Бурова установка та спосіб буріння

1. Бурова установка, що містить щогловий стовп (23), буровий повзун (50), встановлений з можливістю переміщення вздовж щоглового стовпа (23), та уніфікований привідний вузол для переміщення бурового повзуна (50) по щогловому стовпу (23), яка відрізняється тим, що уніфікований привідний вузол має як гідравлічний привід (40), так і лебідковий привід (30), та буровий повзун (50) виконаний з можливістю з'єднання з гідравлічним приводом (40) та лебідковим приводом (30). 2. Бурова установка за п. 1, яка відрізняється тим, що передбачено з'єднувальний пристрій, виконаний з можливістю поперемінного з'єднання повзуна (50) то з гідравлічним приводом (40), то з лебідковим приводом (30). 3. Бурова установка за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що щогловий стовп (23) має основний щогловий елемент (24) та принаймні один телескопічний щогловий елемент (26), встановлений всередині основного елемента (24) за телескопічним принципом, та гідравлічний привід (40) виконаний з можливістю з'єднання з принаймні одним телескопічним елементом (26) для його переміщення. 4. Бурова установка за п. 3, яка відрізняється тим, що буровий повзун (50) має першу напрямну (54) для руху вздовж основного елемента (24) та 2 (19) 1 3 Винахід стосується бурової установки, що містить щогловий стовп, буровий повзун, встановлений з можливістю переміщення вздовж щоглового стовпа, та уніфікований привідний вузол для переміщення бурового повзуна по щогловому стовпу згідно з обмежувальною частиною пункту 1 формули винаходу. Крім того, винахід стосується способу буріння з метою виготовлення свердловини, при якому перший став бурових штанг та другий став бурових штанг разом з повзуном, що ходить по щогловому стовпу, переміщуються і зокрема занурюються в ґрунт. Для таких бурових установок, що застосовуються зокрема для глибокого буріння, існує зазвичай два типи основних робіт. Це, з одного боку це буріння, з іншого боку це облицювання свердловини обсадними трубами. Перший тип основних робіт, що поглинає більшу частину робочого часу, служить для розбурювання або для виймання секцій кріплення. Заміна секцій кріплення має тут відбуватися швидко, оскільки в цей час припиняється промивання свердловини. При цьому виникає загроза застрявання бурової коронки. Після того, як певна глибина буріння досягнута, свердловину треба облицювати обсадними трубами і зовні забетонувати, відмежовуючи від ґрунту з метою укріплення свердловини та для захисту від забруднення різних шарів ґрунту, саме при бурінні газу та нафти. Для цього вмонтовують секції кріплення більшої довжини, з'єднують їх між собою і після цього бетонують зовні. При цьому для системи подачі потрібні великі тягові зусилля. Бурова установка, в якій розсувний за телескопічним принципом щогловий стовп переміщується за допомогою гідравлічного приводу, відомий із ЕР 0114146А. Перед винаходом стоїть задача створити таку бурову установку і такий спосіб буріння, за допомогою яких було б можливим ефективне проведення різних типів основних робіт. Згідно з винаходом задачу вирішено за допомогою бурової установки з ознаками пункту 1 формули винаходу та за допомогою способу буріння з ознаками пункту 8 формули винаходу. Кращі варіанти наведені в залежних пунктах формули винаходу. Бурова установка згідно з винаходом відрізняється тим, що уніфікований привідний вузол має як привід з гідравлічним циліндром, так і лебідковий привід, і що буровий повзун може з'єднуватися як з гідравлічним приводом, так і з лебідковим приводом. З обома різними видами приводу можна ефективно здійснювати різні види робіт. Привод з гідравлічним циліндром дозволяє велику швидкість при подачі та роботі, що є особливо вигідним при розбурюванні або вийманні секцій кріплення. А лебідковий привід є ефективним при облицюванні свердловини, а саме при введенні обсадних труб. Для таких робіт потрібна система подачі з великими тяговими зусиллями. Цього можна досягти недорогим і нескладним способом за допомогою 89592 4 лебідкового приводу, коли зокрема шляхом проведення тягового канату через кілька блоків у відповідності з принципом поліспасту забезпечуються великі тягові зусилля при зниженій швидкості подачі. В принципі буровий повзун під час обох видів робіт може бути з'єднаний як з гідравлічним приводом, так і з лебідковим приводом. Однак згідно з винаходом є особливо доцільним, щоб був передбачений з'єднувальний пристрій, за допомогою якого повзун по черзі з'єднується то з гідравлічним приводом, то з лебідковим приводом. При цьому з'єднувальний пристрій може бути задіюваним вручну, або за допомогою всувного стопорного болта, або автоматично, саме за допомогою відповідних гідравлічних циліндрів, які вводять в дію фіксуючий механізм на буровому повзуні. Згідно з винаходом особливо вигідно, щоб щогловий стовп складався з основного елемента та принаймні одного телескопічного елемента, який ходить в основному елементі за телескопічним принципом, і щоб гідравлічний привід для руху принаймні одного телескопічного елемента з'єднувався з ним. Таким чином гідравлічний привід може бути застосованим не лише для пересування бурового повзуна, але й для телескопічного подовження щоглового стовпа. Телескопічність стовпа особливо доцільна при зведенні бурової установки, коли стовп із переважно горизонтального транспортного положення переводять у переважно вертикальне робоче положення. Чим меншим є щогловий стовп при цій процедурі, тим менші потребуються монтажні зусилля. Крім того, висування стовпа має сенс, коли після буріння використовуються необхідні для облицювання обсадні труби з секціями кріплення, довжина яких перевищує довжину секцій кріплення бурових штанг. Велика гнучкість відносно шляху переміщення бурового повзуна забезпечується згідно з винаходом за рахунок того, що повзун має першу напрямну для руху вздовж основного щоглового елемента і принаймні одну іншу напрямну для руху вздовж принаймні одного телескопічного щоглового елемента. Згідно з телескопічним принципом щогловий телескопічний елемент має, як правило, меншу форму, ніж основний щогловий елемент. Щоб при цьому забезпечити добре спрямування бурового повзуна, основний щогловий елемент має іншу першу напрямну, ніж друга напрямна на щогловому телескопічному елементі. Вони зокрема можуть бути напрямними рейками або напрямними пазами. На повзуні відповідно передбачені ковзні башмаки або напрямні башмаки для обох напрямних, внаслідок чого повзун при висунутому щогловому стовпі може рухатися від основного щоглового елемента до телескопічного щоглового елемента. Залежно від числа телескопічних елементів можуть бути передбачені більш ніж дві напрямні. Крім того, згідно з винаходом лебідковий привід має тросову лебідку, розташовану на фундаменті бурової установки, та трос, перекинутий через систему блоків на вершині щоглового стовпа. 5 89592 6 За допомогою такого пристрою на буровий повзун штанг повзун може рухатися виключно вздовж можуть діяти через вершину щоглового стовпа основного щоглового елемента. Тут можуть бути високі тягові зусилля. Це особливо діє тоді, коли використані більш короткі секції кріплення бурових система блоків забезпечує додаткове передаточне штанг. Якщо при другому виді основних робіт, а відношення згідно з принципом поліспасту. Розмісаме при облицюванні свердловини, застосувати щення лебідки на фундаменті бурової установки більш довгі обсадні труби, то для цього секції кріпгарантує стійку конструкцію та пряме введення лення щоглового стовпа можуть подовжуватися сили в стабільний фундамент установки. висуванням. При цьому є особливо доцільним, щоб лебідЗгідно з винаходом в цілому створено бурову ковий привід був з'єднаний зі щогловим стовпом установку та спосіб буріння, при якому бурова задля відхилення стовпа від вертикалі або навпаустановка працює більш економічно вигідно, зберіки. Таким чином лебідковий привід може бути вигаючи при цьому потужність, що прирівнюється до користаний також для установки щоглового стовпа такої традиційних бурових установок. Адже для шляхом переведення його із переважно горизонтого, щоб за допомогою лебідкового приводу можтального транспортувального положення у вертина було досягти високої швидкості подачі гідравлікальне робоче положення. Для цього трос слід чного циліндра при одночасних великих зусиллях від'єднати від повзуна і зафіксувати його на пеподачі, було б необхідно застосовувати набагато редбаченому місці кріплення на задній стороні більші габарити лебідкового приводу. підпірки щоглового стовпа. Далі винахід пояснюється більш детально з Згідно з винаходом стійкості конструкції сприяє використанням прикладів виконання, що схематите, що гідравлічний привід має принаймні один чно представлені на кресленнях. Креслення зогідравлічний циліндр, розташований в підніжжі бражують: щоглового стовпа. Окрім цієї точки дії гідравлічний Фіг.1 - Вид у перспективі першої установки згіциліндр має й іншу точку дії, розміщену на повзуні дно з винаходом; з можливістю відокремлення. Для телескопічної дії Фіг.2 - Вид збоку бурової установки за Фіг.1; щоглового телескопічного елемента можна цю Фіг.3 - Вид у перспективі бурової установки за відокремлювану точку прикріплення гідравлічного Фіг.1 з відхиленим щогловим стовпом; циліндра приєднувати до щоглового телескопічноФіг.4 - Вид у перспективі іншої бурової устаного елемента, щоб змусити його виходити або вховки згідно з винаходом разом з устаткуванням; дити. Фіг.5 - Вид у перспективі ще іншої бурової Спосіб буріння згідно з винаходом відрізняєтьустановки згідно з винаходом та ся тим, що буровий повзун для введення першої Фіг.6 - Вид спереду бурової установки за Фіг.5. штанги пересувається за допомогою гідравлічного Фіг.1 та 2 показують першу запропоновану буприводу, і що буровий повзун для введення другої рову установку 10 з фундаментом 12, в якому штанги пересувається за допомогою лебідкового розміщено коробчастий агрегатний вузол 14 для приводу. Гідравлічний привід дозволяє швидке забезпечення енергією та гідравлікою. На протипересування, що є особливо вигідним для внутрілежному кінці фундаменту 12 передбачено вилкошніх секцій кріплення всередині свердловини. На подібну опору 16, яка оточує цоколь 5 свердловивідміну від цього лебідковий привід забезпечує ни. До сторін вилкоподібної опори 16 шарнірно прикладання великих зусиль подачі, що є необхідприкріплено за допомогою V-подібної двоноги 20 ним при введенні обсадних труб. щогловий стовп 23, який має можливість нахиляПри цьому згідно з винаходом вигідно, що петися. На оберненій в протилежну від свердловинрший став штанг є внутрішнім ставом бурових ного цоколя 5 стороні щоглового стовпа 23 він штанг, а другий став штанг є зовнішнім трубчастим спирається на фундамент 12 підпіркою 18 з так ставом штанг. На внутрішньому ставі бурових званою А-подібною підставкою. штанг, на його нижньому кінці знаходиться бурова На переході щоглового стовпа 23 до двоноги коронка. 20 розміщено стіл 22, розташований в основному Зовнішній трубчастий став штанг може бути горизонтально, з пультом управління 62 у вигляді застосований для облицювання та забетонування коробки. Нижче стола 22, що спирається на вилкосвердловини з метою її захисту. подібну опору за допомогою розпірок 21, відомим Далі згідно з винаходом вигідно, щоб перший чином передбачено противикидовий превентор 60 став штанг було змонтовано із перших секцій кріпз відповідними затискачами для згвинчування та лення, а другий став штанг - із других секцій кріпруйнування окремих секцій кріплення штанг. лення, причому перші секції кріплення мають довВ зображеному прикладі виконання бурової жину меншу, ніж другі секції кріплення, і щоб перед установки 10 щогловий стовп 23 утворено по тевведенням другого ставу штанг щогловий телелескопічному принципу основним щогловим елескопічний елемент висувався з основного щогломентом 24, в якому ходить телескопічний щоглового елемента задля його подовження, а другий вий елемент 26. Основний елемент 24 та став штанг посекційно вводився в ґрунт завдяки телескопічний елемент 26 на своїх передніх кінцях просуванню бурового повзуна вздовж подовженомають рейкоподібні напрямні, по яких спрямовуго щоглового стовпа. Як альтернатива секції кріпється рух бурового повзуна 50 з обертальною колення першого ставу штанг можуть бути довшими ронкою 52 вздовж щоглового стовпа 23. На своїй ніж у другого ставу штанг. оберненій до щоглового стовпа стороні повзун 50 Спосіб буріння згідно з винаходом забезпечує має напрямні башмаки як першу напрямну 54 та ефективний процес в обох основних видах робіт. другу напрямну 56, які разом з напрямною на осТак, наприклад, для розбурювання ставом бурових новному щогловому елементі 24 або з напрямною 7 89592 8 на телескопічному щогловому елементі 26 забездиться у втягнутому стані, можна застосувати лепечують надійне лінійне переміщення повзуна 50. бідковий привід 30. Для цього лише частково зоЗгідно з винаходом буровий повзун 50 може бражений трос 33 спрямовується через складану рухатися як за допомогою гідравлічного приводу підпірку 18 на щогловому стовпі 23. Таким чином 40, так і за допомогою лебідкового приводу 30. щогловий стовп 23 із горизонтального транспортуЛебідковий привід 30 має барабанну лебідку 32 з вального положення може відхилятися у вертикапривідним механізмом обертання. Лебідка 32 льне робоче положення і навпаки. встановлена на фундаменті 12 між вилкоподібною Інша бурова установка 10 зображена на Фіг.4. опорою 16 та агрегатним вузлом 14. Через напряВ основному ця установка 10 відповідає вже опимний ролик 34 на верхній частині 28 щоглового саним буровим установкам. Відмінність полягає стовпа не зображений тут трос за допомогою сислише в іншій підпірці 18 з коробчастим проміжним теми блоків 36 вздовж щоглового стовпа 23 сполуелементом. чається з буровим повзуном 50. Задля пересуванБурова установка 10 за Фіг.4 зображена з ня бурового повзуна 50 створюється збільшення устаткуванням, що є звичним на місці буріння. Петягового зусилля згідно з принципом поліспасту рше кріплення секції 71 за допомогою відомого шляхом багаторазового перепасування тросу в маніпулятора 70 відхиляють у вертикальне полосистемі блоків 36. Тією ж мірою, з якою зростає ження і підіймають на висоту стола 22. За допомотягове зусилля, зменшується швидкість перемігою повзуна 50 перші секції кріплення 71 згвинчущення лебідкового приводу 30. ються між собою для утворення першого става Згідно з винаходом більш швидке переміщенштанг і посекційно вводяться в ґрунт. В зворотноня при зниженні тягових зусиль повзуна 50 поєдму порядку відбувається демонтаж першої секції нане з гідравлічним приводом 40. Гідравлічний кріплення. привід 42 має гідравлічний циліндр 42, що простяКрім того, за допомогою повзуна 50 можна гається вздовж щоглового стовпа 23 з U-подібним встановлювати другий став штанг, що складається поперечником, а саме в його внутрішньому просіз других секцій кріплення 72. Згідно з зображенторі. Гідравлічний циліндр 42 має нижню точку ням на Фіг.4 їх розміщують в трубчастій опорі секприкріплення 44 та верхню точку прикріплення 46. цій кріплення. Довжина других секцій кріплення 72 За допомогою цих точок прикріплення 44, 46 гідраперевищує довжину перших секцій кріплення 71. влічний циліндр 42 може бути вибірково приєднаДля роботи довших секцій кріплення 72 щогловий ний до підніжжя щогли 23, до повзуна 50 або до стовп 23 може висуватися, як це зображено, так пересувного телескопічного елемента 26. що повзун 50 під час пересування до верхньої чаЗгідно з винаходом телескопічний щогловий стини 28 щоглового стовпа може приймати також елемент 26 може висуватися із основного щоглодругі секції кріплення 72 і вводити їх в ґрунт або вого елемента 24 з метою подовження щоглового відповідно виводити назовні. стовпа 23 зокрема тоді, коли потрібно розбурити На Фіг.5 та Фіг.6 зображено іншу бурову устаабо витягнути секції кріплення штанг більшої довновку 10 згідно з винаходом. В основному вона жини. При цьому залежно від бажаної швидкості відповідає описаним вище буровим установкам, подачі та необхідних тягових зусиль повзун 50 причому далі буде йтися лише про відмінності в може бути задіюваний або лебідковим приводом деяких деталях. 30, або гідравлічним приводом 40. В буровій установці 10 згідно з фігурами 5 та 6 Фіг.3 зображує бурову установку 10 у згорнупередбачено нероз'ємний щогловий стовп 23 з тому стані, при якому щогловий стовп 23 нахиляусталеною довжиною щогли. При цьому довжина ється за допомогою вертикального шарніра 17, щогли 23 виконана у відповідності до максимальрозташованого на нижньому кінці двоноги 20 на ної бажаної довжини секції кріплення. При більш вилкоподібній опорі 16. Для зведення щоглового коротких секціях кріплення повзун 50 просувається стовпа 23, який задля зменшення зусиль знахолише на необхідну висоту щоглового стовпа 23. 9 89592 10 11 89592 12 13 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 89592 Підписне 14 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601