Устройство для проведения спуско-подъемных операций с бурильными трубами

00 СОЮЗ СОВЕТСНИХООИцщПНСНаРЕСПУБЛИК 1% В 1 9/14 И) Е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 1 ц ОБРЕТЕН ПИСАНИЕПАТЕНТУ(56) 1. Патент США 9 3615027,кл. 214-25, опублик, 1971. ч СПУ ТРУ ма тру низ ду вышк ки и рейку, имеющую пальцы, расположенные рядами, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью обеспечения автоматизации процесса, оно снабжено управляющим вычислительным блоком, блоком ввода-вывода, блоком машекю для воспроизведения и индикации и пультом бурильщика с селектором выбора режимов работы, при этом рее - ный механизм имеет подъемную головку с горизонтальным рычагом, узел поддержания каретки и датчики состояния подъемной головки для зажатия трубы и открытия пальцев и датчик скорости реечного механизма, )(57) 1. уСТРОЙСтВО дЛя ПРОВЕдЕНия связанные с вычислительным блоком. СКО-ПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ С БУРИЛЬНЫМИ 2. Устуойство по и1, о т л и- БАМИ включающее стеллаж для прие- ч а,ю щ е е с я тем, что оно снабФ и поддержания свечей бурильных жено дополнительным реечным механиз- Я б в буровой вышке, реечный меха- мом с кареткой, захватом свечей бум с кареткой, расположенный меж- рильных труб, узлом поддержания ка, стеллажом и основанием буровой ретки и датчиком зажатия свечи заи, подъемные и зажимные голов- хватом.Маа 3 ьИзобретение относится к автоматизированным буровым установкам, аименно к устройствам для осуществления спуска и подъема бурильногоинструмента в процессе проводкискважины процесс извлечения буро 5вой нитки и расстановка свечей навышке протекает в автоматическомрежиме .Наиболее близким к изобретениюявляется устройство, включающее стеллаж для приема и хранения свечейбурильных труб, реечный механизм,подъемные и зажимные головки, пальцыстеллажа, расположенные параллельными Рядами 1 3. 15Однако данное устройство не позволяет вести спускоподъемные операциив автоматическом режиме.Целью изобретения является обеспечение автоматизации процесса, 20Указанная цель достигается тем,что устройство снабжено управляющим вычислительным блоком, блоком ввода-вывода, блоком для воспроизведения и индикации и пультом бурильщика с селектором выбора режимов работы, при этом реечный механизм имеет подъемную головку с горизонтальным рычагом, узел подцержания каретки и датчики состояния подъемной головки для эажатия трУбы и открытияпальцев и датчик скорости реечногомеханизма, связанные с вычислительным блоком.Кроме того, УстРойство снабжено 35дополнительным реечным механизмомс кареткой, захватом свечей бурильных труб, узлом поддержания каретки и датчиком зажатия свечи захватом.На фиг,1 изображена буровая вышка, вертикальный разрез; на фиг.2 - .узел стеллажа и панели направляющихпальцев, вид сверху; на фиг.Зподъемная головка; на фиг.4 - клещиподъемной головки; на фиг. 5, 45б и 7 - виды реечного механизма сдатчиками; на фиг.8 - узлы вычислительного блока; на фиг.9 - панельпускового блока; на фиг.10 - подъемник труб; на фиг.11 - алгоритм подъема бурильного инструмента из сква жины,На буровой вышке фиг.1 ) размещены реечные механизмы 1, 2 и 3, служащие д я установки свечей на стеллаже вышки, имеющей направляющиепальцы 4 с зажимами 5 и б фиг.2).Каждый направляющий палец 4 имеетряд рассредоточенных запоров, расположенных друг от друга на расстоянии,достаточном для вмецения диаметра 60трубы бура, и простираюцихся от одного до другого конца направляющих пальцев. В данном случае показано по13 таких замков на каждый направляющий палец. В открытых или поднятых 65 положениях замки показаны, например,позицией б, а в закрытых положенияхпозицией 5. Прн открытом положениизамка труба может свободно перемещаться в промежуток между направляющимипальцами и иэ него.,На фиг,2 изображен узел 7 поддержания каретки, захват 8 труб, размещенный на рычаге 9, каретка 10 с реверсивным двигателем 11, на фиг,Зподъемная головка с клещами 12 иподъемным тросом 13; на фиг.4 - работа клещей, управляемых гидроцилиндрами 14 и 15.На фиг.5, 6 и 7 видно размещениедвигателя 11 каретки и датчика 16 скорости и положения реечного механизма.На фиг,8 показаны блок 17 индикации, вычислительный блок 18 и пульт19 бурильщика, а также ввод и выводсигналов на вычислительный блок.На фиг.10 изображен подъемник 20см. также фиг.1 ), имеющий датчик 21жесткого эапирания подъемника. Свеча 22 бурильных труб зажата клещами горизонтальных рычагов реечных механизмов 1 и 3.На фиг,11 показан алгоритм подъема бурильного инструмента в видепоследовательности операций; 22-33отдельные операции.Кроме того, устройство содержитлебедку 34 с тросом 35 и полиспастом 36, клещи 37 верхнего реечногомеханизма.1 Устройство работает следующимобразом.Бурильный инструмент извлекаетсяиз скважины обычным способом с помощью лебедки 34 с подъемником 20и тросом 35 полиспаста Зб, После отсоединения верхней свечи от бурильных труб свеча зажимается и приподнимается с помощью реечных механизмов 1 и 3 и троса 13 головки 12. Перемещения каретки и запирание подъемника фиксируются соответственно датчиками 16 и 21, связанными электрически с .вычислительным блоком 18,на который могут, в свою очередь, подаваться сигналы от пульта 19 с помоцью узлов управления, как показано на фиг,9. На выход блока 18подключен блок 17 индикации, накотором отображается ход операций.Полученные вычислительным блоком 18сигналы датчиков анализируются и далее в соответствии с заложенной про"граммой блок 18 воздействует на реечные механизмы 1 и 3 и производит установку свечи на стеллаж.На фиг, 11 иллюстрируется ход операций при йодъеме бурильного инструмента из скважины. При работе устройства блок 23 свидетельствует, что реечные механизмы, показанные на фиг.1 позициями 1 и 3, находятся в резервном,положении вдали от осевой линии скважины между осевой линиейскважины и стенкой буровой вьюки ),При подготовке к подъему нитки буравначале производится ручная работа,при которой от оператора требуетсяподнять блок полиспаста и нитку трубы бура и установить так, чтобы замкнуть нитку бура на месте и . предотвратить дальнейшее вертикальное перемещение. Это положение нитки бураиллюстрируется на Фиг 1, где блок 10полиспаста поднимается посредствомприменения подъемного механизма 34 .и троса 3 5. Как показано блоком 25, к осевой линии скважины движутся два реечныхмеханизма, а их клещи захватывают 15стойку трубы бура. В этот моменткак показано блоком 26 ) выполняетя дополнительное ручное действие,т.е. соединение разъединяется посредством ручного или автоматического приведения в действие захватовне показаны ). Кроме того, подъемник 20 открывается и блок полиспаста, 36 оттягивается к стенке буровой вышки 1 фиг.1), чтобы дать возможность отвести стойку от ее местоположения, примыкающего к осевойлинии скважины,Как показано блоком 27, снова выбирается автоматическоеФункциони"роваиие системы размещения трубы 30бура на стеллаже, при помощи которогоподъемная головка 12, приводимая в .действие через трос 13, поднимаетстойку вертикально для того, чтобыосвободить конец нитки бура. Блок. 28 35иллюстрирует следующее автоматическое действие, при помощи которогораечеФФ механизмы 1 и 3 одновременно переводятся к местоположению ряда рядом с панелью направляющихпальцев (Фиг.2 1. Далее, как показаноблоком 29, механизмы 1 и 3 синхронно переводятся к местоположению колонки в одном йз промежутков панелинаправляющих пальцевБлок 30 показывает, что подъемная головка 12автоматически опускает стойку на место установки, Блок 31 показывает,что соответствующая защелка направляющего пальца 5 (Фиг,2/ запирает стойку на месте внутри панели направляющих пальцев, Блок 32 показывает, чтоклещи 12 и 37 открываются и освобождают стойку, а реечные механизмы1 и 3 возвращаются в резервное положение в некоторой средней точке между стенкой буровой вышки и осевойлинией скважины, как показано блоком 33Логика программы вычислительного устройства допускает . эффективную гибкость в обеспечении требуемого смещения рычагов реечного механизма, которое выполняет наклонное хранение труб.В случае, если требуется наклонное хранение трубы, верхний 1 и средний З,а возможно н нижний 2 реечные механизмы для размещения трубы на,стеллаже будут запрограммированы таким образом, чтобы вызывать наклоняющие смещения секций трубы во время начальной Фазы перемещения вдоль вертикальной оси,после которого реечные механизмы будут транспортировать секции трубы в наклонном ,положении к конкретному месту их храйеавю.1061700 Фиг.1 Составитель Е.СадТехредМ.НадьЮЮЮТираж 603ударственного комитетаобретений и открытийква, ЖРаушская н ФЬЮ СС аз 10069/60.ВНИИПИ Гос по делам и113035, Мо 4/5 а едактор М.Петров атентф, г. Ужго вников Корректор С.Шекмар Подписное ул. Проектная, 4