Гидравлическая буровая установка Советский патент 1982 года по МПК E21B19/00 

(54) ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ БУРОВАЯ УСТАНОВКА

1

Изобретение относится к средствам бурения скважин в горнорудной и горнодобывающей отраслях промышленности и может быть использовано при проведении геологоразведочных работ.

Известны гидравлические буровые установки для бурепия веера скважин диаметром 45-102 м.м и глубиной до 50 м.

Установка вращательно-ударного действия «Симба Н-221 содержит гидравлический перфоратор СОР-1038НД с вращателем бурового става с ударным механизмом, гидравлический механизм подачи, механизмы свинчивания и навинчивания буровых штанг и ориентирования бурильной машины на скважину 1.

Недостатком указанного устройства является отсутствие системы автоматического управления и регулирования параметров основных исполнительных механизмов установки, что увеличивает время вспомогательных операций при бурении.

Кроме того, при бурении глубоких скважин машинами указанного типа существуют потери ударной энергии-при передаче ее к забою по ставу штанг, которые изменяются по экспоненциальному закону в зависимости

от длины става .и достигают 50-60/о от первоначальной величины, генерируемой ударным механизмом.

Увеличение ударной энергии, генерируемой ударным механизмом, на величину полных потерь в ставе с целью их компенсации ведет к увеличению ударной нагрузки на инструмент в начальную стадию бурения, к снижению его долговечности и выходу из строя.

Все эти недостатки, в конечном счете, снижают производительность бурения.

Известна также гидравлическая установка, содержащая гидравлический перфоратор с ударным механизмом, гидрораспределителем и вращателем с редуктором, приводы с насосами, электродвигатели и электромагнитные распределители гидросистем буровой установки 2.

Однако эта установка не имеет системы автоматического регулирования. Отсутствие автоматической системы регулирования не дает возможности получить наиболее эффективный режим бурения.

Целью изобретения является повышение производительности.

Указанная цс.п, достигается тем, что устHDiicTBo снабжено ;|, lio/io/KCHiiH :iei(io i;no)a ii ofiiooTOB става, .та глуnuiii.i сх ;;;жины, /,iv)KOM логических опера:1 |й, Г1;;окпм формирования заданн;- но глуoiiiic екнажнны, бдоко.м сравнении енгналов датч;л() ofiofWTCM; става и ре1у,лятором обоi))TOB J, 1ект|)од|г:г; теля нрнв()л,а враниг1е;гя, лли :) датчики положения иер()|)атора ;; оборотов riaisa свячан;,: соответстве1НК) с ла чиком :л бинв1 скважины и блоксМ :1огилескнх (;неран.нй, В1лходы которых сосднненв с б;н) с|1г; 1мнрования задания но г.губине гкв.., который связан через блок cpaiiHeHi i си1-налов д.атчнка оборотов става с пег мятором оборо1О ; э.чектродг игагеля iipHBO.ia |)а1н.ате/1Я, К1п;ематическн связанного че)ез редуктор с i-идрораснределнтелем, а вр)ходы б;1ска ло1Л1ческ - х )аний соединс-ны с обмоткой л;равле;1ня лектрома Л1Нг-: лх )ас11релелителей гнд)ос11стем буровой vciaHOBKi.

К;к)ме тслч), в качестве регулятор;; обороТОО члект;)одвигателя привода вращателя ннименсн частоти1)|й нреобразовате.п., электрнческог) тока,

Ма чертеже нреде 1ав,тена нриииипналь 1ая схема (идравлической буровсн: установкн.

Установка еодержит гид;)авлический нер(Ьоратор I ,с вра1цате1ем 2 бурово о става и ут,;:|1н;..н 11.хамизмсм 3, винтовой лглханизм -1 аодачг с редуктором 5 н га..1рс1мотором 6, iexaHH3;v, 7 захват;; нрч онерацнях евинчнванчя- на1;ничн1 ан1/; iHTatir, элскт|1ОviariHiriibie гндр(;раснре;и-лите.1И Р1, Р2, ii д.1я yiiisaBJieHUH lioroKOM К 1дкоети is 1Л1дро(TicTiMax Г1ра1ца елн, нодачн, Хдарчого мсчаннгма н мсханггзма захвата соотвстствен::о. ншвод с Hac( 8, 9. JO л :)Лектрог лстл1снно, гмдромотог;()в 14 м ti ;-;ра11;атсля и меха1п:з;.1а 1Ч)дачн, дарного меха н-1зма и мсх;1низма захвата, а также систему авто ат |мее1-,огг) у|;рав,ления н регулирования наам -|ров, еодержащук) датчики 1л оборотов еДО; 1 Дг1тчики 16 положения (ДП), свя:-Л)1Тв;с, cooTiic TcrBCHHo, с ва,:|ом редуктора в ;ап;ате,1я н ходовв1м виитом 4, датчик 17 глубинь с.чиажиав (ДГС), блок 1 (S ,ло1Л1ческнх оиеран,ий (ЪЛО). блок i9 формиро-а ;/:и задаьия (БФЗ) но глубине скважинь;, IvioK 20 срав. сигналов но схорс сти вра;н, бурово1-о става, устройство 21 дл}1 |)егулировання оборотов (РО) двн1а1еля 1 I иривода вра Г1ателн и датчик 22 для р(ч-иетГКИ1ИИ рабочего дав..1ення в системе нодачи (Л,ДЬ Г; дрораенределнтель ударного механизма 3 вьи;плиен в виде золотника 23, враЛ1а 01цегоси в ш.льзе 24, занреесованной в копнус. Золотник и 1ильза снабжены двумя рядами сли|1НВ1х и нанорных окон, смегценн:.,1х в ильзе но окружности относительно друг дру|а. При совмещении напорных окон жндкость иод дав.леиием 1и:)етуиает в рабочую нолоетв и соек соверн1ает раоочии ход до удара об инструмент, а ири совмещении елив1П: 1х окон давление в рабочей камере над.ает и боек иод давлением ноетоянного дав, в каме)е Б обратно1о хода еовери1ает обратньи ход,

Золотник 23 ириводитея во вранклше от П1д,ромотора 14 враниггеля и евязан с ним кинематичееки через редуктор вран1ате;1я 2.

Гндра1 личеекая буровая установка работает следуюндим образом,

Прн установке гидравдичееких раеиределителей Р1 и Р2 в крайнее левое иоложение мсханиз,м 4 нодачи оеушествляет работай ход иерфюратора нри враилаюн1ейея буровой ,н1танге.

После унора буровой коромжи о забой и окончания lipoueeca забурива1 ия л,авлен,ие в напорной магиетрали механиз,ма иодачи нзвышается до рабочих), Сигиад от датчика 22 дгдзления ностунает через БЛО на ма: иитн ло катуд1ку б.чока уиравления paeii|)eлелителя РЗ. золотник его етанавливается в крайнее левое положение и включается ударнг11Й меха и-1зм 3,

В конце рабоче|-о хода перфоратора но нанравлякли,нм сигналв от ДГ iioeTyiiaroT в ДГС н блок логических операций формирует команды на иеревод зо.ютников Р1, Р2, РЗ в 1 ейтра;1виое (среднте) ио/южсч-ше |вьи лючсни( вра1н,ателя, ударно.го и гюдаюи1ег(,1 механизмов). Затем с вь де11жкой (посредством реле времени, входянкмс в блок логических онераций) формируе7ч:я команда на катун ки раснредегиггелсй Р1, Р2, Р для иеревода их золотников в к)айнее гол1)жение. При этом раснредеги;те: ем РЗ iOTuK жидкоети нан)авляется от насоса 10 в ис;-лоств шдронилиндров меха1игз а 7 нахвата и ири ,мле11ной нпаиге иронсхояит ревере 1идр|)моторов 6, 14 по.тачи и вращателя. Пр.-: этом HJTHHri; свинчивается с .хвостовика исрфоратора и coBcpiHaf ся обратный ход i:ef)((:.o)aTopa,

В крайнем н|)авом ноложе1ИП перфоратора да гчик нодает сигнал в ДГ(.1 к БЛО, Б,лок логических oriepa;uh (формирует команду катун1кам раснредс/И re,-iei; Р2 н РЗ о переводе нх золотников г, 1ейт:)альное ногюжение, Врашателв н механизм подачи Л1И лю--:аетея. устанавливается нова;; итанга и соедините:1ьная муфта. Затем командой от Г),.1О оеуи1еств.чяется перевод :;олотн,и::о° распределителей Р2 и РЗ в крайнее левое положение, нроисход нави 1чнвание Н1таиг;1, в конце операции нроиеход,ит новьи 1ен е давления з гидросис-1е,;е иодачи до рабочего зслед,етвие упора двух штанг, в муфте и ДД (нормирует сигнал через блок логических ог ера;и-1Й lia нереключение золотника РЗ в крайнее левое иоложение. Механизм 7 заxiiaTa освобождает Н1тангу, включаетея ударНВ1Й .механнз.м 3 и перфоратор coisepHiaer рабочий ход. Далее никл повторяетея.

Регулирование скорости вращения бурового става, энергии и частоты ударов ударного механизма осуществляется тиристорным регулятором (РО).

В начальный момент бурения (три рабочих хода перфоратора) электродвигатель 11 привода вращателя имеет максимальную скорость вращения, а насос, следовательно, максимальную производительность. При этом гидромотор 14 вращателя и связанный с ним золотник 23 распределителя ударного механизма также имеют максимальное число оборотов. Следовательно, ударный механизм генерирует .максимальную частоту ударов, равную произведению числа окон золотника на скорость его вращения, и минимальную энергию ударов (из-за малой амплитуды колебаний бойка).

Через каждые три рабочих хода перфоратора от ДГС и БЛО подаются сигналы в БФЗ, который дает команды РО на уменьщение скорости вращения электродвигателя ЭД1 и насоса 8 привода вращателя.

Происходит уменьщение скорости вращения бурового става и частоты ударов ударного механизма. При этом из-за увеличения амплитуды колебаний бойка энергия удара, генерируемая ударным механизмом, в пределах одной и той же мощности увеличивается. Однако вследствие роста потерь энергии с увеличением длины става к буровому инструменту подводится одна и та же величина ударной энергии и, следовательно, производительность установки постоянна. Таким образом, происходит ступенчатая компенсация потерь энергии в бурово.м ставе по его длине.

Формула изобретения

Источники ИНфОрМ ИИ.

принятые во внимание пр i экспертизе

, ..ч Конка, Швсция, 1977.

х.:,1:К;|п R горнорх.чной промыщленность Грх-..ы ВНИИБТ. вып. V, М., Гостопи - ; -.v,, i962.