Кустовая буровая установка Российский патент 2018 года по МПК E21B15/00 E21B7/02 E04H12/18 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к буровым установкам для эксплуатационного и разведочного бурения кустовых нефтяных и газовых скважин.

Известна кустовая буровая установка, включающая вышечно-лебедочный блок с механизмом перемещения, модули циркуляционной системы, насосного, компрессорного и энергетического блоков, размещенные в эшелоне, опоры (см. кн. Колчерин В.Г. и др. Блочно-модульные буровые установки Волгоградского завода. Справочное пособие. Елабуга, Р., 2007, с. 52-55, рис. 7.4.1-7.4.3).

Эшелонное расположение модулей эшелона позволяет перемещать всю буровую установку для бурения новой скважины.

Недостатками известной буровой установки являются значительная трудоемкость изготовления и монтажа вследствие значительной протяженности силовых кабелей и кабелей управления, манифольдной линии и всех коммуникаций, недостаточная надежность в связи с прокладкой линий манифольда через не жестко соединенные модули циркуляционной системы.

Известна кустовая буровая установка, включающая вышечно-лебедочный блок с механизмом перемещения, модули циркуляционной системы, насосного, компрессорного и энергетического блоков, выполненные в соответствии с допускаемыми транспортным габаритами и размещенные в эшелоне, опоры (Полезная модель №24231, МПК⁷ Е21B 15/00, 2001).

Выполнение модулей в соответствии с допускаемыми транспортными габаритами позволяет при транспортировании использовать серийные транспортные средства и перемещаться по дорогам общего пользования.

Недостатками известной буровой установки являются значительная трудоемкость изготовления и монтажа вследствие большой протяженности силовых кабелей, кабелей управления, манифольдной линии и всех коммуникаций, недостаточная надежность в связи с прокладкой линий манифольда через не жестко соединенные модули циркуляционной системы.

Известна кустовая буровая установка, включающая вышечно-лебедочный блок (ВЛБ) с механизмом перемещения и отопительным блоком, модули циркуляционной системы, насосного, компрессорного и энергетического блоков, выполненные в эшелоне, опоры (Полезная модель №83280, МПК⁶ Е21В 7/02, 2008), который принят за прототип.

Размещение отдельного отопительного блока на ВЛБ позволяет сократить длину коммуникаций, снизить тепловые потери.

Недостатками известной буровой установки являются значительная трудоемкость изготовления и монтажа вследствие большой протяженности силовых кабелей, кабелей управления, манифольдной линии и всех коммуникаций, недостаточная надежность в связи с прокладкой линий манифольда.

Целью предлагаемого технического решения является снижение трудоемкости изготовления и монтажа, продолжительности монтажных работ и повышение надежности работы кустовой буровой установки.

Указанная цель достигается тем, что кустовой буровой установке, включающей вышечно-лебедочный блок с лебедкой, ротором, буровым ключом, модули грубой очистки, тонкой очистки, емкости для хранения бурового раствора, модуль сбора шлама циркуляционной системы, модули насосного блока, соединенные между собой и вышечно-лебедочным блоком и расположенные в эшелоне на опорах, энергетические модули, линии коммуникации, кабели, манифольд и трубопроводы циркуляционной системы, согласно техническому решению, установка дополнительно снабжена тележками, соединенными между собой и вышечно-лебедочным блоком, с установленными на них вдоль опор, начиная со стороны расположения лебедки, модулей буровых насосов, грубой очистки бурового раствора и сбора шлама, а энергетические модули установлены сзади вышечно-лебедочного блока, остальные модули циркуляционной системы установлены поперечно на опорах, при этом блок тонкой очистки и одна емкость хранения бурового раствора, объединенные в единый модуль, расположены соответственно за модулями грубой очистки, сбора шлама и буровых насосов.

Модули буровых насосов, грубой очистки и сбора шлама, установленные на тележках, снабжены нижними и верхними поперечными балками, при этом поперечные балки смежных модулей жестко связаны между собой, а нижние поперечные балки - жестко связаны с тележками.

Нижние поперечные балки модулей соединены с тележками как минимум двумя болтами, при этом смежные нижние и верхние поперечные балки снабжены как минимум одной жесткой вставкой с возможностью взаимодействия с боковыми поверхностями поперечных балок, в балках со стороны смежных модулей и по обе стороны жестких вставок выполнены как минимум по два сквозные соосные отверстия, в которых установлены ответно выполненные оси.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом.

На фиг. 1 представлена схема расположения оборудования буровой установки (вид сверху).

На фиг. 2 - вид сбоку на эшелон (фрагмент).

На фиг. 3 - вид с торца на циркуляционную систему.

На фиг. 4 - вид с торца на циркуляционную систему с жестко закрепленными между собой модулями.

На фиг. 5 - разрез А-A на фиг. 4.

На фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 4.

На фиг. 7 - вариант компоновки буровой установки с тремя модулями буровых насосов.

Кустовая буровая установка включает вышечно-лебедочный блок 1, опирающийся на опоры 2, при этом модули буровых насосов 3 и 4 (фиг.), модули грубой очистки 5 и сбора шлама 6 циркуляционной системы установлены вдоль опор 2 на двух, например, соединенных между собой поперечно расположенных тележках 7 и 8. Блок 9 тонкой очистки и одна емкость хранения 10, составляющие один модуль 11, и остальные модули хранения 12-13, приготовления 14-15 бурового раствора расположены поперек и непосредственно на опорах 2 с образованием единого эшелона. Модули 3 и 4 буровых насосов установлены рядом и расположены в эшелоне со стороны расположения лебедки буровой 16 ВЛБ 1. Модуль 5 грубой очистки установлен между одним модулем 4 бурового насоса и модулем 6 для сбора шлама. Блок 9 тонкой очистки примыкает к модулям грубой очистки 5 и сбора шлама 6, а емкость хранения 10 -к модулям буровых насосов 3 и 4.

Энергетические модули, например, модуль трансформатора 17, частотного преобразователя 18, компрессорный 19, установлены в задней части ВЛБ 1, со стороны буровой лебедки 16.

Модули 11-15, тележки 7 и 8, а также ВЛБ 1 оснащены, например, колесами 20.

ВЛБ 1 оснащен также ротором 21, автоматическим ключом 22, краном-манипулятором 23 и пультом управления 24.

Модули трансформатора 17, частотного преобразователя 18 и компрессора 19, расположенные в задней части ВЛБ 1 за лебедкой 16, составляют единый энергетический блок 25. Буровая лебедка 16, ротор 21, буровой ключ 22 являются основными потребителями электроэнергии и сжатого воздуха и представляют собой блок 26 основных потребителей энергоресурсов ВЛБ, а модули 3 и 4 буровых насосов, являющиеся основными потребителями электроэнергии образуют блок 27 основных потребителей электроэнергии эшелона. Блоки 26 и 27 потребляют более 90% энергетических ресурсов блока 25.

Модули 3 и 4 буровых насосов посредством всасывающих трубопроводов 28 и манифольда 29 соединены с емкостью хранения 10 и со стояком (на фиг. не показан). Модуль грубой очистки 5, включающий, например, вибросита 30, расположенные над сливной емкостью 31, посредством сливного трубопровода 32 соединен со скважиной, и трубопровода 33 и желоба 34 - с блоком 9 тонкой очистки и модулем 6 сбора шлама.

Модули 3, 4, 5 и 6 (фиг. 4-6) оснащены, например, в нижней части нижними поперечными балками 35 (фиг. 4), которые соединены с силовыми поперечными балками (на фиг. не указаны) тележек 7 и 8, например, болтами 36 и 37. Модули 3-6 в верхней части снабжены также верхними поперечными балками 38.

Верхние смежные поперечные балки 38 (фиг. 5) снабжены как минимум одной жесткой вставкой 39 с возможностью взаимодействия с боковыми поверхностями балок 38. В балках 38 со стороны смежных модулей и по обе стороны жестких вставок 39 выполнены как минимум по два сквозные соосные отверстия (на фиг. не указаны), в которых установлены ответно выполненные оси 40 и 41.

Нижние смежные поперечные балки 35 (фиг. 6) снабжены, например, двумя жесткими вставками 42 и 43 с возможностью взаимодействия с боковыми поверхностями балок 35. В балках 35 со стороны смежных модулей и по обе стороны жестких вставок 42 и 43 выполнены как минимум по два сквозные соосные отверстия (на фиг. не указаны), в которых установлены ответно выполненные оси 44 и 45.

С целью обеспечения возможности транспортирования модулей буровых насосов серийными транспортными средствами буровая установка может быть снабжена тремя модулями 3, 4 и 46 (фиг. 7) буровых насосов вместо двух.

Монтаж, работа и демонтаж кустовой буровой установки осуществляется следующим образом.

Монтаж буровой осуществляется на трех относительно самостоятельных участках: монтаж ВЛБ 1; монтаж продольно установленных на тележках 7 и 8 модулей 3-6; монтаж поперечно расположенных модулей 11-15 циркуляционной системы, представляющих собой емкости и технологическое оборудование для приготовления, размешивания и очистки бурового раствора.

В эшелоне отсутствуют проложенные через модули трубопроводы высокого давления, кабели высокого напряжения, линии коммуникации и трубопроводы сжатого воздуха. Электроэнергия большой мощности от энергетического блока 25 (модули трансформатора 17, частотного преобразователя 18, компрессора 19) подается в расположенные в ВЛБ 1 лебедку 16, ротор 21, кран-манипулятор 23, образующие блок 26 основных потребителей энергоресурсов ВЛБ, а также в модули 3 и 4 буровых насосов, расположенные в непосредственной близости от блока 25. Это существенно уменьшает длину коммуникаций и число разъемных стыков, исключает прокладку кабелей через модули циркуляционной системы. Расположение модулей 3 и 4 буровых насосов рядом с ВЛБ 1 позволяет также исключить прокладку напорного трубопровода под большим давлением через смежные модули.

Принимая во внимание, что буровой раствор при бурении совершает движение по циклу: "модули 12-13 хранения - емкость хранения 11 - модули 3 и 4 бурового насоса - манифольд 29 - скважина - сливная линия 32 - модуль 5 грубой очистки 5 - модуль тонкой очистки 9 и модуль 6 сбора шлама - модули хранения 12-13", в предлагаемом техническом решении оборудование циркуляционной системы (ЦС) (модули 5, 6, 11-15) и модули 3, 4 буровых насосов расположены в точном соответствии с технологическим циклом движения бурового раствора. Буровой раствор перекачивается в смежные модули ЦС под небольшим давлением.

При жестком соединении нижних 35 (фиг. 4-6) и верхних 38 поперечных балок модулей 3-6 между собой посредством жестких вставок 39, 42 и 53 и парами осей 40, 41 и 44, 45, а нижних поперечных балок 35 с силовыми балками тележек 7, 8 болтами 36 и 37, позволяет воспринимать нагрузку от веса модулей 3-6 не только силовыми балками тележек 7, 8, но и металлоконструкцией, в т.ч. поперечными балками 35 и 38, модулей 3-6. При оснащении буровой установки тремя модулями 3, 4 и 46 (фиг. 7) буровых насосов транспортирование модулей возможно производит серийными транспортными средствами по дорогам общего назначения.

Изобретение относится к кустовым буровым установкам для эксплуатационного и разведочного бурения нефтяных и газовых скважин. Кустовая буровая установка включает вышечно-лебедочный блок с лебедкой, ротором, буровым ключом, модули грубой очистки, тонкой очистки и емкости хранения бурового раствора, модуль сбора шлама циркуляционной системы, модули насосного блока, соединенные между собой и вышечно-лебедочным блоком и расположенные в эшелоне на опорах. Модули буровых насосов, грубой очистки бурового раствора и сбора шлама установлены продольно опорам на двух тележках, соединенных между собой вышечно-лебедочным блоком, а энергетические модули установлены сзади вышечно-лебедочного блока. Остальные модули циркуляционной системы установлены поперечно на опорах, при этом блок тонкой очистки и одна емкость хранения бурового раствора, объединенные в единый модуль, расположены соответственно за модулями грубой очистки, сбора шлама и буровых насосов. Модули буровых насосов, грубой очистки и сбора шлама, установленные на тележках, снабжены нижними и верхними поперечными балками, при этом балки смежных модулей жестко связаны между собой, а нижние поперечные балки жестко связаны с тележками. Технический результат заключается в снижении трудоемкости изготовления и монтажа установки. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Кустовая буровая установка, включающая вышечно-лебедочный блок с лебедкой, ротором, буровым ключом, модули грубой очистки, тонкой очистки и емкости хранения бурового раствора, модуль сбора шлама циркуляционной системы, модули насосного блока, соединенные между собой и вышечно-лебедочным блоком и расположенные в эшелоне на опорах, энергетические модули, линии коммуникации, кабели, манифольд и трубопроводы циркуляционной системы, отличающаяся тем, что с целью снижения трудоемкости изготовления и монтажа, повышения безопасности эксплуатации установка дополнительно снабжена тележками, соединенными между собой и вышечно-лебедочным блоком, с установленными на них вдоль опор, начиная со стороны расположения лебедки, модулями буровых насосов, грубой очистки бурового раствора и сбора шлама, а энергетические модули установлены сзади вышечно-лебедочного блока, остальные модули циркуляционной системы установлены поперечно на опорах, при этом блок тонкой очистки и одна емкость хранения бурового раствора, объединенные в единый модуль, расположены соответственно за модулями грубой очистки, сбора шлама и буровых насосов.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что модули буровых насосов, грубой очистки и сбора шлама, установленные на тележках, снабжены нижними и верхними поперечными балками, при этом поперечные балки смежных модулей жестко связаны между собой, а нижние поперечные балки жестко связаны с тележками.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что нижние поперечные балки модулей соединены с тележками как минимум двумя болтами, при этом смежные нижние и верхние поперечные балки снабжены как минимум одной жесткой вставкой с возможностью взаимодействия с боковыми поверхностями поперечных балок, в балках со стороны смежных модулей и по обе стороны жестких вставок выполнены как минимум по два сквозных соосных отверстия, в которых установлены ответно выполненные оси.