Устройство для проведения спуско-подъемных операций с бурильными трубами Советский патент 1983 года по МПК E21B19/14 

Изобретение относится к автоматизированным буровым установкам, а именно к устройствам для осуществления спуска и подъема бурильного инструмента в процессе проводки скважины (процесс извлечения буровой нитки и расстановка свечей на вышке протекает в автоматическом режиме).

Наиболее близким к изобретению является устройство, включающее сте лаж для приема и хранения свечей бурильных труб, реечный механизм, подъемные и зажимные головки, пальц стеллажа, расположенные параллельными рядами Cl.

Однако данное устройство не позвляет вести спускоподъемные операции р автоматическом режиме.

Целью изобретения является обеспечение автоматизации процесса,

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено управляющим вычислительным блоком, блоком ввда-вывода, блоком для воспроизведения и индикации и пультом бурилыцика с селектором выбора режимов работы, при этом реечный механизм имеет подъемную головку с горизонтальным рычагом, узел поддержания каретки и датчики состояния подъемной головки для зажатия трубы и открытия пальцев и датчик скорости реечного механизма, связанные с вычислительным блоком.

Кроме того, устройство снабжено дополнительным реечным механизмом с кареткой, захватом свечей оуриль.ных труб, узлом поддержания каретки и датчиком зажатия свечи захватом.

На фиг.1 изображена буровая вышка, вертикальный разрез; на фиг.2 узел стеллажа и панели направляющих пальцев, вид сверху; на фиг.З подъемная головка; на фиг.4 - клещи подъемной головки; на фиг. 5, б и 7 - виды реечного механизма с датчиками; на фиг.8 - узлы выччслительного блока; на фиг.9 - панель пускового блока; на фиг.10 - подъемник труб; на фиг.11 - алгоритм подъе ма бурильного инструмента из скважины.

На буровой вышке (фиг.1) размещены реечные механизмы 1, 2 и 3, служащие для установки свечей на стеллаже вышки, имеющей направляющие пальцы 4 с зажимами 5 и б (). Каждый направляющий палец 4 имеет ряд рассредоточенных запоров, расположенных друг от друга на расстоянии достато ном вмещения диаметра трубы бура, и простирающихся от одного до другого конца направляющих палцев. В данном случае показано по 12 таких замков на каждый направляющий палец. В о.ткрытых или поднятых

положениях замки показаны, например, позицией 6, а в закрытых положенияхпозицией 5. При открытом положении замка труба может свободно перемещатся в промежуток между направляющими пальцами и из него.

На фиг.2 изображен узел 7 поддержания каретки, захват 8 труб, размещный на рычаге 9, каретка 10 с реверсивным двигателем 11; на фиг.З подъемная головка с клещами 12 и подъемным тросом 13; на фиг.4 - работа клещей, управляемых гидроцилиндрами 14 и 15.

На фиг.З, б и 7 видно размещение двигателя 11 каретки и датчика 16 скрости и положения реечного механизма

На фиг.8 показаны блок 17 индикации, вычислительный блок 18 и пульт 19 бурильщика, а также ввод и вывод сигналов на вычислительный блок. На фиг.10 изображен подъемник 20 (см. также фиг.1Ь имеющий датчик 21 жесткого запирания подъемника. Свеча 22 бурильных труб зажата клещами, горизонтальных рычагов реечных механизмов 1 и 3.

На фиг.11 показан алгоритм подъема бурильного инструмента в виде последовательности операций: 22-33 отдельные операции.

Кроме того, устройство содержит лебедку 34 с тросом 35 и полиспастом 36, клеЩи 37-верхнего реечного механизма.

9 Устройство работает следующим образом.

Бурильный инструмент извлекается из скважины обычным способом с помощью лебедки 34 с подъемником 20 и тросом 35 полиспаста 36. После отсоединения верхней свечи от бурильных труб свеча зажимается и приподнимается с помощью реечных механизмов 1 и 3 и троса 13 головки 12. Перемещения каретки и запирание подъемника фиксируются соответственно датчиками 16 и 21, связанными электрически с .вычислительным блоком 18, на который могут, в свою очередь, подаваться сигналы от пульта 19 с помощью узлов управления, как показано на фиг.9. На выход блока 18 подключен блок 17 индикации, на котором отображается ход операций. Полученные вычислительным Jблoкoм 18. сигналы датчиков анализируется и далее в соответствии с заложенной программой блок 18 воздействует на реечные механизмы 1 и 3 и производит установку свечи на стелла х.

На фиг. 11 иллюстрируется ход операций при подъеме бурильного инструмента из сквахсины. При работе устройства блок 23 свидетельствует, что реечные механизмы, показанные на фиг. позициями 1 и 3, находятся в резервном положении вдали от осевой лиНИИ скважины (между осевой линией скважины и стенкой буровой ньшки). При подготовке к подъему нитки бура вначале производится ручная работа, при которой от оператора требуется поднять блок полиспаста и нитку трубы бура и установить так, чтобы эалжнуть нитку бура на месте и предотвратить дальнейшее вертикальное перемещение . Это положение, нитки бура иллюстрируется на фиг.1, где блок полиспаста поднимается посредством применения подъемного механизма 34. и троса 35.Как показано блоком 25;к осевой линии скважины движутся два реечны механизма, а их клещи захватывают атойку трубы бура. В этот момент (как показано блоком 26| выполняетря дополнительное ручное действие, т.е. соединение разъединяется посредством ручного или автоматического приведения в действие захватов (не показаны). Кроме того, подъемник 20 открывается и блок полиспаста. 36 оттягивается к стенке буровой вышки 1ФИГ.1), чтобы дать возмшсность отвести стойку от ее местоположения, примыкающего к осевой

линии СКВЕ1ЖИНЫ..

Как показано блоко1# 27, снова выбирается автоматическое функционирование системы размещения трубы бура на стеллаже, при помощи которог подъемная головка 12, приводимая в действие через трос 13, поднимает стойку вертикально для того, чтобы освободить конец нитки бура. Блок 28 иллюстрирует следующее автоматическое действие, при помощи которого pee ltnte механизмы 1 и 3 одновременно переводятся к местоположению ряда рядом с панелью направляющих пальцев (фиг.2 ). Далее, как показано блоком 29, механизм 1 и 3 синхронно переводятся к местоположению колонки в одном из промежутков панели направляющих пальцев. Блок 30 показывает, что подъемная головка 12 автоматически опускает стойку на место установки. Блок 31 показывает, что соответствующая защелка направлящего пальца 5 (, запирает стойку на месте внутри панели направляющих пальцев. Блок 32 показывает, что клещи 12 и 37 открываются и освобождают стойку, а реечные механизмы 1 и 3 возвращсиотся в резервное положение в некоторой средней точке между стенкой буровЪй вышки и осевой линией скважины, как показано блоком 33.

Логика программы вычислительного устройства допускает эффективную гибкость в обеспечении требуемого смещения рычагов реечного механизма, которое выполняет наклонное хранение труб.В случае,если требуется наклонное хранение трубы,верхний 1 и средний 3,а возможно и нижний 2 реечные механизмы для размещения трубы на стеллаже будут запрограммированы таким образом,чтобы вызыват наклоняющие смвцения секций трубы во время началь ной фазы перемещения вдоль вертикальной оси,после которого реечные механизмы будут транспортировать секции трубы в наклонном положении к конкретному месту их ;хравёмия..

20

13

UJ.J

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СПУСКО-ПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ С БУРИЛЬНЫМИ ТРУБАМИ, включающее стеллаж для приема и поддержания свечей бурильных труб в буровой вышке, реечный механизм с кареткой, расположенный меж: ду стеллажом и основанием буровой вьшжи, подъемные и зажимные головки и рейку, имеющую пальцы, расположенн1;11е рядами, отличают е-е. с я тем, что, с целью обеспечения автоматизации процесса, оно управляющим вычислительным 6ЛОКО14, блоком ввода-вывода, блоком 4ля воспроизведения и индикации и . пультом бурильщика с селектором выбора режимов работы, при этом реечный механизм имеет подъемную голоеку с горизонтальным рычагом, узел поддержания каретки и датчики состояния подъемной головки для зажатия трубы и отк илтия пальцев и датчик скорости реечного механизма, связанные с вычислительным блоком. 2. Устройство по п.1, о т л ича. ющееся тем, что оно снабСО жено дополнительным реечным механизмом с каре1ткой, захватом свечей бурильных труб, узлом поддержания каретки и датчиком зажатия свечи за- хватом. а:

f

x

II

v

v

ПЭ

w