Механизм расстановки свечей Советский патент 1993 года по МПК E21B19/14 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к механизмам расстановки свечей при спуске и подъеме бурильной колонны.

Известно устройство для подачи буровой свечи, включающее раму, закрепленные на верхнем поясе б/ровой вышки две балки, привод, механизм захвата свечи. Недостатком известного устг-ойства является низкая надежность из-за наличия винтовой передачи, которая имеет большой коэффициент

трения скольжения и требует частой смазки, а клиноременная передача обладает свойством проскальзывания, нагревания и износа с увеличением силы трения при недостаточной смазке винтовой передачи.

Известен механизм расстановки свечей, включающий закрепленные на верхнем поясе буровой вышки две балки с направляющими, установленную с возможностью перемещения вдол и направляющих балок раму с направляющими, перпендикулярно

iw

направляющим балок, механизм захвата свечи, установленный на вертикальной направляющей тележки с возможностью перемещения вдоль нее под действием гидроцилиндра и приводы в виде гидроцилиндров перемещения рамы, тележки и механизма захвата свечи. Известный механизм расстановки свечей обладает недостаточной надежностью из-за использования в нем длинных (до 6 метров) или телескопических гидроцилиндров.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности работы механизма расстановки свечей.

Указанная цель достигается тем, что механизм расстановки свечей, включающий закрепленные на верхнем поясе буровой вышки две балки с направляющими, установленную с возможностью перемещения вдоль направляющих балок раму с направляющими, расположенными перпендикулярно направляющим балок, механизм захвата свечи, установленный на вертикальной направляющей тележки с возможностью перемещения вдоль нее под действием гидроцилиндра и приводы в виде гидроцилиндров перемещения рамы, тележки и механизма захвата свечи, привод перемещения тележки по направляющим рамы выполнен в виде реек, одна из которых закреплена на направляющей рамы и связана зубчатым колесом, закрепленным на одном конце вала, пропущенного через тележку, а другая - закреплена на штоке гидроцилиндра, закрепленного на тележке, и установлена с возможностью взаимодействия с шестерней, закрепленной на другом конце вала, привод перемещения рамы выполнен в виде цепи, закрепленной своими концами на раме и охватывающей звездочки, одна из которых закреплена на балке, а другая - на одном конце вала, пропущенного через направляющую рамы, и рейки, установленной на штоке гидроцилиндра, закрепленного на балке, с возможностью взаимодействия с шестерней, закрепленной на другом конце вала, а механизм захвата свечи связан со штоком гидроцилиндра, закрепленного на тележке; диаметр зубчатого колеса, закрепленного на одном конце вала, пропущенно э через тележку, больше диаметра шестерни, закрепленной на другом его конце; диаметр звездочки, закрепленной на одном кс нце вала, пропущенного через направляющую рамы больше диаметра шестерни, закрепленной на другом его конце; рейки зубчатых передач приводов перемещения тележки и рамы выполнены в форме рамы.

На фиг. 1 изображен общий вид механизма расстановки свечей; на фиг. 2 - вид слева на фиг. 1; на фиг. 3 - вид сверху на фиг. 1; на фиг. 4 - тележка; на фиг. 5 - вид слева на фиг. 4; на фиг. 6 - вид сверху на фиг. 4; на фиг. 7 - вид А на фиг. 1.

Механизм расстановки свечей (фиг. 1,2, 3) включает раму 1 с направляющими 2 и 3, закрепленные на верхнем поясе буровой 0 вышки две балки 4 и 5 с направляющими 6 и 7, тележку 8, приводы 9, 10, 11, механизм захвата свечи 12.

Привод 9 представляет собой вертикально установленный на тележке 8 гидро- 5 цилиндр, шток которого соединен с механизмом захвата 12 свечи.

Привод 10 перемещения тележки 8, установленный на тележке, состоит из гидроцилиндра 13 (фиг. 4, 5, 6) со штоком 14, 0 соединенного с зубчатой рейкой 15 в форме рамы, шестерни 16 для зацепления с зубчатой рейкой 15, подшипников качения 17, вала 18, на концах которого закреплены (например шпонкой) шестерня 16 и зубчатое 5 колесо 19.

Вал 18 пропущен через тележку 8 и вращается на подшипниках качения 20. За счет зацепления зубчатого колеса 19 с закрепленной к раме 1 зубчатой рейкой 21 осуще- 0 ствляют перемещение тележки 8 на роликах 22, установленных на валу 18 через подшипник качения 23.

Привод 11 перемещения рамы 1 с тележкой 8 (фиг. 7), установленный на балке 5, 5 выполнен с зубчатой и цепной передачами и состоит из гидроцилиндра 24, шток 25 которого соединен с зубчатой рейкой 26 в форме рамы, шестерни 27, вала 28, пропущенного через направляющую рамы, веду- 0 щей 29 и ведомой 30 звездочки, цепи 31, концы которой связаны с рамой 1.

Вал 28 вращается на подшипниках качения 32 и 33. Рама 1 перемещается н,э роликах 34 и 35.

5К тележке 8 прикреплены направляющие 36, по которым перемещается подвижная часть механизма захвата 12. К направляющим 36 прикреплена опора 37.

На вышке установлен магазин 38 для 0 удержания и поддержания свечей 39 в вертикальном состоянии.

Механизм захвата 12 свечи захватывает и переносит свечу 40 от оси скважины в магазин 38 и обратно.

5 Механизм расстановки свечей работает следующим образом.

При подъеме бурильной колонны рама 1 находится против оси скважины, тележка 8 - в исходном положении, механизм заквата 12 свечи - в нижнем положении (фиг. 1, 2, 3).

Бурильную колонну поднимают автоматическим элеватором. Как только бурильная колонна поднимается на высоту свечи, подьем автоматического элеватора прекращают. Подают рабочую жидкость (масло) в гидроцилиндр 13 (фиг. 5) и включают привод 10 (фиг. 1,2,3) перемещения тележки 8. При этом шток 14 заходит в гидроцилиндр 13 (фиг. 6) и перемещает зубчатую рейку 15, которая, находясь в зацеплении с шестерней 16, приводит во вращение закрепленный с шестерней 16 (например шпонкой) (фиг. 4) вал 18, Вал 18 вращается на подшипниках качения 17 и 20. Вращение от вала 18 передается к закрепленному на валу 18 зубчатому колесу 19, которое находясь в зацеплении с зубчатой рейкой 21 перекатывается по ней и заставляет перемещаться тележке 8, установленной на роликах 22 через подшипники качения 29, по направляющим 2 и 3,

Ввиду того, что зубчатое колесо 19 имеет больший диаметр, чем шестерня 16, то этим достигается больший ход тележки 8 по сравнению с ходом зубчатой рейки 15 (штока 14). Благодаря этому достигается уменьшение длин зубчатой рейки 15 и гидроцилиндра 13 и облегчается их изготовление.

На основании вышеизложенного тележка 8 с закрепленными к ней приводом 9 и направляющими 36 будет перемещаться по направляющим 2 иЗ коси скважины. Та к как механизм захвата 12 свечи подвешен шар- нирно на штоке привода 9 и установлен на опоре 37 направляющих 36, то он будет перемещаться вместе с тележкой 8 к оси сква- жины и дойдя до бурильной колонны останавливается.

Одновременно производят посадку бурильной колонны на клинья ротора (на фиг. не показано) и отвинчивание свечи от бурильной колонны,

Подачей рабочей жидкости (масла) в гидроцилиндр привода 9 поднимают его шток и приводят механизм захвата 12 в работу, т. е. осуществляют захват и удержание отвинчиваемой свечи захватными элементами механизма захвата 12. При отвинчива- нии свечи от бурильной колонны автоматический элеватор (на фиг. не показан) поднимают и выводят из свечи и одно-, временно подвижную часть механизма захвата 12 поднимают до упора под муфту свечи. Продолжая дальнейший подъем подвижной части механизма захвата 12 приподнимают свечу 40 и по вышеописанной последовательности перемещают тележку 8 с подвешенной на механизме захвата 12 свечой 40 в исходное положение,

Для установки свечи 40 в секции магазина 38 включают привод 11 (фиг. 1, 3) путем подачи рабочей жидкости (масла) в гидроцилиндр 24 (фиг. 7). При этом шток 25 перемещает зубчатую рейку 26, которая за счет зацепления приводит во вращение шестерню 27, вал 28 и ведущую звездочку 29, Вал 28 вращается на подшипниках качения 32 и 33. За счет цепной передачи приводится во

0 вращение ведомая звездочка 30. Цепь 31. находящаяся в зацеплении со звездочками 29 и 30, связана своими концами с рамой 1, на направляющих 2 и 3 которой находится тележка 8. При вращении ведущей звездоч5 ки 29 цепь 31 тянет раму 1. При том раму 1, установленную на роликах 34 и 35, перемещают по направляющим 6 и 7 до требуемой для установки свечи 40 секции магазина 38 и останавливают. После перемещения те0 лежки 8 вдоль секции магазина 38, устанавливают свечу в требуемой секции магазина 38. При этом подвижная часть механизма захвата 12 опускается до опоры 37 и освобождает свечу. В дальнейшем, раму 1 с те5 лежкой 6 без свечи перемещают до установки против скважины, а затем от магазина к оси скважины за следующей свечой.

При спуске бурильной колонны описан0 ные операции проводят в обратной последовательности. Только после переноса свечи из магазина на ось скважины и ее посадки на бурильную колонну,автоматический элеватор соединяют со свечой путем

5 его опускания, так как до этой операции автоматический элеватор должен находиться выше верхнего конца свечи (над свечой). Ускорить работы можно совмещением операций, например одновременным вклю0 чением приводов 10 и 11 (фиг. 1, 2, 3) при перемещении рамы 1 с тележкой 8 без свечи, свинчивание-развинчивание и соединение-отсоединение механизма захвата 12 и автоматического элеватора со(от) свечой(и)

5 на оси скважины.

Ожидаемая технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения, по сравнению с прототипом, слагается за счет повышения надежности работы меха0 низма расстановки свечей при спуске и подъеме бурильной колонны.

Формула изобретения 1. Механизм расстановки свечей, включающий закрепленные на верхнем поясе бу5 ровой вышки две балки с направляющими, раму с направляющими, расположенными перпендикулярно к направляющим балок, установленную с возможностью перемещения вдоль направляющих балок тележку с вертикальной направляющей, установленную с возможностью перемещения вдоль направляющих рамы, механизм захвата свечи, установленный на вертикальной направляющей тележки с возможностью пере- мещения вдоль нее под действием гидроцилиндра, и приводы в виде гидроцилиндров перемещения рамы, тележки и механизма захвата свечи, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, привод перемещения тележки по направляющим рамы выполнен в виде реек, одна из которых закреплена на направляющей рамы и связана с зубчатым колесом, закрепленным на одном конце вала, пропущенного через тележку, а другая закреплена на штоке гидроцилиндра, закрепленного на тележке, и установлена с возможностью взаимодействия с шестерней, закрепленной на другом конце вала, привод перемещения рамы выполнен в виде цепи, закрепленной своими концами на раме и охватывающей звездочки, одна из которых закреплена на балке, а другая - на одном

конце вала, пропущенного через направляющую раму, и рейки, установленной на штоке гидроцилиндра, закрепленного на балке, с возможностью взаимодействия с шестер- ней, закрепленной на другом конце вала, а механизм захвата свечи связан со штоком гидроцилиндра, закрепленного на тележке.

2. Механизм по п. 1, отличающий- с я тем, что диаметр зубчатого колеса, за- 0 крепленного на одном конце вала, пропущенного через тележку, больше диаметра шестерни, закрепленной на другом его конце.

3. Механизм поп. 1, отличающий- 5 с я тем, что диаметр звездочки, закрепленной на одном конце вала, пропущенного через направляющую раму, больше диаметра шестерни, закрепленной на другом его конце.

0 4. Механизм по п. 1, отличающий- с я тем, что рейки зубчатых передач приводов перемещения тележки и рамы выполнены в форме рамы.

Фиё.2

Фиг, 4

ёиЗА

Использование: изобретение относится к технике бурения скважин и может быть использовано при спуске и подъеме бурильной колонны. Он включает закрепленные на верхнем поясе вышки две балки с направляющими, раму с направляющими, расположенными перпендикулярно направляющим балок, механизм захвата свечи, тележку, приводы в виде гидроцилиндров перемещения рамы, тележки и механизма захвата свечи. Привод перемещения тележки по направляющим рамы выполнен в виде реек. Одна из реек закрзплена на направляющей рамы и связана с зубчатым колесом, закрепленным на одном конце вала, пропущенного через тележку, а другая - закреплена на штоке гидроцилиндра, закрепленного на тележке, и установлена с возможностью взаимодействия с шестерней, закрепленной на другом конце вала. Привод перемещения рамы выполнен в виде цепи, закрепленной своими концами на раме и охватывающей звездочки. Одна из звездочек закреплена на балке, а другая - на одном конце вала, пропущенного через направляющую рамы. Имеется рейка, установленная на штоке гидроцилиндра, закрепленного на багке, с возможностью взаимодействия с шестерней, закрепленной на другом конце вала. Механизм захвата свечи связан со штоком гидроцилиндра, закрепленного на тележке. Диаметр зубчатого колеса, закрепленного на одном конце вала, пропущенного через тележку, больше диаметра шестерни закрепленной на другом его конце. Диаметр звездочки, закрепленной на одном конце вала, пропущенного через направляющую рамы, больше диаметра шестерни, закрепленной на другом его конце. Рейки зубчатых передач приводов перемещения тележки и рамы выполнены в форме рамы. 3 з. п. ф-лы, 7 ил. Ё XI 00 О о

Фиг. 7