Буровая установка

) Е 21 В 19/00, 3 повышение най установки э ов поворота Цель изобретенияжности работы буроет исключения датченьев мачты,(21) 4710035/03(57) Изобретение относится к горнойпром-сти и позволяет повысить надежность работы буровой установки засчет исключения датчиков поворотазвеньев мачты. На основании 1 установки установлена мачта, имеющая шар"нирно сочлененные звенья 2 и 3 и гидроцилиндры (ГЦ) 7, 9 и 10 их поворота. На звеньях 3 установлен вращатель6, Управление ГЦ 7,. 9 и 10 осущест- .вляется системой управления и следящей системой компенсации утечек. Сис"тема управления имеет гидрораспределители (ГР) управления 14, 17 и блоИзобретение относится к горнойпромышленности, а именно к буровымустановкам. кировки 20. Следящая система имеет ГР 27 включения, клапан ИЛИ 14, ГЦ 28, фрикцион 25 с рычагом 26, блоки (Б) 21 и 22 и упругий элемент 24, На оси 4 звена 2 установлен с возможно" стью вращения Б 22. На оси 5 установ лен Б 21, жестко связанный с звеном 3. Элемент 24 закреплен на звене 2.Канат 23 огибает Б 22. Один конец каната 23 прикреплен к Б 21, а другой конец - к элементу 24. Фрикцион 5 расположен с возможностью взаимодействия его рабочей поверхности с Б 22, а рычага 26 - с ГР 27 и связан с поршнем ГЦ 28, Рабочая полость ГЦ 28 сообщена с камерой управления ГР 20. Одноименные полости ГЦ 9 и 10 сообщены между собой, Поршневые полости ГЦ 7, 9 и 10 связаны посредством ГР 20. Штоковые полости ГЦ 7, 9 и 1 О через клапан 14 и ГР 27 связаны с их поршневыми полостями. Штоки ГЦ 9 Е и 10 связаны рычагом 8 со звеном 2.Параметры ГЦ 7, 9 и 10 выполнены одинаковыми. В установке обеспечено как перемещение вращателя 6 по оси скважины, так и независимый поворот звеньев 2 и 3. Осевое перемещение вращателя 6 обеспечивается связью поршневых полостей ГЦ 7, 9 и 10. Утечки рабочей жидкости из поршневых полостей ГЦ 7, 9 и 10 восполняются через клапан 14 и ГР 27. 1 з.п; ф-лы, 2 ил.На фиг, 1 представлена буровая установка с системой управления гидроцилиндрами; на фиг, 2 показан процесс корректирования положения колонны.Буровая установка содержит основание 1, на котором шарнирно уста-, новлена мачта, выполненная из двух звеньев 2, 3 равной длины. Нижнее звено 2 шарниром 4 связано с основанием, верхнее звено 3 шарниром 5 связано с нижним звеном 2. На свободном конце верхнего звена 3 установлен вращатель 6, предназначенный для поддержания и вращения бурильной колонны (на чертеже не показана). На верхнем 3 и нижнем 2 звеньях шарнирно установлен гидроцилиндр 7 поворота верхнего звена 3, причем расстояние от оси шарнира 5.сочленения нижнего и верхнего звеньев до осей шарниров крепления гидроцилиндра равны между собой. К нижнему звену 2 жестко прикреплен в оси шарнира 4 рыча 8. С рычагом 8 связаны штоки гидроцилиндров 9, 1 О поворота нижнего звена, соединенные между собой тягой 11. Длина рычага 8 равна расстоянию в и отрезку, соединяющему ось шарнира 4 с осью крепления гидроцилиндров 9, 10. Тяга 11 и рычаг 8 соединены шарнирно. Гидроцилиндры 9, 10 поворота нижнего звена 2 размещены, например, параллельно друг другу, Одноименные полости этих гидроцилиндров связаны между собой и, кроме того, их поршневые полости связаны магистралью 12 с воэможностью ее перекрытия с поршневой полостью гидроцилиндра 7, а штоковые полости гидроцилиндров 9, 10 связаны с штоковой полостью гидроцилиндра 7 подпитрчной магистралью 13, в который установлен клапан ИЛИ 14 следящей системы компенсации утечек.Система управления гидроцилиндрами содержит гидрораспределитель 14 управления верхним звеном, связанный со штоковой и поршневой полостями гидроцилиндра 7 поворота верхнего звена магистралями соответственно15, 16.В систему управления гндроцилиндрами входит также гндрораспределитель 17 управления нижним,звеном 2 и включения автоматического управления гидроцилиндрами 7, 9, 10. Гидрораспределитель 17 магистральюмагистралью 31 с гидрораспределителем 20, фрикцион.25, канат 23 с пружиной 24 и гидрораспределитель 27, .связанный с подпиточной магистралью13, в,которой установлен клапан ИЛИ 14,и с магистралью 12. 10 15 20 25 30354045 50 18 связан со штоковыми полостями гидроцилиндров 9, 10 поворота нижнего звена, а магистраль 19 соединена с магистралью 15. В магистралях 12, 19 установлен ги 4 рораспределитель 20 включения и блокировки гидроцнлиндра. 7 поворота верхнего звена.На оси шарнира 5 установлен верхний блок 21, жестко связанный с верхним звеном 3. На оси шарнира 4 установлен с возможностью вращения нижний блок 22.На верхнем блоке 21 закреплен один конец .каната 23, огибающего нижний блок 22. К другому концу каната 23 прикреплен упругий элемент, например, пружина 24, свободный конец которой закреплен на нижнем звене 2. фрикцион 25 имеет рычаг 26 и размещен с возможностью взаимодействия его рабочей поверхности с блоком 22, а рычаг 26 - с гидрораспределнтелем 27 включения подпитки. С фрикционом25 связан поршень гидроцилиндра 28 управления.1Гидроцилиндром 28 управляет гидрораспределитель 29 включения, следящей системы компенсации утечек, связанный с ним магистралью 30. Магистраль 30 соединена магистралью 31 с гидрораспределителем 20, В установке предусмотрен механизм поддер" жания бурильной колонны (на чертежах не показан).1В магистрали 18 установлен регулируемый дроссель с клапаном 32 дляпредотвращения резкого опускания звеньев под собственным весом.Следящая система предназначена для автоматической компенсации утечек рабочей жидкости иэ рабочих полостей гидроцилиндров 7, 9, 10, вследствие которых происходит отклонение вниз верхнего звена 3 на угол. Чтобы ликвидировать отклонение необходимо обеспечить подпиткой поршневые полос" ти гидроцилиндров. Эту задачу решает следящая система, включающая гидрораспределитель 29, связанный магистралью 30 с гидроцилиндром 28 и45 50 55 Ручка 33 включает одновременно гидрораспределители 17 и 29 при совместной работе гидроцилиндров 7, 9, 10, При включении гидрораспределителя 29 включается гидрораспределитель 20. Ручки 34 и 35 включают соответственно гидрораспределители 17 и 14 и при раздельной работе гидроцилиндров соответственно 9, 10 и 7.Устройство работает следующим образом.В процессе бурения вращатель удерживает и приводит во вращение бурильную колонну, совершая перемещение по оси скважины. Для обеспечения осевого перемещения вращателя, угол 06 между нижним и верхним звеньями должен изменяться вдвое быстрее, чем угол между одним из звеньев и осью скважины, т.е. А 0 =2 АВ, Для соблюдения этого условия в штоковую полость в гроцессе бурения гидроцилинд,ра 7 донно поступать вдвое большерабочей жидкости, чем в поршневые полости гидроцилиндров 9, 10, В таком случае поршень гидроцилиндра 7 перемещается вдвое быстрее, чем поршни гидроцилиндров 9, 10 и условие Ь Ы= =2 Д будет соблюдено, Гидроцилиндры 7, 9, 10 - одинаковые. Для осевого перемещения вращателя и колонны труб вниз в процессе бурения или спуска колонны рабочая жидкость через гидрораспределитель 17 по магистрали 19 через гидрораспределитель 20 поступает в штоковую полость гидроцилиндра 7При этом рабочая жидкость выталкивается иэ поршневой полости по магистрали 12 в поршневые полостти гидроцилиндров 9, 10.Для подъема вращателя и колонны труб гидрораспределитель 17 переключается и рабочая жидкость по магистрали 18 поступает в штоковые полости гидроцилиндров 9, 10. При этом из двух поршневых полостей гидроцилиндра 9, 10 жидкость выталкивается в поршневую полость гидроцилиндра 7.Для осуществления спуско-подъемных операций нужно обеспечить возможность независимого поворота звеньев 2, 3, поэтому гидрораспределитель 20 переключается, замыкая магистрали 19 и 12. Таким образом, перемещением нижнего звена управляет гидрораспределитель 17, а перемещением верхнего звена -гидрораспределитель 155 10 15 20 25 ЗО 35 40 В процессе работы возможно отклонение вниз верхнего звена на уголвызванное утечками рабочей жидкости через поршневые полости гидроцилиндров 7, 9, 10, гидрораспределители 20, 27 и т.п. Такое чрезмерное отклонение звена 3 отводит колонну от оси скважины, что может привести к ее поломке. Гидрораспределитель 29 включения следящей системы включается одновременно с гидрораспределителем 17При опускании звена 3 вниз вследствие утечек рабочей жидкости блок 21, жестко связанный с верхним звеном, поворачивается, натягивая канат 23, конец которого закреплен на блоке 21, Натяжение каната происходит благодаря наличию пружины 24. Фрикцнон 25 воздействует на рычаг 2 б, который переключает гидрораспределитель 27 подпитки, Фрикцион 25 заранее включен гидроцилйндром 28, который в свою очередь включается гидрораспределителем 29. При отклонении вниз верхнего звена 3 ,на угол ;,(вращатель переместился из точки В в точку В ) необходимо подать рабочую жидкость в поршневые полости гидроцилиндров 9, 10 и опустить, т,е, повернуть против часовой стрелки, нижнее звено 2 на тот же угол Г, тем секим корректируя положение колонны на оси скважины. Подпитка поршневых полостей гидроцилиндров 9, 10 осуществляется через подпиточную магистраль 13, клапан ИЛИ 14 и гидрораспределитель 27. В результате вращатель перемещается из () В в()В на оси скважины авРшарнир 5 иэ (р) А в()А (смфиг.2),Формула изобретения 1, Буровая установка, включающая основание, на котором шарнирно установлена мачта, имеющая шарнирно сочлененные верхнее и нижнее звенья равной длины, вращатель, шарнирно установленный на верхнем звене мачты, гидроципиндр поворота верхнего звена мачты, основной гидроцилиндр поворота нижнего звена мачты и систему управления гидроцилиндрами поворота звеньев мачты, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения надежности работы установки эа счет исключения датчиков поворота звеньев мачты, она снабжена дополни 1 б 43700тельным гидроцилиндром поворота нижнего звена мачты, штоковая и поршневая полости которого сообщены с одноименными полостями основного гидро- цилиндра поворота нижнего звена мачты., и следящей системой компенсации утечек с гидрораспределителем включения и клапаном ИЛИ, гидравлически связывающими штоковые полости гидроцилиндров поворота верхнего и нижнего звеньев мачты с поршневыми полостями гидроцилиндров поворота нижнего звена мачты, причем система управления гидроцилиндрами поворота звеньев мачты выполнена в виде гидрораспределителя управления верхним звеном мачты, гидрораспределителя управления нижним звеном мачты и гидроуправляемого гидрораспределиеля блокировки, связывающего поршневые полости гидроцилиндров поворонижнего звена мачты с поршневой полостью гидроцилиндра поворота верхнео звена мачты, при этом нижнее звено мачты выполнено с рычагом, связанным со штоками гидроцилиндров поворота нижнего звена мачты, причем гидроцилиндры поворота верхнего и нижнего звеньев мачты выполнены содинаковыми параметрами,.2, Установка по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что следящаясистема компенсации утечек имеетгидроцилиндр управления, фрикционс рычагом, нижний блок, установленный с возможностью вращения на осикрепления нижнего звена мачты к основанию, верхний блок, установленный на оси сочленения верхнего и нижнего звеньев и жестко связанный сверхним звеном, упругий элемент, закрепленный на нижнем звене мачты,и огибающий нижний блок канат, одинконец которого прикреплен к верхнемублоку, а другой - к упругому элементу, причем фрикцион расположен свозможностью взаимодействия его рабочей поверхности с нижним блоком,а рычага - с гидрораспределителемвключения следящей системы компенсации утечек и связан с поршнем гид 25 роцилиндра управления, рабочая полость которого сообщена с камеройуправления распределителя блокировкисистемы управления гидроцилиндрамиповорота звеньев мачты,1643700 Составитель О.Константинов .Лешкова Техред С.Мигунова Корректор Ф.Мал едакт Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Укгород, ул. Гагарина, 101 фЗаказ 1456 Тираа 376ВНИИПИ Государственного комитета но изо113035, Москва, 3-35, Р Подписное тениям и открытиям при ГЕНТ Сущская наб., д. 4/5