МОБИЛЬНЫЙ РЕМОНТНО-БУРОВОЙ АГРЕГАТ

Полезная модель относится к области глубокого бурения и, в частности, представляет собой мобильный агрегат для капитального ремонта и вращательного бурения нефтяных и газовый скважин.
Известна конструкция мобильного ремонтно-бурового агрегата, включающая два передвижных блока: блок-подъемник с транспортной базой, приводным двигателем, лебедкой, трансмиссией и телескопической буровой вышкой и блок бурового основания, платформа которого выше платформы блока-подъемника. Конструкция также включает ротор, имеющий одноступенчатую коническую передачу с шаровыми опорами, расположенными ниже большой шестерни, жестко связанной со столом ротора, а также горизонтальный приводной вал, цепную трансмиссию, соединяющую трансмиссию на платформе блока-подъемника с промежуточной опорой на платформе блока бурового основания, и карданный вал, соединяющий указанную промежуточную опору с приводным валом ротора (см., например, книгу Р.А. Баграмова «Буровые машины и комплексы», М.: «Недра», 1988 г., с. 102-103).
Недостатком этой конструкции является то, что требуется дополнительная промежуточная опора для привода ротора, которая занимает единственно возможное место для установки стационарного бурового ключа, так как на установку ключа сбоку от ротора накладывается ограничение транспортного габарита по ширине основания. Кроме того, сам ротор с конической главной передачей и необходимым диаметром проходного отверстия имеет значительные габариты по ширине и высоте и значительную массу.
Известен также агрегат с гидроприводным ротором (см., например, книгу «Каталог деталей агрегата для освоения и ремонта скважин», Внешторгиздат, изд. №4570М, с. 40).
Ротор агрегата имеет двухступенчатую цилиндрическую передачу от гидродвигателя к столу ротора, смонтированного на сдвоенном радиально-упорном роликовом подшипнике, расположенном между столом и главной шестерней. В проходном отверстии стола смонтирован клиновой захват (спайдер).
Основным недостатком этой конструкции является невозможность выполнить проходное отверстие требуемого размера из-за размещения подшипника между столом и
главной шестерней. Кроме того, наличие одного подшипника с очень незначительной осевой базой не обеспечивает достаточного его ресурса, что доказывается практикой применения таких роторов.
Кроме того, все приведенные выше конструкции практически невозможно трансформировать с целью применения различных типов приводов. Специфика мобильных ремонтно-буровых агрегатов заключается в следующем:
1. Ограничение ширины основной платформы основания транспортным габаритом и невозможность располагать силовое оборудование на откидных площадках.
2. Различные перепады высотных отметок платформы блока-подъемника и платформы блока бурового основания при разных условиях работы:
- при малом перепаде, например, при капитальном ремонте скважины, когда работают либо без превентора, либо с одним превентором, целесообразно применять ротор традиционной конструкции с горизонтальным приводным валом;
- при большом перепаде высотных отметок и применении стационарного бурового ключа, когда нет места для промежуточной опоры, целесообразно применение ротора с цилиндрической главной передачей и подсоединением приводного карданного вала от платформы блока-подъемника к вертикальному валу ротора снизу или применение гидропривода ротора.
Известна универсальная конструкция ремонтно-бурового агрегата, отвечающая упомянутым условиям, включая условия минимальных габаритов по ширине и высоте, минимальной массы при достаточно большом диаметре проходного отверстия ротора, обеспечивающего применение встроенного клинового захвата для работы с бурильными и обсадными трубами, рассчитанными для самых сложных конструкций скважин в пределах грузоподъемности агрегата (см. описание изобретения «Мобильный ремонтно-буровой агрегат», защищенного патентом RU №2260105 по заявке №2004107112 от 11.03.2004).
Указанное техническое решение характеризует мобильный ремонтно-буровой агрегат с универсально-приводным малогабаритным ротором, конструкция которого обеспечивает возможность привода ротора, как с помощью горизонтального приводного вала, так и путем подвода мощности снизу без промежуточной опоры.
Мобильный ремонтно-буровой агрегат включает транспортную базу с размещенными на ней буровой вышкой, буровой лебедкой и трансмиссией привода буровой лебедки и ротора, ротор со встроенным клиновым захватом, размещенный на отдельном буровом основании (рабочей площадке бурильщика), включающий стол ротора и главную шестерню, жестко закрепленную на нем. Главная шестерня ротора выполнена цилиндрической и размещена между двумя радиально-упорными подшипниками внутри корпуса стола ротора, снабженного сменной и съемной приводной приставкой, размещенной в отдельном корпусе, жестко скрепленной с корпусом стола ротора и включающей цилиндрические сателлит и приводную шестерню, надетую на приводной вал. Выходной конец приводного вала выведен через нижнюю часть корпуса указанной приводной приставки для стыковки с трансмиссией привода ротора.
Недостатком указанной компоновки механизмов и узлов мобильно-бурового агрегата является размещение ротора на верхней поверхности бурового основания (рабочей площадке бурильщика). Это снижает условия безопасности работы бурильщика за счет загромождения рабочей площадки бурильщика и усложняет конструкцию мобильного ремонтно-бурового агрегата как при работе, так и при транспортировке.
Известен также мобильный ремонтно-буровой агрегат (см. описание полезной модели «Мобильный ремонтно-буровой агрегат», охраняемой патентом RU №40372 по заявке №2004112351 от 26.04.2004), включающий подъемный блок на раме самоходного шасси, содержащий приводной двигатель, раздаточный редуктор, связанный с коробкой перемены передач двигателя, угловой редуктор, лебедку с цепными трансмиссиями, гидротормозом, ленточным тормозом, снабженным рычажной трансмиссией привода тормоза, оперативными дисковыми пневматическими муфтами для соединения трансмиссии с барабаном лебедки и с системой водяного охлаждения, телескопическую буровую вышку с кронблоком, полатями и оттяжками, талевую систему с крюкоблоком, телескопический гидроцилиндр подъема вышки, гидроцилиндр выдвижения верхней секции вышки, карданные трансмиссии привода лебедки и ротора, реверсивный редуктор привода ротора, мобильный блок бурового основания, снабженный подсвечником, буровым ключом и ротором с механическим и гидравлическим приводами, гидросистему с насосами и пультом управления, гидроаутригеры, аварийный гидропривод, связанный гидравлически с аварийной электроприводной гидростанцией.
Недостатком этого мобильно-бурового агрегата является усложненная конструкция трансмиссии лебедки и ротора агрегата. Это усложняет конструкцию мобильного
ремонтно-бурового агрегата как при работе, так и при транспортировке, снижает условия безопасности работы за счет загромождения рабочих площадок обслуживающего персонала.
Ближайшим техническим решением-прототипом является мобильный ремонтно-мобильный агрегат, охраняемый патентом RU №111876 по заявке №2011129372/03 от 15.07.2011, который частично устраняет указанные недостатки.
Мобильный ремонтно-буровой агрегат включает подъемный блок на раме самоходного шасси, содержащий приводной двигатель, раздаточный редуктор, связанный с коробкой перемены передач двигателя, угловой редуктор, лебедку с цепными трансмиссиями, гидротормозом, ленточным тормозом, снабженным рычажной трансмиссией привода тормоза, оперативными дисковыми пневматическими муфтами для соединения трансмиссии с барабаном лебедки и с системой водяного охлаждения, телескопическую буровую вышку с кронблоком, балконом верхового рабочего и оттяжками, талевую систему с крюкоблоком, телескопический гидроцилиндр подъема вышки, гидроцилиндр выдвижения верхней секции вышки, карданные трансмиссии привода лебедки и ротора, реверсивный редуктор привода ротора,- блок бурового основания, снабженный подсвечником, буровым ключом и ротором с механическим приводом, гидросистему с насосами и пультом управления, гидроаутригеры, аварийный гидропривод, связанный гидравлически с аварийной электроприводной гидростанцией, при этом раздаточный редуктор содержит валы и шестерни привода лебедки, ротора, гидронасосов, находящихся в съемном корпусе, гидромотор аварийного гидропривода встроен в раздаточный редуктор, вал привода лебедки выполнен проходным, связывающим через угловой редуктор приводной двигатель с лебедкой, цепная трансмиссия гидротормоза которой соединена с барабаном через неоперативную с ручным приводом зубчатую муфту на валу барабана и оперативную дисковую пневматическую муфту на валу гидротормоза, моментомер ротора встроен в карданную передачу, соединяющую раздаточный и реверсивный редукторы.
Недостатком прототипа можно считать длительное время монтажа/демонтажа бурового агрегата, обусловленное необходимостью сборки/разборки цепных передач привода ротора.
В связи с изложенным, основной технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является устранение недостатка прототипа и создание мобильного ремонтно-бурового агрегата, конструкция которого обеспечивает
сокращение по времени длительности монтажа/демонтажа бурового агрегата.
Для достижения указанного технического результата мобильный ремонтно-буровой агрегат, включает подъемный блок на раме самоходного шасси, содержащий приводной двигатель, раздаточный редуктор, связанный с коробкой перемены передач двигателя, угловой редуктор, лебедку с цепными трансмиссиями, гидротормозом, ленточным тормозом, снабженным рычажной трансмиссией привода тормоза, оперативными дисковыми пневматическими муфтами для соединения трансмиссии с барабаном лебедки и с системой водяного охлаждения, телескопическую буровую вышку с кронблоком и балконом верхового рабочего, талевую систему с крюкоблоком, телескопический гидроцилиндр подъема вышки, гидроцилиндр выдвижения верхней секции вышки, карданные трансмиссии привода лебедки и ротора, реверсивный редуктор привода ротора, буровое основание, снабженное подсвечником, буровым ключом и ротором с механическим приводом, гидросистему с насосами и пультом управления, гидроаутригеры, аварийный гидропривод, связанный гидравлически с аварийной электроприводной гидростанцией, при этом раздаточный редуктор содержит валы и шестерни привода лебедки, ротора, гидронасосов, находящихся в съемном корпусе, гидромотор аварийного гидропривода встроен в раздаточный редуктор, вал привода лебедки выполнен проходным, связывающим через угловой редуктор приводной двигатель с лебедкой, цепная трансмиссия гидротормоза которой соединена с барабаном через неоперативную с ручным приводом зубчатую муфту на валу барабана и оперативную дисковую пневматическую муфту на валу гидротормоза, моментомер ротора встроен в карданную передачу, соединяющую раздаточный и реверсивный редукторы, механический привод ротора выполнен механическим в виде двух цепных разделенных трансмиссий, одна из которых размещена на раме подъемного блока, другая установлена на буровом основании, между раздельными трансмиссиями установлен карданный вал, буровое основание выполнено телескопически складывающимся.
Технические признаки заявляемого мобильного ремонтно-бурового агрегата могут быть реализованы с помощью средств, применяемых в общем машиностроении (выполнение раздаточного редуктора, использование аварийного гидропривода, использование дисковых пневмо-мембранных муфт, гидроцилиндров и т.д.).
Существенные признаки, отраженные в формуле полезной модели, необходимы и достаточны для ее реализации и решения поставленной технической задачи. Конструкция мобильного ремонтно-бурового агрегата является новой и промышленно применимой.
Полезная модель поясняется на примере ее выполнения, схематически изображенном на прилагаемых чертежах (фиг. 1 - фиг. 3), на которых приведены следующие элементы.
Фиг. 1 - общий вид агрегата в рабочем положении.
Фиг. 2 - кинематическая схема мобильного ремонтно-бурового агрегата.
Фиг. 3 - цепной привод ротора.
На фиг. 1 изображен в рабочем положении мобильный ремонтно-буровой агрегат, включающий подъемный блок на раме самоходного шасси 1, содержащий силовой привод, раздаточный редуктор 2, угловой редуктор 3, трансмиссию привода лебедки, лебедку 4 с тормозной системой и гидротормозом, телескопическую буровую вышку 5 с кронблоком 6, балконом верхового рабочего 7, талевую систему с крюкоблоком 8, буровое основание 9 с подсвечником, аппарель 10 и приемный мост 11 для складирования бурильных труб.
На фиг. 2 приведена кинематическая схема мобильного ремонтно-бурового агрегата. Привод лебедки, ротора и гидронасосов осуществлен карданным валом 12 от раздаточной коробки самоходного шасси на раздаточный редуктор 2. Карданным валом 13 производится передача вращения на угловой редуктор 3, далее через карданные валы 14 и 15 и цепные передачи на вал 16 буровой лебедки через дисковые пневматические муфты 17 и 18 для обеспечения работы талевой системы агрегата. Гидротормоз 19 служит для замедления спуска труб в скважину. Моментомер 21 ротора встроен в карданную передачу 20, соединяющую раздаточный 2 и реверсивный 22 редукторы. Карданная передача 20 служит для передачи вращения от раздаточного (промежуточного) редуктора 2 на реверсивный редуктор 22, далее на нижнюю цепную передачу 23 и верхнюю цепную передачу 24 и на буровой ротор 25. Раздаточный редуктор 2 дополнительно распределяет передачу вращения от силового привода на гидравлические насосы 26 и 27 и имеет встроенный (интегрированный) высокомоментный героторный гидромотор, работающий от аварийной электроприводной гидростанции.
На фиг. 3 показан механический привод ротора, который включает в себя реверсивный редуктор 22 для изменения направления вращения ротора. Нижняя цепная передача 23 установлена на раме подъемного блока и соединяется карданом
28 с верхней цепной передачей 24, прикрепленной к блоку бурового основания 9 и передающей вращение на буровой ротор 25.
Монтаж мобильного ремонтно-бурового агрегата осуществляется следующим образом. Монтаж агрегата начинается с установки на аппарель 10 на точке ремонта или бурения скважины. При развертывании для бурения самоходное шасси 1 приподнимается аутригерами до полного отрыва колес от аппарели. После выверки горизонтальности агрегат фиксируется. Посредством гидроцилиндра поднимается телескопическая вышка 5 и крепится откидными болтами (не показаны) к задней опоре. Затем проводят натяжение оттяжек с контролем усилия по индикаторам натяжения (не показаны), встроенным в каждую оттяжку. Монтажные операции (установка аутригеров, подъем вышки и выдвижение ее верхней секции) осуществляются гидроприводом от насоса 26.
Далее осуществляют развертывание и монтаж бурового основания.
Для осуществления подъемных операций при ремонте скважин или бурении включают приводной двигатель, от которого через карданный вал 12 (карданную трансмиссию) передается вращение проходному валу раздаточного редуктора 2 и далее через карданный вал 13 угловому редуктору 3, через карданные валы 14 и 15 и цепные передачи на вал 16 буровой лебедки. От раздаточного (промежуточного) редуктора 2, карданным валом 20 производится передача вращения на реверсивный редуктор 22, далее на нижнюю цепную передачу 23, карданный вал 28, верхнюю цепную передачу 24 и на буровой ротор 25. Такая конструкция механического привода ротора в виде двух цепных разделенных трансмиссий 23, 24, одна из которых размещена на раме подъемного блока, другая установлена на телескопически складывающимся буровом основании 9, и между разделенными цепными трансмиссиями установлен карданный вал 28, позволяет производить установку бурового основания по отношению к подъемному блоку на неподготовленных поверхностях с перепадами по высоте путем регулировки высоты бурового основания и передавать вращение на ротор при отсутствии соосности между цепными передачами.
Основное преимущество заключается в том, что значительно снижается время монтажа/ демонтажа механического привода ротора, так как не требуется сборка/ разборка цепных передач при соосности между цепными передачами. Необходимо только установить или снять карданный вал 28.
Описанное техническое решение реализовано в мобильном буровом комплексе грузоподъемностью 200 тонн.
Таким образом, описанная конструкция ремонтно-бурового агрегата значительно сокращает по времени длительность монтажа/демонтажа бурового агрегата.