SU1555456A1 - Drilling rig - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горной промышленности и предназначено дл  бурени . Цель - повышение производительности бурени  и уровн  механизации при спускоподъемных операци х с колонной, состо щей из 24 обсадных труб. Дл  этого в корпусе 8 механизма свинчивани -развинчивани  (МСР) агрегата установлен зажимной механизм, выполненный в виде плашек 18, св занных с подпружиненными поршн ми 19, размещенными в кольцевой гидравлической камере 21. Полость высокого давлени  камеры 21 сообщена с подпоршневой полостью дополнительного гидроцилиндра (ДГЦ) 22. Входной вал 16 МСР выполнен полым с внутренней фасонной поверхностью дл  размещени  в нем закрепленной в шпинделе вращател  бурового станка ведущей трубы (ВТ) 4, установленной с возможностью взаимодействи  с поршнем 23 ДГЦ 22. Наружна  поверхность ВТ 4 соответствует форме внутренней поверхности вала 16. С выходным валом 17 МСР св заны водила 10, на которых дл  передачи крут щего момента обсадной 24 и бурильной колоннам закреплены хомуты 25. При спуске колонны 24 закрепл ют ВТ 4 в гидропатроне и создают осевое усилие, передаваемое на поршень 23. Повышаетс  давление в ДГЦ 22, что приводит в движение поршни 19 и плашки 18, которые захватывают колонну 24. Вращение передаетс  водилам 10 от шпиндел  через ВТ 4, валы 16 и 17 и стол ротора. Водила 10 вращают хомут 25, жестко соединенный с колонной 24. 4 ил.The invention relates to the mining industry and is intended for drilling. The goal is to increase drilling performance and level of mechanization during tripping operations with a column consisting of 24 casing. For this purpose, a clamping mechanism in the form of dies 18 connected to spring-loaded pistons 19 placed in an annular hydraulic chamber 21 is installed in the housing 8 of the screwing-unscrewing mechanism (MCP). The high pressure cavity of the chamber 21 communicates with the sub piston cavity of an additional hydraulic cylinder ( DGTs) 22. The MCP input shaft 16 is made hollow with an inner shaped surface for accommodating a lead pipe (BT) 4 fixed in the spindle of the rotator of the drilling machine and installed with the possibility of interaction with the piston 23 DGTs 22. The outer surface of the BT 4 corresponds to the shape of the inner surface of the shaft 16. With the output shaft 17 of the MCP, the carriers 10 are attached, on which clamps 25 are fixed to transmit the torque of the casing 24 and the drill string. the skidron and create an axial force transmitted to the piston 23. The pressure in the DGT 22 rises, which drives the pistons 19 and the rams 18, which engage the column 24. The rotation is transmitted to the carriers 10 from the spindle through the BT 4, shafts 16 and 17 and the rotor table. Drove 10 rotate the clamp 25, rigidly connected with the column 24. 4 Il.

Description

1one

(21)4449105/23-03(21) 4449105 / 23-03

(22)27.06.88(22) 06/27/88

(46) 07.04.90. Бю . № 13(46) 04/07/90. Bü № 13

(71)Донецкий политехнический институт(71) Donetsk Polytechnic Institute

(72)В.И.Блинов, О.Я.Тодер, Г.М.Вали- тов и А.А.Каракозов(72) V.I.Blinov, O.Ya.Toder, G.M. Valitov and A.A. Karakozov

(53) 622.233.62 (088.8) (56) Волков А.С. и др. Вращательное бурение разведочных скважин. - М. :Недра, 1977, с. 41.(53) 622.233.62 (088.8) (56) Volkov A.S. and others. Rotational drilling exploration wells. - M.: Nedra, 1977, p. 41

Воздвиженский В.И. и др. Колонковое бурение,- М.: Недра, 1982, с. 81.Vozdvizhensky V.I. and others. Core drilling, - M .: Nedra, 1982, p. 81.

(54) БУРОВОЙ АГРЕГАТ(54) DRILLING UNIT

(57) Изобретение относитс  к горной пром-сти и предназначено дл  бурени . Цель - повышение производительности бурени  и уровн  механизации при спус- коподъемных операци х с колонной, состо щей из 24 обсадных труб. Дл  этого в корпусе 8 механизма свинчивани -развинчивани  (МСР) агрегата установлен зажимной механизм, выполненный в виде плашек 18, св занных с подпружиненными поршн ми 19, размещенными в кольцевой гидравлической камере 21. По(57) The invention relates to the mining industry and is intended for drilling. The goal is to increase drilling performance and level of mechanization during lifting operations with a column consisting of 24 casing. For this purpose, a clamping mechanism in the form of dies 18 connected to spring-loaded pistons 19 placed in an annular hydraulic chamber 21 is installed in the housing 8 of the mechanism for spinning-unscrewing (MCP).

16sixteen

(П(P

Фиг.ЗFig.Z

лость высокого давлени  камеры 21 сообщена с подпоршневой полостью дополнительного гидроцилиндра (ДГЦ) 22. Входной вал 16 МСР выполнен полым с внутренней фасонной поверхностью дл  размещени  в нем закрепленной в шпинделе вращател  бурового станка ведущей трубы (ВТ) 4, установленной с возможностью взаимодействи  с поршнем 23 ДГЦ 22. Наружна  поверхность ВТ 4 соответствует форме внутренней поверхности вала 16. С выходным валом 17 МСР св заны водила 10, на которыхThe high pressure chamber chamber 21 communicates with a sub piston cavity of an additional hydraulic cylinder (DGC) 22. The MCP input shaft 16 is made hollow with an inner shaped surface to accommodate a leading pipe (BT) 4 fixed in the spindle of the drilling machine rotator that is interoperable with the piston 23 DGTs 22. The outer surface of the BT 4 corresponds to the shape of the inner surface of the shaft 16. With the output shaft 17 MCP associated drove 10, on which

Изобретение относитс  к горной промышленности, в частности к буровым агрегатамоThe invention relates to the mining industry, in particular to drilling units

Цель изобретени  - повышение производительности бурени  и уровн  механизации при спускоподъемных опера- ци х с колонной обсадных труб.The purpose of the invention is to increase drilling performance and level of mechanization during tripping operations with a casing string.

На фиг. изображен буровой агрегат , общий вид, процесс развинчива- ни  бурильной колонны; на фиг. 2 - кинематическа  схема механизма свинчивани -развинчивани , процесс развинчивани  колонны бурильных.труб; на фиг. 3 --то же, процесс свинчивани  обсадной колонны труб; на фиг. 4 - то , же, процесс роторного бурени  скважины .FIG. shows the drilling unit, general view, the process of unscrewing the drill string; in fig. 2 - kinematic scheme of the screwing-unscrewing mechanism, the process of unscrewing the drill pipe string; in fig. 3 - the same, the process of screwing casing pipe; in fig. 4 - the same, the process of rotary drilling of a well.

Буровой агрегат (фиг. 1) включает буровой станок 1, через гидропатрон 2 и шпиндель 3 которого проходит ведуща  труба 4 фасонного (например, шестигранного) сечени . Гидропатрон 2 соединен со штоком 5 гидроцилиндров подачи бурового станка 1. Рама 6 бурового станка 1 жестко св зана с рамой 7 механизма свинчивани -развинчивани , корпус 8 которого имеет отверстие дл  стола ротора 9, св занного с водилами 10, и центратора 11, в который вставл етс  подкладна  вилка 12 во врем  спуска или подъема бурильной колонны 13. Вращение на бурильную колонну 13 передаетс  посредством ведущей вилки 14. Механизм свинчивани -развинчивани  (фиг. 2) установлен на кондукторе 15 скважины и состоит из ведущей шестерни, закрепленной на входном валу 16, и ведомой шестерни, св занной с выходным ыалсм 17, который соединен со столом ротора 9. Входной вал 16 выполнен подл  передачи крут щего момента обсадной 24 и бурильной колоннам закреплены хомуты 25. При спуске колонны 24 закрепл ют ВТ 4 в гидропатроне и создают осевое усилие, передаваемое на поршень 23. Повышаетс  давление в ДГЦ 22, что приводит в движение поршни 19 и плашки 18, которые захватывают колонну 24. Вращение передаетс  водилам 10 от шпиндел  через ВТ 4, валы 16 и 17 и стол ротора. Водила 10 вращают хомут 25, жестко соединенный с колонной 24. 4 ил.The drilling unit (Fig. 1) includes a drilling machine 1, through hydroplane 2 and the spindle 3 of which passes the leading pipe 4 of shaped (e.g. hexagonal) section. Hydraulic cartridge 2 is connected to the stem 5 of the hydraulic cylinders for feeding the drilling machine 1. The frame 6 of the drilling machine 1 is rigidly connected to the frame 7 of the screw-unscrewing mechanism, the body 8 of which has an opening for the table of the rotor 9 connected to the carrier 10 and the centralizer 11 into which An underlaying plug 12 is inserted during the descent or ascent of the drill string 13. Rotation to the drill string 13 is transmitted by the driving fork 14. The fastening-unscrewing mechanism (FIG. 2) is mounted on the bore conductor 15 and consists of a pinion gear mounted on the input shaft 16 and the driven gear connected to the output shaft 17, which is connected to the rotor table 9. The input shaft 16 is designed to transmit the torque of the casing 24 and the drill string 25 are secured. When the column 24 is lowered, the BT 4 is fixed in the hydropine and create an axial force transmitted to the piston 23. The pressure in the DGT 22 rises, which drives the pistons 19 and the rams 18, which capture the column 24. The rotation is transmitted to the carriers 10 from the spindle via BT 4, shafts 16 and 17 and the rotor table. Drove 10 rotate the clamp 25, rigidly connected with the column 24. 4 Il.

лым и имеет внутреннюю фасонную поверх-It has an internal contoured surface.

ность, котора  повтор ет форму наружной поверхности ведущей трубы 4. В корпусе 8 размещен зажимной механизм, выполненный в виде плашек 18, св занных с поршн ми 19 и подпружиненныхThis is the same as the outer surface of the drive tube 4. The housing 8 contains a clamping mechanism made in the form of dies 18 associated with pistons 19 and spring-loaded

пружинами 20. Поршни 19 размещены в кольцевой гидравлической камере 21, соединенной с дополнительным гидроцилиндром 22 с поршнем 23. Дл  операций по свинчиванию и развинчиваниюsprings 20. Pistons 19 are placed in an annular hydraulic chamber 21 connected to an additional hydraulic cylinder 22 with a piston 23. For screwing and unscrewing operations

обсадной колонны 24 используетс  трубный хомут 25 (фиг. 3), а дл  передачи крут щего момента бурильной колонне 13 (фиг. 4) при осуществлении ро- дюрного способа бурени  скважины при-the casing 24 is used a pipe clamp 25 (FIG. 3), and for transmitting torque to the drill string 13 (FIG. 4) when performing a drilling method of drilling a well

-мен етс  ведущий хомут 26, св занный с водилами 10 и ведущей трубой 4. - The drive collar 26 is attached to the carrier 10 and the drive tube 4.

Буровой агрегат работает следующим образом,(фиг. 1).The drilling unit operates as follows, (Fig. 1).

После установки рамы 6 бурового станка 1 на фундамент при помощи гидросистемы перемещают станок 1 в поло- - жение к скважине и производ т углуб- ку под кондуктор 15 (фиг. 2). Затем устанавливают кондуктор 15 и механизм свинчивани -развинчивани , рама 7 которого жестко соедин етс  с рамой 6 бурового станка 1 (фиг. 1). Бурение скважины продолжают вращателем . При этом ведуща  труба 4 соедин етс  с гидропатроном 2, шпинделем 3 бурового станка 1 и бурильной колонной 13, проход щей через отверстие в выходном валу 17 (фиг. 2) механизма свинчивани -развинчивани . При помощи штоков 5 (фиг. 1) гидроцшшнд- ров подачи бурового станка 1 осуществл етс  принудительна  подача бурового станка на забой, что способствуетAfter installing the frame 6 of the drilling machine 1 on the foundation, the hydraulic system moves the machine 1 to the position to the well and make a recess under the jig 15 (Fig. 2). Then the jig 15 and the screw-unscrewing mechanism are installed, the frame 7 of which is rigidly connected to the frame 6 of the drilling machine 1 (Fig. 1). Drilling wells continue rotator. The leading pipe 4 is connected to the hydraulic cartridge 2, the spindle 3 of the drilling machine 1 and the drill string 13 passing through the hole in the output shaft 17 (Fig. 2) of the unscrewing mechanism. Using the rods 5 (Fig. 1) of the hydraulic units for supplying the drilling machine 1, the drilling machine is forcedly supplied to the bottom, which contributes to

интенсивному разрушению пород на забое скважины.intensive destruction of rocks at the bottom of a well.

Спускоподъемные операции с бурильной колонной 13, св занной с выходным валом 17 (фиг. 2) механизма свинчивани -развинчивани , производ т следующим образом. Буровой станок 1 при помощи гидросистемы перемещают в положение от скважины, раскрепл ют гидропатрон 2 (фиг. 1) и ведуща  труба 4 под собственным весом опускаетс  вниз, проход  сквозь фасонное осевое отверстие во входном валу 16 (фиг. 2). При этом нижний торец ведущей трубы 4 упираетс  в поршень 23, который остаетс  неподвижным, так как жесткость пружин 20 достаточна дл  удержани  поршней 19 от перемещени  в камерах 21. В корпус 8 механизма свинчивани -развинчивани  вставл ют центратор 11 и начинают подъем бурильной колонны 13. При этом нижнюю часть колонны 13 подвешивают на подкладной вилке 12, а верхн   свеча бурильной колонны 13 отвинчиваетс  при помощи водил 10, соединенных со столом ротора 9 и выходным валом 17 механизма свинчивани -развинчивани , а последний приводитс  во вращение посредством зубчатого зацеплени  от ведущей трубы 4, передающей вращение от шпиндел  3 (фиг. 1) входному валу 16 (фиг. 2) механизма свинчивани - развинчивани  оTripping operations with the drillstring 13 connected to the output shaft 17 (Fig. 2) of the fastening-unscrewing mechanism are performed as follows. Using the hydraulic system, the drilling machine 1 is moved to a position away from the well, the hydraulic chuck 2 is fastened (Fig. 1) and the drive pipe 4 is lowered downwards, passing its way through the shaped axial hole in the input shaft 16 (Fig. 2). The lower end of the lead pipe 4 rests on the piston 23, which remains stationary, since the stiffness of the springs 20 is sufficient to keep the pistons 19 from moving in the chambers 21. A centralizer 11 is inserted into the housing 8 of the unscrewing mechanism and the lifting of the drill string 13 begins. In this case, the lower part of the column 13 is suspended on the base fork 12, and the upper candle of the drill string 13 is unscrewed with the carrier 10 connected to the rotor table 9 and the output shaft 17 of the unscrewing mechanism, and the latter is rotated by gearing from the drive tube 4, transmitting the rotation from the spindle 3 (Fig. 1) to the input shaft 16 (Fig. 2) of the screwing-unscrewing mechanism

При спуске обсадной колонны 24 (фиг. 3) ведущую трубу 4 закрепл ют в гидропатроне 2 (фиг. 1) и при помощи гидросистемы бурового станка 1 создают осевое усилие, передаваемое на поршень 23 .(фиг. 3). При этом в дополнительном гидроцилиндре 22 повышаетс  давление, что приводит в движение поршни 19 гидравлической камеры 21 и св занные с ними плашки 18. Последние осуществл ют захват нижней части обсадной колонны 24. Вращение передаетс  водилам 10 от шпиндел  бурового станка 1 (фиг. 1)When lowering the casing 24 (Fig. 3), the drive pipe 4 is fixed in the hydraulic cartridge 2 (Fig. 1) and, using the hydraulic system of the drilling machine 1, generates an axial force transmitted to the piston 23 (Fig. 3). At the same time, in the additional hydraulic cylinder 22, the pressure increases, which drives the pistons 19 of the hydraulic chamber 21 and the associated plates 18 with them. The latter capture the lower part of the casing 24. The rotation is transmitted to the carriers 10 from the spindle of the drilling rig 1 (Fig. 1)

через ведущую трубу 4 (фиг. 3), вход- $0 крут щего момента обсадной и бурильной вал 16 механизма свинчивани - развинчивани , зубчатое зацепление, выходной вал 17 и стол ротора 9. Водила 10 привод т во вращение трубный хомут 25, жестко соединенный с навинчиваемой обсадной трубой. Таким , образом, благодар  тому, что входной вал 16 редуктора имеет внутреннюю фасонную поверхность дл  ведущей трубыthrough the drive pipe 4 (Fig. 3), input- $ 0 of the torque of the casing and drill shaft 16 of the fastening-unscrewing mechanism, gearing, the output shaft 17 and the rotor table 9. The carrier 10 causes the pipe clamp 25 to rotate rigidly connected screwed casing. Thus, due to the fact that the input shaft 16 of the gearbox has an internal shaped surface for the drive pipe

ным колоннам, а зажимной механизм установлен в корпусе механизма свинчивани -развинчивани  и выполнен в виде плашек, св занных с подпружиненными ее поршн ми, размещенными в кольцевойcolumns, and the clamping mechanism is installed in the case of the screwing-out mechanism and is made in the form of dies connected with its spring-loaded pistons placed in an annular

гидравлической камере, полость высоко го давлени  которой сообщена с подпор шневой полостью дополнительного гидро цилиндра, причем входной вал механиз4 , св занной с гидропатроном 2 и шпинделем 3 бурового станка 1, а в корпусе 8 размещены фиксирующие механизмы, выполненные в виде плашек 18, соединенных с подпружиненными поршн ми 19 кольцевой гидравлической камеры 21, полость высокого давлени  которой св зана с подпоршневой полостью дополнительного гидроцилиндра, причем .юр- шень 23, установлений в дополнительном гидроцилиндре 22, выполнен с возможностью взаимодействи  с ведущей трубой 4, достигаетс  возможностьthe hydraulic chamber, the high-pressure cavity of which is connected to the backwater by the auger cavity of the auxiliary hydro cylinder, the input shaft mechanized 4 connected to the hydraulic cartridge 2 and the spindle 3 of the drilling machine 1, and in the case 8 there are placed locking mechanisms made in the form of dies 18 connected to the spring-loaded pistons 19 of the annular hydraulic chamber 21, the high pressure cavity of which is connected with the sub-piston cavity of the additional hydraulic cylinder, moreover, the die 23, of the settings in the additional hydraulic cylinder 22, is made with the possibility of interaction with the lead pipe 4, it is possible

5 передачи значительного крут щего момента обсадной трубе при сборке или разборке колонны при одновременном подвешивании нижней части обсадной колонны 24 в корпусе 8 механизма свин0 чивани -развинчивани .5 transfers a significant torque to the casing when assembling or disassembling the column while simultaneously suspending the bottom of the casing 24 in the housing 8 of the unscrewing-unscrewing mechanism.

После достижени  скважиной глубины , до которой рационально бурение вращателем, переход т на роторный способ бурени . При этом (фиг. 4) ве5 дуща  труба 27 соедин етс  с ведущим хомутом 26, закрепленным на водила 10С Благодар  тому, что входной вал 16 имеет внутреннюю фасонную поверхность дл  ведущей трубы 4, св заннойAfter the well has reached the depth to which drilling is rational, the rotator switches to the rotary drilling method. In this case (Fig. 4), the leading pipe 27 is connected to the drive collar 26 fixed to the carrier 10C, due to the fact that the input shaft 16 has an internal shaped surface for the drive pipe 4 connected

0 со шпинделем 3 (фиг. 1) бурового станка 1, достигаетс  возможность реализации роторного способа бурени  при широком диапазоне скоростей вращени .With a spindle 3 (Fig. 1) of the drilling machine 1, it is possible to implement a rotary drilling method with a wide range of rotational speeds.

3535

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Буровой агрегат, включаюш.1 и буровой станок с вращателем, в шпинделе которого закрещена ведуща  труба,The drilling unit, including 1 and the drilling rig with a rotator, in the spindle of which the leading pipe is bred, механизм свинчивани -развинчивани  с входным валом и выходным валом, в занным с водилом, захватные элементы дл  бурильных труб, отличающийс  тем, что, с целью повышени screwing-unscrewing mechanism with an input shaft and an output shaft associated with the carrier, gripping elements for drill pipes, characterized in that, in order to increase производительности бурени  и уровн  механизации при спускоподъемных операци х с колонной обсадных труб, он снабжен зажимным механизмом и хомутом, закрепленным на водиле дл  передачиdrilling performance and level of mechanization during tripping operations with a casing string, it is equipped with a clamping mechanism and a collar fixed on the carrier for transferring ным колоннам, а зажимной механизм установлен в корпусе механизма свинчивани -развинчивани  и выполнен в виде плашек, св занных с подпружиненными поршн ми, размещенными в кольцевойcolumns, and the clamping mechanism is installed in the housing of the spin-unscrewing mechanism and is made in the form of dies connected with spring-loaded pistons placed in an annular гидравлической камере, полость высокого давлени  которой сообщена с подпор- шневой полостью дополнительного гидроцилиндра , причем входной вал механизма свинчивани -развинчивани  выполнен полым с внутренней фасонной поверхностью дл  размещени  в нем ведущей трубы , Установленной с возможностью вза- ,the hydraulic chamber, the high pressure cavity of which is connected to the subsurface cavity of the additional hydraulic cylinder, the input shaft of the screw-unscrewing mechanism being made hollow with the internal shaped surface for accommodating the drive pipe Installed with the possibility of reciprocal имодействи  с поршнем дополнительного гидроцилиндра, при этом наружна  по- верхность ведущей трубы соответствует форме внутреннего входного вала.It interacts with the piston of an additional hydraulic cylinder, while the outer surface of the lead pipe corresponds to the shape of the inner input shaft. Li3Li3