Буровая установка

Буровая установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

аа (111 (g))g E 21 В 19/00, 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПРИ П1НТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОВРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРО40 СЭИФЕТЮЪСТВу (21) 4710035/03 (22) 27.04 ° 89 (46) 23.04.91. Бюл. У 15 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения, Кунгурский машиностроительный завод научно-производственного объединения

"Турбобур" (72) С.И.Корнюшенко, С.В.Васильев, A.Â,ÄåMHé, В.Н.Судницын, Ю.П.Цареградский, И.Я.Вальдман и Н.П.Шнайдер (53) 622.242(088.8) (56) Патент СССР Р 950196, кл. E 21 В 15/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 10623?1, кл. E 21 В 19/00, 1981. (54) БУРОВАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к горной пром-сти и позволяет повысить надежность работы буровой установки за счет исключения датчиков поворота звеньев мачты. На основании 1 установки установлена мачта, имеющая шарнирно сочлененные звенья 2 и 3 и гидроцилиндры (ГЦ) 7, 9 и 10 их поворота. На звеньях 3 установлен вращатель

6, Управление ГЦ 7,. 9 и 10 осущест- . вляется системой управления и следящей системой компенсации утечек. Система управления имеет гидрораспределители (ГР) управления 14, 17 и блоИзобретение относится к горной промышленности, а именно к буровым установкам.

2 кировки 20. Следящая система имеет

IT 27 включения, клапан ИЛИ 14, ГЦ

28, фрикцион 25 с рычагом 26, блоки (Б) 21 и 22 и упругий элемент 24. На оси 4 звена 2 установлен с возможно" стью вращения Б 22. На оси 5 установ лен Б 21, жестко связанный с звеном

3. Элемент 24 закреплен на звене 2.

Канат 23 огибает Б 22. Один конец каната 23 прикреплен к Б 21 а другой конец — к элементу 24. Фрикцион 5 расположен с возможностью взаимодействия его рабочей поверхности с Б

22, а рычага 26 - с ГР 27 и связан с поршнем ГЦ 28. Рабочая полость ГЦ

28 сообщена с камерой управления ГР

20. Одноименные полости ГЦ 9 и 10 сообщены между собой., Поршневые полости ГЦ 7, 9 и 10 связаны посредством

ГР 20. Штоковые полости ГЦ 7, 9 н

10 через клапан 14 и ГР 27 связаны с их поршневыми полостями. Штоки ГЦ 9 2 и 10 связаны рычагом 8 со звеном 2.

Параметры ГЦ 7, 9 и 10 выполнены одинаковыми. В установке обеспечено как перемещение вращателя 6 по оси скважины, так и независимый поворот звеньев 2 и 3. Осевое перемещение вращателя 6 обеспечивается связью поршневых полостей ГЦ 7, 9 и 10. Утечки рабочей жидкости из поршневых полостей ГЦ 7, 9 и 10 восполняются через клапан 14 и ГР 27. 1 s.ï; ф-лы, 2 ил.

Цель изобретения — повышение надежности работы буровой установки эа счет исключения датчиков поворота звеньев мачты.

1643700 l0

35

На фиг. 1 представлена буровая установка с системой управления гидроцилиндрами; на фиг. 2 показан.. процесс корректирования положения колонны.

Буровая установка содержит основание 1, на котором шарнирно уста-, новлена мачта, выполненная из двух звеньев 2, 3 равной длины. Нижнее звено 2 шарниром 4 связано с основанием, верхнее звено 3 шарниром 5 связано с нижним звеном 2. На свободном конце верхнего звена 3 установлен вращатель 6, предназначенный для поддержания и вращения бурильной колонны (на чертеже не показана).

На верхнем 3 и нижнем 2 звеньях шарнирно установлен гидроцилиндр 7 поворота верхнего звена 3, причем расстояние от оси шарнира 5.сочленения нижнего и верхнего звеньев до осей шарниров крепления гидроцилиндра равны между собой. К нижнему звену

2 жестко прикреплен в оси шарнира 4 рыча 8. С рычагом 8 связаны штоки гидроцилиндров 9, 1О поворота нижнего звена, соединенные между собой тягой 11. Длина рычага 8 равна расстоянию в и отрезку, соединяющему ось шарнира 4 с осью крепления гидроцилиндров 9, 10. Тяга 11 и рычаг

8 соединены шарнирно. Гидроцилиндры

9, 10 поворота нижнего звена 2 размещены, например, параллельно друг другу. Одноименные полости этих гидроцилиндров связаны между собой и, кроме того, их поршневые полости связаны магистралью 12 с воэможностью ее перекрытия с поршневой полостью гидроцилиндра 7, а штоковые полости гидроцилиндров 9, 10 связаны с штоковой полостью гндроцилиндра 7 подпитрчной магистралью 13, в котоРый установлен клапан ИЛИ 14 следящей системы компенсации утечек.

Система управления гидроцилиндрами содержит гидрораспределитель 14 управления верхним звеном, связанный со штоковой и поршневой полостями гидроцилиндра 7 поворота верхнего звена магистралями соответственно

15, 16.

В систему управления гидроцилиндрами входит также гндрораспределитель 17 управления нижним, звеном 2 и включения автоматического управления гидроцилиндрами 7, 9, 10.

Гидрораспределитель 17 магистралью

18 связан со штоковыми полостями гидроцилиндров 9, 10 поворота нижнего звена, а магистраль 19 соединена с магистралью 15. В магистралях

12, 19 установлен гифрораспределитель 20 включения и блокировки гидроцнлиндра. 7 поворота верхнего звена.

На оси шарнира 5 установлен верхний блок 21, жестко связанный с верхним звеном 3. На оси шарнира 4 установлен с возможностью вращения нижний блок 22.

На верхнем блоке 21 закреплен один конец .каната 23, огибающего нижний блок 22. К другому концу каната 23 прикреплен упругий элемент, например, пружина 24, свободный конец которой закреплен на нижнем звене 2.

Фрикцион 25 имеет рычаг 26 и размещен с возможностью взаимодействия

его рабочей поверхности с блоком 22, а рычаг 26 - с гидрораспределнтелем

27 включения подпитки. С фрикционом

25 связан поршень гидроцилиндра 28 управления.

Гидроцилиндром 28 управляет гидрораспределитель 29 включения, следящей системы компенсации утечек, связанный с ним магистралью 30. Магистраль 30 соединена магистралью 31 с гидрораспределителем 20. В установке предусмотрен механизм поддержания бурильной колонны (на чертежах не показан).

В магистрали 18 установлен регулируемый дроссель с клапаном 32 для предотвращения резкого опускания звеньев под собственным весом.

Следящая система предназначена для автоматической компенсации у ечек рабочей жидкости as рабочих полостей гидроцилиндров 7, 9, 10, вследствие которых происходит отклонение вниз верхнего звена 3 на угол (ф . Чтобы ликвидировать отклонение необходимо обеспечить подпиткой поршневые полости гидроцилиндров. Эту задачу решает следящая система, включающая гидрораспределитель 29, связанный магистралью 30 с гидроцилиндром 28 и магистралью 31 с гидрораспределите55 лем 20, фрикцион.25, канат 23 с пружиной 24 и гидрораспределитель 27, . связанный с подниточной магистралью

13, в.которой установлен клапан ИЛИ

14,и с магистралью 12.

1643700

Ручка 33 включает одновременно гидрораспределители 17 и 29 при совместной работе гидроцилиндров 7, 9, 10. При включении гидрораспределителя 29 включается гидрораспределитель

?О. Ручки 34 и 35 включают соответственно гидрораспределители 17 и 14 и при раздельной работе гидроцилиндров соответственно 9, 10 и 7.

Устройство работает следующим образом.

В процессе бурения вращатель удерживает и приводит во вращение бурильную колонну, совершая перемещение по оси скважины. Для обеспечения осевого перемещения вращателя, угол 06 между нижним и верхним звеньями должен изменяться вдвое быстрее, чем угол между одним из звеньев и осью скважины, т.е. g OL =2 h,P . Для соблюдения этого условия в штоковую полость в гроцессе бурения гидроцилинд,ра 7 донно поступать вдвое больше ! рабочей жидкости, чем в поршневые полости гидроцилиндров 9, 10, В таком случае поршень гидроцилиндра 7 перемещается вдвое быстрее, чем поршни гидроцилиндров 9, 10 и условие А Ы=

=2 - 6.Р будет соблюдено. Гидроцилиндры 7, 9, 10 — одинаковые. Для осевого перемещения вращателя и колонны труб вниз в процессе бурения или спуска колонны рабочая жидкость через гидрораспределитель 17 по магистрали

19 через гидрораспределитель 20 поступает в штоковую полость гидроцилиндра 7 ° При этом рабочая жидкость выталкивается иэ поршневой полости по магистрали 12 в поршневые полости гидроцилиндров 9, 10.

Для подъема вращателя и колонны труб гидрораспределитель 17 переключается и рабочая жидкость по магистрали 18 поступает в штоковые полости гидроцилиндров 9, 10. При этом из двух поршневых полостей гидроцилиндра 9, 10 жидкость выталкивается в поршневую полость гидроцилиндра 7.

Для осуществления спуско-подъемных операций нужно обеспечить возможность независимого поворота звеньев 2, 3, поэтому гидрораспределитель 20 переключается, замыкая магистрали 19 и 12. Таким образом, перемещением нижнего звена управляет гидрораспределитель 17, а перемещением верхнего звена -гидрораспределитель 15 °

ЗО

В процессе работы возможно отклонение вниз верхнего звена на угол

1 ° вызванное утечками рабочей жидкости через поршневые полости гидроцилиндров 7, 9, 10, гидрораспределители 20, 27 и т.п. Такое черезмерное отклонение звена З.отводит колонну от оси скважины, что может привести к ее поломке. Гидрораспределитель 29 включения следящей системы включается одновременно с гидрораспределителем 17 ° При опускании звена 3 вниз вследствие утечек рабочей жидкости блок 21, жестко связанный с верхним звеном, поворачивается, натягивая канат 23, конец которого закреплен на блоке 21. Натяжение каната происходит благодаря наличию пружины 24. Фрикцнон 25 воздействует на рычаг 2б, который переключает гидрораспределитель 27 подпитки, Фрикцион 25 заранее включен гидроцилйндром 28, который в свою очередь включается гидрораспределителем 29. При отклонении вниз верхнего звена 3 ,на угол,,(вращатель переместился

1 из точки В в точку В ) необходимо подать рабочую жидкость в поршневые полости гидроцилиндров 9, 10 и опустить, т .е . повернуть против часовой стрелки, нижнее звено 2 на тот же угол Г, тем самым корректируя положение колонны на оси скважины.

Подпитка поршневых полостей гидроцилиндров 9, 10 осуществляется через подпиточную магистраль 13, клапан

ИЛИ 14 и гидрораспределитель 27. В результате вращатель перемещается из (° ) В в(° )В на оси скважины а

f и

Р шарнир 5 иэ (р) А в(° )А (см. фиг.2).

Формула изобретения

1. Буровая установка, включающая основание, на котором шарнирно установлена мачта, имеющая шарнирно сочлененные верхнее и нижнее звенья равной длины, вращатель, шарнирно установленный на верхнем звене мачты, гидроципиндр поворота верхнего звена мачты, основной гидроцилиндр поворота нижнего звена мачты и систему управления гидроцилиндрами поворота звеньев мачты, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения надежности работы установки sa счет исключения датчиков поворота звеньев мачты, она снабжена дополни1643700 тельным гидроцилиндром поворота нижнего звена мачты, штоковая и поршневая полости которого сообщены с одноименными полостями основного гидроцилиндра поворота нижнего звена мачты,. и следящей системой компенсации утечек с гидрораспределителем включения и клапаном "HJIH", гидравлически связывающими штоковые полости гидроцилиндров поворота верхнего и нижнего звеньев мачты с поршневыми полостями гидроцилиндров поворота нижнего звена мачты, причем система управления гидроцилиндрами поворота звеньев мачты выполнена в виде гидрораспределителя управления верхним звеном мачты, гидрораспределителя управления нижним звеном мачты и

-.идроуправляемого гидрораспредели1 еля блокировки, связывающего поршевые полости гидроцилиндров поворонижнего звена мачты с поршневой полостью гидроцилиндра поворота верхнего звена мачты, при этом нижнее звено мачты выполнено с рычагом, связанным со штоками гидроцилиндров поворота нижнего звена мачты, причем гидроцилиндры поворота верхнего и нижнего звеньев мачты выполнены с одинаковыми параметрами, .2. Установка по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что следящая система компенсации утечек имеет гидроцилиндр управления, фрикцион с рычагом, нижний блок, установленный с возможностью вращения на оси крепления нижнего звена мачты к основанию, верхний блок, установленный на оси сочленения верхнего и нижнего звеньев и жестко связанный с верхним звеном, упругий элемент, закрепленный на нижнем звене мачты, и огибающий нижний блок канат, один конец которого прикреплен к верхнему блоку, а другой — к упругому элементу, причем фрикцион расположен с возможностью взаимодействия его рабочей поверхности с нижним блоком, а рычага — с гидрораспределителем включения следящей системы компенсации утечек и связан с поршнем гид25 роцилиндра управления, рабочая полость которого сообщена с камерой управления распределителя блокировки системы управления гидроцилиндрами поворота звеньев мачты.

Составитель О. Константинов

Редактор Л.Лашкова Техред С.Мигунова Корректор 1,Малец

Заказ 1456 Тиран 376 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

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