Автоматизированный подводный буровой станок Советский патент 1992 года по МПК E21B7/12 E21B3/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности к технике геологоразведочного бурения, для поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.

Известен погружной буровой станок, включающий основание с опорами, V-об- разную раму, несущую две кассеты бара- банно-револьверноготипа, одна из которых - с бурильными трубами, а другая - с кер- ноприемниками, и соответствующие им мачты с подвижным вращателем и подъемной лебедкой, служащие для извлечения керноприемников.

Недостатком этого станка являются не- производительные затраты времени на перемещение V-образной рамы на определенный угол в цикле каждого интервала бурения для поочередного подвода кассеты с бурильными трубами или с кер- ноприемниками для их установки на ось скважины.

Целью изобретения является повышение производительности за счет сокращения затрат времени на спуско-подъемные операции.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматизированном подводном буровом станке, содержащем основание с опорами, мачту, вращатель с гидропатронами и механизмом подачи, кассету-барабан револьверного типа с бурильными трубами и размещенными в них керноприемниками, расположенный соосно с вращателем механизм извлечения керноприемников, враща-ч

&

о о ел

тель имеет размещенные над верхним гидропатроном проходной сальниковый узел и промывочный узел с клапаном, при этом проходной сальниковый узел выполнен в виде стакана с размещенным в нем подпружиненным упругим элементом для прописка бурильной трубы и герметизации полости верхнего гидропатрона от промывочного узла, который выполнен в виде связанной с корпусом верхнего гидропатрона крышки со штуцером для подачи промывочной жидкости в бурильную трубу, а клапан промывочного узла имеет привод и установлен с возможностью пропуска в полость промывочного узла и проходного сальника бурильной трубы и керноприемника в процессе спуско-подъемных операций и герметизации полости промывочного узла в процессе бурения от окружающей среды, при этом кассета-барабан установлена на мачте с возможностью поворота относительно последней и размещена между механизмом извлечения керноприемников и вращателем

На фиг. 1 изображен автоматизированный подводный буровой станок; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - проходной сальниковый узел.

Автоматизированный подводный буровой станок содержит основание 1, систему горизонтирования с выдвижными опорами 2, мачту 3 трубчатой формы, на которой закреплена с возможностью поворота кассета-барабан 4 револьверного типа с приводом 5. На кассете расположены бурильные трубы 6 с размещенными внутри них керноприемниками 7, закрепленные фиксирующими устройствами 8 и 9.

Гидроцилиндры 10 и 11 установлены на ферме 12, жестко закрепленной на мачте, и служат для размыкания фиксирующих устройств. На ферме размещен механизм извлечения керноприемников, на блочке 13 которого подвешен на тросе ловитель 14, проходящий через направляющее устройство 15.

На основании 1 размещен вращатель 16 шпиндельного типа с механизмом подачи, состоящим из двух гидроцилиндров 17 и 18, двух гидропатронов 19 и 20 и гидромотора 21. При этом вращатель имеет проходной сальниковый узел 22, размещенный над верхним гидропатроном 19. Кассета-барабан размещена между механизмом извлечения керноприемников и вращателем.

На основании также размещены контейнер е аккумуляторной батареей 23. теле- камера 24, трубодержатель 25, гидростанций 26, промывочный насос 27 (фиг. 2) и лебедка 28 керноприемника.

В гидропатроне 19 вращателя имеется зажимное устройство 29 (фиг, 3) для установки и закрепления бурильных груб, проходящих через проходной сальниковый

узел. Проходной сальниковый узел выполнен с уплотняющим устройством 30, подпружиненным упругим элементом 31, размещенным в стакане 32 для пропуска бурильной трубы и герметизации полости

0 верхнего гидропатрона от промывочного узла. Промывочный узел выполнен в виде связанной с корпусом верхнего гидропатрона крышки 33 со штуцером 34 для подачи промывочной жидкости в бурильную трубу. Кла5 пан 35 промывочного узла соединен с приводом, выполненным в виде гидроцилиндра 36 со штоком, и установлен с возможностью пропуска в полость промывочного узла и проходного сальнико0 вого узла бурильной трубы и керноприемника в процессе спуско-подъемных операций. Герметизация полостей от окружающей среды осуществлена за счет установки на стакане 32 сальникового уплотнения.

5 Автоматизированный подводный буровой станок работает следующим образом.

В районе проведения геологоразведочных работ автоматизированный подводный буровой станок опускается на дно. С по0 мощью телекамеры 24 выбирается ровная площадка для установки. На выбранной площадке он устанавливается по датчикам касания дна (не показаны) и после их срабатывания включается в работу гидростанция

5 26, питаемая, например, при автономном варианте от контейнера с аккумуляторной батареей 23. Основание 1 автоматически устанавливается в горизонтальное положение с помощью системы горизонтирования и ее

0 выдвижных опор.

В начале процесса бурения вращатель 16 располагается в крайнем верхнем положении. Бурильная труба 6 находится в зажимном устройстве 29 верхньго

5 гидропатрона 19. Клапан 35 закрыт посредством штока гидроцилиндра 36, являющегося его приводом. Включается промывочный насос 27. Громывочная жидкость вводится в проходной сальниковый узел 22 через шту0 цер 34 промывочного узла. Утечки промывочной жидкости в затрубное пространство предотвращаются посредством уплотняющего устройства 30, подпружиненного упругим элементом 31 в стакане 32.

5 вращающегося с бурильной трубой от гидромотора 21 в сальниковом уплотнении, размещенном под крышкой 33 промывочного узла.

Подача бурильной трубы б с размещенным в ней керноприемником 7 осуществляется гидроцилиндрами 17 и 18. При опускании вращателя 16 в крайнее нижнее положение промывочный насос 27 выключается. Бурильная труба зажимает трубодержате- TieM 25. а верхний гидропатрон 19 разжима- ется и одновременно открывается клапан 35. Включается лебедка 28 керноприемни- ка. Ловитель 14 керноприемника через бло- чек 13, направляющее устройство 15, проходной сальниковый узел 22 и раскры- тые гидропатроны 19 и20 опускаются внутрь колонковой трубы (не показана), захватывает заполненный керном керноприемник, извлекает его из скважины и поднимает в свободную ячейку кассеты-барабана 4 ре- вольверного типа,закрепленной на мачте 3, где он зажимается фиксирующим устройством 9 посредством гидроцилиндра 10, закрепленного на ферме 12. Кассета-барабан поворачивается приводом 5 на определен- ный угол так, чтобы на оси скважины установилась очередная бурильная труба с размещенным внутри нее керноприемни- ком. Фиксирующее устройство 8, приводимое в действие гидроцилиндром 11, удерживающее бурильную трубу в ячейке кассеты-барабана, раскрывается. Расфик- сированная бурильная труба спускается через проходной сальниковый узел 22 и раскрытые гидропатроны 19 и 20, которые служат ей направляющими, до соединения с предыдущей бурильной трубой, находящейся в трубодержателе 25. Опущенная верхняя труба зажимается верхним гидропатроном 19, включается вращатель 16 и происходит ее свинчивание с предыдущей трубой. Одновременно раскрывается фиксирующее устройство 9, удерживающее керноприемную трубу в ячейке кассеты-барабана, и она проваливается в бурильную трубу и занимает свое место в ней на забое скважины. Клапан 35 закрывается. Включается промывочный насос 27, раскрывается трубодержатель 25 и начинается процесс бурения.

Далее описанный процесс повторяется до окончания бурения скважины.

После окончания проходки скважины и извлечения последнего керноприемника вращатель с зажатой верхним гидропатро- ном 19 колонной бурильных труб поднимается в крайнее верхнее положение. Бурильная колонна зажимается трубодер- жатедем 25. Верхний гидропатрон 19 раскрывается и вращатель опускается в крайнее нижнее положение. Верхний конец бурильной трубы при этом выходит через проходной сальниковый узел наружу. Бурильная труба зажимается нижним гидропатроном 20. Включается левое вращение

вращателя и происходит отвинчивание бурильной трубы. Вращатель с зажатой нижним гидропатроном бурильной трубой поднимается в крайнее верхнее положение, при этом свободный конец бурильной трубы надевается на кеоноприемник, входит в ячейку кассеты-барабана и зажимается фиксирующим устройством 8. Нижний гидропатрон 20 раскрывается и вращатель опускается в крайнее нижнее положение, одновременно кассета-барабан поворачивается на определенный угол, подводя очередную ячейку с керноприемной трубой на ось скважины. В этой позиции нижний гидропатрон зажимает очередную бурильную трубу. Трубодержатель 25 раскрепляется и вращатель, поднимаясь в крайнее верхнее положение, подтягивает бурильную колонну. При крайнем верхнем положении вращателя трубодержатель 25 зажимает бурильную колонну. Нижний гидропатрон раскрывается и вращатель опускается в крайнее нижнее положение. При этом верхний конец бурильной трубы выходит наружу через проходной сальниковый узел. В крайнем нижнем положении нижний гидропатрон закрывается и происходит отвинчивание очередной бурильной трубы. Далее цикл повторяется до полного извлечения бурильной колонны из скважины.

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить производительность автоматизированного подводного бурового станка за счет сокращения затрат времени на спуско-подьемные операции при бурении с отбором керна за счет уменьшения количества манипуляций.

Формула изобретения Автоматизированный подводный буровой станок, содержащий основание с опорами, мачту, вращатель с гидропатронами, механизм подачи, кассету-барабан револьверного типа с бурильными трубами и раз- мещенными в них керноприемниками, расположенный соосно с вращателем механизм извлечения керноприемников, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет сокращения затрат времени на спуско-подъемные операции, вращатель имеет размещенные над верхним гидропатроном проходной сальниковый узел и промывочный узел с клапаном, при этом проходной сальниковый узел выполнен в виде стакана с размещенным в нем подпружиненным упругим элементом для пропуска бурильной трубы и герметизации полости верхнего гидропатрона от промывочного узла, который выполнен в виде связанной с корпусом верхнего гидропатрона

крышки со штуцером для подачи промывочной жидкости в бурильную трубу, а клапан промывочного узла имеет привод и установлен с возможностью пропуска в полость промывочного узла и проходного сальника бурильной трубы и керноприемника в процессе спуско-подъемных операций и герметизации полости промывочного узла в процессе бурения от окружающей среды, при этом кассета-барабан установлена на мачте с возможностью поворота относительно последней и размещена между механизмом извлечения керноприемников и вращателем.

Использование: автоматизированный подводный буровой станок предназначен для геологоразведочного бурения при поиске и разведке месторождений полезных ископаемых при размещении его на морском дне. Сущность изобретения: буровой станок содержит основание с опорами, мачту, вращатель с гидропатронами, механизм подачи, кассету-барабан с бурильными трубами и размещенными в них керноприемни- ками,механизмизвлечения керноприемников. Для повышения производительности работы кассета-барабан установлена на мачте с возможностью поворота относительно последней и размещена между механизмом извлечения керноприемников и вращателем, который имеет размещенный над верхним гидропатроном проходной сальниковый узел для пропуска бурильной трубы при спуско-подъ- емных операциях и промывочный узел с клапаном для осуществления в процессе бурения подачи промывочной жидкости на забой и пропуска бурильных труб в процессе спуско-подъемных операций. 3 ил.

4

Фиг 1

ю о to о т г