Буровая установка



Буровая установка
Буровая установка

 


Владельцы патента RU 2549650:

Открытое акционерное общество "Завод бурового оборудования" (RU)

Изобретение относится к буровым установкам с подвижным вращателем, применяемым в геологоразведочном бурении. Буровая установка включает основание с четырехгранной мачтой, подъемник, несущий подвижный непроходной вращатель с гидропатроном с возможностью выдвижения от оси скважины для подачи к месту аккумуляции и обратно присоединяемых и отсоединяемых от колонны бурильных свечей, состоящих из одной трубы, карусельный магазин с автоматическим захватом свечи за ее верхний конец в момент приема от вращателя и стационарный трубодержатель. В первом варианте исполнения на одной из боковых граней мачты, а во втором - на задней ее грани, расположен второй подъемник, несущий подвижный трубодержатель-свинчиватель. Основание мачты выполнено с возможностью поворота в первом варианте исполнения на 90° в одну и другую сторону, а во втором - на 180° в одну из сторон и обратно. В первом варианте исполнения мачты используется два карусельных магазина, устанавливаемые напротив боковых граней мачты. Во втором варианте исполнения мачты - один карусельный магазин свечей, устанавливаемый напротив задней грани мачты. Карусельный магазин свечей снабжен устройством, обеспечивающим выдвижение свечи из очередной ячейки на высоту, необходимую для захвата гидропатроном подъемника за ее верхний конец в процессе спуска колонны, а также прием и опускание свечи в ячейку после освобождения ее от гидропатрона подъемника в процессе подъема колонны. Изобретение обеспечивает повышение производительности бурения, ускорение процесса наращивания бурильной колонны.

 

Изобретение относится к буровым установкам с подвижным вращателем, применяемым при бурении геологоразведочных скважин.

Известна буровая установка /1/, содержащая выполненный в виде бесконечной цепи подъемник, к одной из ветвей которой прикреплен вращатель, а к другой трубозахватное устройство, находящееся выше вращателя и, кроме того, вращатель снабжен зажимом со средством для попеременного присоединения его к обеим ветвям цепи, а трубозахватное устройство снабжено зажимом со средством для присоединения его к одной из ветвей и отсоединения от нее. Такая установка позволяет совмещать по времени рабочий и холостой ход вращателя. Однако при этом усложняются условия ее эксплуатации, а постоянное, попеременное присоединение к ветвям цепи и отсоединение от них рабочих органов подъемника резко снижает его надежность и технику безопасности применения буровой установки.

Известна также современная широко применяемая буровая установка T450WS /2/, принятая за прототип. Она включает подъемник с подвижным вращателем, снабженным элеватором, который захватывает бурильную колонну посредством резьбы, магазин бурильных свечей карусельного типа, который имеет возможность устанавливаться своими рабочими ячейками на ось скважины и возвращаться обратно, принимая от вращателя бурильные свечи при подъеме колонны и возвращая их при ее спуске, а также гидравлический раскрепитель резьбовых соединении колонны. Однако последовательное выполнение операций спуско-подъема бурильной колонны оставляет неиспользованными значительные резервы повышения производительности бурения за счет совмещения этих операций по времени.

Задача изобретения состоит в создании надежной буровой установки, обеспечивающей в автоматическом режиме совмещение по времени операций рабочего и холостого хода спуска и подъема бурильной колонны и бурильных свечей, а также доставки последних от колонны к месту аккумуляции и обратно.

Для решения этой задачи в буровой установке, включающей основание с четырехгранной мачтой, подъемник, несущий подвижный непроходной вращатель с гидропатроном с возможностью выдвижения от оси скважины для подачи к месту аккумуляции и обратно присоединяемых и отсоединяемых от колонны бурильных свечей, состоящих из одной трубы, карусельный магазин с автоматическим захватом свечи за ее верхний конец в момент приема от вращателя и трубодержатель, в первом варианте на одной из боковых граней, а во втором - на задней грани мачты, расположен второй подъемник, несущий подвижный трубодержатель-свинчиватель, при этом основание мачты выполнено тоже подвижным, т.е. с возможностью поворота в первом варианте на 90° в одну и другую сторону, а во втором - на 180° в одну из сторон и обратно, благодаря чему работа всех элементов буровой установки автоматизируется и синхронизируется так, что обеспечивается совмещение по времени операций рабочего и холостого хода спуска и подъема бурильной колонны и бурильных свечей, а также доставка последних от колонны к месту аккумуляции и обратно.

В варианте исполнения мачты с поворотом на 90° в одну и другую сторону, используется два карусельных магазина, устанавливаемые напротив боковых граней мачты, а в варианте исполнения мачты с возможностью поворота на 180° в одну из сторон и обратно, используется один карусельный магазин свечей, устанавливаемый напротив задней грани мачты,

Карусельный магазин свечей снабжен устройством, обеспечивающим выдвижение свечи из очередной ячейки на высоту, необходимую для захвата гидропатроном подъемника за ее верхний конец в процессе спуска колонны, а также прием и опускание свечи в ячейку после освобождения ее от гидропатрона подъемника в процессе подъема колонны, причем прием, удержание и освобождение верхних концов свечей в ячейках магазина осуществляется автоматически в результате силового взаимодействия перемещаемой свечи с пружинными захватами ячеек.

В буровой установке вместо подвижного трубодержателя-свинчивателя может быть применен второй подвижный вращатель, а в случае применения бурильных свечей, состоящих из нескольких труб, - дополнительно стационарный автоматический буровой ключ.

Буровая установка иллюстрируется чертежом на фиг.1, где схематично представлено основание 1 с четырехгранной мачтой 2, подъемник 3, несущий подвижный непроходной вращатель 4 с гидропатроном 5 и с возможностью выдвижения от оси скважины для подачи к месту аккумуляции и обратно присоединяемых и отсоединяемых от колонны бурильных свечей 6, состоящих из одной трубы, карусельный магазин 7 с автоматическим захватом свечи за ее верхний конец в момент приема от вращателя и трубодержатель 8. В первом варианте исполнения установки на одной из боковых граней мачты, а во втором (на схеме не показан) на задней ее грани, расположен второй подъемник 9, несущий подвижный трубодержатель-свинчиватель 10 с таким же гидропатроном 11, как у вращателя. При этом основание мачты выполнено тоже подвижным, т.е. с возможностью поворота в первом варианте на 90° в одну и другую сторону, а во втором - на 180° в одну из сторон и обратно, благодаря чему работа всех элементов буровой установки автоматизируется и синхронизируется так, что обеспечивается совмещение по времени операций рабочего и холостого хода спуска и подъема бурильной колонны и бурильных свечей, а также доставка последних от колонны к месту аккумуляции и обратно.

В варианте исполнения мачты с поворотом на 90° в одну и другую сторону, используется два карусельных магазина 7 и 12, устанавливаемые напротив боковых граней мачты, а в варианте исполнения мачты с возможностью поворота на 180° в одну из сторон и обратно, используется один магазин свечей (на схеме не показан), устанавливаемый напротив задней грани мачты.

Карусельный магазин 7 снабжен устройством со штоком 13, обеспечивающим выдвижение свечи 6 из очередной ячейки на высоту, необходимую для захвата, например, гидропатроном 11 трубодержателя-свинчивателя 10 подъемника 9 за ее верхний конец в процессе спуска колонны, а также прием и опускание свечи в ячейку после освобождения ее от гидропатрона в процессе подъема колонны, причем приемка, удержание и освобождение верхних концов свечей в ячейках магазина осуществляется автоматически в результате силового взаимодействия перемещаемой свечи с пружинными захватами ячеек (фиг.1,в, выноска B).

В буровой установке вместо подвижного трубодержателя-свинчивателя 10 может быть применен второй подвижный непроходной вращатель, а в случае применения бурильных свечей, состоящих из нескольких труб, - дополнительно стационарный автоматический буровой ключ (на чертеже не показано).

Заявляемая буровая установка позволяет решить поставленную задачу.

Действительно, в варианте исполнения, когда мачта 2 выполнена с возможностью поворота на 90° в одну и другую сторону и используется два карусельных магазина фиг.1), например, подъем очередной свечи начинается с захвата колонны за ее верхний конец гидропатроном 5 вращателя 4 подъемника 3, находящегося на передней грани мачты 2, и затем последовательно производится подъем на длину свечи, удержание колонны трубозахватом 8, отвинчивание, приподъем свечи и поворот мачты 2, на 90°, а следовательно, и перенос свечи 6 в сторону магазина, и процесс подъема повторяется, но с поворотом мачты на 90° в другую сторону. Одновременно свеча, перенесенная к магазину ранее, выдвигается трубодержателем-свинчивателем 10 подъемника 9 в сторону ячейки магазина 7 и в результате силового взаимодействия с пружиной раздвигает ее створки (фиг.1,в) и оказывается внутри ячейки. Затем вращатель опускает свечу 6 на шток 13 магазина, который находится в положении приема свечи. Трубодержатель-свинчиватель 10 освобождает свечу 6 от гидропатрона 11, возвращается в исходное положение и выполняет холостой спуск, а шток 13 опускает свечу на подсвечник магазина 7. Далее, в результате поворота мачты 2, на оси скважины, т.е. над верхом колонны, оказывается трубодержатель-свинчиватель 10 второго подъемника 9, расположенного на боковой грани мачты и находившегося в нижнем положении после холостого спуска. Спуск бурильной колонны выполняется аналогично, но в обратной последовательности.

Таким образом, в результате поворота мачты на 90° в одну и в другую сторону, обеспечивается в автоматическом режиме совмещение по времени операций рабочего и холостого хода спуска и подъема бурильной колонны и бурильных свечей, а также доставки последних от колонны к месту аккумуляции и обратно. Кроме того, поскольку в буровой установке используются только проверенные практикой такие узлы, как цепной подъемник с вращателем, трубодержатель, карусельный магазин, гидравлические патроны и т.д., то обеспечивается также ее высокая надежность

Буровая установка работает следующим образом. Наращивание колонны труб осуществляется также, как и при работе обычной буровой установки с непроходным подвижным вращателем. Операции, выполняемые, например, при подъеме одной бурильной свечи длиной 6 м, состоящей из одной трубы, а также затраты времени на эти операции показаны на циклограмме, приведенной в приложении 1. Время выполнения этих операций составило 23 секунды. Хронометраж аналогичных операций, выполняемых буровой установкой T450WS /2/ в тех же условиях, показал следующие затраты времени в секундах:

1. Постановка вращателем элеватора на верх бурильной колонны 2
2. Свинчивание вращателем элеватора с верхом бурильной колонны 5
3. Снятие колонны вращателем с трубодержателя 2
4. Подъем колонны на высоту 6 м (0,75 м/с) 8
5. Постановка колонны вращателем в трубодержателе 2
6. Отвинчивание вращателем свечи длиной 6 м (свеча представлена трубой 6 м) 5
7. Приподъем вращателем свечи выше верхнего края магазина 2
8. Поворот магазина и совмещение приемной ячейки с осью скважины 3
9. Опускание вращателем свечи в ячейку магазина 2
10. Отвинчивание вращателем элеватора от свечи 5
11. Приподъем вращателя выше верхнего края магазина 2
12. Поворот магазина в исходное положение 3
13. Холостой спуск вращателя (0,75 м/с) 8

Итого 47 с.

Однако здесь значительные затраты времени (10 с) связаны с несовершенством элеватора, т.е. со свинчиванием его с колонной и отвинчиванием от свечи. Если заменить его на более скоростной гидропатрон вращателя, применяемый в предлагаемой установке (см. приложение 1), то эти затраты составят всего 4 с, а общие сократятся до 41 с. Тогда экономия времени при использовании предлагаемой буровой установки составит 18 с или 44%.

В буровой установке вместо подвижного трубодержателя-свинчивателя может быть применен второй подвижный вращатель, что позволит вдвое расширить диапазон частот вращения. Например, один вращатель имеет частоты вращения для низко- и среднечастотного бурения, а второй - для средне- и высокочастотного. Кроме того, при наличии двух вращателей могут быть практически исключены затраты времени на наращивание бурильной колонны, если применить второй буровой насос с присоединенной бурильной трубой ко второму подвижному вращателю. С учетом стандартных размеров транспортной базы буровой установки (ширина 2500 мм) оптимальные диаметры магазинов бурильных свечей составляют: для варианта с поворотом мачты на 90° и с двумя магазинами - 650 мм; для варианта с поворотом мачты на 180° и с одним магазином -1500 мм.

При использовании бурильных труб диаметром 70 или 55 мм комплекса WL с запасом 20% на отбраковку из-за неравномерного износа колонны, возможные глубины бурения в зависимости от длины бурильной свечи в обоих вариантах исполнения буровой установки приведены в таблице

Варианты исполнения буровой установки Глубина бурения с использованием труб диаметром 70 (числитель) и 55 (знаменатель) мм в зависимости от длины бурильной свечи, м
6 9 12 18 24
С поворотом мачты на 90° в одну и другую сторону и с двумя магазинами диаметром 650 мм 200/240 300/360 400/480 600/720 800/960
С поворотом мачты на 180° в одну из сторон и обратно и с одним магазином диаметром 1500 мм 250/300 380/450 500/600 750/900 1000/1200

Как следует из приведенной таблицы, глубины скважин соответствуют требованиям современного геологоразведочного бурения.

Литература

1. Буровая установка. Авт. свид. №777199. «Бюллетень изобретений», 1981, №41.

2. Буровая установка T450WS. www. raboty/1311/.

Буровая установка, включающая основание с четырехгранной мачтой, подъемник, несущий подвижный непроходной вращатель с гидропатроном с возможностью выдвижения от оси скважины для подачи к месту аккумуляции и обратно присоединяемых и отсоединяемых от колонны бурильных свечей, состоящих из одной трубы, карусельный магазин с автоматическим захватом свечи за ее верхний конец в момент приема от вращателя и стационарный трубодержатель, отличающаяся тем, что в первом варианте исполнения на одной из боковых ее граней, а во втором - на задней грани мачты, расположен второй подъемник, несущий подвижный трубодержатель-свинчиватель или подвижный вращатель, при этом основание мачты выполнено тоже подвижным, т.е. с возможностью поворота в первом варианте на 90° в одну и другую сторону, а во втором - на 180° в одну из сторон и обратно, причем в первом варианте исполнения мачты используется два карусельных магазина, устанавливаемые напротив боковых граней мачты, а во втором - один карусельный магазин свечей, устанавливаемый напротив задней грани мачты, в то же время карусельный магазин свечей снабжен устройством, обеспечивающим выдвижение свечи из очередной ячейки на высоту, необходимую для захвата гидропатроном подъемника за ее верхний конец в процессе спуска колонны, а также прием и опускание свечи в ячейку после освобождения ее от гидропатрона подъемника в процессе подъема колонны, причем прием, удержание и освобождение верхних концов свечей в ячейках магазина осуществляется автоматически в результате силового взаимодействия перемещаемой свечи с пружинными захватами ячеек.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровой технике, и предназначено для исследования режимов бурения горных пород. Техническим результатом является повышение точности измерения режимных параметров бурения за счет возможности независимого приложения к отрезку буровой штанги с буровым инструментом крутящего момента, усилия подачи, импульсов крутящего момента и импульсов осевого усилия.

Изобретение относится к шахтной буровой технике, а именно к станкам для проходки скважин различного назначения на подземных горных работах. Станок содержит несущую раму, буровую головку в составе гидромотора, цилиндрического редуктора и зажимного патрона; гидроцилиндры подачи головки и бурильного инструмента по направляющим, неподвижный зажимной патрон и устройство поворота рамы в вертикальной плоскости.

Изобретение относится к горной промышленности, к бурильным машинам вращательного типа. .

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения геолого-разведочных скважин, скважин на воду и проведения инженерно-геологических изысканий.

Изобретение относится к горному делу, а именно к проходке горизонтальных горных выработок буровзрывным методом при подземной разработке месторождений полезных ископаемых и строительстве подземных сооружений.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровым станкам, и может быть использовано для бурения шпуров и скважин различного назначения. .

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровой технике, и может найти применение в конструкции станков для бурения скважин ударно-вращательным способом в подземных условиях.

Изобретение относится к горному делу. .

Изобретение относится к горной промышленности, а именно устройству, обеспечивающему направленное бурение, подготовку горных пород или полезного ископаемого к выемке.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при эксплуатации буровой установки при разбуривании куста скважин. Способ эксплуатации буровой установки включает бурение в поднятом над рельсами состоянии, опускание на рельсы, контактирование колес установки с рельсами и перемещение от скважины к скважине колесами установки по рельсам.

Изобретение относится к области бурения. Буровая установка содержит транспортную базу с платформой, телескопическую мачту с приводом и гидроцилиндром подъема, съемные подпорки, каретку с гидроцилиндром.

Группа изобретений относится к области строительства, а именно к строительной машине для забивки в грунт шпунтовой стенки, сваи или трубы или для проходки скважины в грунте и способу её управления.

Изобретение относится к буровой технике. Устройство для подъема-опускания буровой вышки при монтаже-демонтаже буровой установки включает портал, полиспастную талевую систему с приводом от буровой лебедки и подвижные упоры, встречающие буровую вышку при подъеме и отталкивающие буровую вышку при ее опускании.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при строительстве буровых сооружений для бурения глубоких скважин на нефть и газ. Буровая установка состоит из основания с выносными опорами, мачты-ствола, двухступенчатой каретки, полиспаста с тросом и лебедками, растяжек, упоров, перекрытия с кронблоками.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к кустовым буровым установкам для эксплуатационного и разведочного бурения нефтяных и газовых скважин.

Изобретение относится к буровым установкам и может использоваться при бурении скважин в сейсморазведке, инженерно-геологических изысканиях, строительстве и др. Буровая установка содержит мачту с кронштейном для ее шарнирного крепления, сопряженную с мачтой направляющими элементами каретку с расположенным на ней вращателем, средство подъема и опускания мачты, механизм подачи каретки на забой в виде гидроцилиндра, корпус которого неподвижно соединен с мачтой, а шток направлен вверх и жестко связан с кареткой длинномерным силовым элементом, охватывающим гидроцилиндр снаружи.

Телескопическая мачта состоит из стационарной нижней секции выдвижной верхней секции, механизма телескопирования и узла опирания и фиксации верхней секции телескопической мачты.

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к буровым мачтам, преимущественно для установок неглубокого бурения. Буровая мачта включает основание, кронблочную раму, ствол в виде усеченной пирамиды, состоящей из двух продольных секций со сквозным проемом между ними, нижние концы которых шарнирно соединены с основанием, а верхние - через кронблочную раму между собой, шарнирные тяги и механизм подъема и опускания ствола мачты.

Группа изобретений относится к системам и способам для бурения и заканчивания множества нефтяных и газовых скважин с одной буровой установкой без перемещения всей установки.

Группа изобретений относится к лебедке прямого привода и к буровой вышке. Технический результат заключается в уменьшении веса и потребления энергии, повышении энергоэффективности и удельной мощности. Лебедка прямого привода содержит электродвигатель с постоянными магнитами, вал, проходящий из упомянутого электродвигателя, так что электродвигатель непосредственно вращает вал, и барабан, присоединенный к валу на расстоянии от электродвигателя, так что вращение вала вызывает соответствующее вращение барабана, при этом упомянутый электродвигатель содержит корпус, статор, расположенный в корпусе, и ротор, взаимодействующий со статором, причем ротор присоединен к или взаимосвязан с валом, причем ротор имеет ведущий диск, прикрепленный к нему, и вал непосредственно присоединен к ведущему диску. Буровая вышка содержит вышку, шкив, поддерживаемый вышкой, проволочный трос, проходящий через шкив и имеющий конец, проходящий вниз от шкива, талевый блок, связанный с концом проволочного троса, барабан, расположенный смежно с нижней частью вышки, причем проволочный трос проходит вокруг барабана, вал, присоединенный к барабану и проходящий наружу от него, и электродвигатель с постоянными магнитами, принимающий в себя вал и предназначенный для сообщения вращательного усилия валу для вращения барабана с целью наматывания или сматывания проволочного троса, причем упомянутый электродвигатель содержит корпус, статор, расположенный в упомянутом корпусе, и ротор, взаимодействующий со статором, причем вал присоединен к или взаимосвязан с валом, при этом статор имеет множество обмоток, расположенных на расстоянии друг от друга на внутренней поверхности статора, причем ротор является кольцевым элементом и имеет множество постоянных магнитов, расположенных на расстоянии друг от друга по периферии ротора, причем ротор имеет ведущий диск, прикрепленный к нему, причем вал непосредственно присоединен к ведущему диску. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх