Буровая установка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1640 9) СПИ ЕТЕНИ Е К АВТОРСКОМУ ДЕТЕЛЬСТВУ м ез г авле из к горнойк буровымбурения,ется повыустановки,хема предла уро1 ключает основаИзобретение от промыпленности, а установкам вращат Целью изобретен шение надежности б в работе,На черте гаемой буротановка ер, баз ситс вои маши становле 3 звенья звене 3ель 4Нижрнирно с другой мен а мачтами равкотором шарнижним 2 и вй длины. Чаустановлененом 2 упраним гидроцил н ель ного ия явля ур овой арнирза нныйнец верхневращатвляет шаиндр 5 н же приведенавой установки ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ПЮТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно в конструкторск институт неФтяного машиностроения(56) Авторское свидетельство СССРФ 177378, кл, Е 21 В 7/02, 1964.Авторское свидетельство СССРФ 10 Ь 2371, кл. Е 21 В 19/00, 1981,(57) Изобретение относится к бурениюскважины и позволяет повысить надеж-,ность работы буровой установки. Наосновании 1 базовой машины установкишарнирно установлена мачта из двухшарнирно связанных между соЬой звеньев 2 и 3 равной длины. На верхнемзвене 3 установлен вращатель 4. Управление звеньями 2 и 3 осуществляется гидроцилиндрами (ГЦ) 5 и 6. Дополнительно установка снабжена ГЦ 7 упр ния вращателем 4, а система стабил ации заданного положения враща(51)5 Е 21 В 19/00, 44/О теля - датчиком (Д) 13 положения вращателя 4, Д 17 диФФерента базовоймашины и задатчиком 18 углового положения базовой машины, которые выполнены в виде потенциометров, Системастабилизации выполнена в виде четырехполюсной мостовой схемы. Измерительная диагональ черырехполюсникаподключена к усилителю 19. Выход усилителя 19 соединен с управляющи ивходами гидрораспределителей 8 и 9ГЦ 5 и 6 управления звеньями 2 и 3мачты. На осях сочленения основаниясо звеном 2 и звена 2 со звеном 3установлены датчики 1 1 и 12 положениязвеньев 2 и 3. Возникшие во время Ибурения отклонения вращателя 4 отоси скважины Фиксируются Д 11-13,Еаланс мостовой схемы нарушается .Сигнал с усилителя 19 управляет че- (р идрораспределитель 8 или 9ГЦ 5 или 6, Поворот звена 2 или 3мачты ликвидирует рассогласование,Возникающий при бурении диФФерентбазовой машины учитывается Д 17.Угол наклона скважины задается задатчиком 18, включенным в другое плечомостовой схемы. 1 ил.1640351которого шарнирно установлен на основании 1. Верхним звеном управляетгидроцилиндр 6, шарнирно связанныйс верхним.и нижним звеньями а враща 5телем 4 управляет гидроцилиндр 7,который задемпйирован. Гидроцилиндры5-7 связаны магистралями соответственно с гидрораспределителями 8-10управления ими, В точках шарнирногосочленения основания 1 с нижним звеном 2, нижнего и верхнего звеньевмежду собой и вращателя с верхнимзвеном 3 размещены соответственнодатчики 11, 12, 13 положения соответственно нижнего звена 2, верхнегозвена 3 и вращателя 4, Датчики 11-13выполнены в виде потенциометров К,К и Кз и включены в мостовую схему14. Четырехполюсник аЪсй питаетсяот источника 15 бортовой электроэнергии если основанием являетсярама базовой машины), соединенногос его диагональю аЬ, Тумблер 16 служит для замыкания цепи. Для компенсации возможного дифферента основания,на котором установлено буровое оборудование, в мостовую схему включенпотенциометр К 4 - датчик дидФерента,который кинематически соединен с от -весом 17. Поскольку буровое оборудование такого вида предлагается устанавливать на базовой машине, то осно ванием будет являться рама базовоймашины (или прицепа), В таком случае35отвес 17 устанавливается на самойбазовой машине (или на прицепе). Приустановке оборудования на стационарном основании отвес устанавливаетсяка последнем.Потенпиометры К, 1К и К,включены последователько в плечо асчетырехполюсника. В плечо Ьс вклю -чен К - задатчик 18 углового положения бурильной колонны. Сам задатчик 4518 устанавливается на пульте управления или в кабине бурильщика и имеетградуированный лимб. К диагонали сйподключается электрогидравлическийусилитель 19, связанный с гидрорас -50пределителем 8 или 9. В плечах ас 1и йЬ установлены потенциометры Ки К. Четырехполюсник аЬсй с включенными в него датчиками и усилительобразуют систему стабилизации задакного положения вращателя. В гидрорас - 55пределителе 10 размещен дроссель, спомощью которого задемпйировац гидроцилиндр 7 вращателя. 4Установка работает следующим образом.В процессе бурения гидроцилиндр 7 управления вращателем находится в плавающем положении, поэтому положение вращателя определяется колонной труб, а при ее отсутствии - действием силы тяжести. Ьурение осуществляют путем вращения колонны труб и создания нагрузки на буровой инструмент гидроцилиндрами 5 и 6. Осевое перемещение вращателя 4 выдерживается, если изменение угла 3 между нижним 2 и верхним 3 звеньями мачты происходит вдвое быстрее, чем изменение угла М между осью скважины и любым из звеньев, т,е, й ( =2 Ь 0.При отклонении вращатсля от оси скважины может произойти поломка колонныВ случае несоответствия заданному положению вращателя, например, вследствие провисания верхнего звена 3, Аиксируемое датчиками 12 и 13 положения изменяется сопротивление потенциометра Кз на величину ЬК з и сопротивление К 2 на величину ЬК .Тогда2К. К(+К 2+К+КФКу Кпоскольку величины КЗ и К изменились.Сумма изменений К 2 и К приводитк появлении в диагонали сй тока, который подается на электрогидравлический усилитель 19, С последнего сигналпоступает на гидрораспределитель 8,который с помощью гидроцилиндра 5изменяет положение нижнего звена 2,поворачивая его на угол, равный углуповорота верхнего звена 3, и возвращая на ось скважины вращатель. Приэтом изменяется и сопротивлениепотенциометра К и рассогласованиеустраняется. Если изменение положения вращателя произошло из-за отклонения нижнего звена 2 и изменилосьсопротивление потенциометра К навеличину ЬК то с электрогидравлического усилителя 19 сигн"л поступитна гидрораспределитель 8 и нижнеезвено 2 вернется в исходное положениеи изменит на исходное сопротивлениепотенциометра К,Выше рассмотрен вариант связиэлектрогидравлического усилителя 19с гидрораспределителем 8, Лналогичной будет работа устройства по связи5 164035 усилителя 19 с гидрораспределителем 9.Если в процессе работы базовая машина, несущая буровое оборудование, располагается на наклонной поверх 5 ности (например, из-за неровностей неспланированной площадки), то в этом случае меняется сопротивление потенциометра К 4, В результате возникает ток рассогласования в диагонали сй и усилитель 19 посыпает сигнал на гидрораспределитель, например, 8, который корректирует положение нижнего 2 звена для того, чтобы 15 угол наклона оси скважины к горизонту оставался неизменным и не зависел от положения базовой машины.В случае связи усилителя 19 с гидрораспределителем 9 последний управ ляет положением верхнего звена для корректировки угла наклона оси скважиныы.При необходимости бурения скважины под угломмашинист до начала 25 бурения с помощью задатчика 18 углового положения бурильной машины устанавливает заданный угол наклона колонны труб к вертикали и затем включает тумблер 16. Поскольку отноК.шение - изменилось из-за изменения7значения К, должно измениться и отК(+Кг+Кь+К ьношение . В результатеКвозникновения тока в диагонали сй гидрораспределитель 8 (или 9) через усилитель 19 получает сигнал и уста - навливает звено 2 (или 3) в соответ - ствующее положение, изменяя в нужную сторону сопротивление потенциометров Ки Кэ (или К, К ), т, е. приводится в соответствие равенствоК +КО+К э+К ь К 5Кб К 7 45Буровая установка может осуществлять спускоподъемные операции при разомкнутой цени путем управления верхним и нижним звеньями и вращателем гидроцилиндрами 5-7. С помощью 50 гидроцилиндров 5 и 6 вращатель подводят к магазину труб, гидроцилиндром 7 вращатель поворачивают для захвата трубы, приводом вращателя наворачива- . ют трубу на ниппель шпинделя, а за тем гидроцилиндрами 5-7 поворачивают и одновременно поднимают трубу, на конце которой крепят долото, После проходки на длину трубы ее закрепляют в механизме поддержания бурильной 1 6колонны (на чертеже не показан), отвинчивают от трубы шпиндель вращателя, берут вращателем из магазина очередную трубу, выносят на ось скважины, свинчивают с колонной и продолжают бурение.Предлагаемое устройство позволяет осуществлять стабилизацию направления движения вращателя при воздействии только на одно звено (нижнее 2 или верхнее 3). При этом второе звено автоматически устанавливается в нужное положение, а вращатель устанавливается, поворачиваясь вокруг оси его крепления под действием сил тяжести или под действием колонны труб. Установка надежна и проста в управлении,Формула изобретенияБуровая установка, включающая ба - зовую машину с основанием, на котором шарнирно установлена мачта из дгух шарнирно связанных между собой звеньев равной длины, на верхнем из которых шарнирно установлен вращатсль, гидроцилиндры управления верхним и нижним звеньями и систему стабилизации заданного положения вращателя с датчиками положения нижнего и верхнего звеньев, установленными соответственно на осях сочленения основания с нижним звеном и нижнего звенас верхним звеном, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности в работе, она снабжена гидроцилиндром управления вращателем, а система стабилизации заданного положения вращателя снабжена датчиком положения вращателя, датчиком дидх 5 ерента базовой машины и задатчиком углового положения бурильной колонны, которые выполнены в виде потенциометров, при этом система стабилизации заданного положения вращателя выполнена в виде четырехполюсной мостовой схемы, измерительная диагональ которой подключена к усилителю, датчики положения нижнего звена, верхнего звена, вращателя и дидхЪерента базовой машины включены в одно плечо четырехполюсника, а задатчик угла наклона бурильной колонны - в другое плечо,причем вы - ход усилителя соединен с управляющим входом гидрораспределителя гидроцилиндра управления верхним или нижним звеном.1640351 Составитель В.ШилТехред И.Дидык Р;:.,фактор ТЗуб емчи ре в и ГКНТ СССР