Буровая установка для бурения с плавучего средства Советский патент 1982 года по МПК E21B19/00 E21B15/02 E21B19/24 

Изобретение относится к морскому бурению, в частности, к буровым установкам расположенным на плавучих буровых установках.

Известна буровая установка для бурения с плавучего средства, содержащая вышку, магазин для свечей, подсвечник, комплекс .механизмов автомата спуско-подъема свечей в виде верхнего среднего и .нижнего захватов, причем верхние и нижние захваты установлены на подвижных турелях. Захваты удерживают свечи и трубы и обеспечивают проведение процесса спуско-подъе /в их в условиях качки плавучего средства 1 .

Недостатком установки является то, что подсвечник и магазин не имеют средств надежной фиксации труб от качки во время транспортировки плавучего средства и стояния на точке бурения.

Даиболее близким техническим решением к изобретению является буровая установка для бурения с плавучего средства, содержащая вышку, комплекс механизмов автомата спускоподъема свечей, фиксаторы, подсвечник, выполненный с упорами для труб, магазин, направляющую балку, уста-новленную параллельно оси вышки, и каретки, установленные с возможностью перемещения по направляющей балке, на которой закреплены талевый блок и центратор 2.

В этой буровой установке свечи устанавливаются каждая в отдельности за упоры на пальцах, а в основании свечи заводятся в ячейки.

Недостатком буровой установки является сложность стопорения каждой свечи и ее освобождение.

Цель изобретения - обеспечение устойчивости колонн свечей в усло15 ВИЯХ качки при бурении и транспортировки на плавучем средстве.

Поставленная цель достигается тем, что Подсвечник смещен относительно магазина таким образом, что 20 свечи, опираквдиеся на подсвечник, образуют с вертикалью угол оС,определяемый из выражения

oi--arcig- ,

где С - смещение подсвечника по горизонтали от проекции varaзина, мм; Н - расстояние по вертикали меж ду подсвечником и магазином f - угол крена или. дефферента плавучего средства, град, причем фиксаторы выполнены в виде р мок с индивидуальным приводом для перекрытия зоны магазина свечей. На фиг.1 показана буровая устано ка, общий вид; на фиг.2 - вышка талевого блока и механизмы автомата спуска-подъема, общий вид; на фиг. и 4 - талевый блок с.трубами на направляющих балках; на фиг.5 - карет ка с подвешенным центратором; на фиг. 6 - магазин свечей .с фиксирующе рамкой; на фиг .7 - узел магазина свечей; на фиг.8 - вид А на фиг.7; на фиг.9 - положение свечи относительно установки. Буровая установка размещаемая на плавучем средстве 1 с которого ведется бурение скважин, содержит буровуто вышку 2, талевый блок 3, комплекс механизмов автомата спуско подъема, включающий в себя автомати уеский элеватор 4 (фиг.1-4) механизмы 5 расстановки свечей, механиз б захвата свечи с верхней стрелой 7, механизм 8 удержания нижнего кон свечи, смонтированный на нижней стреле 9 и подключенный К пульту 10 управления, механизм 11 подъема свечи, поворотная колонна с обводным роликом 12, через который проходит канат 13 механизма подъема свечи, подсвечники 14, г нгазин 15, подвижный центратор 16. На буровой вышке 2 параллельно ее оси установ лена направляющая балка 17 (фиг.З4), по которой перемещаются каретки 18 и 19, к нижней каретке 18 закреплен талевый блок 3, а к верх ней каретке 19 - траверса 20 подвижного центра 16, к которой консольно смонтирована центрирующая головка 21 с фиксаторами 22 свечи взаимодействующими с наголовником 23 механизма 6 захвата свечи. Между талевым блоком 3 и автома тическим элеватором 4 расположен компенсатор 24 вертикальных колеба НИИ бурильной колонны поддерживающий колонну 25 бурильных труб на забое в процессе бурения при колебаниях плавучего средства. Фиксаторы 22 свечи снабжены пру жинами и в исходном положении закрывают проход из отверстия центрирующей головки 21. На концах травер сы 20 подвижного центратора 16 имеются гнезда для пропуска аморти зационных канатов 20, верхние конц которых закреплены на амортизатора 27, установленных на кронблочной площадке 28, а нижние - на кронштейнах, расположенных на уровне ма газинов 15. Каретки 18 и 19 имеют четыре блока роликов 29, контактирующих с направляющей балкой 17 и удерживающих талевый блок 3 и подвижный центратор 16 постоянно на оси колонны бурильных труб. Каждый кгагазин 15 снабжен фиксатором 30 (фиг.6) выполненным в виде рамки 31 с индивидуальным приводом 32, для перекрытия зоны магазинов. Рамки образуются рычагами 33 связанными поперечинами 34. На концах рычагов помещены проушины 35 с помощью которых рамки цнрнирно присоединены вышке. Подсвечники 14 (фиг.7-9) выполнены с перегородками в виде прямоугольных ячеек под каждую свечу и смещены относительно магазина таким образом, что свечи, опирающиеся на подсвечник, образуют с вертикалью угол oL, определяемый из выражения р cL arctg- - 7f; где - смещение подсвечника по горизонтали проекции 1 вгазина; Н - расстояние по вертикали между подсвечником и магазином; - угол крена или дифферент плавучего средства . Буровая установка для бурения с плавучего средства работает следующим образом. При подъеме бурильной колонны на подсвечник поворотная колонна с обводным роликом 12 поворачивается в сторону заполняемого подсвечника 14, талевый блок 3 с авто1 нтическим элеватором 4 опускается в крайнее нижнее положение, автоматический буровой ключ (не показан) отводится от оси колонны бурильных труб 25, механизм расстановки свечей 5 приводится в исходное положение, стрелы 7 и 9 с механизмами захвата 6 свечи и удержания 8 нижнего конца свечи располагаются между магазинами 15 в крайнем от оси колонны бурильHfcjx труб положении, затем подвижный центратор 16, находящийся на уровне магазинов 15 на опорах амортизационных канатов 26, фиксаторами 22 свечи закрывает проход из отверсти центрирующей головки 21. Рамка фиксатора 30 поднимается в верхнее положение, открывая при этом вход в секции магазинов 15. Автоматический элеватор 4 заводится на выступающий из ротора конец колонны бурильных труб и автоматически подхватывает ее клиньями, затем талевый блок 3 с автоматическим элеватором 4 принимает нагрузку от массы колонны бурильных труб на себя, клинья ротора поднимают. Затем производится подъем колонны бурильных труб вверх. Талевый блок 3, двигаясь по направляющей балке 17, при подходе к подвижному центратору 16

подхватывает его и они совершают совместное движение вверх. После подъема колонны бурильных труб на длину одной свечи кли.нья ротора опускают, нагрузка от массы колонны бурильных труб передается на стол ротора, затем талевый блок 3 с автоматическим элеватором 4 и подвижньм центратором 16 начинают движение по направляющей балке 17 вниз, пропуская колонну бурильных труб сквозь себя. Верхний конец колонны бурильных труб оказывается в центрирующей головке 21 подвижного центратора 16, который останавливается на уровне магазинов 15 на опорных поверхностях амортизационных канатов 26, В это время механизм 6 захвата свечи и механизм 8 удержания нижнего конца свечи стрелками 9 и 7 механизмов расстановки 5 свечей выдвигаются к оси колонны бурильных труб. Автоматический буровой ключ выдвигается к колонне бурильных труб и отвинчивает от нее свечу. После отвинчивания свечи автоматический буровой ключ отводится в исходное положение

Талевый блок.3 опускает автоматический элеватор 4 в крайнее нижнее положение. Механизмы захвата 6 свечи и удержания 8 нижнего конца свечи подводятся к.свече. Включается механизм 11 подъема свечи на подъем, происходит автоматический захват свечи механизмом захвата и природам свечи для выноса ее из талевого блока 3 и центрирующей головки 21. При этом наголовник 23 механизма захвата свечи входит в контакт с фиксаторами 22 свечи и освобождает проход свече из центрирующей головки 21. Механизмы расстановкисвечей 5 в дальнейшем начинают перенос свечи на подсвечник 14.

После выноса свечи из подвижного центратора 16, талевого блока 3 с автоматическим элеватором 4, последний подхватывает колонну бурильных труб за выступающий из ротора конец. Клинья ротора поднимают вверх, нагрузка от массы колонны бурильных труб передается на талевую систему. Талевый блок 3 с автоматическим элеватором начинает подъем колонны вверх. В это время механизм 5 расстановки свечей переносят свечу в соответствующую ячейку подсвечника 14. Механизм 11 подъема свечи опускает свечу 31 на настил подсвечника 14, причем при появлении опоры под нижним концом свечи 31 механизм 6 захвата свечи автоматически освобождает ее. Механизм расстановки переходит в исходное положение.

Затем весь цикл повторяется. Низ свечи удерживается и переносится механизмом 8 удержания нижнего конца свечи, который перемещается синхронно с механизмом 6 захвата свечи и управляется с пульта 10 управления .

Описанньдй цикл работ возможно проводить при качке плавучего средства с краном или дифферентом до угла Ч , при этом будет обеспечена устойчивость свечей в магазине за счет установочного угла наклона свечей °L к вертикали. При более сильной качке (шторме), при наличии перерыва в работе, при аварии, при транспортировке буровой в другой район бурения зоны магазинов 15 закрываются рамками фиксатора 30 управляемых индивидуальным приводом 32.

При спуске бурильной колонны в скважину все механизмы устанавли.ваются в другое походное положение. |Поворотная колонна с обводным роликом 12 поворачивается в сторону освобождаемого, подсвечника 14, талевый блок 3 с автоматическим элеватором 4 опускаются в крайнее нижнее положение, причем авто1иатический элеватор клиньями подхватывает колонну бурильных труб 25 за высту пающий из ротора конец. Автоматический буровой ключ отводится от колонны 37 бурильных труб, а механизмы 5 расстановки свечей приводятся в исходное положение: стрелы 7 и 9 с механизмами захвата 6 свечи и удержания 8 нижнего конца свечи переводят в проход между магазинами 1 в крайнее от оси колонны бурильных труб 3 положение. Подвижный центратор 16 находится на уровне магази- нов 1,5 на опорах амортизационных канатов 26, фиксаторы 22 свечи закрьшают проход из центрирующей головки 21. Рамка фиксатора 30 устанавливается в нижнее положение и закрывает .зону магазинов 15, низ колонны бурильных труб с инструментом удержвается клиньями ротора.

Для спуска одной свечи 31 в скважину рамка фиксатора 30 поднимается, освобождая соответствующую часть магазина 15. Механизма расстановки свечей 5 переносят механизмы захвата 6 свечи и удержания 8 нижне конца свечи к очередной свече. Включая механизм 11 подъема свечи на ,подъем производят захват свечи. Механизмом 8 удержания нижнего конца свечи фиксируют нижний конец свечи от -раскачивания. Механизмы 5 расстановки свечей переносят очередную свечу к центру колонны бурильных труб. Механизм 11 подъема свечи приподнимает свечу и механизмы 5 расстановки свечи заносят ее в талевый блок 3, при этом свеча, утапливая фиксаторы 22 свечи проходит верхним концом в центрирующую головку 21 подвижного центратора 16. Затем механйэм 11 подъема свечи опускает свечу в автоматический элеватор 4 до установки ее в выступаквдий из ротора конец колонны бурильных .труб, при этом наголовник 23 механизма 6 захвата свечи уходит из центрирующей головки 21 вниз, .освобождая фиксаторы 22 свечи, которые закрывают свече выход из центриругацей головки 21, тем самым происходит центрирование верхнего конца свечи на оси колонны. Механизм 8 удержания нижнего конца свечи раскрывается. Механизмы 5 расстановки свечей 5 переносят механизмы б захвата свечи и механизм 8 удержания нижнего конца свечи к очередной свече,стояией на подсвечнике 14.

После установки свечи талевый блок 3 с автоматическим элеватором 4 начинает подъем вверх по свече. За время подъеМа талевого блока 3 автоматический буровой ключ подводится к свече и свинчивает ее с колонной бурильных труб 26. В этом время механизм 11 подъема свечи включается на подъем и механизм 6 захвата свечи производит захват очередной свечи.

Как только свеча свинчена с колонной бурильных труб автоматический буровой ключ отводится от колонны бурильных труб, а талевый блок 3, продолжая движение вверх, подхватывает подвижный центратор 16 и снимает его вместе с центрирующей головкой 21 с верхнего конца колонны бурильных труб 33. При подходе автоматического элеватора 4 к верхнему концу КО.ЛОННЫ бурильных труб он подхватывает ее клиньями и нагрузка

ОТ массы колонны передается на талевую систему. Клинья ротора поднимаются.

Затем талевый блок 3 с автоматическим элеватором 4 и подвижным центратором 16 опускаются вниз на длину одной свечи. Тем временем механизмы 5 расстановки свечей переносят очередную свечу к оси колонны бурильных труб. После того, как колонна бурильных труб опущена в скважину на длину свечи, клинья ротора опускаются и нагрузка от массы колонн бурильных труб с инструментом передается на стол ротора. Затем весь цикл повторяется.

Технико-экономическая эффективност ь предлагаемого устройства слагается за счет повышения надежности механизма автомата спускотподъема путем конструктивных изменений подсвечников, .центратора введением защелки в виде рамки, применением наклона свечей в магазине, в результате чего сокращаются простои и повыиается безопасность и производительность труда в условиях качки п.павучего средства.

Формула изобретения

Буровая установка для бурения с плавучего средства,- содержащая вышку, комплекс механизмов автомата спуско-подъема свечей, фиксаторы, Q подсвечник, выполненный с упорами для труб, магазин, направленную балку, установленную параллельно оси вышки, и каретки, установленные с возможностью перемещения по направляющей балке, на которой закреплены талевый блок и центратор, о т л ич ающаяся тем, чт-о, с целью устойчивости колонн свечей в условиях качки при бурении и транспортировки на плавучем средстве, подсвечник смещен относительно магазина таким образом, что свечи, опирающиеся на подсвечник, образуют с вертикалью угол od, определяемый из выражения

oL arctg if,

С- смещение подсвечника по горизонтали от проекции магазина, мм;

Н - расстояние по вертикали между подсвечником и магазином, мм;

Р - угол крена или дифферент плаВ5 его средства, град.

причем фиксаторы выполнены в виде рамоК с индивидуальным приводом для перекрытия зоны магазина свечей.

Источники информации, 5Q принятые во внимание при экспертизе

1..Патент СССР № 591156, кл. Е 21 В 19/00, 1971.

2.Патент США №3561811, 55 .кл. 294-90, опублик. 1971.

puz.t

7

12

/3

Фае.З

J/7

Фиг A W ,

ВидД

Фиг.8

15

Фиг. 9