Устройство для перемещения труб на борту бурового судна Советский патент 1975 года по МПК E21B15/02 

1

Изобретение относится к устройствам для перемещения секций бурильных труб на борту бурового судна из положения складирования в рабочее и обратно при спуско-подъемных операциях.

Известно устройство для перемещения труб на борту бурового судна, содержащее буровую вышку с полиспастом и крюком, рельсы, жестко связанные с буровой вышкой, расположенные параллельно ее оси и смещенные относительно нее, каретку, подвижно установленную на рельсах, и узлы связи между кареткой и полиспастом с крюком, каждый из которых состоит из двух жестко соединенных между собой тяг. Один конец каждой тяги щарнирно соединен с полиспастом и крюком, а другой снабжен роликом, подвижно установленным в направляющих, жестко закрепленных на каретке.

Недостатком известного устройства является смещение каретки по высоте относительно полиспаста и крюка при перемещении узла полиспаст - крюк от оси скважины, что приводит к бесполезному расходованию энергии приводных средств и, следовательно, к необходимости увеличения мощности привода, его объема и массы, тем более что устанавливаемая мощность относительно высока, поскольку все эти операции должны быть проведены за максимально короткое время. Увеличение массы приводных средств нежелательно и потому, что эти средства устанавливаются частично на движущихся деталях. С другой стороны, перемещение узла полиспаст-крюк относительно оси скважины требует значительных затрат времени на вертикальное перемещение этого узла.

Предложенное устройство не имеет указанных недостатков за счет того, что каждая из тяг, связывающих каретку с полиспастом, снабжена шатуном, один конец которого закреплен в средней части тяги, а другой - на

каретке, причем длина каждого щатуна принимается равной половине длины тяги. Одна из направляющих, жестко связанных с кареткой, снабжена фиксирующим узлом, взаимодействующим с роликом тяги.

На фиг. 1 показано предложенное устройство для перемещения труб в раскрытом положении (узел полиспаст-крюк совмещен с осью буровой вышки); на фиг. 2 - устройство в сложенном положении (узел полиспаст- крюк смещен относительно оси буровой вышки) ; на фиг. 3 - устройство, вид спереди; на фиг. 4 - фиксирующий узел, вид сбоку.

Устройство содержит буровую вышку (не показана) с узлом полиспаст 1 - крюк 2, подвешенным на тросах 3 к вершине буровой вышки и расположенным вдоль ее оси; рельс 4, жестко связанный с буровой вышкой и расположенный параллельно ее оси; каретку 5, подвижно установленную на рельсе с помощью ходовых роликов 6, 7, 8 и встречных роликов 9, 10, 11.

Узел, образованный полиспастом 1 и крюком 2, связан с кареткой 5 посредством тяг 12, 13 и 14, один конец каждой из которых соединен с подвешенной массой соответствующим шарнирным соединением 15, 16 или 17, а другой снабжен роликом 18, 19 или 20, подвижно установленным в соответствующей направляющей 21, 22 или 23, жестко связанной с кареткой 5. Концы тяг 12, 13 и 14 жестко связаны между собой посредством балки 24, благодаря чему тяги вместе с узлом полиспаст-крюк и рельсом образуют три деформируемых параллелограмма.

Каждая из тяг 12 и 13 снабжена соответствующим щатуном 25 и 26, один конец которого закреплен в средней части тяги на оси вращения 27 и 28, а другой - на направляющей 21 или 22 на оси вращения 29 или 30, причем длина шатуна принимается равной половине длины тяги.

Крюк и полиспаст перемещаются относительно каретки 5 с помощью гидравлического силового цилиндра 31, связанного с полиспастом шарнирным соединением 32. Силовой цилиндр 31 снабжен также шарнирной вилкой 33, связанной с кареткой 5. Гидравлический аккумулятор 34, сообщающийся с силовым цилиндром через трубопровод и электроклапан (не показаны), позволяет создать в силовом цилиндре полное давление для перемещения полиспаста и крюка с большой скоростью.

Закрепленный на каретке гидравлический аккумулятор 34 снабжен механическим насосом (не показан), который также может быть установлен на каретке, так как имеет небольшие размеры.

Конструкция устройства для перемещения труб полностью симметрична относительно плоскости, проходящей через ось буровой скважины и медиатрису рельсов (см. фиг. 3). Ходовым роликам 6, 7 и 8 каретки 5, передвигающимся по рельсу 4, соответствуют ролики 35, 36 и 37, размещенные на рельсе 38; тягам 12, 13 и 14 соответствуют тяги 39, 40 и 41; шатунам 25 и 26 - шатуны 42 и 43, осям вращения 27 и 28, 29 и 30 щатунов - оси 44 и 45, 46 и 47. Шарнирам 15, 16 и 17, соединяющим концы тяг с узлом полиспаст- крюк, соответствуют щарниры 48, 49 и 50; балке 24, связывающей концы тяг, - балка 51. Симметрично силовому цилиндру 31 с шарнирной вилкой 33 установлен силовой цилиндр 52 с аналогичной вилкой 53. Кроме того, жесткая связь между симметрично установленными тягами 12, 13 и 14 и 39, 40, 41

обеспечивается симметричными распорками 54-57 и 58, 59.

Фиксирующий узел (см. фиг. 4) содержит пружину 60, закрепленную на оси 61 и взаимодействующую со штоком силового цилиндра 62, установленного на каретке 5 на оси 63, собачку 64, смонтированную в каретке 5 с возможностью вращения вокруг оси 65, выполненной на промежуточной детали 66. Собачка 64 связана с общим концом 67 пружины 60 и силового цилиндра 62. Выступ 68 собачки 64 упирается в ролик 18 тяги 12, когда последняя раскрыта. При этом балка 24 одновременно фиксирует ролики 19 и 20, в результате чего тяги 13 и 14 фиксируются в раскрытом положении. Собачка удерживается в этом положении под действием пружины 60. Таким образом, блокировка в раскрытом положении является механической. Разблокирование осуществляется гидравлическим путем. Под действием силового цилиндра 62 общий конец 67 пружины 60 и силового цилиндра 62 поднимается, собачка поворачивается вокруг оси 65, и ролик 18 освобождается.

Работает устройство следующим образом.

При отклонении узла полиспаст-крюк от оси буровой вышки (см. фиг. ) ролики 18, 19 и 20 тяг 12, 13 и 14 скользят вдоль соответствующих направляющих 21, 22 и 23, а оси

вращения 27, 28 шатунов 25, 26 движутся по

соответствующим окружностям с центрами в

точках 29, 30, радиус которых равен половипе длины тяги.

В сложенном положении (см. фиг. 2) ролик

18 переместится вверх по направляющей 21, ось вращения 27 (середина тяги 12) переместится в точку 18, а ось 28 не переместится. Шарнирное соединение 15 тяги 12 с полиспастом совместится с осью 29. Такое же перемещение совершат и концы других тяг, балка 24 переместится вверх на расстояние, равное величине перемещения роликов 18, 19 и 20. Из этого следует, что прямые, соединяющие центры осей 15, 16 с центрами осей 29,

30, перпендикулярны плоскости, в которой расположены рельсы 4 и 38. Следовательно, полиспаст перемещается в строго горизонтальном направлении. Связь, обеспечиваемая балкой 24, заставляет ролик 20 одновременно

с роликами 18 и 19 скользить вдоль направляющей 23, что приводит к горизонтальному перемещению крюка. Таким образом, при перемещении узла полиспаст-крюк из положения складирования секций бурильных труб

и обратно тяги и шатуны образуют изменяющиеся углы с горизонталью, не вызывая при этом перемещения каретки и вертикального перемещения узла полиспаст-крюк, что позволяет сократить энергетические затраты

приводных средств на перемещение труб, уменьшить их объем и массу и одновременно увеличить .скорость этих перемещений.

Кроме того, предложенное устройство позволяет точно определить положение полиспаста с крюком относительно неподвижной конструкции, поскольку положение полиспаста с крюком относительно каретки может быть определено с помощью фиксирующего узла. Эта точная информация о полол ении полиспаста и крюка необходима для автоматической работы, поскольку последующая операция не может начаться до полного завершения предыдущей.

Предмет изобретения

1. Устройство для перемещения труб на борту бурового судна, содержащее буровую выщку с полиспастом и крюком, рельсы, жестко связанные с буровой вышкой, расположенные параллельно ее оси и смещенные относительно нее, каретку, подвижно установленную на рельсах, и узлы связи между кареткой и полиспастом с крюком, каждый из

которых состоит из двух жестко связанных между собой тяг, один конец каждой из которых шарнирно соединен с полиспастом и крюком, а другой снабжен роликом, подвижно установленным в направляющих, жестко связанных с кареткой, отличающееся тем, что, с целью уменьшения энергетических затрат на перемещения труб при одновременном увеличении скорости этих перемещений,

каждая из тяг, связывающих каретку с полиспастом, снабжена шатуном, один конец которого закреплен в средней части тяги, а другой на каретке, причем длина каждого шатуна принимается равной половине длины тяги.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что одна из направляющих, жестко связанных с кареткой, снабжена фиксирующим узлом, взаимодействующим с роликом тяги.

1 6

29. 15

cpui- 2

35

Фиг.З

иг.