Плавучая буровая установка

 

<щ84 8566

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 120778 (21) 2644473/22-03

Союз Советских

Социалистических

Республик (51)М. Кл.

Е 21 В 15/02 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2 30781. Бюллетень 89 2 7

Дата опубликования описания 230781 (53) УДК 622 ° 242 ° 2 ° .085.5(088.8) Б.В.Шахоткин, Р ° Мубаракшин, В.Е.Тимофеев,Г.ФеСавенков, В.И.Грамолин,И.П.Кузьмин,Л.А.Кутаркин,В.В.Рудоиокатель

В.И.Разуваев, В.И.Владимиров и И.П,Шейкот (72) Авторы . изобретения

Уральский завод тяжелого машиностроенИя им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель

l.g I лн (54) ПЛАВУЧАЯ БУРОВАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к буровой технике, в частности к плавучим буровым установкам, и может быть исполь зовано для компенсации перемещения кронблока при выполнении бурения на акваториях морей.

Известна плавучая буровая установка, содержащая подвижный кронблок, направляющую раму., талевый блок, талевый канат, компенсационные гидроцилиндры и обводные шкивы fl).

Однако известная установка не обеспечивает надежной нагрузки на крюке буровой установки и сложна в эксплуатации и изготовлении.

Известна также плавучая буровая установка, содержащая подвижный кронблок с подвеской, направляющую раму, талевый блок, талевый канат с ходовой и неподвижными ветвями, компенсационные гидроцилиндры и систему рычагов в виде четырехзвенника с правыми и левыми натяжными и обводными шкивами (2). Недостатком известной установки является малая надежность поддержания постоянной нагрузки на долоте при волнении моря из-за неравномерности распределения нагрузки в ком-. пенсационных гидроцилиндрах.

Цель изобретения — повышение надежности поддержания нагрузки на долоте.

Цель достигается тем, что четырехзвенник выполнен ромбовидной формы, верхние концы которого шарнирно связаны с направляющей рамой, а нижние концы шарнирно соединены с подвижным кронблоком и выше верхних

1О концов четырехзвенника установлены обводные шкивы, причем ходовая ветвь талевого каната огибает последовательно левый обводной и правый натяжной шкивы, а неподвижная ветвь

i5 правый обводной и левый натяжной шкивы.

На фиг. 1 изображен компенсатор перемещения кронблока плавучей буровой установки, общий вид; на фиг.2

20 вид A на фиг. 1; на фиг. 3 — график отклонения усилия на штоках .гидроцилиндров и усилия, создаваемого рычажным четырехзвенником для компенсации перемещения талевого каната, в зависимости от перемещения кронблока и приведена суммарная кривая от сложения этих усилий.

Плавучая буровая установка имеет компенсационные гидроцилиндры 1, 30 установленные на наголовнике вышки 2.

848566

Штоки 3 гидроцилиндроа 1 шарнирно соединены с подвижным кронблоком 4, ролики 5 которого опираются на три или четыре вертикальные направляющие балки рамы 6, установленной на наголовнике вышки 2. Гидроцилиндры 1 цапфами 7 опираются через подшипники

8 на вышку 2. Четырехзвенник 9 подвешен шарнирно в верхней части направляющей рамы 6, выше кронблока 4, на оси 10, а в нижней части закреплен . шарнирно с узлом подвески подвижного кронблока 4.

Четырехзненник 9 имеет верхние 11 и нижние 12 рычаги. На осях 13 шарнирных сочленений каждого верхнего

ll и нижнего 12 рычагов четырехзвенника 9 установлены натяжные шкивы 14 для ходовой 15 и неподвижной

16 ветвей талевого каната 17. В нерхней части 18 направляющих балок рамы

6, выше оси 10, установлены на осях обводные шкивы 19.

Через один левый шкив 19 перекинута ходовая ветвь 15, а через другой правый обводной ролик 19 перекинута неподвижная ветвь 16 талевого каната 17.

При помощи гидравлических ветвей

20 гидроцилиндры 1 связаны с пненмогидроаккумуляторами 21, воздушная полость которых соединена пненмолинией .22 с воздушными баллонами 23, связанными с системой 24 управления.

Плавучая буровая установка при вертикальной качке на море работает следующим образом. 35

При перемещении плавучей буровой установки вместе с вышкой 2 вверх и вниз под действием волн в процессе бурения скважины происходит изменение нагрузки на крюке таленой системы и соответственно на подвижном кронблоке 4, соединенном с четырехзвенником 9 и опирающемся шарнирно на два вертикально расположенные штока гидроцилиндра 1, которые также. опираются на вышку 2 и соединены с пневмогидроаккумуляторами 21.

При движении, плавучей буровой установки с вышкой 2 вверх нагрузка 56 на крюке талевой системы соответственно на штоках гидроцилиндров 1 за счет счятия нагрузки с бурового долота увеличивается, а следовательно, увеличивается давление в рабочей у полости гидроцилиндров 1, вследствие чего рабочая жидкость по гидролиниям

20 вытесняется н пневмогидроаккумуляторы 21.

Поэтому штоки 3 гидроцилиндров 1 и кронблок 4 сохраняют свое первоначальное положение относительно дна моря или забоя скважины.

При движении плавучей буровой установки с вышкой 2 вниз нагрузка. на талевом блоке и соответственно на штоках 3 гидроцилиндрон 1 уменьшается и происходит обратный процесс.

При компенсации вертикальной качки натяжные шкивы 14 четырехзвенника 9 компенсируют натяжение ходовой 15 и

;неподвижной 16 ветвей талевого каната 17, а благодаря установке обводных шкивов 19 выше кронблока 4 увеличивается угол охвата на шкивах таленой системы и тем самым, уменьшается износ шкивов таленого каната, т.е. повышается долговечность.

Во время бурения н гидроцилиндрах 1 создается усилие 6 + ч + где G+ — нагрузка от веса бурильной колонны;

G ec o H H Te (КроНЦ блок, штоки гидроцилиндров, талевый канат, таленый блок и т.п.);

G — вертикальная раннодействуюВ щая сила на узле кронблока

4, возникающая от натяжения в ходовой 15 и неподвижной 16 ветвях талевого каната 17 на узле четырехзвенника 9;

G — нагрузка на буровое .долото.

При заданном весе бурильной колонны вес подвижных частей G — величина постоянная, а вертикальная состанляющая Gg является величиной переменной, изменение которой связано с изменением геометрической

Формы четырехзвенника 9 при движении кронблока 4 относительно вышки 2 во время качки плавучей буровой установки.

При подъеме и опускании плавучей буровой установки относительно среднего положения рабочая жидкость по гидролиниям 20 перемещается между гидроцилиндрами 1 и пневмогидроаккумуляторами 21 за счет сжатия и расширения воздуха в пненмогидроаккумуляторах 21 и воздушных баллонах 23.

При этом увеличинается или уменьшается давление рабочей жидкости под поршнями гидроцилиндров и их подъемная сила на величину 5 G что соответственно приводит к изменению нагрузки на долоте на неличину Ь G+.

Изменение нагрузки на долоте тем больше, чем сильнее меняется давление воздуха в пневмогидроаккумуляторах 21. кинематику четырехзвенника 9 подбирают так, что при перемещении кронблока 4 от среднего положения вверх усилие Gg может принимать также направление вверх, а при движении кронблока 4 вниз направление G8— вниз. Таким образом, при перемещении. планучей буровой установки вверх на волне усилие G> добавляется к уменьшающейся за счет сжатия газа в

848566 гидропневмоаккумуляторах 21 и баллоне 23 нагрузке на долоте.

При перемещении плавучей буровой установки вниз давление в цилиндрах

1 понижается, нагрузка на долоте возрастает, но так как усилие G направлено вверх, то этим самым возрастание нагрузки на долоте компенсируется эа счет того, что рычаги 12 выполняются короче рычагов 11.

Укаэанное изменение усилия бэ в процеитах от веса бурильной колонны приведено на графике фиг. 3 (кривая 2) .

Таким образом, путем подбора длин рычагов 11 и 12 и точек их крепления можно получить величину 15 изменения нагрузки на долоте в пределах -1 — 1,5 Ъ от веса бурильной колонны.

Сложением отклонений нагрузки на долоте, происходящих от воздействия gp компенсирующих цилиндров (крнвая 1 на фиг. 3) и изменения нагрузки (кривая 2), получается результирующая кривая отклонения нагрузки на долоте (кривая 3). 25

Изобретение упрощает конструкцию. компенсатора перемещения кронблока, повышает точность поддержки нагрузки на долоте, долговечность и надежность талевого каната. ф

Формула изобретения

Плавучая буровая установка, содержащая.подвижный кронблок с подвеской, направляющую раму, талевый блок, талевый канат с ходовой и недодвижной ветвями, компенсационные гидроцилиндры и систему рычагов в виде четырехэвенника с правыми и левыми натяжными и обводными шкивами, о т л.и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения надежности поддержания нагрузки на долоте, четырехэвенник выполнен ромбовидной формы, верхние концы которого шарнирно связаны с направляющей рамой, а нижние концы шарнирно соединены с подвижным кронблоком и выше верхних концов четырехзвенника установлены обводные шкивы, причем ходовая ветвь талевого каната огибает последовательно левый. обводной и правый натяжной, шкивы, а неподвижная ветвь — правый обводной и левый натяжной шкивы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3469820, кл. 254-172, опублик. 1969.

2. Патент ClIIA 9 3791628, кл. 254-172, опублик. 1974 °

848566 и и (2 (5

Фиг. 2 (иа3

Составитель Л. Думкин

Редактор Л. Лашкова Техред A.Áàáèíåö корректорН. Швыдкая

Заказ 6028/31 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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