ВЕРХНИЙ СИЛОВОЙ ПРИВОД БУРОВОЙ УСТАНОВКИ
UPPER POWER DRIVE OF DRILLING RIG

Изобретение относится к установкам бурения нефтяных скважин и может быть использовано в подвесных буровых установках с верхним приводом вращения бурильных труб, используемых для буровых работ на нефтяных и газовых скважинах, в том числе для горизонтального и наклонно направленного бурения.
Известен верхний силовой привод буровой установки (ВСП) (RU 2237790, Е21В 19/00, Е21В 3/00, 2003.11.11). Он содержит вертлюг с приводом вращения, смонтированный на направляющей каретке, механизм отклонения вертлюга от оси центра скважины, механизм подачи бурильных труб, привод вращения вертлюга выполнен в виде соосно расположенных высокомоментного гидромотора и установленного на нем дискового гидравлического тормоза, причем корпусы гидромотора и тормоза жестко связаны между собой и расположены в нижней части корпуса вертлюга, причем ротор гидромотора и вал тормоза выполнены полыми и установлены на выходной полый вал вертлюга, для этого в нижней части корпуса вертлюга выполнено проходное отверстие, внутри которого на подшипниках смонтирован выходной полый вал, а внутренние радиальные подшипниковые опоры ротора гидромотора являются одновременно и верхней опорой выходного вала вертлюга.
Известен верхний силовой привод (ВСП) установки горизонтального бурения нефтяных скважин (RU 29551, Е21В 19/00, Е21В 3/00, 2003.07.13). Он содержит силовой вертлюг с направляющей кареткой, установленной на направляющих привода, механизм отклонения силового вертлюга от оси центра скважины, механизм подачи бурильных труб и отличается тем, что механизм отклонения силового вертлюга от оси центра скважины в поперечном направлении выполнен в виде системы рычагов параллелограммного механизма, установленного на направляющей каретке, и дополнительно снабжен двумя силовыми гидроцилиндрами, расположенными параллельно и связанными с одной стороны с направляющей кареткой, а с другой - с основанием параллелограммного механизма, при этом механизм подачи бурильных труб дополнительно снабжен узлом наклона штропов элеватора, выполненным в виде двух гидроцилиндров, расположенных между вертлюгом и штропами элеватора, при этом последние установлены с возможностью перемещения от зоны бурения.
Известное решение принято в качестве прототипа. К его недостаткам можно отнести следующие. Механизм отклонения вертлюга, представляющий собой параллелограммный механизм, при демонтаже складывается и располагается вдоль мачты снаружи. Это создает неудобство при транспортировке, могут возникнуть поломки, увеличиваются масса и габаритные размеры.
Кроме того, направляющая балка привода собирается в единое целое из отдельных секций, а затем крепится к мачте узлами подвешивания и крепления в течение длительного времени, увеличивая непроизводительные расходы времени.
Задачи, на решение которых направлено изобретение, заключаются в повышении надежности, удобства эксплуатации, сокращении времени сборки-разборки конструкции.
Поставленные задачи решены следующим образом.
Верхний силовой привод буровой установки содержит силовой вертлюг с гидромотором в проходном исполнении, ползун, направляющую балку и отличается тем, что направляющая балка установлена внутри мачты и выполнена в виде трех, складывающихся и подвижных относительно друг друга секций - нижней, средней и верхней, установленных шарнирно с возможностью поворота на 180°, причем нижняя секция посредством ползуна соединена с силовым вертлюгом и посредством силового пояса и упора - с нижней секцией мачты, а верхняя секция упомянутой балки закреплена на подвижной выдвигающейся верхней секции мачты.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 и 1а приведен вид сбоку направляющей балки и силового вертлюга, на фиг.2 - ползун в рабочем положении, на фиг.3 и 3а - начало складывания-раскладывания направляющей балки силового вертлюга, на фиг.4 - направляющая балка силового вертлюга в сложенном положении, на фиг.5 и 5а - направляющая балка силового вертлюга в убранном положении, на фиг.6 - мачта в сложенном положении с убранной внутрь направляющей балкой силового вертлюга.
ВСП содержит ползун и силовой вертлюг. Ползун представляет собой направляющее устройство, устанавливаемое на направляющую балку, связанное с вертлюгом. Мачта состоит из нижней 1 и верхней 2 секций. На крюкоблок 3 подвешивается силовой вертлюг 4. Направляющая балка состоит из трех секций: нижней 5, средней 6, верхней 7. Посредством верхнего пояса 8 подвеса и среднего опорного пояса 9 она закрепляется на верхней секции 2 мачты, а посредством нижнего силового пояса 10 - к нижней секции мачты. Нижняя секция 5 направляющей крепится к вертлюгу 4.
Направляющая балка предназначена для обеспечения вертикального перемещения ползуна силового вертлюга 4 посредством подъема и опускания талевого блока, а также восприятия реактивного крутящего момента от силового вертлюга. Она представляет собой трехсекционную (5, 6, 7) шарнирно-сочлененную конструкцию, выполненную из квадратной трубы 160×100 мм, закрепленную в сложенном положении с помощью верхнего пояса подвеса 8 и среднего опорного пояса 9 внутри выдвижной секции мачты. Габариты направляющей балки в сложенном состоянии (6500×300×160) не препятствуют телескопированию верхней мачты в рабочее и транспортное положения.
Два шарнирных узла обеспечивают с помощью вспомогательной лебедки разворот средней секции 6 направляющей балки относительно верхней 7 и нижней 5 секций на 180° и жесткую фиксацию секций в развернутом (рабочем) положении с помощью 2-х пальцев. Длина направляющей балки в развернутом положении - 16800 мм.
Схемы крепления на мачте с помощью поясов и развертывания направляющей балки в рабочее положение показаны на фиг.3. При этом верхний пояс предназначен для восприятия весовой нагрузки от направляющей балки, средний пояс - для восприятия нагрузок в продольной плоскости симметрии БУ, нижний пояс - для «гашения» реактивного момента от силового вертлюга.
Минимальное количество ручных операций (фиксация-расфиксация с помощью пальцев средней и нижней секций направляющей балки и нижнего силового пояса) обеспечивает минимальное время подготовки силового вертлюга.
Для безопасности и удобства выполнения монтажно-демонтажных работ на секциях направляющей балки предусмотрены узлы строповки.