RU148324U1

RU148324U1 - MOBILE DRILLING RIG "MOBILMASH-20"

Info

Publication number: RU148324U1
Application number: RU2014128451/03U
Authority: RU
Inventors: Ирина Александровна Лузгина
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Торговый дом "АЛТАЙГЕОМАШ" (ООО "ТД АЛТАЙГЕОМАШ")
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2014-12-10

Abstract

Мобильная буровая установка, включающая подъемный блок на раме самоходного шасси, состоящий из приводного двигателя, коробки отбора мощности, карданный вал от которой находится в зацеплении с узлом привода насоса для перекачки бурового раствора, раздаточного редуктора, валы которого находятся в зацеплении с возможностью передачи крутящего момента на цепные редукторы трансмиссии тихого и быстрого хода однобарабанной лебедки с двумя дисковыми пневматическими муфтами, а также с возможностью передачи крутящего момента на привод ротора, вышку с кронблоком, талевую систему с крюкоблоком, выполняющей связь лебедки с указанной вышкой, и буровое основание, отличающаяся тем, что узел привода насоса дополнительно содержит промежуточную опору, установленную на карданном валу от коробки отбора мощности и выполненную с возможностью вращения от указанного вала, при этом насос снабжен клиноременной передачей, ведущий шкив от которой закреплен на указанной промежуточной опоре совместно с муфтой включения привода насоса, а раздаточный редуктор кинематически соединен с ротором через последовательно размещенные карданный вал, редуктор реверсивный и дисковый тормоз ротора.A mobile drilling rig, including a lifting unit on a self-propelled chassis frame, consisting of a drive motor, a power take-off, the driveshaft from which is meshed with the pump drive unit for pumping drilling fluid, a transfer gearbox, whose shafts are meshed with the possibility of transmitting torque on chain gears for transmission of quiet and high speed single drum winch with two pneumatic disk couplings, as well as with the possibility of transmitting torque to the rotor drive, a tower with a crown block, a tackle system with a hook block, which connects the winch to the indicated tower, and a drilling base, characterized in that the pump drive unit further comprises an intermediate support mounted on a cardan shaft from the power take-off and rotated from the specified shaft, when this pump is equipped with a V-belt drive, the drive pulley from which is mounted on the specified intermediate support together with the drive clutch of the pump, and the transfer gear is kinematically connected to the rotor Without sequentially placed propeller shaft, gearbox reversing and disc brake rotor.

Description

Полезная модель относится к области бурения и представляет собой мобильную буровую установку, предназначенную для бурения, преимущественно, водяных скважин глубиной до 700 м в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом при температуре окружающего воздуха от минус 20 до плюс 50°C.The utility model relates to the field of drilling and is a mobile drilling rig designed to drill mainly water wells up to 700 m deep in macroclimatic regions with a temperate and cold climate at an ambient temperature of minus 20 to plus 50 ° C.

Известна мобильная буровая установка (Патент РФ №67615), которая содержит подъемный блок на раме самоходного шасси, состоящий из приводного двигателя, раздаточного редуктора, валы которого находятся в зацеплении с возможностью передачи крутящего момента через соединительные элементы на цепные редукторы трансмиссии тихого и быстрого хода однобарабанной лебедки с двумя дисковыми пневматическими муфтами, а также - с возможностью передачи крутящего момента на привод ротора, редуктора аварийного привода, вал которого соединен с трансмиссией аварийного привода и с трансмиссией тихого хода лебедки, телескопическую вышку с кронблоком, талевую систему с крюкоблоком, выполняющую связь лебедки с указанной вышкой, и буровое основание. Техническим результатом известного решения является упрощение конструкции установки с сохранением ее функциональных возможностей за счет применения однобарабанной лебедки, которая наиболее компактна и проста по конструкции по сравнению с двухбарабанной лебедкой с буровым и тартальным барабанами, примененной в известных решениях. Недостатком указанной известной установки является трудоемкость в обслуживании.A well-known mobile drilling rig (RF Patent No. 67615), which contains a lifting unit on the frame of a self-propelled chassis, consisting of a drive motor, a transfer gear, the shafts of which are meshed with the possibility of transmitting torque through the connecting elements to the chain gearboxes of the transmission of quiet and high speed single drum winches with two pneumatic disc couplings, as well as with the possibility of transmitting torque to the rotor drive, emergency drive gearbox, the shaft of which is connected to the transmission emergency drive with transmission hoist silent stroke, a telescopic mast with a crown block, a traveling system with hook block, communicates with the winch of this tower, and drilling base. The technical result of the known solution is to simplify the design of the installation while maintaining its functionality through the use of a single-drum winch, which is the most compact and simple in construction compared to a double-drum winch with drilling and tartar drums, used in known solutions. The disadvantage of this known installation is the complexity of the service.

Также известен мобильный ремонтно-буровой агрегат, предназначенный для бурения, освоения, ремонта, восстановления скважин (Патент РФ №2204680). Агрегат включает самоходную транспортную базу, например грузовой автомобиль, на платформе которой смонтированы вышка с талевой системой, буровая однобарабанная лебедка, механический привод основных механизмов, гидравлический привод вспомогательных механизмов и гидравлические аутригеры. Привод основных механизмов снабжен реверсивным электродвигателем постоянного тока, установленным на платформе перед буровой лебедкой, который кинематически связан с раздаточным редуктором привода буровой лебедки и ротором. А раздаточный редуктор кинематически соединен с ротором через последовательно размещенные вал, муфту и реверсивный угловой редуктор. Самоходная транспортная база известного агрегата содержит двигатель с коробкой передач, который посредством вала связан с коробкой отбора мощности. Последняя связана с редуктором раздаточным привода насосов, а затем через вал - с редуктором раздаточным привода буровой лебедки и ротора. Этот агрегат обеспечивает повышение надежности и эффективности работы за счет включения в состав реверсивного электродвигателя постоянного тока, что позволяет при соответствующих условиях переходить от привода двигателя автомобиля на работу с приводом от электродвигателя, с присущими этому виду привода преимуществами.Also known mobile repair and drilling unit, designed for drilling, development, repair, restoration of wells (RF Patent No. 2204680). The unit includes a self-propelled transport base, for example, a truck, on the platform of which a derrick with a tackle system is mounted, a single-drum drilling winch, a mechanical drive of the main mechanisms, a hydraulic drive of auxiliary mechanisms and hydraulic outriggers. The drive of the main mechanisms is equipped with a reversible direct current electric motor mounted on a platform in front of the drawworks, which is kinematically connected with a draw gear drive gear of the drawworks and a rotor. A transfer gear is kinematically connected to the rotor through a sequentially placed shaft, clutch and a reversible angular gear. The self-propelled transport base of the known unit contains an engine with a gearbox, which is connected via a shaft to the power take-off. The latter is connected with the gearbox of the distributing drive of the pumps, and then through the shaft, with the gearbox of the distributing drive of the drawworks and rotor. This unit provides increased reliability and operational efficiency due to the inclusion of a DC direct current electric motor, which, under appropriate conditions, allows switching from a car engine drive to an electric motor drive, with the advantages inherent in this type of drive.

Однако указанный известный буровой агрегат имеет сложную трансмиссию в редукторе раздаточном привода насосов главным образом из-за того, что она выполнена шестереночной. В результате, при запуске насосов в работу, может происходить высокое первоначальное ударное усилие как на вал, связывающий коробку отбора мощности с узлом привода насосов, так и на вал, связывающий этот узел с редуктором раздаточным привода буровой лебедки и ротора. В результате этого возникает неравномерность передачи крутящего момента далее на последующие механизмы, что может привести в какие-то моменты к нестабильности их работы.However, this known drilling unit has a complex transmission in the gearbox of the distributing drive of the pumps, mainly because it is made of gear. As a result, when the pumps are put into operation, a high initial impact force can occur both on the shaft connecting the power take-off box to the pump drive unit and on the shaft connecting this node with the transfer gear of the drawworks and rotor drive. As a result of this, there is an uneven transmission of torque further to subsequent mechanisms, which can lead to instability of their work at some points.

Кроме того, известный агрегат может не обеспечить стабильный процесс бурения в условиях твердых пород, особенно, перемежающихся. Это объясняется недостаточным согласованием изменения в этой ситуации крутящего момента и частоты вращения ротора и углового редуктора ввиду отсутствия такого важного узла, как тормоз ротора.In addition, the known unit may not provide a stable drilling process in hard rock conditions, especially intermittent. This is due to insufficient coordination of changes in this situation of torque and rotational speed of the rotor and the angular gearbox due to the absence of such an important assembly as the rotor brake.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является мобильная буровая установка (Патент РФ №136078), содержащая подъемный блок на раме самоходного шасси, состоящий из приводного двигателя, раздаточного редуктора, валы которого находятся в зацеплении с возможностью передачи крутящего момента на цепные редукторы трансмиссии тихого и быстрого хода однобарабанной лебедки с двумя дисковыми пневматическими муфтами, а также с возможностью передачи крутящего момента на привод ротора через вал, муфту и угловой редуктор. Установка также содержит узел привода насоса для перекачки бурового раствора, который находится в зацеплении с карданным валом от коробки отбора мощности двигателя, редуктор аварийного привода, вал которого соединен с трансмиссией аварийного привода и с трансмиссией тихого хода лебедки, телескопическую вышку с кронблоком, талевую систему с крюкоблоком, выполняющую связь лебедки с указанной вышкой, и буровое основание. При этом раздаточный редуктор кинематически соединен с ротором через последовательно размещенные вал, дисковую пневматическую муфту включения привода ротора, дисковый тормоз ротора, моментомер и реверсивный угловой редуктор, а талевая система установки дополнительно снабжена успокоителем талевого каната, снабженным двумя степенями свободы и амортизационной пружиной на плавающей каретке.Closest to the proposed technical solution is a mobile drilling rig (RF Patent No. 136078), containing a lifting unit on a self-propelled chassis frame, consisting of a drive motor, a transfer gearbox, whose shafts are meshed with the possibility of transmitting torque to the transmission chain reducers of quiet and fast single-drum winch with two disk pneumatic couplings, as well as with the possibility of transmitting torque to the rotor drive through a shaft, a coupling and an angular gearbox. The installation also contains a pump drive unit for pumping drilling fluid, which is meshed with the driveshaft from the engine power take-off, an emergency drive gearbox, the shaft of which is connected to the emergency drive transmission and the winch quiet transmission, a telescopic tower with crown block, a tackle system with a hook block, connecting the winch to the indicated tower, and the drilling base. In this case, the transfer gearbox is kinematically connected to the rotor through a sequentially placed shaft, a pneumatic disk clutch for turning on the rotor drive, a rotor disk brake, a torque meter and a reversible angular gearbox, and the hoist system is additionally equipped with a hoist rope dampener equipped with two degrees of freedom and a damping spring on the floating carriage .

Однако указанная известная буровая установка имеет сложную трансмиссию в редукторе раздаточном для привода насоса, главным образом из-за того, что она выполнена шестереночной. В результате, при запуске насосов в работу, может происходить высокое первоначальное ударное усилие как на вал, связывающий коробку отбора мощности с узлом привода насосов, так и на вал, связывающий этот узел с редуктором раздаточным привода буровой лебедки и ротора. В результате этого возникает на первичном этапе неравномерность передачи крутящего момента далее на последующие механизмы, что может привести к нестабильности их работы.However, this known drilling rig has a complex transmission in the transfer case for pump drive, mainly due to the fact that it is made of gear. As a result, when the pumps are put into operation, a high initial impact force can occur both on the shaft connecting the power take-off box to the pump drive unit and on the shaft connecting this node with the transfer gear of the drawworks and rotor drive. As a result of this, at the initial stage, uneven transmission of torque further to subsequent mechanisms occurs, which can lead to instability of their work.

Кроме того, известная установка может не обеспечить стабильный процесс бурения в условиях твердых пород, или в условиях чередующихся по твердости пород. Это объясняется недостаточным согласованием изменения в этой ситуации крутящего момента и частоты вращения ротора и реверсивного редуктора, ввиду отсутствия такого важного узла между ними, как тормоз ротора. В известной установке этот тормоз имеется, но он размещен между дисковой пневматической муфтой и реверсивным редуктором, что исключает его прямое влияние на ротор, а значит - в некоторых ситуациях на стабильность его работы. Таким образом, известная установка не позволяет обеспечить стабильную работу на всем протяжении производственного цикла работы известной установки: от начала запуска до окончания буровых работ.In addition, the known installation may not provide a stable drilling process in hard rock conditions, or in conditions of alternating hardness rocks. This is due to insufficient coordination of changes in this situation of torque and rotational speed of the rotor and the reverse gear, due to the absence of such an important node between them as the rotor brake. In a known installation, this brake is present, but it is placed between the disk pneumatic clutch and the reversible gearbox, which excludes its direct effect on the rotor, and therefore, in some situations, on the stability of its operation. Thus, the known installation does not allow for stable operation throughout the entire production cycle of the known installation: from the start to the end of drilling operations.

Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, заключается в обеспечении стабильности работы всех механизмов установки, в том числе, и в первичный период начала работы, на всем периоде производственного цикла: от начала включения установки и до выполнения бурения в породах различной твердости, за счет исключения шестереночной трансмиссии узла привода насоса и одновременно за счет улучшенного согласования крутящего момента и частоты вращения реверсивного редуктора и ротора.The technical result achieved by the proposed utility model is to ensure the stability of all installation mechanisms, including in the initial period of the start of work, throughout the entire production cycle: from the start of the installation to the completion of drilling in rocks of various hardness, due to exclusion gear transmission of the pump drive unit and at the same time due to improved coordination of torque and speed of the reversing gearbox and rotor.

Поставленный технический результат достигается предлагаемой мобильной буровой установкой, включающей подъемный блок на раме самоходного шасси, состоящий из приводного двигателя, коробки отбора мощности, карданный вал от которой находится в зацеплении с узлом привода насоса для перекачки бурового раствора, раздаточного редуктора, валы которого находятся в зацеплении с возможностью передачи крутящего момента на цепные редукторы трансмиссии тихого и быстрого хода однобарабанной лебедки с двумя дисковыми пневматическими муфтами, а также с возможностью передачи крутящего момента на привод ротора, вышку с кронблоком, талевую систему с крюкоблоком, выполняющей связь лебедки с указанной вышкой, и буровое основание, новым является то, что узел привода насоса дополнительно содержит промежуточную опору, установленную на карданном валу от коробки отбора мощности и выполненную с возможностью вращения от указанного вала, при этом насос снабжен клиноременной передачей, ведущий шкив от которой закреплен на указанной промежуточной опоре совместно с муфтой включения привода насоса, а раздаточный редуктор кинематически соединен с ротором через последовательно размещенные карданный вал, редуктор реверсивный и дисковый тормоз ротора.The technical result achieved is achieved by the proposed mobile drilling rig, including a lifting unit on a self-propelled chassis frame, consisting of a drive motor, power take-off, the driveshaft of which is meshed with the pump drive unit for pumping the drilling fluid, the transfer gear, the shafts of which are engaged with the possibility of transmitting torque to the chain gearboxes of the transmission of quiet and high speed single-drum winch with two pneumatic disc couplings, and with the possibility of transmitting torque to the rotor drive, the tower with the crown block, the tackle system with the hook block, which connects the winch to the specified tower, and the drilling base, it is new that the pump drive assembly additionally contains an intermediate support mounted on the driveshaft from the selection box power and made with the possibility of rotation from the specified shaft, while the pump is equipped with a V-belt drive, the drive pulley from which is mounted on the specified intermediate support together with the drive engagement clutch meat and distributing gear kinematically connected to the rotor through successively arranged propeller shaft, the reversing gearbox and disk brake rotor.

Указанный технический результат достигается за счет совокупности конструктивных узлов, входящих в конструкцию предлагаемой мобильной буровой установки, и их взаимосвязи на протяжении всего производственного цикла работы установки: от начала запуска до окончания буровых работ.The specified technical result is achieved due to the combination of structural units included in the design of the proposed mobile drilling rig, and their relationship throughout the entire production cycle of the installation: from the start to the end of drilling operations.

Снабжение узла привода насоса промежуточной опорой, установленной на карданном валу от коробки отбора мощности и выполненной с возможностью вращения от указанного вала, позволяет снабдить насос клиноременной передачей и исключить из узла привода насоса шестереночную трансмиссию, а значит - обеспечить стабильность работы всех механизмов установки, в том числе, в первичный период начала работы.Providing the pump drive assembly with an intermediate support mounted on the cardan shaft from the power take-off and rotatable from the specified shaft allows the pump to be equipped with a V-belt transmission and exclude gear transmission from the pump drive assembly, which means to ensure the stability of all installation mechanisms, including number, in the initial period of the start of work.

Благодаря тому, что ведущий шкив указанной клиноременной передачи закреплен на указанной промежуточной опоре совместно с муфтой включения привода насоса, обеспечивается как работоспособность узла привода насоса, так и плавный, стабильный режим начала работы, без рывков, без жестких усилий на карданные валы. В результате будет гарантирована стабильная работа и всех последующих механизмов мобильной установки, т.к. они связаны в единый цикл.Due to the fact that the drive pulley of the specified V-belt drive is mounted on the specified intermediate support together with the drive clutch of the pump, the operability of the pump drive unit is ensured, as well as a smooth, stable mode of operation, without jerking, without hard forces on the driveshafts. As a result, stable operation of all subsequent mechanisms of the mobile installation will be guaranteed, as they are connected in a single cycle.

Но чтобы обеспечить стабильную работу предлагаемой установки на всем периоде производственного цикла: от начала включения установки до выполнения бурения в породах различной твердости, предложено в конструкции мобильной установки, помимо вышеуказанного конструктивного изменения, дополнительно разместить между реверсивным редуктором и ротором дисковый тормоз ротора, благодаря которому при отклонении частоты вращения ротора от заданной (оптимальной), а значит при создании условий нестабильной работы, бурильщик производит переключение передач в коробке переключения передач шасси и за счет изменения при этом числа оборотов двигателя будет изменен тормозной момент тормоза ротора и скорость вращения ротора при этом изменится. Частота вращения ротора будет приведена в заданный режим, т.е. будет согласование изменяющихся при прохождении пород различной твердости крутящего момента и частоты вращения реверсивного редуктора и ротора. Таким образом, будет поддерживаться и стабильность процесса бурения, и одновременно - стабильность работы всех механизмов установки от начала ее включения, т.е. стабильная работа на протяжении всего цикла работы установки.But in order to ensure the stable operation of the proposed installation throughout the entire production cycle: from the start of the installation to drilling in rocks of various hardness, it is proposed in the design of the mobile installation, in addition to the above structural change, to additionally place a rotor disk brake between the reversing gear and the rotor, due to which the deviation of the rotor speed from the set (optimal), and therefore, when creating conditions for unstable operation, the driller switches transmission in the gearbox of the chassis gear and due to a change in the number of engine revolutions, the braking torque of the rotor brake will be changed and the rotor speed will change. The rotor speed will be set to the specified mode, i.e. there will be a coordination of varying during the passage of rocks of different hardness of torque and frequency of rotation of the reversing gearbox and rotor. Thus, the stability of the drilling process will be maintained, and at the same time, the stability of the operation of all installation mechanisms from the beginning of its inclusion, i.e. stable operation throughout the entire cycle of the installation.

Выбор тормоза ротора дисковым обусловлен возможностью выполнять свои функции без рывков, плавно, без удара, т.к. вращающий момент, на который диски оказывают воздействие, изменяется постепенно по мере увеличения силы нажатия на поверхности трения - диски.The choice of rotor brake disc due to the ability to perform their functions without jerking, smoothly, without impact, because the torque on which the disks exert an influence changes gradually as the pressing force on the friction surface increases — the disks.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид установки; на фиг. 2 - кинематическая схема установки.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of the installation; in FIG. 2 - kinematic diagram of the installation.

Заявленная мобильная буровая установка содержит раму 1 самоходного шасси, например, шасси УРАЛ 4320-1916-40, имеющую колесную формулу 6×6, на которой расположены узлы и элементы подъемного блока, в том числе приводной двигатель 2, например, дизельный ЕВРО-4 с турбо наддувом, оснащенный двухскоростной коробкой отбора мощности 3, который посредством карданного вала 4 связан с раздаточным редуктором 5 привода буровой лебедки 6 и ротора 7, например, с приводной мощностью 169 (230) кВт (л.с.) и предназначенного для вращения бурильного инструмента и удержания колонны бурильных и обсадных труб при их наращивании, с захватом клиньевым пневматическим.The claimed mobile drilling rig contains a frame 1 of a self-propelled chassis, for example, the URAL 4320-1916-40 chassis, having a 6 × 6 wheel arrangement, on which the nodes and elements of the lifting block are located, including a drive motor 2, for example, a diesel EURO-4 with turbo-charged, equipped with a two-speed power take-off 3, which is connected via a driveshaft 4 to a transfer gear 5 of a drive of a drawworks 6 and a rotor 7, for example, with a drive power of 169 (230) kW (hp) and intended for rotation of a drilling tool and hold to drill string and casing pipes during their extension, with pneumatic wedge grip.

Установка также содержит узел привода насоса 8, например, марки НБ-50, установленный на раме бурового блока, для нагнетания промывочного раствора в скважину при бурении. Указанный узел привода насоса 8 содержит промежуточную опору 9, установленную на карданном валу 4 от коробки 3 отбора мощности и выполненную с возможностью вращения от указанного вала 4. При этом насос 8 снабжен клиноременной передачей 10, ведущий шкив 11 от которой закреплен на указанной промежуточной опоре 9 совместно с муфтой 12 включения привода насоса 8. Шкив насоса 8 защищен кожухом (на чертеже не показан). Натяжение ремней клиноременной передачи 10 привода насоса 8 происходит при помощи болтов-натяжителей, а также установкой прокладок под раму насоса. Нагнетательная линия насоса 8 соединяется с манифольдом посредством штуцера и быстроразъемного соединения. Штуцер вворачивается в трехходовой кран насоса 8. Соединение рукава со штуцером осуществляется при помощи быстроразъемного соединения. Манифольд представляет собой буровой рукав, подвешенный на мачте бурового блока при помощи подвески и соединенный с буровым насосом и вертлюгом посредством быстроразъемного соединения.The installation also includes a pump drive unit 8, for example, grade NB-50, mounted on the frame of the drilling unit, for pumping the flushing solution into the well during drilling. The specified drive unit of the pump 8 contains an intermediate support 9 mounted on the cardan shaft 4 from the power take-off box 3 and made to rotate from the specified shaft 4. In this case, the pump 8 is equipped with a V-belt drive 10, the drive pulley 11 from which is mounted on the specified intermediate support 9 together with the coupling 12 for turning on the drive of the pump 8. The pulley of the pump 8 is protected by a casing (not shown in the drawing). The tension of the belts of the V-belt drive 10 of the pump 8 drive is carried out with the help of tensioning bolts, as well as the installation of gaskets under the pump frame. The discharge line of the pump 8 is connected to the manifold by means of a fitting and a quick coupler. The fitting is screwed into the three-way valve of the pump 8. The connection of the sleeve with the fitting is carried out using a quick coupling. A manifold is a drill sleeve suspended on a mast of a drilling block by means of a suspension and connected to a mud pump and a swivel by means of a quick coupling.

На борту подъемного блока расположен монтажный пульт 13, с которого управляют гидроцилиндром подъема моно вышки 14. Электрооборудование подъемного блока (24 В) подключено к электрооборудованию шасси. Подъемный блок оснащен аварийным освещением напряжением 24 В, габаритными огнями для движения по дорогам общего назначения. Основное освещение установки (220 В) выполнено во взрывозащищенном исполнении. На полуприцепе размещено буровое основание.On board the lifting unit there is an assembly panel 13, from which the hydraulic cylinder for lifting the mono tower 14 is controlled. The electrical equipment of the lifting unit (24 V) is connected to the electrical equipment of the chassis. The lifting unit is equipped with 24 V emergency lighting, parking lights for driving on general roads. The main lighting of the installation (220 V) is made in explosion-proof design. A drilling base is placed on the semitrailer.

На раме 1 в средней ее части установлена однобарабанная лебедка 6, например, с тяговым усилием 51 (5,2) кН (тс), имеющая трансмиссии тихого 15, быстрого 16 хода. «Быстрая» скорость предназначена для подъема и спуска бурильной колонны. «Тихая» скорость предназначена для работы с обсадной колонной и ликвидацией аварий во время эксплуатации установки. Лебедка 6 предназначена для подъема и опускания бурильного инструмента, обсадных и водоподъемных труб, а также для поднятия, подтаскивания тяжестей и других вспомогательных работ.On the frame 1 in its middle part a single-drum winch 6 is installed, for example, with a pulling force of 51 (5.2) kN (tf), which has transmissions of quiet 15, fast 16 stroke. "Fast" speed is designed to raise and lower the drill string. Silent speed is designed to work with the casing and to eliminate accidents during operation of the installation. Winch 6 is designed for raising and lowering the drilling tool, casing and water pipes, as well as for lifting, pulling weights and other auxiliary works.

Лебедка 6 состоит из барабана 17, тормоза 18 барабана лебедки, дисковых пневматических муфт 19 и 20 (в качестве таких муфт могут быть использованы известные пневматические муфты, примененные, например, в подъемном агрегате АЗИНМАШ-37А (см. инструкцию по эксплуатации ЗАПА.ОО.00.000 ИЭ «Подъемный агрегат АЗИНМАШ-37А», Москва, Внешторгиздат, Изд. №3159М 1973 г., стр. 19, рис. 10; стр. 28, рис. 27). Также лебедка 6 связана с талевой системой 21 с крюкоблоком 22, выполняющей связь лебедки 6 с вышкой 14. Тормоз 18 лебедки 8 может быть выполнен одноленточным с ретинаксовыми колодками и пневмоторможением, предназначен для оперативного затормаживания барабана лебедки в процессе работы установки и фиксации его в заторможенном состоянииWinch 6 consists of a drum 17, a brake 18 of a winch drum, pneumatic disk couplings 19 and 20 (known pneumatic couplings, used, for example, in the AZINMASH-37A lifting unit, can be used as such couplings (see the instruction manual ZAPA.O. 00.000 IE “Lifting Unit AZINMASH-37A”, Moscow, Vneshtorgizdat, Publishing House No. 3159M 1973, p. 19, Fig. 10; p. 28, Fig. 27). Also, the winch 6 is connected to the hoist system 21 with the hook block 22 performing the connection between the winch 6 and the tower 14. The brake 18 of the winch 8 can be made single-belt with retinax colo Kami and pnevmotormozheniem, designed for rapid braking winch drum in the process of installing and fixing it in the locked state

Раздаточный редуктор 5 служит для привода лебедки 6 через карданные валы и трансмиссионные редуктора тихого и быстрого хода, а также для передачи крутящего момента буровому ротору. Он установлен параллельно относительно продольной оси лебедки 6 и содержит два вала 23 и 24, находящиеся в зацеплении с возможностью передачи крутящего момента через соединительные элементы на трансмиссии тихого 15 и быстрого хода 16 лебедки 6 соответственно.The gearbox 5 serves to drive the winch 6 through the cardan shafts and transmission gearboxes of quiet and high speed, as well as to transmit torque to the drilling rotor. It is installed parallel to the longitudinal axis of the winch 6 and contains two shafts 23 and 24 that are meshed with the possibility of transmitting torque through the connecting elements to the transmission quiet 15 and high speed 16 of the winch 6, respectively.

Также раздаточный редуктор 5 содержит вал 25, находящийся в зацеплении с возможностью передачи крутящего момента на привод ротора 7 через последовательно установленные реверсивный редуктор 26 и тормоз 27 ротора 7.Also, the transfer gearbox 5 includes a shaft 25, which is meshed with the possibility of transmitting torque to the rotor 7 drive through successively mounted reversing gearbox 26 and the brake 27 of the rotor 7.

Барабан 17 лебедки 6 состоит из сварного барабана с канавками, связанного с валом шпоночным соединением. Вал соединен с опорными элементами рамы через подшипники, а на торцах барабана укреплены тормозные обода (на фиг. не показано).The drum 17 of the winch 6 consists of a welded drum with grooves associated with a shaft keyed connection. The shaft is connected to the supporting elements of the frame through bearings, and brake rims are attached to the ends of the drum (not shown in FIG.).

Большая дисковая пневматическая муфта 19 с вертлюжком подвода воздуха размещена со стороны трансмиссии 15 тихого хода.A large pneumatic disk clutch 19 with an air supply swivel is located on the side of the silent transmission 15.

Со стороны трансмиссии быстрого хода 16 размещена малая дисковая пневматическая муфта 20 с вертлюжком.On the side of the high speed transmission 16, a small pneumatic disk clutch 20 with a swivel is placed.

Все трансмиссии одеваются на пустотелые шлицевые валы, которые установлены на подшипниках. Трансмиссия служит для привода лебедки с помощью редукторов.All transmissions are worn on hollow spline shafts that are mounted on bearings. The transmission is used to drive the winch with gears.

Раздаточный редуктор 5 посредством карданного вала 25 кинематически соединен с ротором 7 через последовательно установленные: реверсивный редуктор 26 с шинно-пневматической муфтой, который обеспечивает вращение выходного вала, сообщающегося с ротором 7, в любую сторону без предпочтительности, и дисковый тормоз 27 ротора. Редуктор реверсивный 26 служит для привода бурового ротора 7 и изменения направления его вращения.The gearbox 5 through the driveshaft 25 is kinematically connected to the rotor 7 through sequentially installed: a reversing gearbox 26 with a pneumatic-pneumatic clutch that rotates the output shaft in communication with the rotor 7 in any direction without preference, and a disc brake 27 of the rotor. The reverse gear 26 is used to drive the drilling rotor 7 and change the direction of its rotation.

Вышка 14 служит для выполнения спуско-подъемных операций во время бурения и обсадки скважин. Она состоит из одной секции. К которой приварена рама кронблока. При эксплуатации вышка 14 является опорой для бурильных труб, устанавливаемых в вертикальное положение, кроме того на ней монтируется ряд устройств и приспособлений для различных технологических целей при строительстве скважин, например, в опорные проушины и фланцы, которые имеются в нижней части нижней секции, подвешивается балкон верхового (на фиг. 2 не показан). На указанной секции имеется поддон для укладки крюкоблока 22 в транспортном положении.The tower 14 serves to perform hoisting operations during drilling and casing of wells. It consists of one section. To which the crown block frame is welded. During operation, the tower 14 is a support for drill pipes installed in a vertical position, in addition, a number of devices and devices for various technological purposes are mounted on it during well construction, for example, in the supporting eyes and flanges that are in the lower part of the lower section, the balcony is suspended horse (not shown in Fig. 2). On this section there is a pallet for laying the hook block 22 in the transport position.

Предлагаемая мобильная буровая установка работает следующим образом. Установка для проведения работ при бурении, обслуживании и ремонте скважин устанавливается на рабочей площадке размером 4×12 м, с несущей способностью грунта не менее 15 кг/см². Под колеса шасси устанавливают противооткатные упоры. К откидным площадкам, которыми оснащена установка, крепят опоры и устанавливают лестницы с перилами (на фиг. не показано). Собирают и устанавливают в рабочее положение устройства и приспособления с креплением на вышке. Снимают с крюков вышки оттяжки, канат подвески ключей и расправляют их. Фиксируют крюкоблок 22. Перед подъемом вышки 14 отсоединяют откидные болты передней опоры. По достижении давления 10 МПа (100 кгс/см²) вышка 14 должна подниматься. Опускание вышки производят при давлении в пределах от 40 до 50 кгс/см². Положение вышки фиксируют с помощью откидных болтов на задней опоре.The proposed mobile drilling rig operates as follows. Installation for work during drilling, maintenance and repair of wells is installed on a working platform with a size of 4 × 12 m, with a bearing capacity of the soil of at least 15 kg / cm ² . Under the wheels of the chassis set chocks. To the folding platforms with which the installation is equipped, supports are fixed and stairs with a railing are installed (not shown in Fig.). Assemble and install in working position devices and appliances with mounts on the tower. Remove the guy rods from the hooks of the towers, the key suspension rope and straighten them. The hook block 22 is fixed. Before lifting the tower 14, the hinged bolts of the front support are disconnected. Upon reaching a pressure of 10 MPa (100 kgf / cm ² ) tower 14 should rise. Lowering the tower is carried out at a pressure in the range from 40 to 50 kgf / cm ² . The position of the tower is fixed with the help of hinged bolts on the rear support.

Закрепляют оттяжки: силовые оттяжки натягивают с усилием силовые оттяжки натягиваются с усилием 400-500 кгс (до отсутствия провисания), при этом момент затяжки должен составлять 20 кг.м. Затем устанавливают рабочие площадки.Fasten brackets: power braces pull with force; braces pull with a force of 400-500 kgf (until there is no sagging), while the tightening torque should be 20 kg.m. Then establish the working platform.

Работа заявляемой установки заключается в работе узла привода насоса, ротора и в работе лебедки. При включении двигателя 2, с коробки отбора мощности 3 производится вращение карданного вала 4. При этом происходит вращение промежуточной опоры 9, которая установлена на указанном валу 4, и соответственно - вращение ведущего шкива 11, который закреплен на указанной промежуточной опоре 9 совместно с муфтой 12 включения привода насоса 8. И одновременно происходит вращение клиноременной передачи 10 насоса 8, и буровой раствор начинает поступать на ротор 7. Благодаря указанной клиноременной передаче 10 происходит плавный и стабильный запуск в работу установки, с обеспечением стабильности работы всех механизмов установки, в том числе, в первичный период начала работы.The operation of the inventive installation consists in the operation of the pump drive unit, the rotor and in the operation of the winch. When the engine 2 is turned on, the PTO shaft 4 is rotated from the power take-off 3. In this case, the intermediate support 9 is rotated, which is mounted on the specified shaft 4, and accordingly, the drive pulley 11 is rotated, which is mounted on the specified intermediate support 9 together with the clutch 12 turning on the drive of the pump 8. And at the same time, the V-belt drive 10 of the pump 8 rotates, and the drilling fluid begins to flow to the rotor 7. Thanks to the specified V-belt drive 10, a smooth and stable start-up occurs Fitting, ensuring stability of all the installation arrangements, including a primary period starts working.

Следует отметить, что от промежуточной опоры 9 через карданный вал 4 вращение передается на первичный вал раздаточного редуктора 5, на котором закреплена шестерня z=15, далее от шестерни z=15 передается вращение на вторичный вал, на котором закреплены две шестерни z=26 и z=17 и от шестерни z=17 вращение передается на шестерни z=40. От раздаточного редуктора 5 вращение передается через два карданных вала 24 и 23 на редуктор (трансмиссии) быстрого 16 и 15 тихого хода лебедки 6.It should be noted that from the intermediate support 9, through the cardan shaft 4, the rotation is transmitted to the primary shaft of the transfer gear 5, on which the gear z = 15 is fixed, then from the gear z = 15, the rotation is transmitted to the secondary shaft, on which two gears z = 26 are fixed and z = 17 and from gear z = 17 the rotation is transmitted to gear z = 40. From the transfer gearbox 5, the rotation is transmitted through two cardan shafts 24 and 23 to the gearbox (transmissions) of the fast 16 and 15 quiet running winch 6.

Однобарабанная лебедка 6, предназначенная для подъема и опускания бурильного инструмента, обсадных и насосно-компрессорных труб, содержит барабан 17 лебедки с валом, который посредством дисковых пневматических фрикционных муфт 19 и 20 соединен напрямую и установлен соосно с основными двигателями, расположенными по разные стороны барабана. Для увеличения тягового усилия на барабане 17 лебедки 6, с соответствующим снижением скорости подъема, работа осуществляется через цепные передачи. В редукторе 15 тихого хода от звездочки z=21 вращение с помощью двухрядной цепи с шагом t=44,45 мм передается звездочке z=52, которая через муфту тихого хода 19 передает вращение валу лебедки. В редукторе 16 быстрого хода от звездочки z=21 вращение с помощью двухрядной цепи с шагом t=44,45 мм передается звездочке z=32, которая через муфту быстрого хода 20 передает вращение валу лебедки 6. Вал лебедки установлен и вращается в двух подшипниковых опорах. Управление лебедкой осуществляется с помощью рычагов и рукояток тормоза 18, а также с пульта управления и обеспечивается пневматической системой лебедки. При включении пневматических дисковых муфт 19 и 20, звездочки тихого и быстрого хода муфт соединяются с валом барабана лебедки 6. Вращение задает привод лебедки с раздаточного редуктора 5, имеющего два выхода на лебедку, с одного выхода 23 на редуктор тихого хода, с другого 24 - на редуктор быстрого хода. Крутящий момент от трансмиссии к барабану 17 лебедки передается с подачей воздуха через штуцер вертлюжка подвода воздуха под диафрагму, расположенную на наружном диске большой пневматической муфты. Тормоз 18 лебедки имеет ручное пневматическое и механическое управление, которое приводится в действие тормозным рычагом, который обеспечивает плавное торможение с постепенным увеличением тормозного усилия.A single-drum winch 6, designed to raise and lower the drilling tool, casing and tubing, contains a winch drum 17 with a shaft, which is connected directly by means of pneumatic friction clutches 19 and 20 and mounted coaxially with the main engines located on opposite sides of the drum. To increase traction on the drum 17 of the winch 6, with a corresponding decrease in the lifting speed, work is carried out through chain transmissions. In the silent gear reducer 15 from the sprocket z = 21, rotation with the help of a two-row chain with a pitch of t = 44.45 mm is transmitted to the sprocket z = 52, which transmits the rotation to the winch shaft through the silent clutch 19. In the high speed reducer 16 from the sprocket z = 21, rotation with a double row chain with a pitch of t = 44.45 mm is transmitted to the sprocket z = 32, which, through the high speed coupling 20, transmits rotation to the winch shaft 6. The winch shaft is mounted and rotates in two bearing bearings . The winch is controlled using levers and brake levers 18, as well as from the control panel and is provided with a pneumatic winch system. When pneumatic disk couplings 19 and 20 are turned on, the sprockets for quiet and high speed couplings are connected to the shaft of the winch drum 6. The rotation sets the winch drive from the transfer gearbox 5, which has two outputs to the winch, from one output 23 to the silent gear, from the other 24 - to the high speed gearbox. The torque from the transmission to the winch drum 17 is transmitted with air supply through the nozzle of the swivel air supply under the diaphragm located on the outer disk of the large pneumatic clutch. The winch brake 18 has manual pneumatic and mechanical control, which is actuated by the brake lever, which provides smooth braking with a gradual increase in braking force.

Использование однобарабанной лебедки 6 обеспечивает полную остановку и удержание груза в неподвижном состоянии некоторое время (до 30 секунд) до момента наложения основного тормоза 18. При бурении двигатель работает в режиме регулятора подачи долота. Система управления приводом обеспечивает полную управляемость приводными электродвигателями, даже при торможении на подъеме и разгоне на спуске.The use of single-drum winch 6 provides a complete stop and hold of the load in a stationary state for some time (up to 30 seconds) until the main brake 18 is applied. During drilling, the engine operates in the mode of the bit feed regulator. The drive control system provides complete controllability of the drive electric motors, even during braking on the rise and acceleration on the descent.

Вращение на ротор 7 передается от раздаточного редуктора 5 через карданный вал 25 к реверсивному редуктору 26, через тормоз 27 ротора и через выходной вал приводит в действие ротор 7 при помощи карданного вала. От первичного вала раздаточного редуктора 5 через карданный вал 25 вращение передается на входной вал реверсивного редуктора 26. От выходного вала реверсивного редуктора 26 через карданный вал вращение передается на ротор 7 и вращение бурового инструмента происходит за счет вращения шестерен z=16 и z=95.Rotation to the rotor 7 is transmitted from the transfer gearbox 5 through the driveshaft 25 to the reversing gearbox 26, through the rotor brake 27 and through the output shaft, drives the rotor 7 using the driveshaft. From the input shaft of the transfer gearbox 5, the rotation is transmitted to the input shaft of the reversing gearbox 26 through the driveshaft 25. From the output shaft of the reversing gearbox 26, the rotation is transmitted to the rotor 7 through the driveshaft and the drilling tool rotates due to the rotation of gears z = 16 and z = 95.

При этом управление привода ротора производится следующим образом. При вращающемся карданном вале 25 происходит сцепление с ним реверсивного редуктора 26 и через тормоз 27 - на ротор 7. Ротор 7 начинает вращаться и производить бурение при установившемся режиме. В случае увеличения момента сопротивления бурения, например, при прохождении пород различной твердости, происходит проскальзывание дисков дискового тормоза 27 ротора 7 и этим самым ограничиваются большие усилия передачи от привода к буровому инструменту, что уменьшает его крутящий момент и обеспечивает его сохранность при бурении в этих условиях. Кроме того, в этой ситуации реверсивный редуктор 26 может обеспечивать изменение направления вращения ротора 7 для выхода породоразрушающего инструмента из позиции заклинивания или из большого момента сопротивления породы. При этом происходит уменьшение сопротивления породы на инструмент и частота вращения ротора увеличивается, т.е. проскальзывание диска тормоза 27 прекращается и снимается эффект «пружины», который образуется на бурильном инструменте, особенно при бурении в твердых породах. При отклонении частоты вращения ротора 7 от заданной (оптимальной) бурильщик производит переключение передач в коробке переключения передач шасси и за счет изменения при этом числа оборотов двигателя 2 будет изменен тормозной момент тормоза 27, скорость вращения ротора 7 при этом изменится, т.е. улучшится согласование крутящего момента и частоты вращения ротора 7. А это обеспечит оптимальные условия для работы и стабильность процесса бурения, и одновременно с первичной стабильностью пуска всех механизмов в работу - стабильность на протяжении всего цикла работы установки.The control of the rotor drive is as follows. When the rotary driveshaft 25 is engaged, the reverse gear 26 is engaged with it and through the brake 27 to the rotor 7. The rotor 7 starts to rotate and produce drilling at steady state. In the case of an increase in the moment of drilling resistance, for example, when passing rocks of different hardness, the disc brake discs 27 of the rotor 7 slip, and this limits the large transmission forces from the drive to the drilling tool, which reduces its torque and ensures its safety during drilling under these conditions . In addition, in this situation, the reversing gear 26 can provide a change in the direction of rotation of the rotor 7 to exit the rock cutting tool from the jamming position or from a large moment of rock resistance. In this case, the rock resistance to the tool decreases and the rotor speed increases, i.e. slippage of the brake disc 27 is stopped and the effect of the "spring", which is formed on the drilling tool, is removed, especially when drilling in hard rock. If the rotor 7 rotational speed deviates from the set (optimal) driller changes gears in the gearbox of the chassis gear and due to a change in the speed of engine 2, the braking torque of the brake 27 will be changed, the rotational speed of the rotor 7 will change, i.e. the coordination of the torque and rotor speed of the rotor 7 will improve. And this will provide optimal working conditions and stability of the drilling process, and at the same time as the primary stability of the start-up of all mechanisms in operation — stability throughout the entire operation cycle of the installation.

Установка вышки 14 в рабочее или транспортное положение осуществляется при помощи гидросистемы, которая обеспечивает разворачивание в рабочее положение узлов и элементов установки. Электрооборудование подъемного блока (24 В) подключено к электрооборудованию шасси.The installation of the tower 14 in the working or transport position is carried out using a hydraulic system, which ensures deployment in the working position of the nodes and elements of the installation. The electrical equipment of the lifting unit (24 V) is connected to the electrical equipment of the chassis.

Контроль за работой двигателя, подача сигнала пуска двигателя, аварийная остановка двигателя осуществляются с пульта управления оператора (бурильщика).Monitoring the operation of the engine, giving the engine start signal, emergency engine shutdown is carried out from the operator’s control panel (driller).

В рабочем положении используют определенные оттяжки: для восприятия нагрузки на установку кронблок и вышку 14 соединяют с рамой 1 двумя силовыми оттяжками; для ограничения перемещения вышки 14 при ветровых нагрузках применяют ветровые оттяжки; для ограничения перемещения балкона и восприятия ветровой нагрузки установлены стабилизирующие оттяжки балкона (оттяжки на фиг. не показаны).In the working position, certain guy wires are used: to absorb the load on the installation, the crown block and tower 14 are connected to frame 1 with two power guy wires; to limit the movement of tower 14 during wind loads, wind braces are used; To limit the movement of the balcony and the perception of wind load, stabilizing guy wires of the balcony are installed (guy wires in Fig. not shown).

Таким образом, заявленная установка значительно повышает эффективность бурения, обслуживания и ремонта водяных скважин, благодаря обеспечению стабильной работы при бурении скважин на всем периоде производственного цикла: от начала включения установки до выполнения бурения в породах различной твердости.Thus, the claimed installation significantly increases the efficiency of drilling, maintenance and repair of water wells, due to the provision of stable operation when drilling wells for the entire period of the production cycle: from the start of the installation to drilling in rocks of various hardness.

Claims

A mobile drilling rig, including a lifting unit on a self-propelled chassis frame, consisting of a drive motor, a power take-off, the driveshaft from which is meshed with the pump drive unit for pumping drilling fluid, a transfer gearbox, whose shafts are meshed with the possibility of transmitting torque on chain gears for transmission of quiet and high speed single drum winch with two pneumatic disk couplings, as well as with the possibility of transmitting torque to the rotor drive, a tower with a crown block, a tackle system with a hook block, which connects the winch to the indicated tower, and a drilling base, characterized in that the pump drive unit further comprises an intermediate support mounted on a cardan shaft from the power take-off and rotated from the specified shaft, when this pump is equipped with a V-belt drive, the drive pulley from which is mounted on the specified intermediate support together with the drive clutch of the pump, and the transfer gear is kinematically connected to the rotor Without sequentially placed propeller shaft, gearbox reversing and disc brake rotor.