RU2018617C1 - Device for well drilling - Google Patents
Device for well drilling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2018617C1 RU2018617C1 SU5046207A RU2018617C1 RU 2018617 C1 RU2018617 C1 RU 2018617C1 SU 5046207 A SU5046207 A SU 5046207A RU 2018617 C1 RU2018617 C1 RU 2018617C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- swivel
- pipe
- rotator
- drill string
- hydraulic cylinders
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области бурения преимущественно нефтяных скважин и может быть использовано на существующих буровых установках, работающих как на море, так и на суше. Существующий в настоящее время на всех буровых установках способ бурения скважин включает в себя операции навинчивания или свинчивания ствола вертлюга или очередной буровой трубы (свечи) на буровую колонну или от колонны, находящейся в скважине и удерживаемой над ней клиновыми захватами ротора, и операции по передаче крутящего момента бурильной колонне при бурении скважины через ведущую трубу приводом ротора, установленного на рабочей площадке буровой установки. The invention relates to the field of drilling mainly oil wells and can be used on existing drilling rigs operating both at sea and on land. The current method of drilling wells at all drilling rigs includes screwing or screwing up a swivel trunk or another drill pipe (candle) onto or from a drill string located in the well and held above it by wedge-shaped rotor grips, and the transmission the moment of the drill string when drilling a well through a lead pipe with a rotor drive installed on the working site of the drilling rig.
Операции свинчивания или развинчивания ствола вертлюга или бурильной трубы (свечи) на буровую колонну или от колонны осуществляются с использованием специализированного бурового ключа, установленного на рабочей площадке буровой установки. Во всех случаях ствол вертлюга ввинчивается в муфту колонны и в дальнейшем воспринимает нагрузки от веса колонны при поднятых клиньях ротора. The operations of screwing or unscrewing the swivel shaft or drill pipe (candle) to or from the drill string are carried out using a specialized drill key installed on the rig site. In all cases, the swivel barrel is screwed into the coupling of the column and subsequently perceives loads from the weight of the column when the wedges of the rotor are raised.
Буровые установки для реализации существующего способа бурения скважины снабжены дополнительным комплексом бурового оборудования, основными из которых являются буровой ключ, ротор, специализированные ключи и приспособления для крепления колонн, ведущая труба. Drilling rigs for implementing the existing method of drilling a well are equipped with an additional set of drilling equipment, the main of which are a drill key, a rotor, specialized wrenches and accessories for attaching columns, a lead pipe.
Для удержания колонны над скважиной буровые установки снабжаются вертлюгами усиленной конструкции, предназначенными для удержания всей колонны. To hold the column above the well, drilling rigs are provided with reinforced swivels designed to hold the entire column.
В настоящее время в ряде стран (США, Норвегия, ФРГ, Франция) появились конструкции верхнеприводных бурильных систем [1, 2 и 3], в которых бурильное устройство содеpжит бурильный блок, содержащий роторный элемент с индивидуальным приводом вращения, встроенный в каретку, посредством которой бурильный блок перемещается в вертикальном положении параллельно оси вращения ротора. К бурильному блоку в его нижней части подвешен буровой ключ с двумя независимыми друг от друга секциями зажима труб и поворотный механизм с ручным элеватором. Операции навинчивания бурильных труб на колонну или свинчивания их с колонны с применением этих устройств остались прежними. Конструктивное решение [3] выбрано за прототип. Currently, in a number of countries (USA, Norway, Germany, France), designs of top-drive drilling systems have appeared [1, 2, and 3], in which the drilling device contains a drilling unit containing a rotor element with an individual rotation drive, integrated into the carriage, through which the drill block moves in a vertical position parallel to the axis of rotation of the rotor. A drill key with two independent pipe clamp sections and a rotary mechanism with a manual elevator are suspended from the drill block in its lower part. The operations of screwing drill pipes onto the drill string or screwing them from the drill string using these devices remained the same. The constructive solution [3] is selected as a prototype.
Недостатки известного способа и устройства заключаются в том, что они требуют:
- обязательной фиксации и закрепления буровой колонны над скважиной с соблюдением определенного расстояния верхнего торца муфты колонны от рабочей площадки;
- наличия специализированного бурового ключа в операциях навинчивания ствола вертлюга или труб на колонну или их свинчивания, что увеличивает время операций и снижает производительность строительства скважин.The disadvantages of the known method and device are that they require:
- mandatory fixation and fastening of the drill string above the well, subject to a certain distance of the upper end of the collar of the string from the working site;
- the presence of a specialized drill key in the operations of screwing the swivel trunk or pipes onto the string or screwing them up, which increases the time of operations and reduces the productivity of well construction.
При этом конструкция прототипа также обладает рядом недостатков, а именно:
- сложна и металлоемка, имеет увеличенные габариты по высоте из-за встройки в нее множества механизмов и элементов, сочлененных со стволом вертлюга;
- отсутствует возможность применения этих систем в существующих буровых установках отечественного производства, оснащенных комплексом механизмов спуско-подъема труб (КМСП);
- имеет ограниченный диапазон сортамента труб, применяемых при производстве скважин;
- отсутствует возможность подачи бурового раствора в буровую колонну без навинчивания ствола вертлюга в буровую колонну.Moreover, the design of the prototype also has a number of disadvantages, namely:
- complex and metal consuming, has increased dimensions in height due to the incorporation into it of many mechanisms and elements articulated with the swivel barrel;
- there is no possibility of using these systems in existing drilling rigs of domestic production, equipped with a complex of mechanisms for tripping pipes (KMSP);
- has a limited range of assortment of pipes used in the production of wells;
- there is no possibility of supplying drilling fluid to the drill string without screwing the swivel shaft into the drill string.
Предлагаемое устройство свободно от указанных недостатков. Это достигается тем, что устройство для бурения скважин (в дальнейшем верхнеприводная бурильная система) снабжено направляющими скалками, которые жестко соединяют автоматический элеватор с талевой подвеской и между которыми встроены с возможностью независимого вертикального перемещения по скалкам трубодержатель, вращатель труб с приводом вращения ствола вертлюга и вертлюг; при этом вертлюг установлен с возможностью и горизонтального перемещения, обеспечивая таким образом сохранность средств удержания трубы (колонны) на оси скважины и возможность выполнения спуско-подъемных операций по сборке или разборке бурильной колонны; в опорный стакан автоматического элеватора встроены подвижные клинья, соединенные через рычаги с опорным кольцом, сопряженным через подвижный стакан со штоками гидроцилиндров, встроенных в корпус элеватора, а уплотнительное кольцо встроено в кольцевую расточку нижнего торца переводника ствола вертлюга, посредством которого и гидрозажимов, встроенных в корпус вертлюга, нижний торец переводника плотно прилегает к верхнему торцу муфты буровой колонны, осуществляя герметизацию соединения ствола вертлюга с буровой колонной без их свинчивания. The proposed device is free from these disadvantages. This is achieved by the fact that the device for drilling wells (hereinafter referred to as the upper-drive drilling system) is equipped with guide rolling pins that rigidly connect the automatic elevator with the tackle suspension and between which a pipe holder, a pipe rotator with a swivel shaft rotation drive and a swivel are integrated vertically independently ; while the swivel is installed with the possibility of horizontal movement, thus ensuring the safety of the means of holding the pipe (column) on the axis of the well and the ability to carry out tripping operations to assemble or disassemble the drill string; movable wedges are connected to the support cup of the automatic elevator, connected through levers to a support ring mating through the movable cup with the rods of hydraulic cylinders integrated into the elevator housing, and the o-ring is integrated into the annular bore of the lower end of the swivel barrel sub, through which hydraulic clamps are integrated into the housing swivel, the lower end of the sub fits snugly to the upper end of the drill string coupling, sealing the connection of the swivel shaft with the drill string without their screwing vania.
Предлагаемая конструкция верхнеприводной буровой системы обеспечивает:
- проведение спуско-подъемных операций и бурения скважин с вращением или без вращения колонн с подачей промывочной жидкости под давлением;
- проведение спуско-подъемных операций с подачей промывочной жидкости в скважину без свинчивания ствола вертлюга с колонной;
- работу с использованием существующих талевых блоков, ручных и автоматических элеваторов, комплекса механизмов спуско-подъема труб.The proposed design of the upper drive drilling system provides:
- carrying out tripping and drilling operations with or without rotation of the columns with the supply of flushing fluid under pressure;
- carrying out tripping operations with the supply of flushing fluid to the well without screwing up the swivel barrel with a string;
- work with the use of existing hoist blocks, manual and automatic elevators, a set of mechanisms for tripping pipes.
На фиг. 1 представлено устройство, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид спереди; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1. In FIG. 1 shows a device, side view; figure 2 is the same front view; figure 3 is a section aa in figure 1.
Устройство для бурения скважин (далее верхнеприводная бурильная система) состоит из нижней подвески 1, талевой подвески 2 и жестко скрепленных с ними направляющих скалок 3. Между подвеской 1 и талевой подвеской 2 встроены и имеют возможность вертикального перемещения трубодержатель 4, вращатель труб 5 с приводом вращения ствола (трубы) 6 и вертлюга 7, встроенного в горизонтальные направляющие 8 каретки 9. Каретка 9 снабжена гидроцилиндрами 10, посредством которых вертлюг 7 имеет возможность горизонтального перемещения по направляющим 8, и гидроцилиндрами 11 для вертикального перемещения кареток 9 с вертлюгом 7. В нижней части подвеска 1 имеет две проушины, к которым посредством осей 12 крепится элеватор 13. A device for drilling wells (hereinafter referred to as the upper drive drilling system) consists of a
Такое решение позволяет верхнеприводной бурильной системе при проведении операций бурения скважины или спуско-подъема в период осложнений и ликвидаций аварий иметь вертлюг на оси скважины с выполнением его функции, а в период проведения спуско-подъемных операций в нормальных условиях вертлюг находится в резервной позиции, обеспечивая, таким образом, свободный ввод (вывод) бурильной трубы (свечи) на ось скважины (из скважины) с использованием механизмов спуско-подъема труб. Such a solution allows the top-drive drilling system to have a swivel on the axis of the well with the performance of its function during operations of drilling a well or tripping during complications and eliminating accidents, and during tripping and under normal conditions, the swivel is in a reserve position, providing thus, the free entry (withdrawal) of the drill pipe (plug) onto the axis of the well (from the well) using the pipe hoist mechanisms.
Между вращателем труб 5 и каретками 9 на скалках 3 жестко закреплены два сегмента 14, имеющие поворотные тележки 15, на которые подвешиваются штропы 16 с гидроцилиндрами 17 отвода штроп. В нижней части к штропам 16 подвешиваются скобообразная траверса 18 с кольцевыми скобами 19 и ручной элеватор 20. Нижняя подвеска 1 и сегменты 14 имеют по два штыря 21, к которым прикреплена рама 22. На раме 22 установлены две автономные станции: одна 23 - для обеспечения управлением гидравлических механизмов верхнеприводной бурильной системы; другая 24 - для обеспечения охлаждения электродвигателей привода вращения ствола 6. Between the
Нижняя подвеска 1 и основание вращателя труб 5 имеют по два роликовых блока 25, посредством которых крутящие моменты при свинчивании-развинчивании резьбовых соединений и при бурении скважины передаются подвеской кронблочной балке и упругой штанге 26, взаимно уничтожаются, исключая, таким образом, передачу крутящих моментов элементам мачты буровой установки. The
На фиг.3 представлено расположение и показано взаимодействие узлов верхнеприводной бурильной системы. Figure 3 shows the location and interaction of the nodes of the upper drive drilling system.
Автоматический элеватор 13 снабжен опорным стаканом 22, во внутренние пазы которого встроены клинья 28. Сверху над стаканом 27 расположено кольцо 29, которое через стакан 30 опирается на штоки гидроцилиндров 31. Клинья 28 шарнирно соединены рычагами 32 с кольцом 29. Сверху над нижней подвеской 1 встроен трубодержатель 4, содержащий корпус 33, зубчатое колесо 34, две зубчатые рейки 35, копиры 36 и два гидроцилиндра зажима 37. В зубчатое колесо 34 встроены четыре рычажные системы 38, посредством которых при перемещении реек 35 гидроцилиндрами 37 рычаги 38, обкатывая копиры 36, замыкаются на муфте трубы. Подъем трубодержателя 4 осуществляется гидроцилиндрами 39. Над трубодержателем 4 установлен вращатель труб 5, подъем которого осуществляется посредством гидроцилиндров 40. Зажимное устройство вращателя труб 5 и принцип его действия аналогичен зажимному устройству трубодержателя 4. The
Во внутреннюю полость вращателя труб 5 встроен вертлюг 7, в нижней части корпуса которого размещены четыре гидроцилиндра 41, штоки которых совмещены с конусообразными отверстиями стоек 42. При выдвижении штоков гидроцилиндров 41 его головки вводятся в расточки стоек 42, обеспечивая, таким образом, плотное прижатие вертлюга 7 к корпусу вращателя труб 5. Ствол вертлюга 7 имеет в нижней части резьбовую расточку, на которую навинчивается переводник 43, выполненный в свою очередь в двух вариантах. A
По варианту I нижний торец переводника имеет резьбовую расточку, посредством которой он ввинчивается в муфту буровой колонны (трубы). По варианту II нижний конец переводника выполнен гладким, конусообразным, без резьбовой расточки и имеет в основании конусной поверхности (в торце утолщенной части) кольцеобразную расточку со встроенным в нее уплотнительным кольцом 44. In option I, the bottom end of the sub has a threaded bore, through which it is screwed into the sleeve of the drill string (pipe). In option II, the lower end of the sub is smooth, conical, without a threaded bore, and has a ring-shaped bore with an o-
Использование предлагаемого устройства для бурения скважины позволяет упростить процесс бурения скважин, значительно повысить производительность в производстве скважин, а также улучшить эксплуатационные качества буровой установки, повысить надежность и ремонтопригодность, снизить энергоемкость, металлоемкость и себестоимость изготовления, уменьшить габариты по высоте и, как следствие, уменьшить высоту вышки. The use of the proposed device for drilling wells can simplify the process of drilling wells, significantly increase productivity in the production of wells, as well as improve the performance of the rig, increase reliability and maintainability, reduce energy consumption, metal consumption and manufacturing costs, reduce overall height and, as a result, reduce tower height.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5046207 RU2018617C1 (en) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | Device for well drilling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5046207 RU2018617C1 (en) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | Device for well drilling |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018617C1 true RU2018617C1 (en) | 1994-08-30 |
Family
ID=21606229
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5046207 RU2018617C1 (en) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | Device for well drilling |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2018617C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2467610A (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-11 | David Sipos | Elevator apparatus and method of use |
RU2726748C2 (en) * | 2015-11-16 | 2020-07-15 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Pipe transfer lever for drilling rig |
US10865609B2 (en) | 2015-11-17 | 2020-12-15 | Schlumberger Technology Corporation | High trip rate drilling rig |
US11346164B2 (en) | 2017-10-10 | 2022-05-31 | Schlumberger Technology Corporation | Sequencing for pipe handling |
-
1992
- 1992-06-05 RU SU5046207 patent/RU2018617C1/en active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Патент США N 4489794, кл. 175-85, опублик. 1985. * |
2. Патент США N 4589503, кл. 175-13, опублик. 1986. * |
3. Заявка ЕР N 0196284, кл. E 21B 19/16, 1986. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2467610A (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-11 | David Sipos | Elevator apparatus and method of use |
GB2467610B (en) * | 2009-02-06 | 2011-12-07 | David Sipos | Elevator and method of use |
RU2726748C2 (en) * | 2015-11-16 | 2020-07-15 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Pipe transfer lever for drilling rig |
US10865609B2 (en) | 2015-11-17 | 2020-12-15 | Schlumberger Technology Corporation | High trip rate drilling rig |
US11346164B2 (en) | 2017-10-10 | 2022-05-31 | Schlumberger Technology Corporation | Sequencing for pipe handling |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0150695B1 (en) | Well drilling assembly | |
CA2997214C (en) | Combined multi-coupler for top drive | |
EP1108113B1 (en) | Methods and apparatus for connecting tubulars using a top drive | |
EP3347563B1 (en) | Modular connection system for top drive | |
EP1078146B1 (en) | Apparatus and method for facilitating connection of a tubular to a string of tubulars | |
CA1194855A (en) | Drilling of wells with top drive unit | |
EP0706605B1 (en) | Drill pipe handling | |
US7036396B2 (en) | Drill pipe spinner device | |
USRE29541E (en) | Hydraulic drilling rig and power swivel | |
US4529045A (en) | Top drive drilling unit with rotatable pipe support | |
US5503234A (en) | 2×4 drilling and hoisting system | |
EP2751375B1 (en) | Modular apparatus for assembling tubular goods | |
CN109750976B (en) | Full-hydraulic deep well drilling machine | |
EP3114026B1 (en) | Offshore drilling system, vessel and methods | |
EP0202184A1 (en) | Well pipe stabbing and back-up apparatus | |
CN108138540A (en) | Borehole drilling apparatus with a trolley and a top drive | |
EP3472422A1 (en) | Wellbore drilling with a rotatable head clamp component | |
RU2018617C1 (en) | Device for well drilling | |
WO2016118714A1 (en) | Wellhead-mounted hydraulic workover unit | |
RU2004769C1 (en) | Top-driven drilling device | |
CN213597914U (en) | Continuous equipment of salvaging that connects of bridge engineering drill bit | |
CN211573424U (en) | Drill string suspension system for ocean deep drilling operation | |
RU2018623C1 (en) | Drill pipe rotary head of drilling rigs | |
SU1723298A1 (en) | Well drill rig | |
RU29551U1 (en) | UPPER POWER DRIVE FOR INSTALLING HORIZONTAL DRILLING OIL WELLS |