ВЕРХНИЙ СИЛОВОЙ ПРИВОД УСТАНОВКИ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН

ВЕРХНИЙ СИЛОВОЙ ПРИВОД УСТАНОВКИ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН
Полезная модель относится к установкам бурения нефтяных скважин и может быть использована в установках горизонтального бурения нефтяных скважин с верхним приводом вращения бурильных труб.
Существующий в настоящее время на всех буровых установках способ бурения скважин включает в себя операции навинчивания или свинчивания ствола вертлюга или очередной буровой трубы (свечи) на буровую колонну или от колонны, находящейся в скважине и удерживаемой над ней клиновыми захватами ротора, и операции по передаче крутящего момента бурильной колонне при бурении скважины через ведущую трубу приводом ротора, установленного на рабочей площадке буровой установки. Для удержания колонны над скважиной буровые установки снабжаются вертлюгами усиленной конструкции, предназначенными для удержания всей колонны.
Известны устройства верхнеприводных бурильных систем (Патент США № 4489794, 175-85, 1985, Патент США № 4589503, 175-13, 1986, Заявка ЕР № 0196284, Е 21В 19/16, 1986). В них бурильное устройство содержит бурильный блок, в который входят роторный элемент с индивидуальным приводом вращения, встроенный в каретку, по средством которой бурильный блок перемещается в вертикальном положении параллельно оси вращения ротора. К бурильному блоку в его нижней части подвещен буровой ключ с двумя независимыми друг от друга секциями зажима труб и поворотный механизм с ручным элеватором. К недостаткам можно отнести то, что требуется обязательная фиксация и закрепление буровой колонны над скважиной с соблюдением определенного расстояния верхнего торца муфты колонны от рабочей площадки, наличия специального бурового ключа в
2003103536
нинпипиинпш
-4; ., О О 3 1 fl  6
Е 21В 19/00, Е21ВЗ/00
операциях навинчивания ствола вертлюга или труб на колонну или их свинчивания, что увеличивает время операций и снижает производительность строительства скважин.
Известно устройство для бурения скважин (RU 2018617, Е21В 3/00, 1995). Оно содержит подвышечное основание с встроенным в него клиновым механизмом удержания буровой колонны, вышку, талевую подвеску, вертлюг с переводником, трубодержатель, вращатель труб с приводом вращения ствола вертлюга, элеватор. В этом устройстве имеются верхняя и нижняя подвески, жестко соединенные между собой посредством направляющих скалок, на которых с возможностью независимого вертикального перемещения установлен трубопровод, вращатель труб с приводом вращения ствола вертлюга и вертлюг, установленный с возможностью горизонтального перемещения относительно оси устройства. Элеватор шарнирно связан с нижней подвеской и выполнен со сменными опорными стаканами, клиньями удержания, сопряженными посредством рычагов с упорным кольцом, опирающимся на штоки гидроцилиндров, встроенных в корпус элеватора. К недостаткам установки можно отнести то, что компоновка конструкций трубодержателя, вращателя труб и элеватора создает замкнутое кольцевое пространство, из-за чего происходит увеличение высоты разъема колонны бурильных труб относительно подвышечного основания, что увеличивает высоту подсвечников относительно буровой площадки.
Известен верхнеприводной силовой вертлюг устройства для бурения скважин (RU 2100565, Е21В 3/00, 1992). Устройство содержит вышку, подвышечное основание, талевый блок с разнесенными секциями шкивов, верхнеприводной силовой вертлюг с направляющей кареткой и устройством для отвода вертлюга от оси центра скважины, направляющую балку и комплекс механизмов автомата спуско-подъема свечи. Установка дополнительно снабжена устройством для перехвата верхнего конца бурильной свечи, которое выполнено в виде балки с кареткой, смонтированной в направляющей верхнеприводного силового вертлюга и кинематически связанной с его кареткой. На балке
установлена фиксирующая головка, имеющая центральное отверстие в виде двух конусов, обращенных друг к другу меньшими основаниями, соединенными цилиндрическим пояском, а талевый блок снабжен центрирующим устройством. К недостаткам данного устройства можно отнести то, что конструкция верхнего силового привода обладает ограниченными возможностями маневрирования, что является малоэффективным при выполнении средних и тяжелых бурильных операций.
Задачи, на решение которых направлена полезная модель, заключаются в создании компактной конструкции верхнего силового привода (ВСП), обладающей возможностью маневрирования.
Поставленные задачи решены следующим образом.
Верхний силовой привод установки горизонтального бурения нефтяных скважин 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 щтропов элеватора, выполненным в виде двух гидроцилиндров, расположенных между вертлюгом и штропами элеватора, при этом последние установлены с возможностью перемещения от зоны бурения.
Предлагаемая полезная модель поясняется рисунком, на котором изображен общий вид ВСП.
Верхний силовой привод состоит силового вертлюга 1, соединенного посредством системы рычагов параллелограммного механизма 2 с кареткой 3, установленной на направляющих 4, и механизма подачи бурильных труб 5.
Силовой вертлюг 1 включает в себя два гидромотора 6, редуктор 7, ствол 8, гидротормоз 9, «гусак 10. Для отклонения (перемещения) ВСП поперек оси буровой колонны, предусмотрены два силовых гидроцилиндра 11, расположенные параллельно и шарнирно скрепленные, с одной стороны, с кареткой 3, а с другой - с основанием параллелограммного механизма 2.
Механизм подачи бурильных труб 5 включает в себя превенторный клапан 12, отбойный колокол 13, элеватор 14. Элеватор 14 крепится к верхнему силовому приводу 1 с помощью штропов. 15. Штропы 15 соединены с вертлюгом двумя гидроцилиндрами 16.
При бурении скважины верхний силовой привод работает следующим образом. С помощью гидромоторов 6, редуктора 7 приводится в движение ствол 8, который непосредственно с помощью резьбового соединения соединен с колонной бурильных труб. В случае необходимости быстрой остановки бурения используется гидротормоз 9, установленный на оси одного из гидромоторов 6. Подача бурового раствора осуществляется через «гусак 10. В случае необходимости быстрой остановки подачи бурового раствора используется превенторный клапан 12.
При подъеме колонны бурильных труб из скважины верхний силовой блок вместе с закрепленной на стволе 8 вертлюга 1 колонной бурильных труб с помощью подъемных устройств буровой вышки по направляющим 4 поднимается на высоту, необходимую для отсоединения от буровой колонны одной трубы или свечи. С помощью устройств буровой вышки колонна бурильных труб фиксируется ниже отсоединяемых от бурильной колонны труб, после чего от колонны отсоединяется труба или свеча. Верхняя часть трубы или свечи закрепляется в элеваторе 14. С помощью системы рычагов параллелограммного механизма 2 отсоединенная от бурильной колонны труба или свеча вместе с вертлюгом 1 могут быть перемещены на место складирования или иное, удобное для дальнейшей разборки, либо ремонта место, где может быть произведена операция отсоединения трубы или свечи от ствола 8 вертлюга 1 с помощью гидромоторов 6. Отсоединенная от ствола 8
вертлюга 1 труба или свеча, закрепленная в элеваторе 14, за счет наклона штропов 15, осуществляемого с помощью гидроцилиндров 16, дополнительно может быть перемещена на большое расстояние от зоны бурения. Затем верхний силовой блок вновь соединяют с буровой колонной и операция повторяется.
При сборке колонны бурильных труб устанавливаемая труба или свеча на месте складирования закрепляется в элеватор 14. С помощью отбойного колокола 13 устанавливаемая труба или свеча центрируется относительно оси ствола 8 вертлюга 1, после чего устанавливаемая труба или свеча соединяется со стволом 8 вертлюга 1. С помощью системы рычагов параллелограммного механизма 2 устанавливаемая труба или свеча устанавливается соосно с трубой колонны бурильных труб и присоединяется к колонне бурильных труб. Затем верхний силовой привод вместе с колонной бурильных труб с помощью подъемных устройств буровой вышки опускается на глубину установленной трубы или свечи, верхний силовой привод отсоединяется и операция повторяется.
Предлагаемая конструкция полезной модели найдет применение в мобильных буровых установках.