Устройство для бурения скважин Советский патент 1992 года по МПК E21B3/02 

низм поворота подвески, выполненный в виде установленных на корпусе 1 вертлюга гидроцилиндров 29 и вертикального патрубка 30, в полости которого размещен вал с закрепленными на его концах шестерней 39 и фрикционным диском 38 для взаимодействия соответственно с зубчатым колесом 48, размещенным на корпусе 20, и стволом 2 вертлюга посредством закрепленного на последнем фрикционного диска 47. Штоки гидроцилиндров 29 связаны с вертикальным патрубком 30. Подвеска имеет гибкий ограничитель поворота, один конец которого закреплен на корпусе 1 вертлюга, а другой - на корпусе подвески. При наращивании бурильной колонны талевая система поднимает устройство на требуемую высоту. Включают привод вращения и приводят во вращение ствол 2. Подачей рабочей жидкости в бесштоковые полости гидроцилиндров 29 вводят механизм поворота подвески в зацепление с фрикционным диском 47 и зубчатым колесом 48. При этом фрикционный диск 47 приводит во вращение фрикционный диск 38, вал, шестерню 39, зубчатое колесо 48 и корпус 20 подвески, что обеспечивает упрощение конструкции. 1 з.п. ф-лы. Зил.

Использование: горное дело при бурении скважин с целью повышения надежности работы. Сущность изобретения: устройство включает вертлюг, содержащий установленный в корпусе 1 на подшипниках 6-8 ствол 2, связанный с бурильной колонной, привод вращения ствола вертлюга, подвеску с корпусом 20, связанную штропа- ми 21 с элеватором 22, гидроцилиндры 25 вертикального перемещения подвески, гидроцилиндры 23 отклонения штропов и меха

Изобретение относится к буровой технике, в частности к устройствам для бурения скважин.

Известны устройства, в которых вращатели подвешивают на крюке талевой системы буровой установки, причем вращатели жестко связаны с вертлюгами и перемещаются по направляющим по всей высоте вышки.

Однако известные устройства сложны по конструкции, требуют специальных направляющих по всей высоте вышки.

Известна сборка, используемая для бурения скважин , в которой роторное устройство подвешивают на крюке талевой системы буровой установки. Сборка содержит пустотелый вал (ствол), на нижнем конце которого имеется резьба для соединения с верхним концом бурильной колонны. Ниже роторного устройства на двух звеньях подвешен подъемник для колонны бурильных труб. На наружной стороне сборки, содержащей пустотелый вал, расположено подъемное устройство, установленное на двух звеньях в виде подвески.

Недостатками известного устройства являются неудовлетворительная надежность ввиду его сложной конструкции, наличия привода для вращения бурильной колонны и дополнительного привода для поворота подвески, которые перемещаются по всей высоте вышки по направляющим.

Цель изобретения - повышение надежности работы за счет упрощения конструкции устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для бурения скважин, включающем вертлюг, ствол которого связан с бурильной колонной, привод вращения ствола

вертлюга, подвеску, соединенную -с элеватором, гидроцилиндры вертикального перемещения подвески, гидроцилиндры отклонения штропов и механизм поворота

подвески с зубчатой передачей, колесо которой установлено на корпусе подвески, механизм поворота подвески выполнен в виде установленных на корпусе вертлюга гидроцилиндров и вертикального патрубка, в полости которого размещен вал с закрепленными на его концах шестерней и фрикционным диском для взаимодействия соответственно с зубчатым колесом и стволом вертлюга посредством закрепленного

на последнем фрикционного диска, при этом штоки гидроцилиндро.в связаны с вертикальным патрубком.

Подвеска имеет гибкий ограничитель поворота, один конец которого закреплен

на корпусе вертлюга, а второй - на корпусе подвески.

На фиг. 1 изображено устройство для бурения скважин, общий вид; на фиг.2 - то же, вид слева; на фиг.З - механизм поворота

подвески.

Устройство для бурения скважин включает вертлюг, подвеску и механизм поворота подвески.

Вертлюг содержит корпус 1, ствол 2 с

каналами 3 и 4, подшипники 5-8, подвод, состоящий из цилиндрической 9 и дуговой 10 частей с. каналами 11 и 12, уплотнение, состоящее из верхнего 13 и нижнего 14 узлов с гайкой 15,/ крышку 16, штропы 17,

установленные шарнирно на осях 18, нижнюю крышку 19.

Подвеска снабжена корпусом 20, откло- нителем штропов 21 с элеватором 22, состоящим из гидроцилиндров 23 с гибкими

связями 24 (например, канатами), подъем- ником штропов 21, состоящим из гидроцилиндров 25 и кольцевой опоры 26.

Механизм поворота подвески (фиг.З) снабжен установленными на кронштейнах 27 с окнами 28 гидроцилиндрами 29 и вер- тикальным патрубком 30, внутри Которого размещен на подшипниках 31 и 32 вал 33 с закрепленными на его концах шпонками 34 и 35 и гайками 36 и 37 фрикционным диском 38 и шестерней 39, причем гидроцилиндр29 состоит из гильзы 40, поршня 41, штока 42t пружины 43 для постоянного поддержания механизма поворота в отведенном положении, а вертикальный патрубок 30 снабжен установленными на осях 44 роликами 45 и перемещается вдоль окон 28 в горизонтальном направлении.

Вращение от ведущего вала (штанги) 46 с наружными гранями передается через ствол 2 с внутренними гранями, фрикционный диск 47, механизм поворота, зубчатое колесо 48 к подвеске.

Ограничителем вращения подвески служит гибкий ограничитель 49 (канат, цепь), концы которого закреплены на корпусе 1 вертлюга и на корпусе 20 подвески.

Вращение от ведущего вала (штанги) 46 к бурильной колонне 50 передается через ствол 2.

Устройство работает следующим обра-

ЭОМ.

Перед началом бурения скважины устройство подвешивают при помощи штропов 17 на та левой системе буровой установки, верхний конец ствола 2 соединяют с веду- щим валом (штангой) 46, подвод вертлюга соединяют с буровым рукавом от нагнетательной линии буровых насосов, нижний конец ствола 2 соединяют с бурильной колонной 50, несущей на нижнем конце бу- ровое долото. Гидроцилиндрами 23 отклоняют штропы 21 и отводят элеватор 22 от оси скважины (бурильной колонны 50).

Во время бурения скважины буровой раствор, нагнетаемый буровыми насосами через буровой рукав, каналы 11 и 12 подвода, каналы 3 и 4 ствола 2, полость бурильной колонны 50, поступает к долоту на забое скважины. При этом ротор, установленный на верхней площадке буровой вышки, вра- щает ведущий вал (штангу) 46, ствол 2 и бурильную колонну 50 с долотом.

После окончания бурения скважины на длину свечи бурильную колонну сажают на специальные клинья (типа пневмоклиньев ротора) с дистанционным управлением, установленные на буровой площадке по оси скважины (не показано). Подачей рабочей жидкости (масла) в вертикальные гидроцилиндры 25 создают давление над поршнем. При этом шток гидроцилиндра 25 опирается на кольцевую опору 26, а подвеска с отклоненными штропами 21 поднимается и освобождает пространство вокруг нижнего конца ствола 2 и муфты бурильной колонны 50. Машинным ключом, установленным на рабочей площадке буровой установки (не показан), отвинчивают ствол 2 от бурильной колонны 50.

В целях уменьшения износа зажимных клиньев вращающейся части машинного ключа отвинчиваний ствола 2 от бурильной колонны 50 можно осуществлять ротором, установленным на верхней площадке вы- . шки(не показан), путем вращения ведущего вала 46 и ствола 2. Для этого невращающаяся часть трубозажимного устройства машинного ключа зажимает муфту бурильной колонны 50.

После отвинчивания ствола 2 от бурильной колонны 50 освобождают трубозажим- ное устройство машинного ключа от муфты бурильной колонны 50 и отводят от оси скважины. Подают рабочую жидкость (масло) в штоковую полость вертикального гидроцилиндра 25, опускают подвеску до посадки на кольцевую опору 26. Талевой системой буровой установки приподнимают устройство для бурения скважин и подачей рабочей жидкости в гидроцилиндры 23 опускают штропы 21 с элеватором 22 в исходное подвешенное состояние. На этом процесс отсоединения ствола 2 от бурильной колонны 50 заканчивается.

Для наращивания на бурильную колонну следующей бурильной свечи талевой системой буровой установки поднимают устройство для бурения скважин на требуемую высоту. Включают ротор и приводят во вращение ведущий вал 46 со стволом 2. Подачей рабочей жидкости в бесштоковые полости гидроцилиндров 29 вводят механизм поворота подвески (фиг.З) в зацепление с фрикционным диском 47 и зубчатым колесом 48. При этом фрикционный диск 47, за- крепленный на стволе 2, приводит во вращение фрикционный диск 38, вал 33, шестерню 39, зубчатое колесо 48. Ввиду жесткого крепления зубчатого колеса 48, вертикальных гидроцилиндров 25 и шарнирного соединения гидроцилиндров 23 к корпусу 20 подвески они будут вращаться с частотой вращения зубчатого колеса 48. Для уменьшения скорости вращения подвески по кольцевой опоре 26 передача от ротора буровой установки до зубчатого колеса 48 имеет необходимое передаточное отношение. Нижние концы штоков вертикальных гидроцилиндров 25 при вращении корпуса

20 подвески и при отсутствии в полостях вертикальных гидроцилиндров 25 давлений будут скользить по поверхностям кольцевой опоры 26 (на нижних концах штоков гидроцилиндров 25 могут быть установлены ролики для перекатывания по поверхности кольцевой опоры 26).

Поворот подвески в ту или другую сторону ограничивается гибким ограничителем 49 для предотвращения закручивания и обрыва подводящих рабочую жидкость к гидроцилиндрам шлангов, а смягчение ударов в крайних положениях подвески (натяжении ограничителя 49) происходит за счет проскальзывания между фрикционными дисками 47 и 38, а также выполнения гибкого ограничителя 49 с пружиной растяжения.

После поворота и установки подвески для соединения элеватора 22 с бурильной свечой подают рабочую жидкость в гидроцилиндры 23 и направляют элеватор 22 в сторону расположения бурильной свечи. Подвешиваютсвечу на элеваторе 22, поднимают устройство со свечой, приводят штро- пы 21 в исходное вертикальное положение.

Для соединения ствола 2 с бурильной свечой, а свечи с бурильной колонной 50 нижний конец свечи сажают на верхний конец бурильной колонны 50 и при помощи машинного ключа их свинчивают. Затем ствол 2 сажают на верхний конец свечи с бурильной колонной. При этом срабатывает амортизатор, установленный на верхних концах штропов 17 (не показан), чтобы смягчить посадку ствола 2 на резьбу свечи. Включением ротора приводят во вращение ведущий вал 46 и свинчивают ствол 2 с бурильной свечой (бурильной колонной). После свинчивания открывают дверки элеватора 22 и подачей рабочей жидкости в гидроцилиндры 23 отклоняют штропы 21, а элеватор 22 отводят в сторону от оси скважины (бурильной колонны).

На этом процесс наращивания бурильной колонны заканчивается. В дальнейшем

цикл бурения скважины на длину свечи и наращивания бурильной колонны повторяется.

При проведении спуско-подъемных операций посадка бурильной колонны осуществляется на специальные клинья (типа пневмоклиньев ротора), а соединение или отсоединение бурильных свечей производится машинным ключом, установленным

на рабочей площадке буровой установки. Спуско-подьем устройства для бурения скважин с подвешенной на его элеваторе

бурильной колонной осуществляется талевой системой. Ведущий вал 46 перемещается вверх-вниз совместно с устройством.

Применение изобретения позволяет повысить надежность устройства. Формул а изо бретени я

подвески, гидроцилиндры отклонения штропов и механизм поворота подвески с зубчатой передачей, колесо которой установлено на корпусе подвески, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, механизм поворота подвески выполнен в виде установленных на корпусе вертлюга гидроцилиндров и вертикального патрубка, в полости которого размещен вал с закрепленными на его концах шестерней

и фрикционным диском для взаимодействия соответственно зубчатым колесом и стволом вертлюга посредством закрепленного на последнем фрикционного диска, при этом штоки гидроцилиндров связаны с вертикальным патрубком.

корпусе подвески.