Буровий комплекс

Буровий комплекс, що містить нерухому основу з вишкою і буровим блоком з рухомою платформою, обертачем, гідравлічним підйомним механізмом, вертлюгом-сальником для подачі бурового 3 транспортної системи України, і, за рахунок цього, повністю виключити ручну працю, автоматизувати процес буріння свердловин при зниженні витрат незалежно від конкретних геологічних умов. Завдання вирішується таким чином, що у відомому буровому комплексі, що включає нерухому підставу з вишкою і буровим блоком з рухомою платформою, обертачем, гідравлічним механізмом підйому, вертлюгом-сальником, відповідно до винаходу має додатково встановлене вище ротора обертача в його крайньому нижньому положенні пристосування - «Люлька» на тій же нерухомій підставі, з можливістю повороту відносно горизонтальної осі для послідовної подачі кожної свічки в отвір ротора, а вертлюгсальник встановлений на обертачі з можливістю переміщення по ньому до отвору ротора і уздовж цього отвору у момент крайнього верхнього положення обертача. На фіг. 1 зображено загальний вид бурового комплексу (вигляд з боку); На фіг. 2 зображено загальний вид бурового комплексу в поперечному перетині; На фіг. 3 зображено фронтальний вид кінематики бурової установки; На фіг. 4 зображено вигляд зверху кінематики бурової установки; На фіг. 5 і 6 показано положення вертлюгасальника до і після його установки в отвір ротора обертача; Буровий комплекс включає буровий блок 1 з опорною вишкою 2 і загальною нерухомою підставою 3, установку транспортних пристроїв 4 із свічками 5. На нерухомій підставі 3 по осі буріння встановлений нерухомий труботримач 6. Буровий блок 1 включає рухому платформу 7 з гідравлічним механізмом підйому 8. Рухома платформа 7 на двох роликових опорах 9 зцентрована відносно вертикальної осі бурового блоку 1 і включає обертач 10 з приводом 11 ротора 12, який має по осі отвір 13 для установки зверху в ротор вертлюг-сальник 14, а знизу свічу 5 бурильної колони 15, плашки 16 з приводом переміщення і рухомий труботримач 17. Рухомий труботримач 17, який встановлений і зцентрований в нижній частині корпусу обертача 10 в єдиному блоці з гідроживленням, гідро- і електроуправлінням, має привіди для захоплення муфти 18 верхньої свічки 5 бурильної колони 15, а також для її обертання. Плашки 16 забезпечують вертикальну фіксацію бурильної колони 15 і розташовані на корпусі обертача 10 з приводом, що забезпечує робоче і початкове положення. Вертлюг-сальник 14, що розташовується зверху корпуса обертача 10, виконаний з можливістю повороту відносно вертикальної осі і з приводом згвинчування свого різьбового наконечника з отвором муфти 18 бурильної свічки 5 бурильної колони 15. Крім того, він має можливості для передачі моменту обертання від приводу 11 ротора 12 на бурильну колону 15 і для подачі бурового розчину. 50711 4 В період підйому рухомої платформи 7 з нижнього положення у верхнє і назад, обертач 10 переміщається уздовж бурильної колони 15 по осі отвору 13 ротора 12 обертача 10; при цьому вертлюг-сальник 14 заздалегідь відведений з осі отвору 13 ротора 12 за допомогою механізмів повороту і підйому вертлюга-сальника 14. Рухома платформа 7 переміщається гідравлічним механізмом підйому 8, що складається з коромисла 19 з центральноповоротною горизонтальною віссю 20. До осі 20 підвішена рухома платформа 7 з обертачем 10, а в крайніх, рівновіддалених від осі 20 точках коромисла 19 встановлені на рухомих з'єднаннях 21 і 23 підйомні гідроциліндри 22, таких, що спираються на підставу 24 бурові комплекси. До рухомої платформи 7 підведений рукав для подачі до вертлюга-сальника 14 бурового розчину, а також рукава різного призначення для подачі живлення і управління гідроприводом 11 ротора 12, гідроприводами механізмів рухомого труботримача 17, повороту і підйому вертлюга-сальника 14. На приймальному майданчику бурового комплексу розташований перекладальник 25 з механізмами підйому 26, перенесення 27 і захоплення 28 свічок 5 для їх укладання в поздовжню виїмку 29 поворотного пристрою 30-«Люльки» у момент її горизонтального розташування. «Люлька» 30 закріплена на горизонтальних піввісях 31 кронштейнів 32, встановлених на нерухомій підставі 3, з можливістю повороту пристосування 33 із горизонтального положення у вертикальне і назад. У горизонтальному положенні «Люльки» 30 розміщення кронштейнів 32 забезпечує вільне переміщення між ними ексцентричної частини рухомого обертача 10, вісь буріння якого розташована на певній відстані від осі гідравлічного механізму підйому 8 і проходить через геометричну горизонтальну вісь, утворену піввісями 31 кронштейнів 32. Для виключення несанкціонованого повороту свічки 5 відносно поздовжньої виїмки 29 «Люльки» 30 і її випадання з неї при підході «Люльки» до вертикального положення, на корпусі «Люльки» 30 встановлені утримуючі пристосування 34, що забезпечують положення «відчинен-зачинен» для свічки в подовжній виїмці 29 «Люльки». У верхній і серединній частині опорної вежі 3 і бурового блоку 2 встановлені рукоятки 35 із захопленнями для створення додаткових центруючих опор для бурильної свічки 5 в процесі забурювання. Верхню рукоятку 35 застосовують також для зіштовхування і укладання свічок 5 в «Люльку» 30 в її вертикальному положенні при розбиранні бурильної колони 15. Буровий комплекс працює таким чином: Початок роботи полягає в подачі транспортного пристрою 4 з бурильними свічками 5 до бурового комплексу. Роботизований маніпулятор-перекладальник 25 послідовно виконує операції по установці 5 механізму 27 перенесення захоплень 28 над свічками 5, розташованих горизонтально пошарово в контейнерах транспортного пристрою 4. Далі механізмом підйому 26 опускають захоплення 28 на переносиму свічку 5 і проводять її затиск. Потім послідовно проводять підйом і перенесення свічок 5 з транспортного пристрою 4 до поворотного пристрою 30 - «Люльки», яка заздалегідь встановлена в горизонтальне положення, і укладають свічку в поздовжню виїмку 29 корпусів «Люльки». Задіяні раніше механізми 26, 27 і 28 маніпулятора-перекладчика 25 послідовно відводять в початкові положення. Забезпечення безперервності процесів буріння відбувається таким чином: Початкове положення - вся бурильна колона 15 знаходиться у свердловині, рухомий обертач 10 та рухома платформа 7 займають нижнє положення, ротор 12 розташований нижче за горизонтальний рівень «Люльки» 30 між кронштейнами 32. При вимкненому обертачі 10 закріплюють бурильну колону 15 нижнім нерухомим труботримачем 6, розводять плашки 16 і в автоматичному режимі згвинчують різьбовий наконечник плунжера вертлюга-сальника 14 з муфти 18 верхньої свічки 5 бурильної колони 15, виводять плунжер з різьбовим наконечником вертлюга-сальника 14 з отвору 13 ротора 12 і поворотом відводять вертлюг-сальник 14 з осі буріння в початкове положення. Далі повертають «Люльку» 30 зі свічкою 5 у виїмці 29 з горизонтального у вертикальне положення. В період розвороту бурильна свічка 5 під дією сили тяжіння, ковзаючи по ложу виїмки 29 «Люльки» 30, поступає, завдяки перпендикулярності осі буріння і горизонтальної осі повороту «Люльки», в отвір 13 ротора 12 і опускається до контакту з різьбленням муфти 18 верхньої свічки 5 бурильної колони 15. Рухомий труботримач 17 обертача 10 заздалегідь з'єднує подальшу свічку 5 з попередньою за допомогою послідовного виконання операцій зведення, затиску і обертання відповідних механізмів, а привід 11 ротора 12 обертача 10 завершує згвинчення бурильних свічок. Встановлюють плашки 16. Після згвинчення бурильних свічок і установки плашок 16 нерухомий труботримач 6 розводять і гідравлічний механізм підйому 8 піднімає рухому платформу 7 у верхнє положення уздовж бурильної колони 15 по осі отвору 13 ротора 12 обертача 10; при цьому вертлюг-сальник 14, заздалегідь відведений з осі отвору 13 ротора 12 за допомогою механізмів повороту і підйому вертлюга-сальника 14, використовуючи, при необхідності, рукояті 35 із захватами для забезпечення осьової стійкості свічки. Рухома платформа 7 переміщається гідравлічним механізмом підйому 8, що складається з коромисла 19 з центральноповоротною горизонтальною віссю 20. До осі підвішена рухома платформа 7 з обертачем 10, а 50711 6 в крайніх, рівновіддалених від осі 20 точках коромисла 19 встановлені на рухомих з'єднаннях 21 і 23 підйомні гідроциліндри 22, таких, що спираються на підставу 24 бурові комплекси. У момент крайнього верхнього положення обертача 10 рухомої платформи 7 послідовно встановлюють вертлюг-сальник 14 на вісь буріння, опускають його уздовж отвору 13 ротора 12 і згвинчують з різьбленням муфти 18 встановлюваної свічки 5. Після виконання даних операцій буровий блок 2 підготовлений до буріння свердловини при вмиканні гідравлічного механізму підйому 8 і гідроприводів обертача 10. Гідравлічний механізм підйому 8 працює таким чином: Робоча рідина від розподільної системи гідроелектроживлення бурового комплексу поступає і виходить з гідроциліндрів 22 гідравлічного механізму підйому 8 через пристрій, який допускає відхилення осі гідроциліндрів 22 на кут, але не дає можливості виникнення радіальних зусиль на його ущільнення. Величини переміщення, швидкості та величини навантаження на гідроциліндрах 22 коливаються, коромисло 19 відхиляється від горизонталі, повертаючись відносно осі 20, до якої підвішена рухома платформа 7, зцентрована відносно осі бурового блоку за допомогою рознесених роликових опор 9. Вертикальне переміщення центральної осі 20 з підвішеною рухомою платформою 7 визначається напівсумою переміщень кожного з гідроциліндрів 22 окремо. Задані параметри роботи обертача 10 (момент обертання, число обертів і так далі) визначаються вимогою забезпечення максимальної швидкості проходки свердловини залежно від конкретних геологічних умов. Підйом і розбирання бурильної колони 15 відбувається в такій послідовності: Початкове положення: свічка 5, що знімається з бурильної колони 15, знаходиться в свердловині, обертач 10 знаходиться внизу і на плашках 16 утримує бурильну колону; вертлюг-сальник 14 відведений з осі буріння; нижній нерухомий труботримач 6 розведений. Гідравлічний механізм підйому 8 піднімає обертач 10 і бурильну колону 15. Нижнім нерухомим труботримачем 6 затискають бурильну колону 15 нижче замка знімаємої бурової свічки 5 і потім гідравлічний механізм підйому 8 опускає рухомий обертач 10 уздовж свічки в положення над нерухомим труботримачем 6. Верхній кінець знімаємої свічки центрують і затискають захватом верхньої рукоятки 35. Обертачем 10 і рухомим труботримачем 17 розгвинчують нижнє замкове різьблення свічки 5, захоплюють її рухомим труботримачем 17 і гідравлічним механізмом підйому 8 і припіднімають її. Верхньою рукояткоюю переміщають знімаєму свічку заздалегідь «майже» в вертикально встановлену «Люльку» 30 з відкритими планкамиобмежувачами 34(встановити «Люльку» строго 7 вертикально не дозволяє ще встановлена по осі буріння знімаєма свічка). Далі планками-обмежувачами 34 перекривають свічку від випадання з поздовжньої виїмки 29 корпусів «Люльки» і опускають « Люльку» із знятою свічкою в горизонтальне положення. Після зняття свічки, рухомий обертач 10 опускають до рівня замку подальшої знімаємоі свічки, і встановлюють плашки 16 в корпусі замку, розтискють нижній труботримач 6 і виконують операцію підйому бурильної колони із подальшою знімаємою свічки. Одночасно проводять операцію по опусканню «Люльки» 30 з новою знімаємою свічкою 5 в горизонтальне положення, після чого маніпуляторперекладальник 25 послідовними операціями механізмів затиску свічки 28, підйому 26 і перенесення 27 укладає свічку в транспортний пристрій 4. Аналогічно виконуються роботи і з обсадними трубами. При бурінні свердловини, виконанні операцій з'єднання і роз'єднання свічок в стані готовності знаходяться механізми, що виконують функції попередження виникнення аварійних ситуацій і захисту комплексу при аваріях. Дані механізми зазвичай розташовані в просторі між нерухомою підставою 3 буровго блоку і підставою бурового комплексу 24 Винахід найдоцільніше використовувати при бурінні середніх (1500...3200м), глибоких (3200...5000м) і надглибоких свердловин(8000м і більше) будьякого призначення незалежно від міцності породи. Крім того, даний винахід може бути використаним як важливий складовий вузол при бурінні з майданчиків при морському бурінні, в шахтобудівній і гірській справі для проходки стовбурів і вертикальних гірських виробок, а також свердловин будь-якого призначення. На даний час створення бурових установок характеризується фактично повсюдним застосу 50711 8 ванням електромеханічних приводів в умовах постійного розвитку всіх параметрів і характеристик вузлів управління підйомною лебідкою, приводом ротора і іншими вузлами тальової підйомної системи, механізації робіт по установці (зніманню) бурильних свічок на бурильну колону. Складально-розбірні і монтажні технологічні операції, що виникають при цьому, частково механізуються, але за початковою конструктивною схемою не піддаються об'єднанню в цикли автоматизованого управління, у зв'язку з чим до сих пір невідомі бурові установки з повністю замкнутим циклом технологічних операцій процесу буріння свердловин. Перевага пропонованого бурового комплексу визначена тим, що він забезпечує замкнутий автоматизований цикл робіт з буровими свічками від моменту їх надходження в транспортному пристрої на буровий майданчик до моменту їх видалення після завершення процесу буріння. Застосування поворотної «Люльки» замість квадратної провідної труби значно скорочує кількість виконуваних технологічних операцій і дозволяє об'єднати їх в замкнутий автоматизований цикл. Крім того, електронно-гідравлічна система управління приводів бурового комплексу дозволяє забезпечити точний контроль величини притиску бурильного інструменту до забою безпосередньо по величині тиску робочої рідини в гідроциліндрах підйому і забезпечити виконання всіх оптимальних параметрів режиму буріння свердловини, розрахованих залежно від конкретних геологічних умов. Висота цілісного бурового блоку, що забезпечує обертання бурильної колони і її вертикальне переміщення, забезпечує можливість його транспортування без розбирання в умовах транспортної системи України. 9 50711 10 11 50711 12 13 50711 14 15 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 50711 Підписне 16 Тираж 26 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