Плавучая буровая установка Советский патент 1984 года по МПК E21B15/02 

оо Изобретение относится к буровой технике, в частности к плавучим буровым установкам с системой компенсации перемещения кронблока при выполнении нефтяных и газовых скважин на ai-nr гориях морей, Известна плавучая буровая установка, содержащая буровую вышку, подвижный в вертикальном направлении кронблок, компенсационные гидроцил ндры, рычажное устройство с натяжными щкивами для компенсации натяжения ходовой и неподвижной ветвей талевого каната, талевый канат, талевый блок 1. Недостатки установки - сложность конструкции, большие потери на трение. Известна также конструкция плавучей буровой установки, содержащая выщку, систему компенсации перемещения кронблока, включающую подвижный в вертикальном направлении кронблок, направляющие балки, компенсационные пневмоцилиндры, корпуса которых жестко закреплены на выщке, обводные щкивы неподвижной и ходовой ветвей талевого каната 2. Однако в состав системы компенсации перемещения кронблока этой установки входит узел, включающий четырехзвенник рычагов, что приводит к увеличению габаритов узла, увеличению массы оборудования, располагаемого на верхней части выщки. Последнее ведет к повыщению центра тяжести плавучей буровой установки и к увеличению ее крена при волнении моря. Кроме того, из-за расположения натяжных щкивов на подвижных рычагах четырехзвенника и обводных щкивов в верхней части рамы затрудняются работы, связанные с оснащением талевой системы канатом, с обслуживанием щкивов и щарниров. Наличие многочисленных щарниров в четырехзвеннике ведет к дополнительным потерям на трение и поэтому увеличивает неравномерность поддержайим нагрузки на крюке и, следовательно, на долоте, что снижает скорость проходки ствола скважины. Кроме того, применение гидроцилиндров с большой длиной хода (5-6 м) создает трудности при изготовлении их гильз. Гидроцилиндры такой большой длины загромождают внутривыщечное пространство и способствуют повыщению общего центра тяжести буровой установки и увеличению ее крена при волнении моря. Целью изобретения является упрощение конструкции системы компенсации перемещения кронблока. Поставленная цель достигается тем, что в плавучей буровой установке, содержащей выщ-ку, систему компенсации перемещения кронблока, включающую подвижный в вертикальном направлении кронблок, направляющие балки, компенсационные пневмоцилиндры, корпуса которых жестко закреплены на выщке, обводные щкивы неподвижной и ходовой ветвей талевого каната, щтоки компенсационных цилиндров снабжены обводными щкивами с цепными удлинителями хода, одни концы которых закреплены на выщке, а другие - на кронблоке, причем обводные щкивы ходовой и неподвижной ветвей талевого каната установлены на концах щтоков компенсационных цилиндров соосно с обводными щкивами цепных удлинителей. На фиг. 1 изображена плавучая буровая установка с компенсатором перемещения и талевой системой; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема оснастки талевой системы 5x6 с буквенным обозначением порядка последовательного размещения талевого каната по щкивам кронблока и талевого блока, начиная с неподвижной ветви каната. Плавучая буровая установка содержит выщку 1, компенсационные пневмоцилиндры домкратного действия - левый 2 и правый 3, установленные в верхней части, выщки. На концах щтоков 4 пневмоцилиндров 2 и 3 установлены опорные узлы 5, содержащие обводные блоки 6 цепных удлинителей 7 хода. Цепные удлинители 7 хода состоят из нескольких рядов грузовых пластинчатых цепей, одни концы 8 которых жестко закреплены в верхней части выщки а другие концы 9 - к подвижному кронблоку 10. В каждом опорном узле 5 установлены щкивы 11 и 12 кронблока 10 для ходовой 13 и неподвижной 14 ветвей талевого каната. Шкивы 11 и 12 кронблока выполнены вертикально подвижными и одновременно выполняют функции натяжных щкивов ветвей 13 и 14 талевого каната. Кронблок 10 имеет раму 15, на которой размещены шкивы 16. Для обеспечения перемещения кронблока 16 вдоль оси выщки и фиксации его от боковых перемещений на раме 15 установлены направляющие ролики 17, а на верхней части вышки 1 установлены направляющие балки 18. Кронблок 10 соединен ветвями талевого ,| аната 19 с талевым блоком 20 и крюком При этом оснастка талевой системы выполняется согласно, например, схемы указанной на фиг. 3. При помощи пневмолиний 22 и системы 23 управления пневмоцилиндры 2 и 3 с пневмобаллонами 24 большой емкости (6-7 мЗ). Плавучая буровая установка при вертикальной качке на море работает следующим образом. При перемещении плавучей буровой установки вместе с выщкой 1 вверх и вниз под действием волн в процессе бурения скважины происходит изменение нагрузки на крюке 21 и соответственно на кронблоке 10, опирающемся через цепные удлинители 7 хода на штоки 4 пневмоцилиндров 2 и 3, которые, в свою очередь, опираются на вышку 1. При движении плавучей буровой установки с вышкой 1 вверх нагрузка на крюк 21 и соответственно на пневмоцилиндры 2 и 3 увеличивается за счет натяжения бурильной колонны и снятия части нагрузки с бурового долота. При этом происходит увеличение давления воздуха в поршневых полостях пневмоцилиндров 2 и 3, вследствие чего воздухсжимаетея в цилиндрах и во всей пневмосистеме и его объем уменьшается. Поэтому кронблок 10 сохраняет свое первоначальное положение относительно дна моря и забоя скважины. Цепные удлинители 7 позволяют штокам 4 при сжатии воздуха в цнёвмоцилиндрах перемещаться лишь на половину хода плавучей буровой установки. При движении плавучей буровой установки вниз нагрузка на крюке 21 и штоках 4 пнев.моцилиндров 2 и 3 уменьшается и происходит обратный процесс расширения воздуха в пневмосистеме и поддержания кронблока 10 и блока 21 в первоначальном положении относительно дна моря и забоя скважины. Поскольку объем воздуха в пневмоцилиндрах 2 и 3 по сравнению с имеющимся объемом воздуха в пневмобаллонах 24 меньше в 10-12 раз, то при качке плавучей буровой установки его изменение в цневмоцилиндрах 2 и 3 не вызывает значительных изменений давления во всей нневмосистеме, а значит, и изменения нагрузки на крюке 21 и далее на буровом долоте. При компенсации вертикальной качки натяжные шкивы 11 и 12 на опорных узлах 5 штоков 4 пневмоцилиндров 2 и 3 компенсируют изменение натяжения ходовой 13 и неподвижной 14 ветвей талевого каната. Компенсация, происходит за счет перемещения участков ходовой 13 и неподвижной 14 ветвей по натяжным шкивам 11 и 12 вместе с кронблоком 10 на длину хода кронблока. При перемещении буровой установки вверх происходит втягивание штоков в цилиндры и сокращение расстояния между пневмоцилиндрами 2 и 3 и опорными узлами 5 штоков 4. Однако при этом пропорционально увеличивается расстояние между штоками 4 и кронблоком 10. Ветви талевого каната iS и 14 перекатываются по шкивам 1 I и 12 в сторону кронблока 10. Таким образом, длина ветвей 13 и 14 талевого каната остается неизменной при неизменном их натяжении. При перемещении буровой установки вниз происходит увеличение расстояния между пнеьмоцилиндрами 2 и 3 и опорными узлами 5 штоков 4, т. е. штоки 4 выдвигаются. Однако и расстояние между кронблоком 10 штоками 4 пропорционально уменьшается, ветви 13 и 14 талевого каната перекатываются по шкивам 11 и 12 в сторону уходящей вниз вышк 1. Длина ходовой и неподвижной ветвей 13 и 14 и их натяжение остаются неизменными. Применение цепных удлинителей хода для подвески нодвижного кронблока на компенсационных пневмоцилиндрах создает целый ряд преимуществ. Зона перемещения кронблока смещается вниз и снижается общий центр тяжести компенсационной системы. Так, например, при ходе кронблока в 4,0 м понижение центра тяжести компенсационной системы достигает 4,5 м. Выполнение вертикально подвижными шкивов кронблока для неподвижной и ходовой ветвей талевой оснастки с размещением этих щкивов на опорных узлах штоков компенсационных пневмоцилиндров с одновременным выполнением этими шкивами функций натяжных шкивов значительно упрощает конструкцию натяжных устройств ветвей талевой оснастки. Компенсационная система позволяет уменьшить длину корпуса гидроцилиндра на величину половины длины хода подвижного кронблока. Это позволяет сократить высоту вышки, уменьшить высоту ее центра тяжести и, следовательно, уменьшить крен буровой установки при волнении моря.

ПЛАВУЧАЯ БУРОВАЯ УСТАНОВКА, содержащая вышку, систему компенсации перемещения кронблока, включающую подвижный в вертикальном направлении кронблок, направляющие балки, компенсационные водные щкивы неподвижной и ходовой ветвей талевого каната, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции системы компенсации, штоки компенсационных цилиндров снабжены обводными шкивами с цепными удлинителями хода, одни концы которых закреплены на вышке, а другие - на кронблоке, причем обводные шкивы ходовой и неподвижной ветвей талевого каната установлены на концах штоков компенсационных цилиндров соосно с обводными шкивами цепных удлителей.