СПУСКОПОДЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ СПУСКА ТРУБНОЙ КОЛОННЫ В СКВАЖИНУ И ПОДЪЕМА УКАЗАННОЙ ТРУБНОЙ КОЛОННЫ ИЗ СКВАЖИНЫ Российский патент 2016 года по МПК E21B19/16 

Область техники

Настоящее изобретение относится к спускоподъемной системе, содержащей по меньшей мере два спускоподъемных устройства, установленных с возможностью перемещения в вертикальном направлении вдоль соответствующих направляющих рельсов, предусмотренных соответственно в первой и второй башенных колоннах, расположенных в башенной опоре. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу спуска трубной колонны в скважину и подъема указанной трубной колонны из скважины посредством указанной спускоподъемной системы.

Уровень техники

В области технологии бурения, в частности при проведении поисково-разведочного и эксплуатационного бурения на нефтяных и газовых месторождениях, прилагают большие усилия для повышения эффективности процессов, в особенности для морского глубоководного бурения или в случае бурения скважин большой протяженности. Разработка технологии горизонтального бурения внесла вклад в современное применение трубных колонн очень большой длины. В патентных заявках Норвегии №20090898 и №20100123 раскрыты способы, которые позволяют поддерживать непрерывное движение трубной колонны во время спуска, подъема или бурения. Снижение затрат, обусловленное таким непрерывным перемещением трубной колонны, считается основополагающим условием для выполнения экономически выгодных операций на существующих и новых месторождениях. Полное содержание указанных выше патентных заявок Норвегии №20090898 и №20100123, поданных от имени правомерного владельца настоящей патентной заявки, включено в настоящий документ путем ссылок.

Раскрытие изобретения

Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы устранить или уменьшить по меньшей мере один из недостатков известных технических решений или по меньшей мере обеспечить приемлемую альтернативу известным техническим решениям.

Указанная задача решена посредством признаков настоящего изобретения, изложенных в приведенном ниже описании и в прилагаемой формуле изобретения.

Далее, если однозначно не указано иное, термин «труба» использован в качестве собирательного понятия для отдельных труб, трубных секций, изготовленных из нескольких отдельных труб, и трубной колонны, полученной путем соединения нескольких отдельных труб или нескольких трубных секций, которые могут быть свинчены друг с другом.

В настоящем изобретении предложена спускоподъемная система, содержащая по меньшей мере два спускоподъемных устройства, установленных с возможностью перемещения в вертикальном направлении независимо друг от друга в башенной опоре, расположенной над конструкцией, в которой скважина уже выполнена или в которой скважину предстоит выполнить. Указанная спускоподъемная система предназначена для непрерывного спуска в скважину или подъема из скважины трубной колонны, состоящей из труб, которые могут быть свинчены друг с другом известным из уровня техники способом. При этом указанная трубная колонна может представлять собой бурильную колонну, обсадную колонну, насосно-компрессорную колонну или морскую водоотделительную колонну. Каждое спускоподъемное устройство содержит шасси, на котором расположены верхний и нижний роторные блоки, каждый из которых содержит поворотный ключ, предназначенный для фиксирования трубы с возможностью отсоединения, клиновой захват для подвешивания трубы, трубной секции или трубной колонны в спускоподъемном устройстве, и опорную систему, расположенную между роторным блоком и основанием, установленным на шасси. Каждый из поворотных ключей отдельно содержит привод вращения, как правило, выполненный в виде электрического двигателя, оснащенного зубчатой передачей. Спускоподъемные устройства соединены с соответствующими направляющими рельсами, проходящими параллельно в вертикальном направлении в башенной опоре и разнесенными в горизонтальном направлении.

Вертикальное перемещение спускоподъемных устройств может быть обеспечено первой группой приводных колес, соединенных с двигателем, входящих в зацепление с участком соответствующего направляющего рельса и обычно выполненных в виде зубчатых колес, сцепляющихся с зубчатой рейкой, образующей часть направляющего рельса.

Для того чтобы обеспечить возможность непрерывного бурения нижний роторный блок предпочтительно соединен с циркуляционным модулем, предназначенным для непрерывной циркуляции бурового раствора и раскрытым, например, в патентной заявке Норвегии №20100123.

Один из роторных блоков, предпочтительно верхний роторный блок, может быть установлен с возможностью перемещения в вертикальном направлении относительно другого роторного блока. Вертикальное перемещение обеспечено посредством одного или нескольких линейных исполнительных механизмов, как правило, выполненных в виде одного или нескольких электрических двигателей, соединенных с приводом, который входит в зацепление с одной или несколькими зубчатыми рейками на шасси, или в виде одного или нескольких гидравлических цилиндров или лебедки, соединяющих подвижный роторный блок и шасси.

Спускоподъемные устройства могут быть установлены на соответствующих разнесенных башенных колоннах, при этом роторные блоки установлены с возможностью перемещения в боковых направлениях от центральной оси скважины, что позволяет одному спускоподъемному устройству проходить мимо другого. Такое боковое перемещение можно обеспечить за счет того, что роторные блоки способны перемещаться или поворачиваться относительно несущей конструкции спускоподъемного устройства, или того, что башенная колонна установлена с возможностью поворота вокруг вертикальной оси.

Спускоподъемное устройство может быть разделено на секции, при этом верхняя секция шасси с верхним роторным блоком установлена с возможностью перемещения в вертикальном направлении относительно нижней секции шасси с нижним роторным блоком.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения спускоподъемное устройство содержит также вторую группу приводных колес, причем указанные приводные колеса выполнены так, что они приводятся в движение независимо от первой группы приводных колес. В данном варианте осуществления настоящего изобретения указанная башенная опора может быть телескопической, при этом телескопическая часть башенной опоры содержит вертикальный, удлиненный участок зацепления, предназначенный для зацепления со второй группой приводных колес, которые обычно представляют собой зубчатые колеса, входящие в зацепление со второй зубчатой рейкой. Таким образом, спускоподъемное устройство может быть использовано для удлинения телескопической башенной опоры посредством спускоподъемного устройства, прикрепленного к направляющему рельсу на неподвижной части башенной опоры, при этом вторая группа приводных колес приводится во вращение, обеспечивая перемещение телескопической части башенной опоры до тех пор, пока она не займет заданное положение, в котором она крепится к неподвижной части башенной опоры посредством подходящего крепежного элемента.

Настоящее изобретение относится также к способу спуска трубной колонны в скважину и подъема указанной трубной колонны из скважины посредством спускоподъемных систем, описанных выше.

В первом аспекте настоящее изобретение относится, в частности, к спускоподъемной системе, содержащей по меньшей мере два спускоподъемных устройства, установленных с возможностью перемещения в вертикальном направлении вдоль соответствующих направляющих рельсов, предусмотренных соответственно в первой и второй башенных колоннах, расположенных в башенной опоре, причем указанное спускоподъемное устройство содержит нижний и верхний роторные блоки, разнесенные по вертикали на шасси, причем каждый из роторных блоков содержит поворотный ключ и подвесное устройство.

Один из указанных роторных блоков, то есть нижний или верхний роторный блок, может быть установлен с возможностью перемещения в вертикальном направлении вдоль участка шасси.

Подвижный роторный блок и шасси могут быть соединены посредством линейного исполнительного механизма.

Подвижный роторный блок может быть оснащен вторичным приводом, содержащим одно или несколько вторичных зубчатых колес, входящих в зацепление с соответствующей зубчатой рейкой, установленной на участке шасси.

К указанному нижнему роторному блоку присоединен циркуляционный модуль, предназначенный для обеспечения непрерывной подачи бурового раствора в трубную колонну, соединенную с указанным роторным блоком.

Указанные нижний и верхний роторные блоки могут быть установлены соответственно на нижней и верхней секциях шасси, причем указанные нижняя и верхняя секции шасси могут быть соединены друг с другом с возможностью отсоединения и могут содержать независимые приводы, предназначенные для перемещения указанных секций шасси относительно друг друга в вертикальном направлении.

Верхний привод, установленный на шасси, может содержать первую группу приводных колес, находящихся в зацеплении с первым участком зацепления, соединенным с указанным направляющим рельсом, и вторую группу приводных колес, предназначенных для вхождения в зацепление со вторым участком зацепления, расположенным вертикально на телескопической части башенной опоры, соединенной с возможностью перемещения с соответствующей первой или второй башенной колонной. Указанные приводные колеса могут представлять собой зубчатые колеса, а указанные участки зацепления могут представлять собой зубчатые рейки.

Во втором аспекте настоящее изобретение относится, в частности, к способу спуска трубной колонны в скважину и подъема указанной трубной колонны из скважины посредством вышеописанной спускоподъемной системы, причем указанную трубную колонну непрерывно перемещают в осевом направлении скважины. При этом указанный способ содержит следующие этапы:

а) первую трубу или трубную секцию подвешивают в нижнем роторном блоке или в верхнем роторном блоке первого спускоподъемного устройства так, что она оказывается заблокированной от вращения;

б) посредством первого спускоподъемного устройства перемещают первую трубу/трубную секцию вниз вдоль центральной оси скважины;

в) вторую трубу или трубную секцию подвешивают в нижнем роторном блоке или в верхнем роторном блоке второго спускоподъемного устройства;

г) второе спускоподъемное устройство перемещают вниз к указанному первому спускоподъемному устройству, обеспечивая соединение указанной второй трубы/трубной секции с указанной первой трубой/трубной секцией за счет вращения указанной второй трубы/трубной секции для свинчивания с указанной первой трубой/трубной секцией;

д) указанный роторный блок первого спускоподъемного устройства отсоединяют от трубной колонны, а указанную трубную колонну подвешивают в указанном роторном блоке второго спускоподъемного устройства так, что она оказывается заблокированной от вращения;

е) первое спускоподъемное устройство перемещают вверх после отвода нижнего и верхнего роторных блоков от центральной оси скважины;

ж) повторяют этапы б)-е) до тех пор, пока сборка трубной колонны не будет завершена; и

з) этапы а)-ж) выполняют в обратном порядке до тех пор, пока трубная колонна не будет разобрана.

В третьем аспекте настоящее изобретение относится, в частности, к способу сборки или разборки трубной колонны посредством спускоподъемной системы, содержащей нижнюю спускоподъемную секцию, независимо перемещаемую относительно верхней спускоподъемной секции, причем указанную трубную колонну непрерывно перемещают в осевом направлении скважины. При этом указанный способ содержит следующие этапы:

а) первую трубу подвешивают в роторном блоке нижней спускоподъемной секции так, что она оказывается заблокированной от вращения;

б) посредством нижней спускоподъемной секции перемещают первую трубу вдоль центральной оси скважины;

в) верхнюю спускоподъемную секцию устанавливают в верхнем положении, в котором вторую трубу подвешивают в роторном блоке верхней спускоподъемной секции;

г) верхнюю спускоподъемную секцию перемещают вниз к нижней спускоподъемной секции, обеспечивая соединение указанной второй трубы с указанной первой трубой за счет вращения указанной второй трубы для свинчивания с указанной первой трубой;

д) роторный блок нижней спускоподъемной секции отсоединяют от трубной колонны, а указанную трубную колонну подвешивают в роторном блоке верхней спускоподъемной секции так, что она оказывается заблокированной от вращения;

е) верхнюю спускоподъемную секцию и трубную колонну перемещают вниз;

ж) нижнюю спускоподъемную секцию перемещают вверх к верхней спускоподъемной секции;

з) нижнюю спускоподъемную секцию перемещают вниз со скоростью, равной скорости движения верхней спускоподъемной секции, при этом роторный блок нижней спускоподъемной секции соединяют с указанной трубной колонной;

и) верхнюю спускоподъемную секцию отсоединяют от трубной колонны;

к) повторяют этапы б)-и) до тех пор, пока сборка трубной колонны не будет завершена; и

л) этапы а)-к) выполняют в обратном порядке до тех пор, пока трубная колонна не будет разобрана.

Указанную трубу/трубную секцию/трубную колонну можно подвесить посредством поворотного ключа или клинового захвата в роторном блоке.

Краткое описание чертежей

Ниже приведено описание предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее.

На фиг. 1 на виде сбоку показана секция башенной опоры, содержащей два спускоподъемных устройства, установленных в первой и второй башенных колоннах.

На фиг. 2 в увеличенном масштабе показан первый вариант осуществления спускоподъемного устройства.

На фиг. 3 показан второй вариант осуществления спускоподъемного устройства, содержащего нижнюю и верхнюю спускоподъемные секции.

На фиг. 4 в уменьшенном масштабе схематично проиллюстрирован этап соединения трубной секции с трубной колонной посредством предлагаемой в настоящем изобретении спускоподъемной системы.

На фиг. 5 схематично проиллюстрирован этап соединения трубы с трубной колонной посредством предлагаемой в настоящем изобретении спускоподъемной системы.

На фиг. 6а и 6b схематично проиллюстрированы два этапа, на которых используют предлагаемую в настоящем изобретении спускоподъемную систему во время бурения с непрерывной циркуляцией бурового раствора.

На фиг. 7а-7d схематично проиллюстрированы различные этапы, на которых используют секционное спускоподъемное устройство во время соединения трубы с трубной колонной.

На фиг. 8 схематично показана часть спускоподъемного устройства со второй приводной системой, предназначенной для перемещения телескопической части башенной опоры.

Осуществление изобретения

Сначала рассмотрим фиг. 1, на которой показана башенная опора 1, содержащая две параллельные башенные колонны: соответственно, первую и вторую башенные колонны 11, 11′, которые выступают из основания (не показано), например, из пола буровой площадки. Указанная башенная опора 1 расположена симметрично относительно оси 4 бурового центра, которая совпадает с центральной осью трубной колонны 3, проходящей внизу в скважину (не показана). Указанные башенные колонны 11, 11′ оснащены вертикальными направляющими рельсами 111, обеспечивающими возможность движения первого и второго спускоподъемных устройств 2, 2′, установленных с возможностью перемещения в вертикальном направлении на соответствующих башенных колоннах 11, 11′.

Рассмотрим теперь фиг. 2, на которой показан первый вариант осуществления указанного спускоподъемного устройства 2, 2′. Как показано на чертеже, шасси 21 оснащено движительной установкой 22, содержащей нижний и верхний приводы 221, 222, каждый из которых имеет по меньшей мере один первый приводной двигатель 225, соединенный с первой группой приводных колес 223, установленных с возможностью зацепления с указанным направляющим рельсом 111 на указанной башенной колонне 11, 11′. Указанное шасси 21 содержит нижнее и верхнее основания 214, 214′, которые обеспечивают опору для нижнего и верхнего роторных блоков 23 и 23′, соответственно. В проиллюстрированном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения указанное нижнее основание 214 является неподвижным, при этом указанное верхнее основание 214′ способно перемещаться в вертикальном направлении вдоль указанного шасси 21 за счет того, что оно оснащено вторичным приводом 215′, в котором несколько вторичных зубчатых колес 215а, расположенных на указанном основании 214′, входят в зацепление с вторичной зубчатой рейкой 215b, проходящей на указанном шасси 21 в вертикальном направлении.

Указанные роторные блоки 23, 23′, каждый из которых установлен с возможностью соединения с трубной колонной 3, или с отдельными компонентами, или со связанными компонентами, из которых была или должна быть собрана указанная трубная колонна 3, содержат поворотный ключ 231, выполненный с возможностью охватывания части трубы/трубной колонны и ее фиксирования, подвесное устройство 232, обычно выполненное в виде известного из уровня техники клинового захвата и опирающееся на обращенный вниз выступающий участок трубной муфты или т.д., и поворотную опору 233, предназначенную для поддержания указанного ключа 231 и/или указанного подвесного устройства 232. Указанный поворотный ключ 231 оснащен приводом 234 вращения. Нижний роторный блок 23 дополнительно оснащен циркуляционным модулем 235, предназначенным для непрерывной циркуляции бурового раствора в процессе бурения, причем обычно используют циркуляционный модуль, тип которого раскрыт в указанной выше патентной заявке Норвегии №20100123. Для наглядности указанный нижний роторный блок 23 показан смещенным в горизонтальном направлении к оси 4 бурового центра.

Далее, рассмотрим фиг. 3, на которой показан альтернативный вариант осуществления спускоподъемного устройства 2, 2′. Указанное спускоподъемное устройство 2, 2′ содержит верхнюю и нижнюю спускоподъемные секции 2а и 2b, соответственно, причем шасси 21 выполнено с возможностью разделения на нижнюю и верхнюю секции 211 и 212 шасси, соответственно. Спускоподъемные секции 2а, 2b установлены с возможностью перемещения независимо друг от друга по направляющим рельсам 111 соответствующих башенных колонн 11, 11′. Посредством муфты 213 шасси указанные спускоподъемные секции 2а, 2b можно соединить, при этом ими можно управлять как обычным спускоподъемным устройством 2, 2′.

Роторные блоки 23, 23′, представленные на фиг. 2 и 3, оснащены средством 24 для бокового перемещения, которое схематично показано здесь в виде горизонтальных направляющих скольжения, предназначенных для перемещения указанных роторных блоков 23, 23′ между рабочим положением на оси 4 бурового центра и нерабочим положением, при котором расстояние до указанной оси 4 бурового центра достаточно большое, чтобы указанное спускоподъемное устройство 2 имело возможность движения в вертикальном направлении без препятствия со стороны какого-либо из роторных блоков 23, 23′ другого спускоподъемного устройства 2′, находящегося в рабочем положении на указанной оси 4 бурового центра.

Теперь рассмотрим фиг. 4, на которой показана трубная колонна в процессе ее сборки посредством спускоподъемных устройств 2, 2′ согласно настоящему изобретению. Указанную трубную колонну 3 подвешивают и удерживают ее заблокированной от вращения посредством нижнего роторного блока 23 первого спускоподъемного устройства 2. Трубную колонну 3 непрерывно перемещают вниз в скважину (не показана) посредством первого спускоподъемного устройства 2, которое движется вниз по направляющему рельсу 111 первой башенной колонны 11. Далее, подвешивают предварительно собранную трубную секцию 31 и удерживают ее заблокированной от вращения посредством нижнего роторного блока 23 второго спускоподъемного устройства 2′. Указанное второе спускоподъемное устройство 2′ перемещают вниз по направляющему рельсу 111 второй башенной колонны 11′ со скоростью, превышающей скорость движения трубной колонны 3, до тех пор, пока трубная колонна 3 и указанная трубная секция 31 не придут в соприкосновение, после чего скорость движения указанных двух спускоподъемных устройств 2, 2′ синхронизируют так, чтобы путем вращения роторного блока 23 можно было свинтить трубную секцию 31 с указанной трубной колонной 3. Затем удлиненную трубную колонну 3 подвешивают во втором спускоподъемном устройстве 2′, а первое спускоподъемное устройство 2 отсоединяют от трубной колонны 3, роторный блок 23 отодвигают от оси 4 бурового центра и перемещают указанное первое спускоподъемное устройство 2 вверх по направляющему рельсу 111 первой башенной колонны 11 для приема следующей трубной секции 31′, после чего вышеописанные операции повторяют.

На фиг. 5 показан альтернативный вариант применения предлагаемой спускоподъемной системы при сборке трубной колонны 3 путем соединения отдельных труб 31, причем данная ситуация является типичной для сборки обсадной колонны. Из-за увеличения длины труб 31 роторные блоки 23, 23′ одного и того же спускоподъемного устройства 2, 2′ могут быть использованы для выполнения операции свинчивания. При этом нижний роторный блок 23 фиксирует трубную колонну 3, а верхний роторный блок 23′ обеспечивает движение трубы 31 в вертикальном направлении к трубной колонне 3 и вращает указанную трубу 31, свинчивая ее с указанной трубной колонной 3. Следующую трубу 31′ приводят в соприкосновение с удлиненной трубной колонной 3, при этом указанная труба 31′ зафиксирована и перемещается в вертикальном направлении посредством второго спускоподъемного устройства 2′. В зависимости от размещения второй трубы 31′ во втором спускоподъемном устройстве 2′ указанную вторую трубу 31′ можно вращать для свинчивания с трубной колонной 3 посредством нижнего или верхнего роторного блока 23, 23′. В случае вращения посредством нижнего роторного блока 23 во время свинчивания необходимо обеспечить, чтобы вторая труба 31′ выступала на достаточную длину под указанным роторным блоком 23. Это обеспечивается верхним роторным блоком 23′, который движется в вертикальном направлении по шасси 21. После удлинения трубной колонны 3 посредством второй трубы 31' указанную удлиненную трубную колонну 3 подвешивают во втором спускоподъемном устройстве 2′. Затем первое спускоподъемное устройство 2 отсоединяют от трубной колонны, его роторные блоки 23, 23′ отодвигают от трубной колонны 3, после чего указанное первое спускоподъемное устройство 2 перемещают вверх по направляющему рельсу 111 первой башенной колонны 11 в положение, в котором обеспечена возможность приема указанным спускоподъемным устройством 2 новой трубы 31. На протяжении всего процесса непрерывное перемещение вниз одного из спускоподъемных устройств 2, 2′, в котором подвешена трубная колонна 3, обеспечивает движение трубной колонны 3 вниз по скважине.

На фиг. 6а и 6b проиллюстрированы два этапа при сборке трубной колонны 3, в данном случае представленной в виде бурильной колонны, с непрерывной подачей бурового раствора в трубную колонну 3. На первом этапе буровой раствор подают в циркуляционный модуль 235 первого спускоподъемного устройства 2 через открытый верх трубной колонны 3, поскольку он находится внутри циркуляционного модуля 235, как показано на фиг. 6а. На следующем этапе верхний конец 311 трубной секции 31, перемещаемой к трубной колонне 3 за счет того, что она подвешена во втором спускоподъемном устройстве 2′, соединяют с линией 236 подачи бурового раствора, которая является временно закрытой. Нижний конец 312 трубной секции 31 вводят в циркуляционный модуль 235, при этом подачу бурового раствора в трубную колонну 3 через циркуляционный модуль 235 прекращают, поскольку открывается подача бурового раствора по указанной линии 236 подачи бурового раствора. Трубу 31 вращают посредством одного из роторных блоков 23, 23′ второго спускоподъемного устройства 2′, причем в рассматриваемом случае, как показано на чертеже, вращают посредством нижнего роторного блока 23, при этом трубная колонна 3 зафиксирована посредством первого спускоподъемного устройства 2. После соединения, второе спускоподъемное устройство 2′ перемещают относительно удлиненной трубной колонны 3 так, что верхний конец и линия 236 подачи бурового раствора входят в циркуляционный модуль 235 второго спускоподъемного устройства 2′ для того, чтобы подача бурового раствора в трубную колонну 3 обеспечивалась указанным циркуляционным модулем 235, поскольку указанная линия 236 подачи бурового раствора отсоединяется и отходит от указанного циркуляционного модуля 235. Затем удлиненную трубную колонну 3 подвешивают во втором спускоподъемном устройстве 2′, а первое спускоподъемное устройство 2 отсоединяют от трубной колонны 3 и перемещают вверх по направляющему рельсу 111 первой башенной колонны 11 в положение, в котором обеспечена возможность приема спускоподъемным устройством 2 новой трубы 31. На протяжении всего процесса непрерывное перемещение вниз одного из спускоподъемных устройств 2, 2′, в котором подвешена трубная колонна 3, обеспечивает перемещение трубной колонны 3 вниз по скважине.

Далее рассмотрим фиг. 7а-7d, на которых проиллюстрировано применение верхней и нижней спускоподъемных секций 2а, 2b спускоподъемного устройства 2 для подвешивания, движения в вертикальном направлении, фиксирования и вращения трубной колонны 3 или трубы 31, которую следует присоединить к трубной колонне 3 или отсоединить от указанной трубной колонны 3, причем в рассматриваемом случае показано отсоединение трубы 31, которую после отсоединения удаляют посредством подъемного оборудования (не показано) известного типа. На фиг. 7а и 7b верхнюю спускоподъемную секцию 2b перемещают к нижней спускоподъемной секции 2а, которая при этом толкает трубную колонну 3 вверх. На фиг. 7с верхнюю спускоподъемную секцию 2b соединяют с трубной колонной 3, после чего путем вращения трубы 31 относительно трубной колонны 3 указанную трубу 31 отвинчивают и удаляют от трубной колонны 3, как показано на фиг. 7d.

На фиг. 8 показана часть варианта осуществления настоящего изобретения, в котором башенная колонна 11, 11′ оснащена телескопической частью 12, 12′ башенной опоры, выполненной с возможностью перемещения в вертикальном направлении. Спускоподъемное устройство 2, 2′ содержит вторую группу приводных колес 224, соединенных с одним или несколькими вторыми приводными двигателями 226, которыми можно управлять независимо от обычных приводных двигателей 225 движительной установки 22. Вторая группа приводных колес 224, как правило, представленных в виде зубчатых колес, выполнена с возможностью зацепления с участком 122 зацепления, как правило, выполненным в виде одной или нескольких зубчатых реек, расположенных вертикально на указанной телескопической части 12 башенной опоры, параллельно указанным направляющим рельсам 111 башенных колонн 11, 11′. Когда вторая группа приводных колес 224 находится в зацеплении с указанным участком 122 зацепления указанной телескопической части 12, 12′ башенной опоры, а спускоподъемное устройство 2, 2′ зафиксировано в башенной колонне 11, 11′, то телескопическую часть 12 башенной опоры можно перемещать в вертикальном направлении относительно соответствующей башенной колонны 11, 11′ посредством одного или нескольких вторых приводных двигателей 226. После окончания перемещения телескопическую часть 12 башенной опоры прикрепляют к соответствующей башенной колонне 11, 11′ посредством непоказанного крепежного элемента.

В приведенном выше описании предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения раскрыты операции, связанные со сборкой трубной колонны 3. Для специалистов в данной области техники очевидно, что указанные операции можно выполнять в обратном порядке и, возможно, корректировать, когда требуется поднять трубную колонну 3 из скважины и разобрать.

Группа изобретений относится к спускоподъемным системам, способам спуска трубной колонны в скважину и подъема указанной колонны из скважины посредством указанной спускоподъемной системы, а также к способам сборки или разборки трубной колонны посредством указанной спускоподъемной системы. Технический результат заключается в непрерывном движении трубной колонны во время спуска, подъема или бурения. Спускоподъемная система содержит по меньшей мере два спускоподъемных устройства, установленных с возможностью перемещения в вертикальном направлении вдоль соответствующих направляющих рельсов, предусмотренных соответственно в первой и второй башенных колоннах, расположенных в башенной опоре. Указанное спускоподъемное устройство содержит нижний и верхний роторные блоки, разнесенные по вертикали на шасси, причем каждый из роторных блоков содержит поворотный ключ и подвесное устройство. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Спускоподъемная система, содержащая по меньшей мере два спускоподъемных устройства (2, 2′), установленных с возможностью перемещения в вертикальном направлении вдоль соответствующих направляющих рельсов (111), предусмотренных соответственно в первой и второй башенных колоннах (11, 11′), расположенных в башенной опоре (1), отличающаяся тем, что указанное спускоподъемное устройство (2, 2′) содержит нижний и верхний роторные блоки (23, 23′), разнесенные по вертикали на шасси (21), причем каждый из роторных блоков (23, 23′) содержит поворотный ключ (231) и подвесное устройство (232).

2. Спускоподъемная система по п. 1, в которой один из указанных роторных блоков (23, 23′), то есть нижний или верхний роторный блок, установлен с возможностью перемещения в вертикальном направлении вдоль участка шасси (21).

3. Спускоподъемная система по п. 2, в которой подвижный роторный блок (23, 23′) и шасси (21) соединены посредством линейного исполнительного механизма (215).

4. Спускоподъемная система по п. 2, в которой подвижный роторный блок (23, 23′) оснащен вторичным приводом (215′), содержащим одно или несколько вторичных зубчатых колес (215а), входящих в зацепление с соответствующей зубчатой рейкой (215b), установленной на участке шасси (21).

5. Спускоподъемная система по п. 1, в которой к указанному нижнему роторному блоку (23) присоединен циркуляционный модуль (235), предназначенный для обеспечения непрерывной подачи бурового раствора в трубную колонну (3), соединенную с указанным роторным блоком (23).

6. Спускоподъемная система по п. 1, в которой указанные нижний и верхний роторные блоки (23, 23′) установлены, соответственно, на нижней и верхней секциях (211, 212) шасси, причем указанные нижняя и верхняя секции (211, 212) шасси соединены друг с другом с возможностью отсоединения и содержат независимые приводы (221, 222), предназначенные для перемещения указанных секций (211, 212) шасси относительно друг друга в вертикальном направлении.

7. Спускоподъемная система по п. 1, в которой верхний привод (222) на шасси (21) содержит первую группу приводных колес (223), находящихся в зацеплении с первым участком (112) зацепления, соединенным с указанным направляющим рельсом (111), и вторую группу приводных колес (224), предназначенных для вхождения в зацепление со вторым участком (122) зацепления, расположенным вертикально на телескопической части (12) башенной опоры, соединенной с возможностью перемещения с соответствующей первой или второй башенной колонной (11, 11′).

8. Спускоподъемная система по п. 7, в которой указанные приводные колеса (223, 224) представляют собой зубчатые колеса, а указанные участки (112, 122) зацепления представляют собой зубчатые рейки.

9. Способ спуска трубной колонны (3) в скважину и подъема указанной колонны из скважины посредством спускоподъемной системы по одному из пп. 1-8, причем указанную трубную колонну (3) непрерывно перемещают в осевом направлении скважины, отличающийся тем, что указанный способ содержит следующие этапы:
а) первую трубу или трубную секцию (31) подвешивают в нижнем роторном блоке или в верхнем роторном блоке (23, 23′) первого спускоподъемного устройства (2) так, что она оказывается заблокированной от вращения;
б) посредством первого спускоподъемного устройства (2) перемещают первую трубу/трубную секцию (31) вниз вдоль центральной оси (4) скважины;
в) вторую трубу или трубную секцию (31′) подвешивают в нижнем роторном блоке или в верхнем роторном блоке (23, 23′) второго спускоподъемного устройства (2′);
г) второе спускоподъемное устройство (2′) перемещают вниз к указанному первому спускоподъемному устройству (2), обеспечивая соединение указанной второй трубы/трубной секции (31′) с указанной первой трубой/трубной секцией (31) за счет вращения указанной второй трубы/трубной секции (31′) для свинчивания с указанной первой трубой/трубной секцией (31);
д) указанный роторный блок (23, 23′) первого спускоподъемного устройства (2) отсоединяют от трубной колонны (3), когда указанная трубная колонна (3) подвешена в указанном роторном блоке (23, 23′) второго спускоподъемного устройства (2′) так, что она заблокирована от вращения;
е) первое спускоподъемное устройство (2) перемещают вверх после отвода нижнего и верхнего роторных блоков (23, 23′) от центральной оси (4) скважины;
ж) повторяют этапы б) - е) до тех пор, пока сборка трубной колонны (3) не будет завершена;
з) этапы а) - ж) выполняют в обратном порядке до тех пор, пока трубная колонна (3) не будет разобрана.

10. Способ сборки или разборки трубной колонны (3) посредством спускоподъемной системы по п. 6, причем указанную трубную колонну (3) непрерывно перемещают в осевом направлении скважины, отличающийся тем, что указанный способ содержит следующие этапы:
а) первую трубу (31) подвешивают в роторном блоке (23) нижней спускоподъемной секции (2а) так, что она оказывается заблокированной от вращения;
б) посредством нижней спускоподъемной секции (2а) перемещают первую трубу (31) вдоль центральной оси (4) скважины;
в) верхнюю спускоподъемную секцию (2b) устанавливают в верхнем положении, в котором вторую трубу (31′) подвешивают в роторном блоке (23′) верхней спускоподъемной секции (2b);
г) верхнюю спускоподъемную секцию (2b) перемещают вниз к нижней спускоподъемной секции (2а), обеспечивая соединение указанной второй трубы (31′) с указанной первой трубой (31) за счет вращения указанной второй трубы (31′) для свинчивания с указанной первой трубой (31);
д) роторный блок (23) нижней спускоподъемной секции (2а) отсоединяют от трубной колонны (3), когда указанная трубная колонна (3) подвешена в роторном блоке (23′) верхней спускоподъемной секции (2b) так, что она заблокирована от вращения;
е) верхнюю спускоподъемную секцию (2b) и трубную колонну (3) перемещают вниз;
ж) нижнюю спускоподъемную секцию (2а) перемещают вверх к верхней спускоподъемной секции (2b);
з) нижнюю спускоподъемную секцию (2а) перемещают вниз со скоростью, равной скорости движения верхней спускоподъемной секции (2b), при этом роторный блок (23) нижней спускоподъемной секции (2а) соединяют с указанной трубной колонной (3);
и) верхнюю спускоподъемную секцию (2b) отсоединяют от трубной колонны (3);
к) повторяют этапы б) - и) до тех пор, пока сборка трубной колонны (3) не будет завершена; и
л) этапы а) - к) выполняют в обратном порядке до тех пор, пока трубная колонна (3) не будет разобрана.

11. Способ по п. 9 или 10, при котором указанную трубу/трубную секцию/трубную колонну (31, 31′, 3) подвешивают посредством поворотного ключа (231) или клинового захвата (232) в роторном блоке (23, 23′).