Канатная направляющая для силового вертлюга мобильной буровой установки Российский патент 2017 года по МПК E21B19/84 

Изобретение относится к области бурового оборудования, а именно, к устройствам, используемым в составе силовых вертлюгов, устанавливаемых на мобильные буровые установки (МБУ) и предназначенных для текущего и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин.

Силовые вертлюги обеспечивают: - создание крутящего момента и реверсивное вращение бурильной колонны; - свинчивание и развинчивание бурильных труб в процессе спуско-подъемных операций; - торможение, остановку вращения и удержание в заданном положении бурильной колонны. Работа силового вертлюга обусловлена возможностью передачи реактивного крутящего момента от корпуса вертлюга на металлоконструкцию мачты МБУ через направляющую с одновременным вертикальным перемещением вдоль нее вверх-вниз при помощи лебедки талевого блока.

Известны направляющие силового вертлюга, выполненные в виде балки, механически закрепленной к металлоконструкции мачты МБУ (патенты RU 2369713, приоритет 26.12.2007, E21B 3/00); RU 2558871, приоритет 07.07.2014, E21B 3/00). Силовой вертлюг со штропами и средствами подвеса к крюкоблоку с помощью ползуна перемещается по направляющей балке вдоль мачты вверх-вниз за счет лебедки и крюкоблока МБУ. Направляющая вместе с узлами крепления предназначена для обеспечения направленного перемещения вертлюга вверх-вниз, передачи реактивного крутящего момента с корпуса вертлюга через ползун и направляющую на металлоконструкцию мачты. Направляющая - секционного типа. Каждая секция представляет собой металлоконструкцию замкнутого прямоугольного профиля. Фиксация секций в единую направляющую производится путем вставки наконечника нижней секции в нижний паз верхней секции и фиксацией состыкованных секций с помощью пальца. Геометрия соединения наконечника с пазом обеспечивает единую конструкцию и необходимую крутильную жесткость направляющей при передаче крутящего момента от силового вертлюга на металлоконструкцию мачты. Ползун представляет собой несущую трубчатую конструкцию, в поперечном сечении - прямоугольник, разомкнутый по одной из длинных сторон. По всем рабочим поверхностям внутри ползуна установлены и закреплены вкладыши из капролона. Вместо ползуна может применяться каретка - узел, состоящий из рамы, ложемента и 4-6-ти роликовых тележек. Каждая роликовая тележка имеет по 2 ролика ходовых, обеспечивающих перемещение каретки по направляющей, и по одному ролику упорному, ограничивающему возможные перекосы каретки при перемещениях вдоль направляющей.

Достоинством направляющей в виде балки является возможность работы силового вертлюга с большим крутящим моментом, обусловленным прочностными характеристиками направляющей и ползуна.

К недостаткам конструкции можно отнести сложность, трудоемкость и небезопасность монтажа и демонтажа направляющей балки, которые необходимо выполнять каждый раз при развертывании-свертывании работы МБУ с силовым вертлюгом. Операции стыковки выполняются вручную на большой высоте (превышающей длину нижней секции) специально подготовленными монтажниками-высотниками с обязательным привлечением автогидроподъемника АГП (автолюлька), часто в условиях низких температур и при сильных порывах ветра.

Известна канатная направляющая (сайт АО "ПромТехИнвест"; Системы верхнего привода; Вертлюг гидравлический силовой ВГС-100), представляющая собой трос, предназначенный для восприятия реактивного момента силового вертлюга. Верхний конец троса образует петлю с вложенным в нее коушем за счет использования зажимов. Через данную петлю продевается мешкообразная скоба, с помощью которой верхний конец троса (каната оттяжки) подвешивается на верхний узел крепления, закрепленный на мачте МБУ. Нижний конец каната оттяжки аналогично верхнему образует петлю с вложенным в нее коушем за счет использования зажимов. Далее петля заводится в одну из вилок талрепа и фиксируется пальцем. Другая вилка талрепа стыкуется с соединительным звеном, к которому одним концом присоединена цепь. На другом конце этой цепи также находится соединительное звено, через которое продета еще одна мешкообразная скоба, посредством которой цепь крепится к кронштейну анкерной трубы. Кроме того, к последней мешкообразной скобе через еще одно соединительное звено одним концом крепится цепь, а на ее другом конце через соединительное звено установлен укорачивающий крюк. Цепь необходимо закрепить в качестве оттяжки, препятствующей провороту анкерной трубы относительно своей оси во время работы силового вертлюга. Регулировка натяжения каната оттяжки осуществляется изменением длины цепи и талрепом.

К канату оттяжки прилагается комплект средств крепления, обеспечивающих его крепление к мачте МБУ. Средства крепления каната оттяжки на мачте МБУ включают: страховочный канат, узел крепления верхний, узел крепления нижний.

Страховочный канат предназначен для дополнительного крепления балки, узла крепления верхнего, к подкронблочному основанию мачты МБУ. Это техническое решение принято в качестве прототипа.

Недостатками канатной направляющей являются: ограничение крутящего момента силового вертлюга из-за упругости троса и значительных угловых (крутильных) колебаний вертлюга; необходимость установки элементов конструкции - средств крепления троса на корпусе противовыбросового оборудования скважины, что не соответствует предъявляемым требованиям безопасности, установленным в нефтегазовой промышленности.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании канатной направляющей для силового вертлюга, обладающей улучшенными эксплуатационными показателями.

Технический результат заключается:

- в повышении угловой (крутильной) жесткости канатной направляющей,

- в снижении ограничений по передаваемому крутящему моменту за счет уменьшения угловых колебаний силового вертлюга во время работы,

- в обеспечении возможности установки средств крепления тросовой оттяжки при соблюдении требований безопасности в нефтегазовой промышленности,

- в обеспечении минимальной трудоемкости монтажа-демонтажа силового вертлюга на МБУ.

Поставленная задача решается следующим образом.

Канатная направляющая для силового вертлюга мобильной буровой установки содержит направляющую, связанную с вертлюгом, узлы верхнего и нижнего крепления направляющей, закрепленные на мачте, узел регулировки натяжения троса, отличается тем, что:

- она выполнена в виде двух симметрично расположенных относительно оси мачты тросов, установленных параллельно оси скважины,

- тросы проходят через скобы, установленные на концах рычагов, закрепленных на корпусе силового вертлюга, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения по тросам,

- верхние концы тросов выполнены в виде петель, в которые вложены коуши, зафиксированные зажимами, через упомянутые петли продеты мешкообразные скобы, посредством которых тросы подвешены на верхние узлы крепления к мачте,

- нижние концы тросов пропущены через роликовые узлы, которые установлены в рычагах, прикрепленных к рабочей площадке мачты и через опоры с сошниками к грунту,

- нижние концы выполнены в виде петель, в которые вложены коуши, зафиксированные зажимами, петли заведены в вилки талрепов и зафиксированы пальцами, а противоположные вилки талрепов состыкованы соединительными звеньями с цепями, на другом конце которых выполнены соединительные звенья, посредством которых цепи крепятся к рычагам.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1а - приведен вид спереди мачты с силовым вертлюгом и двумя тросами (канатной направляющей), на фиг. 1б - увеличенный чертеж верхнего узла крепления троса, на фиг. 1в - вид слева фиг. 1а, на фиг. 1г - увеличенный чертеж нижнего узла крепления троса.

На фиг 2а - вид сверху фиг. 1в, на фиг. 2б - увеличенный чертеж узла грубой регулировки натяжения троса, на фиг. 2в - увеличенный чертеж нижнего узла крепления троса.

На фиг. 3а - вид спереди верхнего узла крепления тросов, на фиг. 3б - вид слева верхнего узла крепления тросов.

На фиг. 4а - вид слева нижнего узла крепления троса, на фиг. 4б - вид спереди нижних узлов крепления тросов.

Канатная направляющая представляет собой два троса 1, предназначенных для восприятия реактивного момента от вертлюга 2 посредством двух симметрично расположенных на вертлюге 2 рычагов 3, на концах которых установлены скобы 4, через которые пропущены тросы 1 (для оттяжки).

Верхние концы тросов 1 выполнены в виде петель 5, в которые вложены коуши 6, зафиксированные зажимами 7. Через петли продеты мешкообразные скобы 8, с помощью которых верхние концы тросов 1 оттяжки подвешивают на верхние узлы крепления 9, закрепленные на мачте МБУ 10. Тросы 1 оттяжки установлены параллельно оси скважины 11, нижний конец каждого троса 1 пропущен через ролик 12 и узел нижнего крепления 13.

Аналогично верхним концам тросов на нижних концах образованы петли 14 с вложенными в них коушами 15, зафиксированные зажимами 16. Каждая из петель 14 заведена в одну вилку талрепа 17 и зафиксирована пальцем 18. Другая вилка талрепа 17 состыкована с соединительными звеньями 19 (фиг. 2а), к которым одним концом пристыкована цепь 20. На другом конце цепи 20 выполнены соединительные звенья 21, посредством которых цепь крепится неподвижно к нижним креплениям 13.

Грубую регулировку троса осуществляют натяжением цепи 20 через соединительные звенья 22, которые одним концом закреплены к неподвижной опоре нижнего крепления 13. На другом конце цепи 20 через соединительные звенья установлены укорачивающие крюки 23.

Полную регулировку натяжения тросов 1 оттяжки осуществляют изменением длины цепей 20 и талрепами 17.

Тросы 1 оттяжки устанавливают и крепят на мачте МБУ 10 за счет средств крепления, которые включают: страховочные канаты 24, узлы крепления верхние 9, узлы крепления нижние 13. Страховочные канаты предназначены для дополнительного крепления верхнего узла крепления к подкронблочному основанию мачты МБУ.

Узел крепления верхний 9 (фиг. 3 а, б) содержит балку 25, соединенную с тросом оттяжки 1, прижимы 26, шпильки 27 и гайки 28, посредством которых балка 25 крепится к мачте 10.

Узел крепления нижний 13 (фиг. 4 а, б) содержит рычаг 29, ролик 12, опору 30 с сошниками 31, а также кронштейн 32. Опора 30 крепится шарнирно к рычагу 29 с помощью пальца 33, а кронштейн 32 - с помощью пальца 34. Сошники 31 обеспечивают фиксацию рычага 29 относительно грунта, а палец 35 - фиксацию кронштейна 32 относительно рабочей площадки МБУ.

При этом использование автогидроподъемника не требуется, а процесс инсталляции направляющей осуществляют с минимальной трудоемкостью и максимальной скоростью. Монтаж двух верхних узлов крепления и стыковка к ним тросовых оттяжек производится только один раз - при первой установке силового вертлюга на МБУ. Последующие монтажно-демонтажные работы включают в себя только подвес силового вертлюга на крюкоблок МБУ и привязку нижних узлов крепления тросовых оттяжек к рабочей площадке МБУ с регулировкой натяжения тросов.

Изобретение просто в изготовлении, не требует применения специального оборудования и может быть использовано в мобильных буровых установках, предназначенных для текущего и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин.

Изобретение относится к области бурового оборудования, а именно к устройствам, используемым в составе силовых вертлюгов, устанавливаемых на мобильные буровые установки (МБУ) и предназначенных для текущего и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин. Канатная направляющая для силового вертлюга мобильной буровой установки содержит направляющую, связанную с вертлюгом, узлы верхнего и нижнего крепления направляющей, закрепленные на мачте, узел регулировки натяжения троса и выполнена в виде двух симметрично расположенных относительно оси мачты тросов, установленных параллельно оси скважины. Тросы проходят через скобы, установленные на концах рычагов, закрепленных на корпусе силового вертлюга, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения по тросам. Верхние концы тросов выполнены в виде петель, в которые вложены коуши, зафиксированные зажимами. Через упомянутые петли продеты мешкообразные скобы, посредством которых тросы подвешены на верхние узлы крепления к мачте. Нижние концы тросов пропущены через роликовые узлы, которые установлены в рычагах, прикрепленных к рабочей площадке мачты и через сошники к грунту. Нижние концы выполнены в виде петель, в которые вложены коуши, зафиксированные зажимами. Петли заведены в вилки талрепов и зафиксированы пальцами, а другие вилки талрепов состыкованы соединительными звеньями с цепями, на другом конце которых выполнены соединительные звенья, посредством которых цепи крепят к рычагам. Обеспечивается повышение угловой крутильной жесткости канатной направляющей, снижение ограничений по передаваемому крутящему моменту, минимальная трудоемкость монтажа-демонтажа силового вертлюга на МБУ. 4 ил.

Канатная направляющая для силового вертлюга мобильной буровой установки, содержащая направляющую, связанную с вертлюгом, узлы верхнего и нижнего крепления направляющей, закрепленные на мачте, узел регулировки натяжения троса, отличающаяся тем, что она выполнена в виде двух симметрично расположенных относительно оси мачты тросов, установленных параллельно оси скважины, при этом упомянутые тросы проходят через скобы, установленные на концах рычагов, закрепленных на корпусе силового вертлюга, перемещающегося по тросам возвратно-поступательно, при этом верхние концы тросов выполнены в виде петель, в которые вложены коуши, зафиксированные зажимами, и через упомянутые петли продеты мешкообразные скобы, посредством которых тросы подвешены на верхние узлы крепления к мачте, а нижние концы тросов пропущены через роликовые узлы, которые установлены в рычагах, прикрепленных к рабочей площадке мачты и через опоры с сошниками к грунту, при этом нижние концы тросов выполнены в виде петель, в которые вложены коуши, зафиксированные зажимами, а упомянутые петли заведены в вилки талрепов и зафиксированы пальцами, а противоположные вилки талрепов состыкованы соединительными звеньями с цепями, на другом конце которых выполнены соединительные звенья, посредством которых цепи крепят к упомянутым рычагам.