Установка для бурения радиальных скважин из вертикальной выработки Советский патент 1993 года по МПК E21B7/00 

гидропатрона с храповым механизмом 19 и гидроцилиндром 20 его перемещения по радиусу. Буровая колонная состоит из двух частей: горизонтальной, которая находится в радиальной скважине и в БС 1, и вертикальной, которая находится в кассете 2 и удерживается с помощью механизма 23. При углублении скважины на длину БТ М 24

подходит к механизму 23, последний разжимает буровую колонну и она опускается вместе с М 24 на длину БТ. Механизм 23 зажимает буровую колонну, а М 24 с помощью гидрозажима 25 зажимает нижнюю БТ, которая за счет винтового движения от- стыковывается от буровой колонны. 5 з.п.ф- лы.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для бурения радиальных скважин из вертикальной выработки. Цель - увеличение производительности за счет обеспечения непрерывного процесса бурения. Установка состоит из бурового станка (БС) 1 с приводом его перемещения по направляющим кассеты 2 для буровых труб (БТ), манипулятора (М) 4 для подачи БТ на ось БС 1 и М 24 для загрузки кассеты 2 БТ. Кассета 2 связана с БС 1 посредством герметичного переходного корпуса 7, в полости которого под кассетой 2 последовательно размещены механизм 23 удержания БТ в кассете 2 в виде гидрозахвата и М 24 для ее загрузки в виде гидрозажима 25. Продольная ось кассеты 2 пересекается с продольной осью БС 1. Установлен М 4 в полости корпуса 7 с возможностью взаимодействия с М 24. В заднем торце БС 1 соосно установлен гидрозажим 17 с приводом 18 его поворота вокруг собственной оси. Причем М 4 выполнен в виде

Изобретение относится к области горной промышленности в частности к установкам для бурения радиальных скважин из вертикальной выработки.

Цель изобретения - увеличение произ- водительности за счет обеспечения непрерывного процесса бурения.

На фиг,1 схематично изображена установка для бурения радиальных скважин из вертикальной скважины; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг.З - манипулятор для загрузки кассеты трубами; на фиг.4- вид по стрелке Б на фиг.З; на фиг.5 - буровая колонна.

Установка для бурения радиальных скважин из вертикальной выработки состоит: из бурового станка 1 с приводом его перемещения по направляющим кассеты 2 для буровых труб 3, выполненной в виде трубы длиной, равной приблизительно дли- не буровой колонны; манипулятор 4 для подачи труб 3 на ось бурового станка 1, манипулятор 5 для загрузки и разгрузки кассеты 2 трубами, канатный блок 6 и переходной корпус 7.

Буровой станок 1 состоит из корпуса 8, в котором установлен шпиндель 9 с двумя группами продольных окон, в которых расположены зажимные планки 10,11 приводимые гидроцилиндрами 12 и 13 с блоком 14 их управления. Шпиндель 9 через зубчатую передачу соединен с приводом 15. Основание бурового станка 1 снабжено гидрораспорами 16. В заднем торце бурового станка 1 соосно установлен гидрозажим 17 с при- водом 18 его поворота вокруг собственной оси.

Манипулятор 4 для подачи труб 3 на ось- бурового станка 1 выполнен в виде гидропатрона (на фиг. не обозначен) с храповым механизмом 19, обеспечивающим одностороннее вращение подвижных частей гидропатрона. Корпус гидропатрона соединен с гидроцилиндром 20 его перемещения по радиусу и снабжен роликами 21, которые уста- новлены в направляющих 22 переходного

корпуса 7, изогнутых по радиусу, сообщающему оси бурового станка 1 и кассеты 2 для буровых труб 3.

Манипулятор 5 для загрузки и разгрузки кассеты 2 выполнен в виде двух соосно установленных и взаимодействующих друг с другом механизма удержания 23 труб в кассете и манипулятора для загрузки кассеты 24. Механизм 23 удержания выполнен в виде гидрозахвата, установленного на нижнем конце кассеты 2 внутри переходного корпуса 7. Манипулятор для загрузки кассеты 24 перемещения выполнен в виде гидрозажима 25, установленного внутри кольца 26 с возможностью винтового перемещения относительно него, для чего корпус 27 гидрозажима 25 имеет пальцы 28, установленные в пазах 29 кольца 26, выполненных по винтовой линии.

Гидрозажим 25 выполнен из двух губок 30, внутренние поверхности которых имеют рифление, а сами губки 30 соединены между собой с помощью гидроцилиндров 31 и установлены подвижно в пазах корпуса 27, который соединен с кольцом 26 с помощью гидроцилиндров 32.

На кронштейнах кольца 26 шарнирно установлены два упорных рычага 33 с приводом их разворота, выполненным в виде гидроцилиндра 34,

Кольцо 26 соединено с штоками гидроцилиндров 35, закрепленных внутри корпуса 7, имеющего шлицы (на фиг. не показаны), взаимодействующие с пазами 36 кольца 26.

Канатный блок 6 имеет привод его перемещения, выполненный например, в виде гидроцилиндра 37, закрепленного на переходном корпусе 7. Канатный блок 6 устанавливается в рабочее положение таким образом, что оси бурового станка 1 и кассеты 2 являются касательными к его ручью.

Переходной корпус 7 герметично сообщает полости бурового станка 1 и кассеты 2, оси которых расположены, например, взаимно перпендикулярно.

Внутри бурового станка 1 и кассеты 2 устанавливается в собранном виде буровая колонна, которая состоит из породоразру- шающего инструмента 38 и каната 39, на который нанизаны буровые трубы 3, при этом канат 39 одним концом крепится либо непосредственно к породоразрушающему инструменту 38, либо к первой буровой трубе 3, навинченной на этот инструмент 38, а второй конец каната 39 крепится к послед- ней буровой трубе 3. Крепление каната 39 осуществляется через упорный подшипник (на фиг. не показан) во избежание скручивания каната. Буровые трубы 3 состыковываются между собой с помощью внутренней 40 и наружной 41 конических поверхностей, а передача крутящего момента осуществляется с помощью зубьев 42 храповидной формы. В переходном корпусе 7 проходит голый канал 39 без труб 3. Таким образом, буровая колонна всегда состоит из двух частей: горизонтальной, которая находится в радиальной скважине и в буровом станке 1, и вертикальной, которая находится в кассете 2 и удерживается с помощью механизма 23 удержания.

Установка для бурения радиальных скважин работает следующим образом.

Установка вместе с установленной в ней буровой колонной опускается на дно верти- кальной скважины (на глубину залегания нефтепласта) и с помощью гидрораспоров 16 фиксируется там, распираясь в стенки скважины. Подается давление в гидроцилиндры 12 и включается привод 15. В результате планки 10 зажимают горизонтальную часть буровой колонны, находящейся в буровом станке 1, и за счет вращающегося шпинделя 9 передают ей вращение, одновременно обеспечивая ей осевое перемещение, внедряя в нефтепласт породоразрушающий инструмент 38.

После того, как зажимные планки 10 под действием гидроцилиндров 12 дойдут до упора, давление подается в гидроцилиндры 13, а гидроцилиндры 12 сообщаются со сливом, в результате зажимные планки 10 освободят буровую колонну и под действием пружин возвратятся в исходное положение, а планки 11 под действием гидроци- линдров 13 зажмут буровую колонну, передавая ей вращательное и поступательное движение. Переключение гидроцилиндров 12 и 13 осуществляется блоком 14 управления. В процессе бурения скважины вращается только горизонтальная часть буровой колонны. Промывочная жидкость подается самотеком сверху в кассету 2, при ее длине, например в 300 метров, давление на выходе из породоразрушающего

инструмента соответственно равно 30 атм, что достаточно для промывки скважины.

При углублении скважины на длину буровой трубы 3 механизм 24 перемещения подходит к механизму 23 удержания труб в кассете таким образом, что вертикальная часть буровой колонны садится на площадки упорных рычагов 33, после чего механизм 23 удержания труб в кассете разжимает буровую колонну, и гидроцилиндры 35 опускают ее вместе с манипулятором для загрузки кассеты 24 на длину буровой трубы 3. После этого механизм 23 удержания труб в кассете снова зажимает буровую колонну, а манипулятор для загрузки кассеты 24 с помощью гидрозажима 25 зажимает нижнюю буровую трубу 3, гидроцилиндр 34 разводит упорные рычаги 33, а гидроцилиндры 32 проворачивают гидрозажим 25 с зажатой буровой трубой 3 относительно кольца 26, которое удерживается от проворачивания благодаря шлицевому соединению. Благодаря винтовому пазу 29 гидрозажим 25 осуществляет винтовое движение, и нижняя буровая труба 3 отстыковывается от буровой колонны. После этого манипулятор 4, перемещаемый гидроцилиндром 20, подходит к манипулятору для загрузки кассеты 24 и захватывает своим гидропатроном отсты- кованную трубу 3, а гидрозажим 25 отпускает ее, после чего манипулятор 4 перемещает эту трубу 3 на ось бурового станка 1 и при- стыковывает ее к торчащей из бурового станка 1 последней трубе 3 буровой колонны, а упорные рычаги 33 снова сводятся. Благодаря гидропатрону манипулятора 4 пристыковка буровой трубы 3 (наращивание буровой колонны) происходит без остановки процесса бурения, который осуществляется до тех пор, пока в кассете 2 не останется последняя труба 3 буровой колонны.

После того, как скважина будет пробурена, буровую колонну извлекают из нее, для чего отключают привод 15 и прекращают подачу давления в гидроцилиндры 12 и 13, тем самым прекращая бурение скважины.

После этого манипулятор 4 зажимает своим гидропатроном торчащую из бурового станка 1 последнюю буровую трубу 3, а гидрозажим 17 зажимает предпоследнюю трубу 3 буровой колонны и с помощью привода-гидроцилиндра 18 поворачивается вокруг собственной оси, в то время как манипулятор 4 под действием гидроцилиндра 20 перемещает последнюю трубу 3 в осевом направлении, при этом благодаря храповому механизму 19 гидропатрон манипулятора 4 вместе с зажатой трубой 3 не

вращается. В результате обеспечивается винтовое перемещение последней трубы 3 относительно предпоследней, чему способствует храповидная форма зубьев 42, что облегчает ее отстыковку от горизонтальной части буровой колонны.

После этого упорные рычаги 38 манипулятора для загрузки кассеты 24 разводятся, а манипулятор 4 подходит к нему таким образом, что буровая труба 3 оказывается внутри гидрозажима 25, который и зажимает ее, после чего манипулятор 4, отпустив трубу 3 возвращается в исходное положение, а упорные рычаги 44 сводятся, беря буровую трубу 3 под уступ, при этом гидрозажим 25 разжимается. После этого канатный блок 6 с помощью гидроцилиндра 37 устанавливается в рабочее положение, и канат 39 оказывается в его ручье, затем манипулятор 24 с помощью гидроцилиндров 35 поднимает трубу 3 к кассете 2 и состыковывает ее, благодаря коническим поверхностям 40 и 41, с торчащей из механизма 23 удержания труб в кассете трубой 3 - последней в буровой колонне. Одновременно со стыковкой механизм 23 удержания труб в

Фор м у ла изобретения

кассете отпускает последние трубу 3, а манипулятор для загрузки кассет 24, продолжая перемещаться вверх, устанавливает свою трубу 3 на место последней трубы 3, с

которой она состыковалась, после чего она зажимается механизмом 23 удержания труб в кассете. А манипулятор 24 опускается вниз за очередной трубой 3, при этом канатный блок б уходит со своего рабочего места, чтобы манипулятор 4 со своей очередной трубой 3 мог свободно подойти к манипулятору 24. После возвращения манипулятора 4 в исходное положение, канатный блок 6 возвращается в рабочее положение, а манипулятор 24 с очередной трубой 3 поднимается вверх, состыковывает ее и одновременно поднимает вышесто- ящие буровые трубы 3, а поскольку последняя в буровой колонне труба 3 соединена с канатом 39, второй конец которого соединен с первой в буровой колонне трубой 3, то получается, что одновременно с подъемом в кассете 2 буровых труб 3 из скважины извлекается буровая колонна

каждый раз на величину буровой трубы 3. Канатный блок 6 при этом служит направляющим блоком,

приводом перемещения конца и установленного в последнем с возможностью винтового поворота корпуса гидрозажима, при этом кольцо имеет два упорных рычага с приводом их разворота, а привод перемещения кольца выполнен в виде гидроцилиндров, штоки которых связаны кольцом, которое имеет пазы для размещения в последних шлицев, выполненных на внутренней поверхности переходного корпуса,

труб на ось бурового станка выполнен в виде гидропатрона с приводом его перемещения и с храповым механизмом, а корпус гидропатрона имеет ролики для размещения в направляющих переходного корпуса.

9Ј968il

V«l

38

J

Вид 6

Фие4

33

w te