МОБИЛЬНЫЙ РЕМОНТНО-БУРОВОЙ АГРЕГАТ Российский патент 2003 года по МПК E21B7/02 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к мобильным буровым агрегатам, предназначенным для бурения, освоения, ремонта, восстановления скважин: поисковых, гидрогеологических, водозаборных, эксплуатационных (нефтяных, газовых).

Мобильные агрегаты, подъемники и установки имеют привод от двигателя внутреннего сгорания - дизельного или карбюраторного и делятся на две группы по приводу.

Первая группа агрегатов имеет привод механизмов для бурения и выполнения спуско-подъемных работ только от ходового двигателя внутреннего сгорания шасси автомобиля, на котором агрегат смонтирован. Этот агрегат универсально-приводным быть не может, т.к. имеет единственный двигатель для привода агрегатов, установки и автомобиля, и в случае его остановки останавливаются все механизмы.

Вторая группа агрегатов приводится в действие дополнительным двигателем внутреннего сгорания, установленным на общей площадке механизмов бурового агрегата. Этот двигатель работает независимо от ходового двигателя внутреннего сгорания шасси автомобиля и является единственным приводом бурового агрегата. Этот агрегат универсально-приводным не считается, т.к. при остановке основного двигателя двигатель шасси не может приводить в действие буровой агрегат, т.к. в кинематическую схему агрегата не включен.

Агрегаты, приводимые в действие двигателем внутреннего сгорания шасси автомобиля или дополнительным палубным двигателем внутреннего сгорания, имеют малый перечень видов буровых работ. В случае выхода из строя единственного привода-двигателя внутреннего сгорания останавливается вся установка и ведение всех работ. Зачастую остановка ведет к сложным авариям и большим финансовым затратам.

Известна передвижная бурильная установка, содержащая базовое шасси с силовой установкой и трансмиссией, буровую мачту со штангой, несущей буровой инструмент, расположенные на мачте блока, крюковую подвеску и лебедку с канатом (см. а.с. СССР 160482, МПК Е 21 В 7/02, 1963 г.).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции лебедки, обусловленная раздельной запасовкой канатов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому агрегату является мобильный ремонтно-буровой агрегат, который включает самоходную транспортную базу, например грузовой автомобиль, на платформе которой смонтированы мачта с талевой системой, буровая лебедка, механический привод основных механизмов, гидравлический привод вспомогательных механизмов, передние и задние гидравлические аутригеры.

Характерной особенностью агрегата является то, что он снабжен смонтированной на транспортной базе дополнительной регулировочной платформой, закрепленной на задних аутригерах (см. патент РФ 2162133, МПК Е 21 В 7/02, бюл. 2, 2001 г.).

Недостатками агрегата-прототипа является отсутствие универсальности при его эксплуатации.

Задачей создания изобретения является разработка конструкции агрегата, которая позволяла эксплуатировать агрегат при наличии источника электроэнергии (передвижная дизель-генераторная электростанция или промышленная электросеть).

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как мобильный ремонтно-буровой агрегат, включающий самоходную транспортную базу, например грузовой автомобиль, на платформе которой смонтированы вышка с талевой системой, буровая лебедка, механический привод основных механизмов, в состав которых входят ротор и буровая лебедка, гидравлический привод вспомогательных механизмов и гидравлические аутригеры, и отличительных существенных признаков, таких как основные механизмы мобильного ремонтно бурового агрегата выполнены с возможностью их привода, как от двигателя самоходной транспортной базы, который кинематически через раздаточную коробку, коробку перемены передач и карданную передачу связан с раздаточным редуктором основных механизмов, так и равнозначно от реверсивного электродвигателя постоянного тока, установленного на платформе перед буровой лебедкой, который кинематически связан с раздаточным редуктором привода буровой лебедки и ротором.

Сочетание признаков как известных, так и новых позволяет создать универсально-приводной мобильный ремонтно-буровой агрегат. Указанные выше отличительные признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи и являются существенными. Использование предлагаемого сочетания существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности "новизна". Единая совокупность новых существенных признаков с общими, известными обеспечивает решение поставленной задачи, является неочевидной для специалистов в данной области техники и свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию патентоспособности "изобретательский уровень".

Настоящее изобретение конкретно иллюстрируется следующими примерами осуществления изобретения, которые иллюстрируют, но не ограничивают объем использования изобретения.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

На фиг. 1 показан общий вид агрегата; на фиг.2 - кинематическая схема агрегата.

Мобильный ремонтно-буровой агрегат включает самоходную транспортную базу 1 (фиг. 1), например грузовой автомобиль на шасси БАЗ-69096 или КЗКТ. На платформе 2 транспортной базы 1 смонтирована вышка 3 с талевой системой 4, буровая лебедка 5, механический привод 6 основных механизмов агрегата (лебедки, ротора и др.), гидравлический привод 7 вспомогательных механизмов (механизмы подъема вышки, аутригеров и др.), аутригеры 8.

Привод 6 основных механизмов снабжен реверсивным электродвигателем постоянного тока 9, установленным на платформе 2 перед буровой лебедкой 5. Двигатель 9 кинематически связан с раздаточным редуктором 10 привода буровой лебедки 5 и ротора (фиг.2).

Самоходная транспортная база 1 содержит двигатель 11 (ЯМЗ 8424.10 мощностью 450 л.с.) с коробкой передач 12, который посредством вала 13 связан с коробкой отбора мощности 14. Коробка отбора мощности 14 через передаточный вал 15 связана с редуктором раздаточным 16 привода насосов, через вал 17 с редуктором раздаточным 10 привода буровой лебедки 5 и ротора 18. Редуктор раздаточный 10 через выходной вал 19, звездочки Z=31, Z=18, цепные передачи 20 связан с подъемным валом 21 лебедки 5. Выходной вал раздаточного редуктора 10 через муфту 22 и карданные валы 23, через угловой редуктор 24 связан с ротором 18 универсально-приводным.

Электродвигатель постоянного тока 9 типа П2-450-48 ЛУХЛЗ (мощностью 500 кВт) через муфту 24, звездочки Z=15, Z=30 и цепную передачу 25 аварийного привода 26 связан с редуктором раздаточным 10 привода буровой лебедки 5 и ротором 18. Вал 21 лебедки 5 имеет тормоз 27 вспомогательный гидравлический. Валы 23 имеют промежуточную опору 28. Механизм подъема вышки 3 содержит тартальный барабан 29.

Мобильный ремонтно-буровой агрегат работает следующим образом.

Запускают электродвигатель 9 (фиг.2), который подключен к промышленной электросети или передвижной дизель-генераторной электростанции, и он через пневматическую муфту 24 и цепную передачу 25 со звездочками Z=30, Z=15 передает вращение и необходимую мощность редуктору раздаточному 10. Редуктор раздаточный 10 через выходные валы 19 и карданные передачи передает вращение и мощность на звездочки Z=15 и Z=18, от этих звездочек мощность цепными передачами передается подъемному валу 21 лебедки 5 установки для производства необходимых спуско-подъемных операций и поддержания бурильной колонны на весу. От раздаточного редуктора 10 через муфту 22 карданной передачей 23 мощность предается редуктору угловому 24, который через карданную передачу 23 приводит в действие ротор 18 бурового агрегата. Все механизмы, привод которых описан выше, от электродвигателя постоянного тока 9 равнозначно могут приводиться в действие от дизельного двигателя 11 привода шасси автомобиля 1. Двигатель 11 через раздаточную коробку 12 и коробку перемены передач 14 через карданную передачу 15 приводит в действие редуктор раздаточный 10, который в свое время может равнозначно приводиться в действие от электродвигателя постоянного тока 9. Далее передача мощности от дизельного двигателя 11 происходит по схеме, которая описана выше в случае привода бурового агрегата от электродвигателя постоянного тока 9.

Предложена кинематическая схема универсально-приводного мобильного агрегата. Агрегат стал универсально-приводным потому, что в кинематическую схему дизельного привода введен реверсивный электродвигатель постоянного тока с самоторможением и регулируемым от нуля до номинального числом оборотов. Электродвигатель, включенный в схему дизельного привода агрегата, приводит в действие все механизмы агрегата, работает независимо от ходового двигателя шасси автомобиля и приводится в действие от энергии, вырабатываемой дизель-генераторной передвижной электростанцией или от промышленной электросети, расположенной на небольшом расстоянии от производства буровых и ремонтных работ. Универсальность электро-дизельной приводной установки заключается в том, что в случае отключения электроэнергии, выхода из строя приводного электродвигателя, включенного в кинематическую схему универсально-приводного привода, немедленно включается в работу двигатель шасси автомобиля и выполняет все функции электродвигателя постоянного тока. Остановки процесса бурения или освоения не происходит. Аварии и затраты по вине привода исключаются.

Универсально-приводной мобильный агрегат имеет ряд преимуществ над серийно выпускаемыми агрегатами с приводом от двигателя внутреннего сгорания.

Первое преимущество заключается в том, что в случае работы на приводе от электродвигателя постоянного тока при необходимости можно выполнять все виды работ на минимальных оборотах электродвигателя, это значительно обезопасит выполнение сложных работ по ликвидации аварий в бурении и при осложнениях скважин, т. к. обороты электродвигателя постоянного тока можно регулировать от нуля до максимума. Двигатель внутреннего сгорания разрешается эксплуатировать при 500-1200 об/мин, а от 0 до 500 об/мин вообще работать не может.

Вторым преимуществом является то, что агрегат значительно легче обслуживается и эксплуатируется в суровых условиях низких температур Сибири и Заполярья, т.к. электродвигатель не требует предпускового разогрева и поддержания необходимой температуры во время эксплуатации, что необходимо для двигателя внутреннего сгорания.

Третьим преимуществом является то, что агрегат при работе на приводе от электродвигателя не требует заправки дизельным топливом или бензином, а в условиях Заполярья - только арктическим топливом и дорогостоящими смазочными материалами, различными при зимнем и летнем обслуживании.

Четвертым и одним из важнейших преимуществ является экологическая чистота универсально-приводного мобильного агрегата при эксплуатации на электродвигателе. Отсутствует замазученность территории и загазованность атмосферы выхлопными газами двигателя внутреннего сгорания. Значительно улучшаются санитарные условия для работы обслуживающего персонала.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к мобильным буровым агрегатам, предназначенным для бурения, освоения, ремонта, восстановления скважин: поисковых, гидрогеологических, водозаборных, эксплуатационных (нефтяных, газовых). Агрегат включает самоходную транспортную базу, например грузовой автомобиль, на платформе которой смонтированы вышка с талевой системой, буровая лебедка, механический привод основных механизмов, гидравлический привод вспомогательных механизмов и гидравлические аутригеры. Привод основных механизмов снабжен реверсивным электродвигателем постоянного тока, установленным на платформе перед буровой лебедкой, который кинематически связан с раздаточным редуктором привода буровой лебедки и ротором. Изобретение обеспечивает повышение надежности и эффективности работы за счет включения в состав агрегата реверсивного электродвигателя постоянного тока, что позволяет при соответствующих условиях переходить от привода двигателя автомобиля на работу с приводом от электродвигателя, с присущими этому виду привода преимуществами. 2 ил.

Мобильный ремонтно-буровой агрегат, включающий самоходную транспортную базу, например грузовой автомобиль, на платформе которой смонтированы вышка с талевой системой, буровая лебедка, механический привод основных механизмов, в состав которых входят ротор и буровая лебедка, гидравлический привод вспомогательных механизмов и гидравлические аутригеры, отличающийся тем, что основные механизмы мобильного ремонтно-бурового агрегата выполнены с возможностью их привода как от двигателя самоходной транспортной базы, который кинематически через раздаточную коробку, коробку перемены передач и карданную передачу связан с раздаточным редуктором основных механизмов, так и равнозначно от реверсивного электродвигателя постоянного тока, установленного на платформе перед буровой лебедкой, который кинематически связан с раздаточным редуктором привода буровой лебедки и ротора.