Буровая установка

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к буровым установкам, и может быть использовано в геологоразведке для бурения геофизических и структурно-поисковых скважин, а также бурения водозаборных и взрывных скважин. Установка содержит основание (1), мачту (2), шарнирно соединенную с основанием (1) и установленную с возможностью поворота в рабочее и в транспортное положение при помощи гидроцилиндра (3), каретку (4), установленную с возможностью перемещения вдоль мачты (2). Мачта (2) снабжена кронштейнами (5), концы которых шарнирно закреплены на опорной оси (6), цапфы которой расположены в хомутах (8), установленных на опорах (9), расположенных на основании (1), при этом кронштейны (5) установлены с возможностью разъемного соединения с основанием (1). Средство изменения угла наклона и фиксирования мачты выполнено в виде телескопических подкосов (10) и рычагов (11), шарнирно соединенных между собой на оси (12), расположенной в опорах (13), установленных на основании (1), другие концы телескопических подкосов (10) шарнирно соединены с мачтой (2) на оси (14), а рычаги (11) другими концами жестко соединены с опорной осью (6). Обеспечивает плавное регулирование и повышение точности угла наклона мачты при бурении наклонных скважин, повышение производительности, надежности и удобства работы буровой установки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к буровым установкам, и может быть использовано в геологоразведке для бурения геофизических и структурно-поисковых скважин на нефть и газ, разведки месторождений твердых полезных ископаемых, строительных материалов и подземных вод, а также бурения водозаборных и взрывных скважин.

Известна буровая установка, содержащая основание, шарнирно установленную на нем мачту, выполненную в виде прямоугольной рамы, состоящей из двух трубчатых стоек, соединенных верхней и нижней поперечинами, телескопические подкосы с зажимами для изменения ее углового положения, каретку с двигателем и вращателем, подвижно размещенную на стойках мачты, гидроцилиндр перемещения каретки, размещенный между верхней и нижней поперечинами мачты, при этом его гильза жестко закреплена в каретке, а шток соединен с нижней поперечиной (см. патент РФ на изобретение №2249665, 7 Е21В 7/02, «Буровая установка», опубликованный 2005.04.10).

Недостатком известной малогабаритной буровой установки является то, что она маломощна и предназначена в основном для бурения вертикальных скважин. Телескопические подкосы выполняют только функцию фиксации мачты в вертикальном положении. Функцию изменения угла наклона мачты при переводе ее в рабочее и транспортное положение они не выполняют, так как мачту поднимают в рабочее вертикальное положение посредством дополнительно прилагаемой силы (вручную или лебедкой), а при переводе мачты в транспортное положение телескопические подкосы вручную складывают и фиксируют зажимами. Известные телескопические подкосы с зажимами не могут выдержать большие нагрузки от наклонной мачты при наклонном бурении, тем более не могут обеспечить постоянный угол наклона в процессе бурения и бесступенчато его регулировать при такой нагрузке.

Известна буровая установка, содержащая мачту, шарнирно соединенную с несущей рамой и установленную с возможностью поворота в рабочее и в транспортное положение при помощи гидроцилиндра, корпус которого соединен с несущей рамой, а шток - с мачтой, снабженной направляющими для перемещения каретки вращателя, связанной со штоком цилиндра подачи (см. патент на изобретение РФ №2124108, 6 Е21В 15/00, «Буровая установка», опубликованный 1998.12.27).

Известная буровая установка, также предназначенная в основном для бурения вертикальных скважин, не содержит устройства для фиксирования промежуточного наклонного положения мачты, поэтому она не может обеспечить надежную работу при бурении наклонных скважин, так как при помощи гидроцилиндра невозможно обеспечить длительное сохранение заданного наклонного положения мачты вследствие воздействия на шток и поршень постоянного усилия противодействия, а также вибрационных нагрузок и крутящих моментов от вращателя. Кроме того, возможные утечки и изменение давления в корпусе гидроцилиндра также вызывают изменение угла наклона мачты.

Наиболее близкой по технической сущности является буровая установка, содержащая основание, мачту, шарнирно соединенную с основанием и установленную с возможностью поворота в рабочее и транспортное положение при помощи гидроцилиндра, корпус которого шарнирно соединен с несущей рамой, а шток шарнирно соединен с мачтой, каретку, установленную с возможностью перемещения вдоль мачты, при этом мачта снабжена кронштейнами, концы которых шарнирно закреплены на оси, расположенной в опорах, установленных на основании, кронштейны в их средней части установлены с возможностью разъемного соединения с основанием посредством опорной оси, цапфы которой закреплены в хомутах, при этом для фиксирования угла наклона мачты установлены вставки-ограничители (см. «Установка разведочного бурения УРБ-2А2 с комплектом приспособлений для бурения наклонных скважин», выпускаемая Машиностроительным заводом им. В.В.Воровского, город Екатеринбург, рекламный проспект, л.4, 2006 г.).

Недостатком известной буровой установки является ступенчатое регулирование угла наклона мачты при бурении наклонных скважин при помощи набора вставок, требующее длительного вспомогательного времени на разборку хомутов и переустановку необходимых вставок, что усложняет подготовку буровой установки к работе и снижает производительность. Кроме того, ступенчатое изменение угла наклона мачты при бурении наклонных скважин не позволяет обеспечить с заданной точностью необходимый угол, а следовательно, и расположение траектории наклонной скважины.

Техническим результатом изобретения является плавное регулирование угла наклона мачты при бурении наклонных скважин и повышение его точности, а также повышение производительности, надежности и удобства работы буровой установки.

Указанный технический результат достигается тем, что буровая установка, содержащая основание, мачту, шарнирно соединенную с основанием и установленную с возможностью поворота в рабочее и транспортное положение при помощи гидроцилиндра, каретку, установленную с возможностью перемещения вдоль мачты, снабженной кронштейнами, концы которых шарнирно закреплены в опорах, установленных на основании, при этом кронштейны установлены с возможностью разъемного соединения с основанием посредством опорной оси, цапфы которой закреплены в хомутах опор, средство изменения угла наклона и фиксирования мачты, согласно изобретению, средство изменения угла наклона и фиксирования мачты выполнено в виде телескопических подкосов и рычагов, шарнирно соединенных между собой на оси, расположенной в опорах, установленных на основании, другие концы телескопических подкосов шарнирно соединены с мачтой, а рычаги другими концами жестко соединены с опорной осью, при этом телескопический подкос снабжен гайкой и контргайкой, снабженными рукоятками и установленными соответственно на тяге и корпусе подкоса, причем корпус подкоса снабжен буртиком, взаимодействующим с контргайкой.

Выполнение средства изменения угла наклона и фиксирования мачты в виде телескопических подкосов, шарнирно соединенных с мачтой и взаимодействующих с рычагами, шарнирно соединенными с телескопическими подкосами на оси, расположенной в опорах, установленных на основании, при этом рычаги другими концами жестко соединены с опорной осью, позволяет быстро переводить мачту из вертикального положения в рабочее наклонное с плавным изменением угла наклона для бурения наклонных скважин без применения дополнительной ручной корректировки, что повышает производительность буровой установки.

Кроме того, предлагаемая конструкция средства изменения угла наклона и фиксирования мачты позволяет при наклонном бурении перенести нагрузку со штока гидроцилиндра на основание через телескопические подкосы, рычаги и опоры, что повышает надежность работы гидроцилиндра, а следовательно, и буровой установки.

Наличие гайки и контргайки, установленных соответственно на тяге и корпусе телескопического подкоса, позволяет быстро фиксировать необходимую длину подкоса, а следовательно, и угол наклона мачты.

Прочная и жесткая фиксация тяги телескопического подкоса посредством гайки и контргайки, взаимодействующей с буртиком корпуса, позволяет надежно удерживать установленный угол наклона мачты на протяжении всего цикла бурения.

Наличие у гайки и контргайки рукояток позволяет более удобно фиксировать тяги телескопического подкоса при подготовке буровой установки к работе, а также при переводе ее в транспортное положение.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «новизна».

Заявляемые существенные признаки изобретения, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного выполнения изобретения.

На фиг.1 показана буровая установка в рабочем наклонном положении мачты.

На фиг.2 показано сечение А-А фиг.1.

На фиг.3 показано сечение Б-Б фиг.1.

Буровая установка содержит основание 1, мачту 2, шарнирно соединенную с основанием 1 и установленную с возможностью поворота в рабочее и в транспортное положение при помощи гидроцилиндра 3, каретку 4, установленную с возможностью перемещения вдоль мачты 2. Мачта 2 снабжена кронштейнами 5, концы которых шарнирно закреплены на опорной оси 6, цапфы 7 которой (см. фиг.3) расположены в хомутах 8, установленных на опорах 9, расположенных на основании 1, при этом кронштейны 5 установлены с возможностью разъемного соединения с основанием 1. Буровая установка содержит также средство изменения угла наклона и фиксирования мачты 2, выполненное в виде телескопических подкосов 10 и рычагов 11, шарнирно соединенных между собой на оси 12, расположенной в опорах 13, установленных на основании 1. Другие концы телескопических подкосов 10 шарнирно соединены с мачтой 2 на оси 14, а рычаги 11 другими концами жестко соединены с опорной осью 6. Телескопический подкос 10 (см. фиг.2) содержит корпус 15 и винтовую тягу 16, перемещающуюся в корпусе 15, а также снабжен гайкой 17 и контргайкой 18, установленными соответственно на тяге 16 и корпусе 15, при этом корпус 15 снабжен буртиком 19, взаимодействующим с контргайкой 18. Гайка 17 и контргайка 18 снабжены рукоятками 20. Каретка 4 с вращателем и гидродвигателем (не обозначены на чертеже) перемещается вдоль мачты 2, посредством гидроцилиндра подачи каретки 4 и тросово-талевой системы (не обозначены на чертеже).

Буровая установка работает следующим образом. В транспортном положении мачта 2 находится практически в горизонтальном положении, при этом опорная ось 6 находится в разомкнутом положении с хомутами 8. Для подготовки буровой установки к работе предварительно отсоединяют контргайку 18 и поднимают гайку 17 в верхнее положение. Затем гидроцилиндром 3 поднимают мачту 2 в вертикальное положение, вращая ее вокруг оси 12, при этом корпус 15 поворачивается на оси 12, а тяга 16, поворачиваясь на оси 14, перемещается вверх относительно корпуса 15. Опорная ось 6, жестко соединенная с концами рычагов 11, опускается вниз и своими цапфами 7 ложится на нижнюю часть хомутов 8, расположенных на опорах 9. Затем цапфы 7 зажимают хомутами 8. Происходит шарнирное соединение мачты 2 с основанием 1 посредством кронштейнов 5, шарнирно установленных на опорной оси 6.

Буровая установка готова к вертикальному бурению, и после осуществления всех необходимых технологических операций по бурению скважин ее переводят в транспортное положение в обратном порядке.

Для бурения наклонных скважин мачту 2 предварительно устанавливают в вертикальное положение. После крепления цапф 7 опорной оси 6 в хомутах 8 опускают шток гидроцилиндра 3, который через ось 14 поворачивает мачту 2 на кронштейнах 5 до необходимого угла наклона. При этом тяги 16, опускаясь в корпусах 15, занимают рабочее положение. Затем опускают гайки 17 вниз и соединяют их с контргайками 18, затягивая их таким образом, что они упираются в обратную сторону бурта 19, а гайки 17 упираются в его наружный торец.

В результате происходит надежное крепление мачты 2, и вся нагрузка при работе буровой установки передается через тяги 16, корпуса 15, рычаги 11 и кронштейны 5 на основание 1.

После завершения работы освобождают тяги 16 от фиксированного положения в обратной последовательности, затем разъединяют опорную ось 6 с хомутами 8 и поворачивают мачту 2 в транспортное положение.

1. Буровая установка, содержащая основание, мачту, шарнирно соединенную с основанием и установленную с возможностью поворота в рабочее и в транспортное положение при помощи гидроцилиндра, каретку, установленную с возможностью перемещения вдоль мачты, снабженной кронштейнами, концы которых шарнирно закреплены в опорах, установленных на основании, при этом кронштейны установлены с возможностью разъемного соединения с основанием посредством опорной оси, цапфы которой закреплены в хомутах опор, средство изменения угла наклона и фиксирования мачты, отличающаяся тем, что средство изменения угла наклона и фиксирования мачты выполнено в виде телескопических подкосов и рычагов, шарнирно соединенных между собой на оси, расположенной в опорах, установленных на основании, другие концы телескопических подкосов шарнирно соединены с мачтой, а рычаги другими концами жестко соединены с опорной осью.

2. Буровая установка по п.1, отличающаяся тем, что подкос снабжен гайкой и контргайкой, установленными соответственно на тяге и корпусе подкоса, причем корпус подкоса снабжен буртиком, взаимодействующим с контргайкой.

3. Буровая установка по п.2, отличающаяся тем, что гайки и контргайки снабжены рукоятками.