СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И БУРОВАЯ УСТАНОВКА
CONNECTOR AND DRILLING RIG

Область техники
Настоящее изобретение относится к соединительному устройству для буровой колонны, в особенности для буровых установок.
Уровень техники
Известно соединение отдельных буровых штанг буровой колонны друг с другом с помощью винтов. Это обеспечивает надежное стабильное соединение для совместного вращения. Подобным же образом осуществляется соединение буровой колонны с буровым приводом. Такого рода устройства известны из патентных документов ЕР 1624151 и ЕР 1580398. Соединения такого типа требуют больших затрат времени.
Раскрытие изобретения
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании соединительного устройства для буровой колонны, обеспечивающего быстрое и в то же время надежное соединение.
В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет соединительного устройства, обладающего признаками по пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные примеры осуществления защищены в зависимых пунктах.
Соединительное устройство для буровой колонны в соответствии с изобретением содержит приемную муфту для приема соединительной части буровой колонны, причем предусмотрено, по меньшей мере, одно запорное устройство с запорным элементом, который установлен с возможностью перемещения между положением освобождения и запорным положением, в котором запорный элемент входит в соответствующую выемку соединительной части. Соединительное устройство по изобретению обеспечивает быстрое полуавтоматическое или автоматическое соединение с буровой колонной. Это упрощает и ускоряет рабочий процесс при бурении.
В предпочтительном примере выполнения запорное устройство содержит корпус, расположенный на наружной стороне приемной муфты, а в корпусе установлен ведущий элемент для перемещения запорного элемента. За счет этого достигается стабильный и надежный привод в действие соединительного устройства по изобретению.
При этом ведущий элемент может приводиться вручную или путем привода исполнительного органа, такого как мотор или исполнительный цилиндр.
В особенно предпочтительном примере выполнения ведущий элемент выполнен в виде поворотно установленного пальца с кулачком, который входит в наклонно проходящую кулису в корпусе. Благодаря такому кулачковому механизму поворотное движение может быть преобразовано в осевое перемещение. Этот механизм обеспечивает хорошую передачу усилия также и при ручном приводе в действие.
При этом согласно изобретению для поворота пальца предпочтительно предусмотрен поворотный рычаг, соединенный с пальцем на его заднем участке. В зависимости от длины поворотного рычага может быть простым образом передан соответствующий высокий крутящий момент, что выгодно для надежного запирания. Поворотный рычаг может быть выполнен как для ручного привода в действие, так и для привода с помощью исполнительного органа с дистанционным управлением.
Согласно дальнейшему предпочтительному примеру выполнения запорный элемент установлен на ведущем элементе с возможностью перемещения в радиальном направлении и подпружинен. При эксплуатации секций буровой колонны они могут подвергаться значительному воздействию износа с появлением зазубрин и деформаций, так что возможна лишь грубая механическая посадка для взаимодействия частей соединительного устройства. Кроме того, существует опасность налипания на соединительную часть буровой колонны грунта и камней, что затрудняет запирание буровой колонны. Специальная подвижная и подпружиненная установка запорного элемента на ведущем элементе создает возможность определенной компенсации, так что и в упомянутых случаях обеспечивается прочное запирание.
Согласно изобретению для хорошего соединения для совместного вращения на внутренней стороне приемной муфты расположены осевые выступы, которые для создания жесткого соединения для совместного вращения выполнены с возможностью входа в соответствующие осевые пазы соединительной части. Такое соединение может быть, в частности, профильным шпоночным соединением. За счет взаимного осевого сдвига шпоночных профилей друг к другу достигается стабильное жесткое соединение для совместного вращения. В этом случае запорный элемент может обеспечивать только фиксацию в осевом направлении. Выемка в соединительной части в этом случае может быть выполнена в виде окружного паза, в особенности в виде паза прямоугольного сечения, в который входит соответствующий прямоугольный профиль запорного элемента.
Для достижения особенно стабильного соединения согласно выгодному примеру выполнения предусмотрены три запорных устройства, равномерно распределенных на наружной окружной поверхности приемной муфты.
Предпочтительно соединительное устройство по изобретению используется в буровой установке с буровым приводом для привода буровой колонны.
При этом предпочтительно приемная муфта установлена на выходном валу бурового привода. В буровых установках выходной вал обычно выступает вниз, так что соединительное устройство по изобретению расположено под буровым приводом.
Далее, в соответствии с изобретением буровой привод установлен на салазках, которые перемещаются по мачте. При таком решении соединительное устройство может перемещаться вдоль мачты вместе с салазками, так что при установке новой секции буровой колонны соединительное устройство обеспечивает быстрое и надежное соединение между верхней соединительной частью вновь устанавливаемой секции буровой колонны и буровым приводом.
Краткий перечень чертежей
Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения. На чертежах:
фиг.1 изображает на виде спереди с частичным разрезом соединительное устройство по изобретению в положении освобождения;
фиг.2 изображает часть соединительного устройства по фиг.1 в запорном положении;
фиг.3 изображает соединительное устройство по фиг.1 и 2 на виде сбоку;
фиг.4 изображает соединительную часть буровой колонны;
фиг.5 изображает часть буровой установки с соединительным устройством по изобретению.
Осуществление изобретения
Конструкция и принцип действия соединительного устройства по изобретению будут описаны со ссылками на фиг.1-3. Соединительное устройство 10 содержит приемную муфту 12 в форме втулки, на внутренней поверхности которой выполнены осевые шпоночные выступы 28 для образования шлицевого профиля. На наружной стороне муфты 12 расположены три запорных устройства 14, равномерно отстоящих друг от друга с угловым шагом 120°.
Каждое запорное устройство 14 содержит корпус 18 в форме втулки, в котором подвижно установлен, по существу, прямоугольный запорный элемент 16. Передняя сторона прямоугольного запорного элемента 16 выполнена вогнутой в соответствии с формой запираемой соединительной части. Кроме того, в корпусе 18 помещен цилиндрический ведущий элемент 20, установленный с возможностью осевого перемещения и поворота. В корпусе выполнен также наклонно проходящий паз, образующий кулису 24. В кулису 24 входит кулачок 22, жестко укрепленный на ведущем элементе 20 или выполненный заодно с ним. На конце ведущего элемента 20, выступающем из корпуса 18, укреплен поворотный рычаг 26. С помощью этого рычага в данном примере выполнения ведущий элемент 20 может быть повернут на 180°. При этом в результате взаимодействия кулачка 22 с кулисой 24 ведущий элемент 20 перемещается в осевом направлении. За счет этого перемещения запорный элемент 16 перемещается из отведенного положения освобождения по фиг.1 в запорное положение по фиг.2.
Запорный элемент 16 установлен на ведущем элементе 20 и подпружинен. Для этого в запорном элементе 16 выполнена центральная проточка 30, а ведущий элемент имеет центральную цапфу 32. Между проточкой 30 и цапфой 32 расположена винтовая пружина 34, которая раздвигает друг от друга ведущий элемент 20 и запорный элемент 16. Для ограничения хода предусмотрен винт 36 с упорной гайкой.
На фиг.4 схематично представлена соединительная часть 62, которая может быть приварена на свободном конце буровой колонны. В соединительной части 62 выполнены осевые шпоночные пазы 66 в соответствии с осевыми шпоночными выступами 28 на внутренней стороне приемной муфты 12 для образования шпоночного соединения. Для обеспечения взаимодействия с запорным элементом 16 на соединительной части 62 выполнен кольцевой паз в виде выемки 64. Ширина паза соответствует ширине запорного элемента 16, так что он может входить в паз для фиксации от осевого перемещения.
На фиг.5 показано расположение соединительного устройства 10 по изобретению в буровой установке 70. Буровая установка 70 оснащена мачтой 78 с установленными на ней салазками 76, которые приводятся и направляются для перемещения вдоль мачты. На салазках 78 установлен буровой привод 72, состоящий из мотора и передаточного механизма с фланцевым соединением между ними. На выходном валу 74 бурового привода 72 приварена приемная муфта 12 соединительного устройства 10. Для подсоединения буровой колонны 60 последняя снабжена соединительной частью 62, описанной со ссылкой на фиг.4. Жесткое соединение для совместного вращения достигается за счет взаимодействующих шпоночных профилей, а осевая фиксация обеспечивается запорными элементами 16 соединительного устройства 10.