SU1258977A1 - Churn drilling rig - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области бурени , в частности к устройствам дл  ударно- канатного бурени .The invention relates to the field of drilling, in particular to devices for shock-wire drilling.

Целью изобретени   вл етс  сохранение установленной мощности привода при повышении производительности бурени .The aim of the invention is to maintain the installed drive power while increasing the drilling performance.

На чертеже показана схема устройства станка.The drawing shows a diagram of the device of the machine.

Станок состоит из основани -платформы 1, направл ющих 2-4, неподвижных шкивов 5 и 6, подвижных щкивов 8-10, 10 маховиков-барабанов 11 -16, валов 17 и 18, двигателей 19-21, канатов 22-27, тормоза 28, рабочих инструментов 29 и 30.The machine consists of a base platform 1, guides 2-4, fixed pulleys 5 and 6, movable shchivki 8-10, 10 flywheel drums 11-16, shafts 17 and 18, engines 19-21, ropes 22-27, brakes 28, working tools 29 and 30.

Платформа 1 устанавливаетс  на самоходном или другом шасси на некоторой высоте относительно усть  скважины, достаточном дл  первоначального забуривани . На платформе I установлены горизонтальные направл ющие 2-4. Кажда  направл юща  снабжена одним из жестко закрепленных в ее торцовой части шкивов 5-7 20 и одним из перемещаемых вдоль направл ющей щкивов 8-10. Со стороны щкивов 5-7 установлена инструментальна  лебедка, состо ща  из барабанов 11 -13 на валу 17 с двигателем 19 и тормозом 28. Со стороны шкивов 8-10 расположена лебедка основного привода в виде маховиков-барабанов 14-16, вала 18, двигателей 20 и 21. Барабаны инструментальных лебедок 11 и 13 канатами 22 и 23 через шкивы 2, 9 и 7, 10Platform 1 is mounted on a self-propelled or other chassis at a certain height relative to the wellhead, sufficient for initial drilling. Platform I has horizontal guides 2-4. Each guide rail is provided with one of the pulleys 5-7 20 rigidly fixed in its end part and one of the shchivi 8-10 that are moved along the guide. On the side of the shkit 5-7, an instrumental winch is installed, consisting of drums 11-13 on the shaft 17 with the engine 19 and brake 28. On the side of the pulleys 8-10 there is a winch of the main drive in the form of flywheels-drums 14-16, shaft 18, engines 20 and 21. Drums of instrumental winches 11 and 13 with ropes 22 and 23 through pulleys 2, 9 and 7, 10

Двигатели и 21 однотипные. Их статор- ные обмотки соединены друг с другом последовательно и сфазированы таким образом, чтобы суммарный вращающий момент относительно вала 18 был равен нулю.Engines and 21 of the same type. Their stator windings are connected to each other in series and phased so that the total torque relative to the shaft 18 is zero.

Станок работает следующим образом.The machine works as follows.

Исходное положение - буровой инструмент вывещен над забоем скважины на некоторой высоте, барабаны 11 -13 заторможены , канаты 25-27 частично уложены на барабаны 14-16 таким образом, чтобы обеспечить начальный ход инструмента до контакта с забоем. Подаетс  напр жение на входные зажимы двигател  20, равное номинальному напр жению двигателей. Это напр жение делитс  между двигател ми 20 и 21 поровну. Каждый двигатель развивает 25% пускового момента при сниженном вдвое пусковом токе. Так как моменты двигателей уравновешивают друг друга, то система остаетс  неподвижной. Кратковременно щунтируетс  (или включаетс  параллельно) статорна  обмотка двигател  21 (коммутационна  аппаратура не показана). В результате этого напр жение на двигателе 20 возрастает до номинального (на двигателе 21 становитс  равным нулю). Двигатель 20 запускаетс  в работу и вращает вал 18 с барабанами . Канат 26 укладываетс  в каиавку барабана 15, тогда как канаты 25 и 27, наоборот , будут сбегать с барабанов 14 и 16. Следовательно, под действием силы т жестиStarting position - the drilling tool is illuminated above the borehole at a certain height, the drums 11-13 are braked, the ropes 25-27 are partially laid on the drums 14-16 in such a way as to ensure the initial stroke of the tool before contact with the bottom. A voltage is applied to the input terminals of the engine 20, which is equal to the nominal voltage of the motors. This voltage is divided between the engines 20 and 21 equally. Each motor develops 25% of the starting torque at half the starting current. As the torques balance each other, the system remains stationary. Briefly bypassing (or turning on in parallel) the stator winding of the engine 21 (switching equipment not shown). As a result, the voltage on the engine 20 increases to nominal (on the engine 21 it becomes equal to zero). The engine 20 starts up and rotates the shaft 18 with the drums. The rope 26 is placed in the drum shaft 15, while the ropes 25 and 27, on the contrary, will run off the drums 14 and 16. Therefore, under the force of gravity

соответственно св заны с трубчатым доло- зо инструмента 29 щкивы 9 и 10 начнут перетом (кольцом) 29. Крепление канатов 22 и 23 к кольцу 29 диаметральное. Внутри кольца 29, соосно с ним, размещено с небольщим зазором цилиндрическое долото 30, св занное канатом 23 через шкивы 6 и 8 с барабаном 12 инструментальной лебедки. Высота 35 инструментов 29 и 30 одинакова  и несколько больше высоты их подъема над забоем скважины при бурении. Барабаны 11 -13 снабжены тормозным устройством, управл ющий элемент 28 которого установлен в .„ зоне крайних положений шкивов 8-10 при их удалении от основного привода, и может контактировать со шкивами 8-10.accordingly, the tongues 9 and 10 will begin to peep (the ring) 29 with the tubular girdle of the tool 29. The fastening of the ropes 22 and 23 to the ring 29 is diametrical. Inside the ring 29, coaxially with it, is placed with a small gap a cylindrical chisel 30 connected by a rope 23 through the pulleys 6 and 8 with the drum 12 of the tool winch. The height 35 of tools 29 and 30 is the same and somewhat greater than the height of their rise above the bottom of the hole during drilling. The drums 11-13 are provided with a brake device, the control element 28 of which is installed in the zone of the extreme positions of the pulleys 8-10 when they are removed from the main drive, and may come into contact with the pulleys 8-10.

мещатьс  к щкивам 5 и 7, а шкив 8 будет перемещатьс  в направлении к барабану 15. Инструмент 29 падает на забой, а инструмент 30 двигателем 20 поднимаетс  над забоем .Moving to the pins 5 and 7, and the pulley 8 will move in the direction of the drum 15. The tool 29 falls to the bottom, and the tool 30 by the engine 20 rises above the face.

После начала запуска последовательное включение двигателей 20 и 21 восстанавливаетс  и сохран етс  до полной остановки станка . При подключении двигател  21 последовательно с двигателем 20 напр жение на двигателе 20 несколько уменьщаетс , а на двигателе 21 возрастает и составл ет пор дка 10% от номинального. Развиваемый двигателем 21 противодействующий момент имеет величину второго пор дка малости, т.е. двигатель 21 в описываемом цикле выполн ет функцию реактора. По мере подъема инструмента 30 и опускани  инструмента 29 увеличиваетс  момент от силы т жести инструментов , так как радиусы навивки канатов на барабанах 14 и 16 уменьщаютс , а 50 на барабане 15 радиус навивки возрастает. По мере увеличени  нагрузки двигатель 20 снижает обороты, его скольжение увеличиваетс , а напр жение на зажимах статорной обмотки падает. Одновременно возрастает напр жение и момент двигател  21. В момент удара инструмента 29 о забой скважины происходит резкое увеличение нагрузки на двигатель 20, так как исчезает уравновеМаховики-барабаны 14-16 установлены на валу 18, который  вл етс  общим дл  двигателей 20 и 21. Барабан 14 св зан канатом 27 с перемещаемым шкивом 9, барабан 15 св зан канатом 26 с перемещаемым щки- вом 8, барабан 16 св зан канатом 25 с перемещаемым шкивом 10. Каждый из барабанов 14-16 имеет канавку дл  укладки своего каната виток на виток. Глубина этих канавок выполнена такой, чтобы в них вмещалась бухта каната, когда соответствующий из перемещаемых шкивов 8-10 занимает крайнее от неперемещаемых щкивов 5-7 положение. Крепление канатов 25 и 27 к барабанам 14 и 16 диаметрально противоположно креплению каната 26 к барабану 15.After the start of the start, the series switching on of the engines 20 and 21 is restored and stored until the machine stops. When the engine 21 is connected in series with the engine 20, the voltage on the engine 20 decreases slightly, and on the engine 21 it increases and is in the order of 10% of the nominal. The counteracting moment developed by the engine 21 has a magnitude of the second order of smallness, i.e. The engine 21 in the described cycle performs the function of a reactor. As the tool 30 is lifted and the tool 29 is lowered, the moment of force of the tools increases, as the windings of the ropes on the drums 14 and 16 decrease, and 50 on the drum 15, the winding radius increases. As the load increases, the engine 20 reduces speed, its slip increases, and the voltage at the stator winding clamps drops. At the same time, the voltage and torque of the engine 21 increase. At the moment of impact of the tool 29 on the bottom of the well, the load on the engine 20 sharply increases as the balancer drums 14-16 disappear on the shaft 18, which is common to the engines 20 and 21. Drum 14 is connected by a rope 27 with a movable pulley 9, a drum 15 is connected by a rope 26 with a movable cheek 8, a drum 16 is connected by a rope 25 with a movable pulley 10. Each of the drums 14-16 has a groove for placing its rope turn on a turn. The depth of these grooves is made so that they accommodate the bay of the rope, when the corresponding of the movable pulleys 8-10 takes the extreme position from the non-movable cheeks 5-7. The fastening of the ropes 25 and 27 to the drums 14 and 16 is diametrically opposite to the fastening of the rope 26 to the drum 15.

Двигатели и 21 однотипные. Их статор- ные обмотки соединены друг с другом последовательно и сфазированы таким образом, чтобы суммарный вращающий момент относительно вала 18 был равен нулю.Engines and 21 of the same type. Their stator windings are connected to each other in series and phased so that the total torque relative to the shaft 18 is zero.

Станок работает следующим образом.The machine works as follows.

Исходное положение - буровой инструмент вывещен над забоем скважины на некоторой высоте, барабаны 11 -13 заторможены , канаты 25-27 частично уложены на барабаны 14-16 таким образом, чтобы обеспечить начальный ход инструмента до контакта с забоем. Подаетс  напр жение на входные зажимы двигател  20, равное номинальному напр жению двигателей. Это напр жение делитс  между двигател ми 20 и 21 поровну. Каждый двигатель развивает 25% пускового момента при сниженном вдвое пусковом токе. Так как моменты двигателей уравновешивают друг друга, то система остаетс  неподвижной. Кратковременно щунтируетс  (или включаетс  параллельно) статорна  обмотка двигател  21 (коммутационна  аппаратура не показана). В результате этого напр жение на двигателе 20 возрастает до номинального (на двигателе 21 становитс  равным нулю). Двигатель 20 запускаетс  в работу и вращает вал 18 с барабанами . Канат 26 укладываетс  в каиавку барабана 15, тогда как канаты 25 и 27, наоборот , будут сбегать с барабанов 14 и 16. Следовательно, под действием силы т жестиStarting position - the drilling tool is illuminated above the borehole at a certain height, the drums 11-13 are braked, the ropes 25-27 are partially laid on the drums 14-16 in such a way as to ensure the initial stroke of the tool before contact with the bottom. A voltage is applied to the input terminals of the engine 20, which is equal to the nominal voltage of the motors. This voltage is divided between the engines 20 and 21 equally. Each motor develops 25% of the starting torque at half the starting current. As the torques balance each other, the system remains stationary. Briefly bypassing (or turning on in parallel) the stator winding of the engine 21 (switching equipment not shown). As a result, the voltage on the engine 20 increases to nominal (on the engine 21 it becomes equal to zero). The engine 20 starts up and rotates the shaft 18 with the drums. The rope 26 is placed in the drum shaft 15, while the ropes 25 and 27, on the contrary, will run off the drums 14 and 16. Therefore, under the force of gravity

мещатьс  к щкивам 5 и 7, а шкив 8 будет перемещатьс  в направлении к барабану 15. Инструмент 29 падает на забой, а инструмент 30 двигателем 20 поднимаетс  над забоем .Moving to the pins 5 and 7, and the pulley 8 will move in the direction of the drum 15. The tool 29 falls to the bottom, and the tool 30 by the engine 20 rises above the face.

После начала запуска последовательное включение двигателей 20 и 21 восстанавливаетс  и сохран етс  до полной остановки станка . При подключении двигател  21 последовательно с двигателем 20 напр жение на двигателе 20 несколько уменьщаетс , а на двигателе 21 возрастает и составл ет пор дка 10% от номинального. Развиваемый двигателем 21 противодействующий момент имеет величину второго пор дка малости, т.е. двигатель 21 в описываемом цикле выполн ет функцию реактора. По мере подъема инструмента 30 и опускани  инструмента 29 увеличиваетс  момент от силы т жести инструментов , так как радиусы навивки канатов на барабанах 14 и 16 уменьщаютс , а на барабане 15 радиус навивки возрастает. По мере увеличени  нагрузки двигатель 20 снижает обороты, его скольжение увеличиваетс , а напр жение на зажимах статорной обмотки падает. Одновременно возрастает напр жение и момент двигател  21. В момент удара инструмента 29 о забой скважины происходит резкое увеличение нагрузки на двигатель 20, так как исчезает уравновеAfter the start of the start, the series switching on of the engines 20 and 21 is restored and stored until the machine stops. When the engine 21 is connected in series with the engine 20, the voltage on the engine 20 decreases slightly, and on the engine 21 it increases and is in the order of 10% of the nominal. The counteracting moment developed by the engine 21 has a magnitude of the second order of smallness, i.e. The engine 21 in the described cycle performs the function of a reactor. As the tool 30 is lifted and the tool 29 is lowered, the moment of force of the tools increases, as the windings of the ropes on the drums 14 and 16 decrease, and on the drum 15, the winding radius increases. As the load increases, the engine 20 reduces speed, its slip increases, and the voltage at the stator winding clamps drops. At the same time, the voltage and torque of the engine 21 increase. At the time of the impact of the tool 29 on the bottom of the well, there is a sharp increase in the load on the engine 20, as the equilibrium disappears.

шивание сил т жести инструментов 29 и 30, ибо канаты 25 и 27 полностью сход т с барабанов 14 и 16. Двигатель 20 и барабаны 14-16 останавливаютс . Напр жение сети снова делитс  между двигател ми 20 и 21 поровну. Однако теперь система неуравно- вешена. С моментом двигател  21 суммируетс  момент от силы т жести подн того относительно начального уровн  инструмента 30. Этим моментом вал 18 вращаетс  в направлении вращени  двигател  21. При этом скольжение двигател  21 уменьшаетс  (а у двигател  20 увеличиваетс ), поэтому полное сопротивление фазы двигател  21 увеличиваетс . В результате происходит новое перераспределение напр жени  сети между двигател ми 20 и 21. На двигателе 21 напр жение и момент растут, а на двигателе 20 переходит в режим управл емого реактора. Теперь канаты 25 и 27 наматываютс  на барабаны 14 и 16, а канат 26 сбегает с барабана 15. Подвижный шкив 8 удал етс  от барабана 15, а подвижные шкиРедактор П. Коссей Заказ 5099/32Sewing the strength of the tools 29 and 30, for the ropes 25 and 27 completely come off the drums 14 and 16. The engine 20 and the drums 14-16 stop. The mains voltage is again divided between the engines 20 and 21 equally. However, the system is now unbalanced. With the torque of the engine 21, the moment is summed from the force of gravity raised relative to the initial level of the tool 30. With this moment the shaft 18 rotates in the direction of rotation of the engine 21. In this case, the slip of the engine 21 decreases (and the engine 20 increases), therefore the impedance of the phase of the engine 21 increases . As a result, a new redistribution of the mains voltage between the engines 20 and 21 occurs. On the engine 21, the voltage and the moment increase, and on the engine 20 it switches to the mode of the controlled reactor. Now the ropes 25 and 27 are wound on the drums 14 and 16, and the rope 26 escapes from the drum 15. The movable pulley 8 is removed from the drum 15, and the movable pulleys of P. Kossey Order 5099/32

ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee

по делам изобретений и открытийfor inventions and discoveries

113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Branch PPP "Patent, Uzhgorod, st. Project, 4

вы 9 и 10 приближаютс  к барабанам 14 и 16. Инструмент 29 поднимаетс  над забоем , а инструмент 30 падает на забой. Цикл отрабатываетс  аналогично.You are 9 and 10 approaching drums 14 and 16. Tool 29 rises above the face and tool 30 falls to the bottom. The cycle is handled similarly.

После полного схода каната 26 с барабана 15 инструмент 30 достигает крайнего положени  при установленной длине каната 23 и удар ет о забой скважины. Если же длины каната 23 недостаточно, то, вследствие растормаживани  барабана 12 путем воздействи  обоймы подвижного шкива 8 на управл ющий элемент тормоза 28, под действием силы т жести инструмента 30, барабан 12 проворачиваетс  и активна  длина каната 23 увеличиваетс . Аналогично происходит удлинение канатов 22 и 24. В случае обоймами шкивов 9 и 10 через управл ющий элемент тормоза 28 растормаживаютс  барабаны 11 и 13.After a complete descent of the rope 26 from the drum 15, the tool 30 reaches an extreme position with the established length of the rope 23 and hits the bottom of the well. If, however, the length of the rope 23 is insufficient, then, due to the release of the drum 12 by the action of the holder of the movable pulley 8 on the control element of the brake 28, under the force of the weight of the tool 30, the drum 12 turns and the active length of the rope 23 increases. Similarly, the ropes 22 and 24 are elongated. In the case of the sleeves of the pulleys 9 and 10, the drums 11 and 13 are disengaged through the control element of the brake 28.

Двигатель 19 служит дл  вращени  барабанов 11 -13 при подъеме инструментов 29 и 30 из скважины и дл  других вспомогательных операций.The motor 19 serves to rotate the drums 11-13 while lifting the tools 29 and 30 from the well and for other auxiliary operations.

Составитель Е. СтолбцовCompiled by E. Stolbtsov

Техред И. ВересКорректор И. ЭрдейиTehred I. VeresKorrektor I. Erdeyi

Тираж 548ПодписноеCirculation 548 Subscription

Claims (2)

1. СТАНОК ДЛЯ УДАРНО-КАНАТНОГО БУРЕНИЯ, включающий основание и буровой инструмент-долото, связанный канатом, закрепленным и навитым на маховике-барабане с валом, взаимодействующим с приводом в виде двух асинхронных электродвигателей, статорные обмотки кото рых соединены между собой последовательно, отличающийся тем, что, с целью сохранения установленной мощности привода при повышении производительности бурения, он снабжен двумя дополнительными маховиками-барабанами, размещенными на валу основного маховика-барабана по обе стороны от него и связанными канатами через подвижные и неподвижные шкивы с дополнительным буровым инструментом, причем навивка канатов на дополнительных маховиках-барабанах противоположна навивке каната на основном маховике-барабане.1. MACHINE FOR SHOCK-ROPE DRILLING, including a base and a drilling tool-chisel connected by a rope fixed and wound on a flywheel-drum with a shaft interacting with a drive in the form of two asynchronous electric motors, the stator windings of which are connected in series, characterized in that that, in order to maintain the installed drive power while increasing drilling performance, it is equipped with two additional flywheel-drums placed on the shaft of the main flywheel-drum on both sides of the first and connected by ropes through the movable and stationary pulleys with additional drilling tool, and winding ropes for extra flywheel-drums opposite coiling rope on the main flywheel-drum. 2. Станок по π. 1, отличающийся тем, что дополнительный буровой инструмент выполнен в виде кольца и размещен на одной оси с буровым инструментом-долотом, причем g внутренний диаметр кольца больше наруж- “ ного диаметра долота.2. Machine on π. 1, characterized in that the additional drilling tool is made in the form of a ring and is placed on the same axis as the drill tool-bit, with g the inner diameter of the ring is larger than the outer diameter of the bit. SU „„1258977 А1SU „„ 1258977 A1