НАПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ПОЛА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2015 года по МПК E21B19/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Описано устройство для вертикального направленного перемещения инструмента, предназначенное для установки на полу буровой установки. Более конкретно, на полу буровой установки устанавливается по меньшей мере один буровой агрегат. При этом каждый буровой агрегат расположен на основании, которое опирается на пол буровой установки с возможностью поворота вокруг первой вертикальной оси и может перемещать инструмент в горизонтальном рабочем секторе, который в вертикальной проекции по меньшей мере касается или пересекает центральную ось сквозного отверстия, выполненного в полу буровой установки, и при этом каждый буровой агрегат снабжен вертикальной направляющей инструмента.

Уровень техники

При проведении поверхностных работ на скважинах для добычи углеводородов часто возникает необходимость попеременно использовать несколько различных инструментальных средств, установленных на полу или над полом буровой установки. Для инструментов, выполняющих вертикальные перемещения вдоль или вблизи скважины или центральной оси ее обсадной колонны, требуется особенно точное вертикальное перемещение и быстрое передвижение в сторону указанной центральной оси и в противоположном направлении. Пример такой работы имеет место во время установки или демонтажа колонны бурильных труб.

Оборудование, используемое для таких операций, часто подвешивается при помощи грузоподъемных операций на вышке или на соответствующих конструкциях, поднимающихся над полом буровой установки. Горизонтальное передвижение обычно производится путем перемещения подвешенного оборудования от центра вышки или при помощи грузоподъемных средств, в частности мостового крана. Нагрузка, подвешенная на тросах, во время грузоподъемных работ представляет собой опасность для персонала, находящегося на полу буровой установки, и, кроме того, всегда существует опасность раскачивания подвешенной нагрузки вследствие колебания вышки, влияния ветра или т.п.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является устранение или уменьшение по крайней мере одного из недостатков известного уровня техники.

Эта задача решена в соответствии с приведенным ниже описанием и прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение обеспечивает устройство для вертикального направленного перемещения инструмента для пола буровой установки, при этом каждый из одного или более буровых агрегатов снабжен вертикальными направляющими для инструмента, в частности скользящими направляющими с гидравлическим цилиндром, винтом или зубчатой рейкой механизма подачи, выступающим из его собственного основания, установленного на полу буровой установки, и при этом каждое основание может поворачиваться вокруг вертикальной оси. Направляющая инструмента установлена на расстоянии от оси поворота основания. Расстояния от осей вращения и направляющей инструмента до соответствующей оси поворота предусмотрены такими, чтобы вертикальная проекция сектора горизонтального перемещения каждого инструмента по меньшей мере касалась точки на полу буровой установки, представленной, например, центром сквозного отверстия в полу буровой установки. При этом каждый инструмент можно перемещать в горизонтальном направлении к отдельному или групповому захвату на колонне труб, проходящей вертикально через указанное отверстие в полу буровой установки, например, в виде колонны бурильных труб или колонны обсадных труб, связанной со скважиной. Благодаря наличию поворотной опоры буровых агрегатов на полу буровой установки инструменты можно поворачивать в сторону от центральной оси указанных буровых агрегатов, проходящей сквозь пол, для вертикального перемещения после другого инструмента, захватывающего колонну труб, для нового захвата выше или ниже другого инструмента. В одном варианте осуществления изобретения инструмент можно также перемещать радиально относительно вертикальной оси вращения бурового агрегата. В другом варианте осуществления изобретения буровой агрегат можно поворачивать вокруг второй вертикальной оси, находящейся на расстоянии от оси поворота основания бурового агрегата.

Более конкретно, изобретение относится к устройству для вертикального направленного перемещения инструмента, предназначенному для установки на полу буровой установки, которое отличается тем, что на полу буровой установки установлен по меньшей мере один буровой агрегат, при этом каждый буровой агрегат установлен на основании бурового агрегата, которое опирается на пол буровой установки с возможностью поворота вокруг первой вертикальной оси и обеспечивает перемещение инструмента в горизонтальном рабочем секторе, который в вертикальной проекции по меньшей мере касается или пересекает центральную ось, проходящую через сквозное отверстие в полу буровой установки, и при этом каждый буровой агрегат снабжен вертикальной направляющей инструмента.

На полу буровой установки могут быть установлены по меньшей мере два буровых агрегата, при этом горизонтальный рабочий сектор инструмента каждого бурового агрегата в вертикальной проекции по меньшей мере частично накладывается или касается рабочего сектора инструмента одного или нескольких других буровых агрегатов. При этом все инструменты могут независимо друг от друга выполнять работу с колонной труб, проходящей вниз или в направлении подземного резервуара, буровой скважины или т.п.

Инструменты могут быть установлены с возможностью радиального перемещения относительно оси поворота основания бурового агрегата. При этом инструменты имеют несколько степеней свободы и могут выполнять более широкий спектр работ как за пределами центральной оси сквозного отверстия в полу буровой установки, так и перпендикулярно ей.

Буровой агрегат может быть установлен на основании бурового агрегата с возможностью поворота вокруг второй вертикальной оси. При этом увеличивается гибкость маневрирования инструментов.

Инструменты могут относиться к группе, включающей вращающиеся инструменты, ударные инструменты, инструменты фиксации и инструменты, создающие давление текучей среды. Таким образом, изобретение можно использовать во множестве различных комбинаций технологических операций.

Краткое описание чертежей

Ниже приведено описание примера предпочтительного варианта осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлены:

фиг.1 - общий вид в перспективе первого варианта осуществления изобретения, содержащего два буровых агрегата, установленных с возможностью поворота относительно отверстия в полу буровой установки;

фиг.2 - общий вид в перспективе второго варианта осуществления изобретения, содержащего три буровых агрегата, установленных с возможностью поворота относительно отверстия в полу буровой установки; и

фиг.3 - вид сверху варианта осуществления изобретения с фигуры 2 с изображением рабочих секторов инструментов.

Осуществление изобретения

На чертежах ссылочным номером 1 обозначен пол буровой установки, на котором установлены первый и второй буровой агрегат 2а, 2b (см. фиг.1) или альтернативно первый, второй и третий буровой агрегат 2а, 2b', 2с (см. фиг.2 и 3).

В полу 1 буровой установки, по существу, известным способом, выполнено по меньшей мере одно отверстие 11, предназначенное для сквозного вывода труб и инструментов, например, для выполнения работ в буровой скважине в месторождении углеводородов. Отверстие 11 в полу буровой установки имеет центральную ось С.

Буровые агрегаты 2а, 2b, 2b', 2с установлены на основании 21 бурового агрегата, выполненного в виде поворотной площадки 211. Поворотная площадка 211 может поворачиваться вокруг первой вертикальной оси А и снабжена первым поворотным приводом 212, который может поворачивать поворотную площадку по меньшей мере в секторе Sa, Sb, Sc, соответственно, см. фигуру 3.

Первый и второй буровые агрегаты 2а, 2b на фигуре 1 и первый и третий буровые агрегаты 2а, 2с на фигуре 2 жестко соединяются с поворотной площадкой 211.

Альтернативно этому второй буровой агрегат 2b' согласно фигуре 2 установлен на поворотной площадке, которая может поворачиваться вокруг второй вертикальной оси В. Поворот бурового агрегата 2b' обеспечивается вторым поворотным приводом 26, который может поворачивать буровой агрегат 2b', по меньшей мере, в секторе Sb' (см. фигуру 3).

Буровые агрегаты 2а, 2b, 2b', 2с снабжены направляющей 22 инструмента, в которую входит инструмент 24а, 24b, 24с соответственно. Инструменты 24а, 24b, 24с могут перемещаться вдоль направляющей 22 инструмента при вертикальном перемещении относительно пола 1 буровой установки. Каждый инструмент 24а, 24b, 24с соединяется с вертикальным приводом 23, который может перемещать инструменты 24а, 24b, 24с по направляющей 22 инструмента, а также удерживать инструменты 24а, 24b, 24с в заданной позиции.

Третий инструмент 24с (см. фигуру 2) снабжен горизонтальным приводом 25, который может перемещать инструмент 24с в горизонтальном направлении относительно бурового агрегата, при этом инструмент 24с установлен на горизонтальных направляющих 27.

При выполнении технологических операций, во время которых взаимодействуют два или более инструментов 24а, 24b, 24с, в частности, во время сборки или демонтажа колонны труб, один из инструментов 24а, 24b, 24с необходимо подводить после одного или двух других инструментов 24а, 24b, 24с для выполнения новой операции на другой части указанной колонны труб. При этом поддерживается функционирование активных инструментов 24а, 24b, 24с и обеспечивается высокая степень точности и стабильности для всех инструментов 24а, 24b, 24с во всех позициях на соответствующих буровых агрегатах 2а, 2b, 2b', 2с. Устройство согласно изобретению является особенно предпочтительным, если операции выполняются или должны выполняться непрерывно, в частности, при сборке или разборке длинной колонны труб, например морских трубопроводов, соединяющих надводную установку с глубоководной скважиной, и колонны бурильных труб, используемой в глубоководных или в горизонтальных скважинах.

Изобретение относится к устройству для вертикального направленного перемещения инструмента, предназначенному для установки на полу буровой установки. Устройство для направленного перемещения инструмента содержит буровой агрегат, который выходит из основания бурового агрегата, опирающегося на пол буровой установки с возможностью поворота вокруг первой вертикальной оси. Буровой агрегат содержит вертикальную направляющую инструмента, расположенную на расстоянии от первой вертикальной оси. Поворот бурового агрегата вокруг первой вертикальной оси образует горизонтальный рабочий сектор первого инструмента, а вертикальная проекция указанного рабочего сектора касается или пересекает центральную ось сквозного отверстия в полу буровой установки. Буровой агрегат установлен на основании с возможностью поворота вокруг второй вертикальной оси, которая в горизонтальном направлении удалена от первой вертикальной оси. При этом на полу буровой установки установлен второй буровой агрегат, содержащий второй инструмент. Горизонтальный рабочий сектор первого инструмента в вертикальной проекции, по меньшей мере, частично накладывается или касается вертикальной проекции горизонтального рабочего сектора второго инструмента. Изобретение обеспечивает повышение производительности и безопасности работ. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для направленного перемещения инструмента, устанавливаемое на полу (1) буровой установки, содержащее по меньшей мере один буровой агрегат (2b′), который выходит из основания (21) бурового агрегата, опирающегося на пол (1) буровой установки с возможностью поворота вокруг первой вертикальной оси (А), при этом по меньшей мере один буровой агрегат (2b′) содержит вертикальную направляющую (22) инструмента, расположенную на расстоянии от первой вертикальной оси (А), при этом поворот бурового агрегата (2b′) вокруг первой вертикальной оси (А) образует горизонтальный рабочий сектор (Sb) первого инструмента (24b), а вертикальная проекция указанного рабочего сектора (Sa) по меньшей мере касается или пересекает центральную ось (С) сквозного отверстия (11) в полу буровой установки, отличающееся тем, что по меньшей мере один буровой агрегат (2b′) установлен на основании (21) бурового агрегата с возможностью поворота вокруг второй вертикальной оси (В), которая в горизонтальном направлении удалена от первой вертикальной оси (А), при этом на полу (1) буровой установки установлен второй буровой агрегат (2а, 2с), содержащий второй инструмент (24а, 24с), при этом горизонтальный рабочий сектор (Sb) первого инструмента (24b) в вертикальной проекции по меньшей мере частично накладывается или касается вертикальной проекции горизонтального рабочего сектора (Sa, Sc) второго инструмента (24а, 24с).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что инструменты (24а, 24b, 24с) установлены с возможностью радиального перемещения относительно оси (А, В) поворота основания (21) бурового агрегата.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что инструменты (24а, 24b, 24с) относятся к группе, которая включает вращающиеся инструменты, ударные инструменты, инструменты фиксации и инструменты, создающие давление текучей среды.