БУРОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2005 года по МПК E21B7/02 E21B19/84 E21B19/86 

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно к конструкциям гидрофицированных буровых установок.

Известна буровая установка, включающая вращатедь и механизм подачи, состоящий из неподвижного штока с поршнем и подвижного гидроцилиндра, роликов, установленных на гидроцилиндре, роликов, установленных на штоке, и гибких звеньев (см. патент США №3089550, НКИ 173-147, 1963).

Известна также буровая установка, включающая вращатель и механизм спуско-подъема, состоящий из двух силовых цилиндров с разделительным кольцом (планшайбой) между ними, через кольцо проходит шток, снабженный установленными в цилиндрах поршнями, неподвижных и подвижных роликов и гибких звеньев, причем подвижные ролики размещены внутри полости силовых цилиндров и закреплены на внешних поверхностях поршней, а подвижные - на внешних поверхностях торцевых крышек цилиндров (см. авторское свидетельство СССР №390250, кл. Е 21 В 3/02, 1970).

Указанное техническое решение наиболее близко к предложенному по технической сущности и достигаемому результату и принимается в качестве прототипа.

К недостатку прототипа (как и аналога) следует отнести то обстоятельство, что у них величины усилий на вращателе равны как при спуске, так и при подъеме последнего. Однако известно, что усилие подъема, используемое при ликвидации прихвата буровой колонны, должно в 3-4 раза превышать усилие подачи на вращателе.

Технический результат изобретения - путем увеличения скорости спуска вращателя получить суммарное увеличение спуско-подъемных операций за единицу времени при одной и той же мощности маслостанции.

Технический результат достигается тем, что в буровой установке, включающей вращатель и механизм спуско-подъема, состоящий из двух силовых цилиндров с разделительным кольцом между ними, через которое проходит шток, снабженный установленными в цилиндрах поршнями, неподвижных и подвижных роликов и гибких звеньев, причем подвижные ролики размещены внутри полости силовых цилиндров и закреплены на внешних поверхностях поршней, а неподвижные - на внешних поверхностях торцевых крышек цилиндров, согласно изобретению, силовые цилиндры выполнены различного по величине диаметра, при этом большим выполнен цилиндр подъема буровой колонны, а установка снабжена двумя штангами, закрепленными на верхней и нижней торцевых крышках и выполненными в виде направляющих для вращателя, причем разделительное кольцо и торцевые крышки снабжены узлами для крепления передней и задней опор мачты и гидродилиндра подъема последней.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображено:

- на фиг.1 - общий вид предложенной установки (на шасси автомашины ГАЗ-66);

- на фиг.2 - механизм для спуско-подъемных операций с кареткой и вращателем, продольный разрез;

- на фиг.3 - вид А на фиг.1.

Буровая установка содержит транспортное средство 1, на шасси которого размещены передняя опора 2 мачты, маслостанция 3, гидроцилиндр 4 подъема мачты и задняя опора 5 мачты.

Механизм для спускоподъемных операций (см. фиг.2) содержит корпус 6 гидроцилиндра подъема, корпус 7 гидроцилиндра подачи и установленное между ними разделительное кольцо 8, при этом корпус 6 превышает по своему диаметру корпус 7, а оба корпуса закреплены в разделительном кольце жестко для восприятия нагрузки от подъема всей конструкции механизма гидроцидиндром 4 через серьгу 9, закрепленную на кольце 8.

На другом конце цилиндра 7 имеется торцевая крышка 10 с узлом 11 крепления механизма к передней опоре 2, а на другом конце цилиндра 6 - торцевая крышка 12 с серьгой 13 крепления к задней опоре 5. Сквозь разделительное кольцо пропущен шток 14, имеющий поршень 15, который образует штоковую полость 16, и поршень 17, образующий штоковую полость 18. Полость 16 связана с маслостанцией 3 рукавом 19, а полость 18 - рукавом 20.

На внешней поверхности поршня 15 имеется ролик 21, на внешней поверхности поршня 17 - ролик 22. На внешней поверхности крышки 12 имеется ролик 23, на внешней поверхности крышки 10 - ролик 24. Гибкое звено 25 одним концом закреплено на каретке 26, огибает ролики 24 и 21 и вторым концом закреплено на внутренней поверхности крышки 10. На каретке имеется вращатель 27. Гибкое звено 28 одним концом закреплено на каретке 26, огибает ролики 22 и 23 и вторым концом закреплено на внутренней поверхности крышки 12.

Две штанги 29 своими концами жестко закреплены в торцевых крышках 10 и 12 и служат направляющими для каретки вращателя.

Таким образом, детали и узлы "корпуса гидроцилиндров + разделительное кольцо + торцевые крышки + штанги" образуют монолитную конструкцию, которая выполняет роль мачты установки.

Рукава высокого давления для питания гидроцилиндров и гидродвигателя вращателя смонтированы на гидроцилиндре 4 подъема мачты.

Работает предложенная буровая установка следующим образом.

Рабочий агент от маслостанции 3 подают по рукаву 20 в штоковую полость 18, при этом поршень 17 начинает движение вниз и перемещает также вниз ролик 21, Последний через ролик 24 посредством гибкого звена 25 перемещает вверх по направляющим штангам 29 каретку 26 с вращателем 27. Таким образом производят операции по подъему буровой колонны или ликвидации ее прихвата в скважине.

Для подачи буровой колонны на забой рабочий агент подают в штоковую полость 16 по рукаву 19 (из рукава 20 происходит слив рабочего агента), поршень 15 перемещается вверх и перемещает ролик 22. Последний через ролик 23 посредством гибкого звена 28 подает каретку 26 с вращателем 27 вниз. Происходит операция по спуску бурового става в скважину или осуществляется осевое давление на буровой инструмент.

Зная давление рабочего агента в маслостанции и необходимые величину усилия осевого давления на забой и величину усилия для ликвидации прихвата буровой колонны, определяют величины диаметров цилиндров 6 и 7.

Преимущество предложенной буровой установки по сравнению с прототипом заключается в повышении скорости спускоподъемных операций, т.к. при одной и той же грузоподъемности буровой установки (т.е. величине диаметра цилиндра 6), уменьшение диаметра цилиндра 7 позволяет повысить скорость спуска вращателя на забой.

Изобретение используется в горной и строительной промышленности для бурения скважин. Буровая установка включает вращатель и механизм спуска-подъема, состоящий из двух силовых гидроцилиндров с разделительным кольцом между ними, через которое проходит шток, снабженный установленными в цилиндрах поршнями. В механизм спуска-подъема входят также неподвижные и подвижные ролики и гибкие звенья. Подвижные ролики размещены внутри полости силовых цилиндров и закреплены на внешних поверхностях поршней, а неподвижные - на внешних поверхностях торцевых крышек цилиндров. Силовые цилиндры выполнены различного по величине диаметра, при этом большим выполнен цилиндр подъема буровой колонны. Установка снабжена двумя штангами, закрепленными на верхней и нижней торцевых крышках и выполненными в виде направляющих для вращателя. Разделительное кольцо и торцевые крышки снабжены узлами крепления передней и задней опор мачты и гидроцилиндра подъема мачты в рабочее положение. Изобретение позволяет получить увеличение усилий спуска-подъема при той же мощности маслостанции и упростить конструкцию буровой установки. 3 ил.

Буровая установка, включающая вращатель и механизм спуска-подъема, состоящий из двух силовых цилиндров с разделительным кольцом между ними, через которое проходит шток, снабженный установленными в цилиндрах поршнями, неподвижных и подвижных роликов и гибких звеньев, причем подвижные ролики размещены внутри полости силовых цилиндров и закреплены на внешних поверхностях поршней, а неподвижные - на внешних поверхностях торцевых крышек цилиндров, отличающаяся тем, что силовые цилиндры выполнены различного по величине диаметра, при этом большим выполнен цилиндр подъема буровой колонны, а установка снабжена двумя штангами, закрепленными на верхней и нижней торцевых крышках и выполненными в виде направляющих для вращателя, причем разделительное кольцо и торцевые крышки снабжены узлами крепления передней и задней опор мачты и гидроцилиндра подъема последней.