Плавучая буровая установка Советский патент 1981 года по МПК E21B15/02 

1

Изобретение относится к буровой технике, в частности к плавучим буровым установкам, и может быть использовано для компенсации перемещения кронблока при выполнении бурения на акваториях морей.

Известна плавучая буровая установка, содержащая подвижный кронблок, направляющую раму., талевый блок, талевый канат, компенсационные гидроцилиндры и обводные шкивы 1.

Однако известная установка не обеспечивает надежной нагрузки на. крюке буровой установки и сложна в эксплуатации и изготовлении.

Известна также плавучая буровая установка/содержащая подвижный кронблок с подвеской, направляющую раму, талевый блок, талевый канат с ходовой и неподвижными ветвями, компенсационные гидроцилиндры и систему рычагов В виде четырехзвенника с правыми и левыми натяжными и обводными шкивами 2.

Недостатком известной установки является малая надежность поддержания постоянной нагрузки на долоте при волнении моря из-за неравномер- ности распределения нагрузки в ком-, пенсационных гидроцилиндрах.

Цель изобретения - повЕЛ11ение надежности поддержания нагрузки на долоте. Цель достигается тем, что четырех5 звенник выполнен ромбовидной формы, верхние концы которого шарнирно связаны с направляющей рамой, а нижние концы шарнирно соединены с подвижным кронблоком и выше верхних

0 концов четырехзвенника установлены обводные шкивы, причем ходовая ветвь талевого каната огибает последовательно левый обводной и правый натяжной шкивы, а неподвижная ветвь 15 правый обводной и левый натяжной шкивы.

На фиг. 1 изображен компенсатор перемещения кронблока плавучей буровой установки, общий вид; на фиг.2 20 вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - график отклонения усилия на штоках ,гйдроцилиндров и усилия, создаваемого рыЧсшным четырехзвенником для компенсации перемещения талевого каната, в

25 зависимости от перемещения кронблока и приведена суммарная кривая от сложения этих усилий.

Плавучая буровая установка имеет компенсационные гидроцилиндры 1,

30 установленные на наголовнике вышки 2. Штоки 3 гидроцилиндров 1 шарнирно соединены с подвижным кронблоком 4, ролики 5 которого опираются на три или четыре вертикальные направляющие балки рамы 6, установленной на наголовнике вышки 2. Гидроцилиндры 1 .цапфами 7 опираются через подшипники 8 на вышку 2. Четырехзвенник 9 подвешен шарнирно в верхней части напра ляющей рамы 6, выше кронблока 4, на оси 10, а в нижней части закреплен . шарнирно с узлом подвески подвижного кронблока 4. Четырехзвенник 9 имеет верхние 11 и нижние 12 рычаги. На осях 13 шарнирных сочленений каждого верхнего 11 и нижнего 12 рычагов четырехзвенника 9 установлены натяжные шкивы 14 для ходовой 15 и неподвижной 16 ветвей талевого каната 17. В верх ней части 18 направляющих балок рамы 6, выше оси 10, установлены на осях обводные шкивы 19. Через один левый шкив 19 перекин та ходовая ветвь 15, а через другой правый обводной ролик 19 перекинута неподвижная ветвь 16 талевого каната 17. При помощи гидравлических ветвей 20 гидроцилиндры 1 связаны с пневм гидроаккумуляторами 21, воздушная полость которых соединена пневмолинией 22 с воздушными баллонами 23 связанными с системой 24 управления Плавучая буровая установка при вертикальной качке на море работает следующим обра з ом. При перемещении плавучей буровой установки вместе с вышкой 2 вверх и вниз ПОД действием волн в процессе бурения скважины происходит изменение нагрузки на крюке талевой системы и соответственно на подвижном кронблоке 4, соединенном с четырехзвенником 9 и опирающемся шарнирно на два вертикально располо женные штока гидроцилиндра 1, которые также.опираются на вышку 2 и соединены с пневмогидроаккумулятора ми 21, При движении.плавучей буровой установки с вышкой 2 вверх нагрузка на крюке талевой системы соответственно на штоках гидроцилиндров 1 за счет снятия нагрузки с бурового долота увеличивается, а следователь но, увеличивается давление в рабоче полости гидроцилиндров 1, вследстви чего рабочая жидкость по гидролиниям 20 вытесняется в пневмогидроаккумул торы 21. Поэтому штоки 3 гидроцилиндров 1 и кронблок 4 сохраняют свое первоначальное положение относительно дна моря или забоя скважины. При движении плавучей буровой установки с вы 11кой 2 вниз нагрузка. на талевом блоке и соответственно на штоках 3 гидроцилиндров 1 уменьшается и происходит обратный процесс. При компенсации вертикальной качки натяжные шкивы 14 четырехзвенника 9 компенсируют натяжение ходовой 15 и неподвижной 16 ветвей талевого каната 17, а благодаря установке обводных шкивов 19 выше кронблока 4 увеличивается угол охвата на шкивах талевой системы и тем самым, уменьшается износ шкивов талевого каната, т.е. повышается долговечность. Во время бурения в гидроцилиндрах 1 создается усилие Gp G + Gq + G0 - G, где G0 - нагрузка от веса бурильной колонны; - вес подвижных частей (кронблОк, штоки гидроцилиндров, талевый канат, талевый блок и т.п.) ; вертикальная равнодействующая сила на узле кронблока 4, возникающая от натяжения в ходовой 15 и неподвижной 16 ветвях талевого каната 17 на узле четырехзвенника 9 ; Сд - нагрузка на буровое .долото. При заданном весе бурильной колонны вес подвижных частей Gy - величина постоянная, а вертикальная составляющая G является величиной переменной, изменение которой связано с изменением геометрической формы четырехзвенника 9 при движении кронблока 4 относительно вышки 2 во время качки плавучей буровой установки. При подъеме и опускании плавучей буровой установки относительно среднего положения рабочая жидкость по гидролиниям 20 перемещается между гидроцилиндрами 1 и пневмогидроаккумуляторами 21 за счет сжатия и расширения воздуха в пневмогидроаккумуляторах 21 и воздушных баллонах 23. При этом увеличивается или уменьшается давление рабочей жидкости под поршнями гидроцилиндров и их подъемная сила на величину д GQ, что соответственно приводит к изменению нагрузки на долоте на величину Д G Изменение нагрузки на долоте тем больше, чём сильнее меняется давление воздуха в пневмогидроаккумуляторах 21, Кинематику четырехзвенника 9 подбирают так, что при перемещении кронблока 4 от среднего положения вверх усилие Gg может принимать также направление вверх, а при движении кронблока 4 вниз направление Gg вниз. Таким образом, при перемещенииплавучей буровой установки вверх на волне усилие G добавляется к уменьшающейся за счет сжатия газа в

гидропневмоаккумуляторах 21 и баллоне 23 на.грузке на долоте.

При перемещении плавучей буровой установки вниз давление в цилиндрах 1 понижается, нагрузка на долоте возрастает, но так как усилие G направлено вверх, то этим самым возрастание нагрузки на долоте компенсируется за счет того, что рычаги 12 выполняются короче рычагов 1

Указанное изменение усилия GB в процеь тах от веса бурильной колонны приведено на графике фиг, 3 (кривая 2) .

Таким образом, путем подбора длин рычагов 11 и 12 и их крепления можно получить величину изменения нагрузки на долоте в пределах ±1 - 1,5 % от веса бурильной колонны.

Сложением отклонений нагрузки на долоте,происходящих от воздействи компенсирующих цилиндров (кривая 1 на фиг, 3) и изменения нагрузки (кривая 2), получается результирующая кривая отклонения нагрузки на долоте (кривая 3).

Изобретение упрощает конструкцию, компенсатора перемещения кронблока, повышает точность поддержки нагрузки на долоте, долговечность и надежность талевого каната.

Формула изобретения

Плавучая буровая установка, срдержащая. подвижный кронблок с подвеской, направляющую раму, талевый блок, талевый канат с ходовой и не- /10ДВИЖНОЙ ветвями, компенсационные гидроцилиндры и систему рычагов в виде четырехзвенника с правыми и левыми натяжным и обводными шкивами, о т л и ч а ю0щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности поддержания нагрузки на долоте, четырехзвенник выполнен ромбовидной формы, верхние концы которого шарнирно свяйаны 5 с направляющей рамой, а нижние концы шарнирно соединены с подвижным кронблоком и выше верхних концов четырехзвенника установлены обводные шкивы, причем ходовая ветвь талевого каната огибает последовательно левый обвод0ной и правый натяжной .шкивы, а неподвижная ветвь - правый обводной и левый натяжной шкивы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3469820, кл. 254-172, опублик. 1969.

2.Патент США 3791628, кл. 254-172, опублик. 1974.

V

23