндром 20, подходит к манипулятору для загрузки кассеты 24 и захватывает своим гидропатроном отстыкованную трубу 3, а гидрозажим 25 отпускает ее, после чего манипулятор 4 перемещает эту трубу 3 на ось бурового станка 1 и пристыковывает ее к торчащей из бурового станка 1 последней трубе 3 буровой колонны, а упорные рычаги 33 снова сводятся.

Благодаря гидропатрону манипулятора 4 пристыковка буровой трубы 3 (наращивание буровой колонны) происходит без остановки процесса бурения, который осуществляется до тех пор, пока в кассете 2 не останется последняя труба 3 буровой колонны, После того, как скважина будет пробурена, буровую колонну извлекают из нее, для чего отключают привод 15 и прекращают подачу давления в гидроцилиндры 12 и

13, тем самым прекращая бурение скважины.

После этого манипулятор 4 зажимает своим гидропатроном торчащую из бурового станка 1 последнюю буровую трубу 3, а гидрозажим 17 зажимает предпоследнюю трубу 3 буровой колонны и с помощью привода-гидроцилиндра 18 поворачивается вокруг собственной оси, в то время как манипулятор 4 под действием гидроцилиндра

20 перемещает последнюю трубу 3 в осевом направлении, при этом благодаря храповому механизму 19 гидропатрон манипулятора 4 вместе с зажатой трубой 3 не

1789635

30 вращается. В результате обеспечивается винтовое перемещение последней трубы 3 относительно предпоследней, чему способствует храповидная форма зубьев 42, что облегчает ее отстыковку от горизонтальной части буровой колонны, После этого упорные рычаги 38 манипулятора для загрузки кассеты 24 разводятся, а манипулятор 4 подходит к нему таким образом, что буровая труба 3 оказывается внутри гидрозажима 25, который и зажимает ее, после чего манипулятор 4, отпустив трубу 3 возвращается в исходное положение, а упорные рычаги 44 сводятся, беря буровую трубу 3 под уступ, при этом гидрозажим 25 разжимается, После этого канатный блок 6 с помощью гидроцилиндра 37 устанавливается в рабочее положение, и канат 39 оказывается в его ручье, затем манипулятор 24 с помощью гидроцилиндров 35 поднимает трубу 3 к кассете 2 и состыковывает ее, благодаря коническим поверхностям 40 и 41, с торчащей из механизма 23 удержания труб в кассете трубой 3 — последней в буровой колонне. Одновременно со стыковкой механизм 23 удержания труб в

Формула изобретения

1, Установка для бурения радиальных скважин из вертикальной выработки, включающая буровой станок с приводом

его перемещения по направляющим, манипулятор для подачи труб на ось бурового станка, кассету для труб и манипулятор для загрузки кассеты трубами, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения производительности за счет обеспечения непрерывного процесса бурения, она снабжена механизмом удержания труб в кассете, а последняя связана со станком посредством переходного корпуса, в полости которого под кассетой последовательно размещены механизм удержания труб в кассете и манипулятор для загрузки кассеты, продольная ось которой пересекается с продольной осью станка, причем манипулятор для подачи труб на ось бурового станка установлен в полости йереходного корпуса с возможностью взаимодействия с манипулятором для загрузки кассеты.

2, Установка по п,1, отл и ч а ю щаяс я тем, что переходной корпус выполнен герметичным и имеет направляющие для манипулятора подачи труб на ось бурового станка.

55 кассете отпускает последние трубу 3, а манипулятор для загрузки кассет 24, продолжая перемещаться вверх, устанавливает свою трубу 3 на место последней трубы 3, с которой она состыковалась, после чего она зажимается механизмом 23 удержания труб в кассете, А манипулятор 24 опускается вниз за очередной трубой 3, при этом канатный блок 6 уходит со своего рабочего места, чтобы манипулятор 4 со своей очередной трубой 3 мог свободно подойти к манипулятору 24, После возвращения манипулятора 4 в исходное положение, канатный блок 6 возвращается в рабочее положение; а манипулятор 24 с очередной трубой 3 поднимается вверх, состыковывает ее и одновременно поднимает вышестоящие буровые трубы 3, а поскольку последняя в буровой колонне труба 3 соединена с канатом 39, второй конец которого соединен с первой в буровой колонне трубой 3, то получается, что одновременно с подъемом в кассете 2 буровых труб 3 из скважины извлекается буровая колонна каждый раз на величину буровой трубы 3.

Канатный блок 6 при этом служит направляющим блоком, 3, Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что буровой станок имеет гидрозажим, установленный соосно на его корпусе с возможностью поворота вокруг продольной оси станка, 4, Установка по п.1, отл и ч а ю щ а яс я тем, что манипулятор для загрузки кассеты трубами выполнен в виде связанного с приводом перемещения конца и установленного в последнем с возможностью винтового поворота корпуса гидрозажима, при этом кольцо имеет два упорных рычага с приводом их разворота, а привод перемещения кольца выполнен в виде гидроцилиндров, штоки которых связаны кольцом, которое имеет пазы для размещения в последних шлицев, выполненных на внутренней поверхности переходного корпуса, 5. Установка поп,1, отл ича ю ща яс я тем, что механизм удержания труб в кассете выполнен в виде гидрозахвата.

6, Установка по пп,1 и 2, о т л и ч а ющ а я с я тем, что манипулятор для подачи труб на ось бурового станка выполнен в виде гидропатрона с приводом его перемещения и с храповым механизмом, а корпус гидропатрона имеет ролики для размещения в направляющих переходного корпуса.

1789635

29

2б

1789635

Составитель М, Неснова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С, Пекарь

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 333 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5