УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ НА БУРОВУЮ ПЛОЩАДКУ

Полезная модель относится конструкциям приемных мостов буровых кустовых и стационарных буровых установок.
Известно устройство для подачи бурильных труб к буровой площадке труб из описания к патенту СА №2713676; данное устройство содержит установленные на основании подъемную секцию и откидную секцию, выполняющую функцию направляющей. Данное устройство установлено по отношению к буровой площадке так, что откидная секция, установленная с возможностью поворота до фиксированного наклонного положения, опирается на элементы буровой площадки. Подъемная секция с выдвижной секцией установлены с возможностью скольжения выступающего конца выдвижной секции вдоль откидной секции при наклонном положении данной откидной секции как по направляющей. При этом в рабочем положении, когда откидная секция наклонена и опирается на элементы буровой площадки, выдвижная секция взаимодействует с откидной секцией и опирается па угол буровой площадки. Откидная секция содержит направляющий элемент, установленный в нижней части данной секции, содержащий нижний концевой участок, выполненный с изгибом.
При использовании данного устройства проявляются некоторые негативные особенности. Так, при перемещении выдвижной секции вдоль откидной секции как по направляющей из исходного положения откидная секция подвергается воздействию больших нагрузок.
Кроме того, в рабочем положении взаимное положение выдвижной секции, взаимодействующей с откидной секцией в наклонном положении, является местом концентрации напряжений, поэтому направляющая секция содержит дополнительный направляющий элемент с изогнутым концевым участком, выполняющий функцию элемента, служащего для уменьшения концентрации напряжений.
Таким образом, вышеперечисленные особенности приводят к снижению надежности известного устройства, что может быть предотвращено при повышении металлоемкости конструкции, что является нежелательным фактором.
В качестве ближайшего аналога выбрано средство того же назначения, что и заявляемая полезная модель, а именно: «Устройство для перемещения труб», предназначенное для подачи труб к буровой площадке (патент RU №2405907). Известное устройство содержит основание, выполненное в виде опорной конструкции, рампу и подъемную секцию. При этом рампа представляет собой откидную секцию, устанавливаемую в фиксированном наклонном положении с упором в элементы буровой площадки, подъемная секция представляет собой два элемента: подъемный рычаг и держатель. Устройство содержит систему привода, обеспечивающего поворот откидной секции, перемещение подъемной секции с рычагом вдоль основания, подъем упомянутой секции до упора в откидную секцию с последующим поворотом подъемного рычага, осуществляющего подъем соответствующего конца подъемной секции. На поверхности подъемной секции выполнен желоб, предназначенный для укладки бурильной трубы. Подъемная секция содержит каретку, установленную с возможностью перемещения вдоль данной секции в направляющих, предназначенную для подачи бурильной трубы в рабочую зону. Система привода включает гидролебедку, устанавливаемую на откидной секции при нахождении данной секции в рабочем наклонном положении.
Устройство по патенту RU №2405907 является сложным, что обусловлено наличием кинематических звеньев, осуществляющих последовательно поступательное и поворотное движение от одного приводного средства в определенной последовательности.
Риск потери устойчивости данного устройства, находящегося в рабочем положении, обусловливает наличие рычага, поддерживаемого подъемную секцию, находящегося в наклонном положении.
Кроме того, наличие рампы, установленной в наклонном положении с упором в элементы буровой площадки, предопределяет необходимость в элементах крепления данной рампы к буровой площадке, что приводит к дополнительным действиям по установке рампы при монтаже устройства.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в упрощении конструкции, упрощении монтажа, адаптации к месту установки.
Указанная задача решается тем, что устройство для подачи бурильных труб на буровую площадку включает основание с установленными на нем подъемным гидроцилиндром и опорой, на которых в горизонтальном положении установлена подъемная секция с первым приводным средством, содержащая установленную в ней выдвижную секцию, включающую второе приводное средство и выполненную с упором каретку в направляющих, подъемная секция связана с опорой шарнирно, при этом подъемный гидроцилиндр обеспечивает поворот подъемной секции вокруг указанного шарнира и ее наклонное фиксированное положение; секции содержат продольные и поперечные элементы, при этом на наружной стороне каждого продольного элемента выдвижной секции содержится направляющая перемещения данной секции, взаимодействующая с роликами, ответно установленными на соответствующей внутренней стороне каждого продольного элемента подъемной секции; первое приводное средство, обеспечивающее прямое перемещение выдвижной секции в сторону первого конца подъемной секции и обратное перемещение, установлено между продольными элементами подъемной секции, второе приводное средство, обеспечивающее прямое перемещение каретки в сторону первого конца подъемной секции и обратное перемещение, установлено между продольными элементами выдвижной секции, при этом первое приводное средство содержит расположенный вдоль продольных элементов подъемной секции первый гидроцилиндр, связанный с первым полиспастом, гибкая связь которого соединена с выдвижной секцией, и второе приводное средство содержит расположенный вдоль продольных элементов выдвижной секции второй гидроцилиндр, связанный со вторым полиспастом, гибкая связь которого соединена с кареткой.
В заявляемой полезной модели подъемный гидроцилиндр установлен на основании наклонно и соединен с основанием посредством шарнира, при этом шток гидроцилиндра соединен с подъемной секцией посредством соответствующего шарнира.
В заявляемой полезной модели первый полиспаст выполнен в виде содержащего две части двукратного полиспаста с подвижной и неподвижной обоймами блоков, первый гидроцилиндр установлен на первом поперечном элементе подъемной секции, расположенном со стороны первого конца подъемной секции, причем, шток первого гидроцилиндра, обращенный в сторону, противоположную прямому перемещению выдвижной секции, соединен с установленными на оси блоками подвижной обоймы, выполненной с возможностью скольжения вдоль направляющих продольных элементов подъемной секции, блок подвижной обоймы первой части первого полиспаста связан с гибкой канатной связью с соответствующей неподвижной обоймой блоков, установленных на первом поперечном элементе подъемной секции, блок подвижной обоймы второй части первого полиспаста связан гибкой канатной связью с соответствующей неподвижной обоймой блоков, установленных на втором поперечном элементе подъемной секции, расположенном со стороны ее второго конца, причем первые свободные концы первой и второй частей первого полиспаста соединены с выдвижной секцией, а вторые свободные концы указанных частей первого полиспаста закреплены на промежуточном поперечном элементе, установленном между первым и вторым поперечными элементами подъемной секции.
В заявляемой полезной модели второй полиспаст выполнен в виде содержащего две части двукратного полиспаста с подвижной и неподвижной обоймой блоков, второй гидроцилиндр установлен на первом поперечном элементе выдвижной секции, расположенном со стороны первого конца подъемной секции, причем шток второго гидроцилиндра, обращенный в сторону, противоположную прямому перемещению каретки, соединен с установленными на оси блоками подвижной обоймы, выполненной с возможностью скольжения вдоль направляющих продольных элементов подъемной секции, блок подвижной обоймы первой части второго полиспаста связан с гибкой канатной связью с соответствующей неподвижной обоймой блоков, установленных на первом поперечном элементе выдвижной секции, блок подвижной обоймы второй части первого полиспаста связан гибкой канатной связью с соответствующей неподвижной обоймой блоков, установленных на втором поперечном элементе выдвижной секции, расположенном со стороны второго конца подъемной секции, причем первые свободные концы первой и второй частей второго полиспаста соединены с кареткой, а вторые свободные концы указанных частей первого полиспаста закреплены на промежуточном поперечном элементе, установленном между первым и вторым поперечными элементами выдвижной секции.
В заявляемой полезной модели края основания соединены со стенками с образованием контейнера.
Сущность полезной модели поясняется следующим образом.
В заявляемой конструкции гидроцилиндр, установленный на основании, выполняет функцию опоры и служит приводным средством, обеспечивающим поворот подъемной секции и удержание подъемной секции в наклонном положении для последующего перемещения выдвижной секции и каретки.
Наличие шарнира, связывающего опору и подъемную секцию, обусловливает поворот подъемной секции относительно данного шарнира, т.е. подъем первого конца подъемной секции, обращенного к буровой площадке.
При установке подъемной секции на двух вышеуказанных опорах высота подъема первого конца данной секции определяется двумя составляющим: первая составляющая - это высота опоры (равная отметке установки подъемного гидроцилиндра), вторая составляющая - это высота подъема первого конца подъемной секции, которая определяется длиной хода штока подъемного гидроцилиндра.
Следует отметить, что для обеспечения поворота подъемной секции вокруг шарнира, связывающего опору и данную секцию, целесообразно подъемный гидроцилиндр устанавливать на основании шарнирно, а его шток прикреплять к подъемной секцией также с обеспечением шарнирной связи.
Использование двух опор, одной из которых является приводное средство - подъемный гидроцилиндр, приводит к упрощению устройства и его компактности.
Компактность устройства обеспечивается также за счет того, что в заявляемом устройстве нет необходимости в применении средства, предназначенного для взаимодействия (упора) с буровой площадкой.
При фиксированном положении подъемной секции для подачи бурильных труб к буровой площадке используются первое и второе приводные средства, предназначенные для прямого перемещения соответственно выдвижной секции и каретки в сторону первого конца подъемной секции и их обратное перемещение. Следовательно, подъемный гидроцилиндр, первое приводное средство и второе приводное средство обеспечивают определенную последовательность в работе заявляемого устройства, исключающую взаимодействие его конструктивных элементов с элементами буровой площадки. В свою очередь, исключив такое взаимодействие, при установке устройства для подачи бурильных труб обеспечивается упрощение его монтажа, так как нет необходимости в средствах, фиксирующих элементы устройства к элементам буровой площадки.
Таким образом, новая совокупность конструктивных элементов полезной модели приводит к возможности адаптировать устройство для подачи бурильных труб к месту установки в зависимости от отметки буровой площадки с целью беспрепятственной подачи бурильных труб на буровую площадку. Кроме того, использование приводных средств, включая подъемный гидроцилиндр, приводит к упрощению конструкции, т.к. нет необходимости в кинематических звеньях, обеспечивающих сочетание поступательного движения и поворота от одного приводного средства как в устройстве, выбранном в качестве ближайшего аналога (RU №2405907).
Возможность перемещения выдвижной секции определяется наличием соответствующей направляющей, установленной вдоль наружной стороны продольных элементов выдвижной секции, которые взаимодействуют с роликами, ответно установленными на внутренних продольных сторонах подъемной секции. Установив ролики на продольных элементах подъемной секции, обеспечивается удобство их обслуживания ввиду того, что с наружной стороны продольных элементов подъемной секции становится возможным располагать средства для подачи смазки контролировать процесс подачи смазки к роликам. Кроме того, целесообразность такой установки роликов приводит к компактности заявляемого устройства, в ином случае, когда ролики были бы установлены в направляющей внутренней стороны подъемной секции - пришлось увеличивать габариты выдвижной секции для размещения (установки) первого приводного средства. В свою очередь, ввиду их взаимного расположения подъемной и выдвижной секций - увеличение габаритов выдвижной секции приводит к увеличению габаритов подъемной секции.
Выполнение первого и второго приводных средств идентичными по составу и выполненных в виде соответствующих гидроцилиндра и полиспаста, приводит к унификации конструкции привода и его компактности. Последнее из указанных свойств обеспечивается за счет того, что соответствующие гидроцилиндр с полиспастом установлены между продольными элементами той или иной секции. Причем связав гибкую связь каждого полиспаста со средством, предназначенным для перемещения (выдвижная секция или каретка), ветви первого полиспаста и второго полиспаста могут располагаться только в продольном направлении.
Учитывая, что подъемная и выдвижная секции, содержащие продольные и поперечные элементы, являются протяженными конструктивными элементами, то применение первого и второго приводных средств, ориентированных продольно, является оптимальным с точки зрения обеспечения компактности устройства.
Что касается первого и второго полиспастов, то каждый из них целесообразно выполнять в виде двукратного полиспаста, содержащего две части. Первая часть каждого полиспаста предназначена для прямого перемещения соответствующего средства, а вторая часть - для обратного перемещения.
Выбор двукратного полиспаста оптимальным образом решает соотношение усилия гидроцилиндра и необходимой длины перемещения соответствующего средства (выдвижной секции ли каретки). Так, двукратный полиспаст обеспечивает перемещение выдвижной секции или каретки на расстояние в два раза большее, чем длина выдвижения штока первого или второго гидроцилиндра. Увеличение кратности полиспаста приводит к увеличению мощности гидроцилиндра, что влияет на увеличение расхода рабочей жидкости, поступающей из гидростанции.
Кроме того, в отношении первого и второго двукратного полиспаста следует отметить, что поперечные элементы той или иной секции служат для установки неподвижных обойм соответствующего полиспаста и для закрепления свободных концов гибкой связи полиспаста. Первый и второй гидроцилиндр также установлены на поперечных элементах соответствующих секций. Следовательно, поперечные элементы, выполняют функцию связей в подъемной/выдвижной секциях и функцию элементов, предназначенных для установки элементов приводных средств. Данное обстоятельство также свидетельствует об оптимальной конструкции подъемной и выдвижной секций с точки зрения обеспечения компактности заявляемого устройства. Так, целесообразно выполнять подъемную и выдвижную секции минимум с тремя соответствующими поперечными элементами; два крайние из них в каждой упомянутой секции предназначены для установки гидроцилиндра и неподвижных обойм первой и второй частей того или иного полиспаста, а каждый промежуточный поперечный элемент предназначен для закрепления свободных концов первого/второго полиспаста.
Еще одним предпочтительным вариантом использования заявляемого устройства является выполнение основания в виде основания контейнера, открытого сверху. Из этого следует, что в контейнере на его дне, как на основании, установлены подъемная и выдвижная секции с приводными средствами, располагаясь на опорах. Использование контейнера обеспечивает защиту элементов устройства для подачи бурильных труб от неблагоприятного воздействия внешних факторов среды: например, от атмосферных воздействий, от загрязнений, возникающих в процессе бурения.
На основании вышеизложенного следует, что технический результат, достигаемый при использовании полезной модели, заключается в создании компактного устройства для подачи бурильных труб, способного быть адаптированным к месту установки. Так, приведение устройства в рабочее положение осуществляется исходя из условия беспрепятственного перемещения выдвижной секции до ее крайнего выдвинутого положения. При исключении необходимости взаимодействия конструктивных элементов заявляемого устройства с элементами буровой площадки, упрощается его монтаж. Кроме того, конструкция заявляемого устройства выполнена с упрощением по сравнению с устройством, выбранном в качестве ближайшего аналога (патент RU №2405907), за счет исключения кинематически связанных звеньев. При обеспечении вышеперечисленных преимуществ металлоемкость конструкции не увеличилась.
Эти и другие особенности полезной модели поясняются с помощью чертежей:
- фигура 1 - устройство для подачи бурильных труб в исходном положении;
- фигура 2 - устройство в рабочем положении;
- фигура 3 - вид А (поперечный разрез) устройства;
- фигура 4 - подъемная и выдвижная секции с изображением первого приводного средства (вид сбоку);
- фигура 5 - схема первого приводного средства для перемещения выдвижной секции;
- фигура 6 - подъемная и выдвижная секции с изображением второго приводного средства (вид сбоку);
- фигура 7 - схема второго приводного средства для перемещения каретки.
Пример выполнения относится к устройству для подачи бурильных труб, которое реализует свое назначение в контейнерном исполнении. С помощью заявляемого устройства осуществляется подача бурильных труб на буровую площадку и прием бурильных труб с буровой площадки, так называемый «выброс» бурильных труб на мостки.
Заявляемое устройство содержит контейнер 1, включающий соединенное со стенками основание 2 (дно 2) с установленными на нем подъемным гидроцилиндром 3 и опорой 4, на которых горизонтально расположены подъемная секция 5 с установленной в ней выдвижной секцией 6 (см. фиг.1, 2, 3).
Подъемная и выдвижная секции 5, 6 содержат продольные и поперечные элементы, выполняющие функцию несущих элементов. Так, секция 5 содержит два продольных элемента 7 с установленными между ними тремя поперечными элементами 8. Поперечные элементы 8 подъемной секции 5 представляют собой первый поперечный элемент 8, расположенный со стороны первого конца подъемной секции, обращенного в сторону буровой площадки 9, второй поперечный элемент 8 расположен с противоположного конца секции 5, т.е. со стороны опоры 2. Промежуточный поперечный элемент 8 подъемной секции 5 расположен между первым и вторым поперечными элементами 8.
С опорой 2 продольные элементы 7 подъемной секции 5 связаны посредством шарнира 10.
Подъемный гидроцилиндр 3, выполняющий функцию опоры и приводного средства, установлен на основании 2 с возможностью поворота. Так, посредством шарнира 11 гидроцилиндр 3 связан с основанием 2, а посредством шарнира 12 шток гидроцилиндра 3 связан с промежуточным поперечным элементом 8 подъемной секции 5. Таким образом, шарниры 11,12, связывающие подъемный гидроцилиндр 3 с основанием 2 и подъемной секцией 5 являются необходимыми элементами для образования кинематической связи поворотных элементов: подъемной секции 5 и подъемного гидроцилиндра 3. Возможно связь гидроцилиндра 3 с подъемной секцией выполнить иначе, например, с возможностью скольжения штока гидроцилиндра вдоль подъемной секции 5.
В выдвижной секции 6, также как и в подъемной секции 5, содержатся два продольных элемента 13, между которыми установлены поперечные элементы 14, расположенные аналогично поперечным элементам 8: первый поперечный элемент 14 расположен со стороны буровой площадки 9, второй поперечный элемент 14 расположен с противоположной стороны выдвижной секции 6 относительно буровой площадки 9, а промежуточный поперечный элемент 14 выдвижной секции 6 расположен между первым и вторым элементами 14.
Первое приводное средство, предназначенное для прямого перемещения выдвижной секции 6 в сторону первого конца подъемной секции, обращенного к буровой площадке 9 и обратное перемещение, выполнено в виде первого гидроцилиндра 15 и первого полиспаста (см. фиг.3, 4, 5). Гидроцилиндр 15 установлен на первом поперечном элементе 8 подъемной секции 5 и расположен вдоль ее продольных элементов 7.
Первый полиспаст содержит подвижную обойму блоков 16, 17 и неподвижные обоймы блоков 18, 19 и гибкие канатные связи 20, 21, что реализует двукратный полиспаст, выполненный из двух частей. Так первая часть, предназначенная для прямого перемещения выдвижной секции 6 в сторону первого конца подъемной секции 5, обращенного к буровой площадке 9, содержит элементы: 16, 18, 20; вторая часть, предназначенная для обратного перемещения выдвижной секции 5, содержит элементы: 17, 19, 21.
Подвижная обойма блоков 16, 17 выполнена с возможностью перемещения вдоль направляющих 22, выполненных на внутренней стороне подъемной секции 4. Блоки 15, 16 установлены на оси 23, при этом шток гидроцилиндра 15 взаимодействует с осью 23, а возможность перемещаться вдоль направляющих 22 реализуется за счет ползунов 24, входящих в подвижную обойму блоков 16, 17.
Блоки 18 неподвижной обоймы первой части первого полиспаста установлены па первом поперечном элементе 8 (со стороны буровой площадки 9), а блоки 19 неподвижной обоймы его второй части - на втором поперечном элементе 8 (противоположный первому элементу 8).
Таким образом, первый гидроцилиндр 15 связан с выдвижной секцией 6 через первый полиспаст так, что первые свободные концы 25 гибких связей 20, 21 соединены с выдвижной секцией 6 путем закрепления указанных концов 25 к промежуточному продольному элементу 8. Что касается вторых свободных концов 26 каната гибких связей 20, 21 первого полиспаста, то они закреплены на промежуточном поперечном элементе 8 подъемной секции 5.
Для обеспечения перемещения выдвижной секции 6 на наружной стороне продольных элементов 13 установлены направляющие 27, выполненные из швеллера, взаимодействующие с роликами 28, ответно установленными на внутренней стороне продольных элементов 7 подъемной секции 5.
Втрое приводное средство, предназначенное для прямого перемещения каретки 29 в сторону первого конца подъемной секции 4, обращенного к буровой площадке 9, и обратного перемещения, выполнено с использованием аналогичных конструктивных элементов, что и первое приводное средство, а именно: второго гидроцилиндра 30 и второго полиспаста, выполненного в виде двукратного полиспаста, содержащего две части; так, фигуры 6, 7 иллюстрируют: второй гидроцилиндр 30, подвижную обойму блоков 31, 32, неподвижную обойму блоков 33, 34, канат гибких связей 35, 36; гидроцилиндр 30 и блоки 33, 34 установлены на соответствующих поперечных элементах 14 выдвижной секции б. При этом первые свободные концы 37 гибких связей 35, 36 второго полиспаста соединены с кареткой 29, а вторые свободные концы 38 - закреплены на промежуточном поперечном элементе 14 выдвижной секции 6.
Для обеспечения перемещения каретки 29 шток гидроцилиндра 30 взаимодействует с осью 39, на которой установлены блоки 31, 32 подвижной обоймы, при этом направляющие 40, служащие для перемещения каретки 29, выполнены на внутренней стороне продольных элементов 13. Каретка выполнена с упором 41, предназначенным для взаимодействия с бурильной трубой 42.
Для укладки бурильной трубы на поверхность верхней стороны выдвижной секции 5 предусмотрен желоб 43, выполненный с щелевой прорезью, через которую выступает упор 41 каретки 29. При этом желоб 43 образован скосами, выполненными на верхней стороне выдвижной секции 6.
Контейнер 1, опора 2, секции 5, 6 представляет собой металлоконструкции из фасонного металлопроката.
Для подачи бурильных труб 42 труб на буровую площадку 9 описываемое устройство приводится из исходного положения, соответствующего горизонтальному положению подъемной и выдвижной секций 5, 6, при котором выдвижная секция 6 и каретка 29 находятся в крайнем отведенном положении в рабочее положение, при котором подъемная секция 5 находится в наклонном положении, а выдвижная секция 6 с бурильной трубой 42 и каретка 28 - в выдвинутом положении.
Для поворота подъемной секции 5 вокруг шарнира 10 подъемный гидроцилиндр 3 приводится в действие с пульта оператора (на чертеже не показан). При выдвижении штока гидроцилиндра 3 вокруг шарниров 11, 12 происходит поворот подъемной секции 5 и гидроцилиндра 3. При выдвинутом положении штока гидроцилиндра 3 подъемная секция 5 удерживается данным гидроцилиндром 3 в наклонном положении (без дополнительных средств).
При нахождении секции 4 в наклонном положении оператор управляет работой первого приводного средства, подавая сигнал к выдвижению штока первого гидроцилиндра 15. Связь первого гидроцилиндра 15 с выдвижной секцией 6 через первый полиспаст обеспечивает прямое перемещение выдвижной секции 6 в сторону первого конца подъемной секции 5, обращенного к буровой площадке 9. При перемещении выдвижной секции 6 до выдвинутого положения направляющие 27 перемещаются по роликам 28 до останова секции 6 оператором в требуемом положении.
Затем оператор приводит в действие второе приводное средство, которое обеспечивает перемещение каретки 29, толкающей бурильную трубу 42. Таким образом, бурильная труба 42 выдвигается на необходимую длину для дальнейших с ней манипуляций.
Перемещение выдвижной секции 6 и каретки 29 ограничено индуктивным датчиком (на чертеже не показан), при необходимости действием оператора указанные элементы 6, 29 могут быть остановлены на любом отрезке своего перемещения.
Следует отметить, что соблюдение условия одновременного перемещения и выдвижной секции 6 и каретки 29 не обязательно, хотя такое условие приводит к увеличению производительности подачи бурильных труб к буровой площадке.
«Выброс» бурильных труб осуществляется в обратной последовательности, при этом устройство для подачи бурильных труб находится в рабочем положении. Так, манипуляции с бурильной трубой 42 приводят к тому, что данная труба 42 помещается в желоб 43 до взаимодействия с упором 41 каретки 29. Оператор с пульта приводит в действие первое приводное средство, отводящее бурильную трубу 42 вдоль желоба 43 до исходного положения каретки 29. После этого выдвижная секция 6 также отводится путем перемещения в обратном направлении до ее исходного положения.
При необходимости транспортировки устройства для подачи бурильных труб устройство приводится в исходное положение.