RU2027846C1 - Вертлюг с верхним приводом - Google Patents
Вертлюг с верхним приводом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2027846C1 RU2027846C1 SU5009994A RU2027846C1 RU 2027846 C1 RU2027846 C1 RU 2027846C1 SU 5009994 A SU5009994 A SU 5009994A RU 2027846 C1 RU2027846 C1 RU 2027846C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- swivel
- gear
- barrel
- housing
- drive
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Использование: на буровых установках, работающих как на суше, так и на море. Сущность изобретения: вертлюг с верхним приводом содержит корпус и ствол. В ствол встроены привод вращения и гидротолкатели свинчивания с реечным механизмом. Реечный механизм установлен с возможностью взаимодействия с зубчатым венцом опорного фланца. В нижней части вертлюг имеет стакан с квадратным сечением, установленный в ответном гнезде тележки, воспринимающей реактивные моменты от привода вращения и гидротолкателей свинчивания. 3 ил.
Description
Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано на существующих буровых установках, работающих как на море, так и на суше.
Известно устройство для бурения скважин, в котором электродвигатель и редуктор размещены на неподвижной площадке, а вращение стволу вертлюга передается через ведущую штангу, выполненную в виде составного длинного стержня с лысками, посредством роликовых вкладышей, вмонтированных в каретке, и цепной передачи [1].
Недостатками этой конструкции являются сложность и громоздкость конструкции, а также низкий коэффициент надежности и работоспособности из-за большого количества подвижных деталей, требующих постоянной настройки и регулировки.
Существует конструкция верхнеприводной бурильной системы, в которой ствол вертлюга, являясь продолжением системы, становится ротором, встроенным в передвижную тележку корпуса (коробки) передач с размещением в ней планетарной системы передач и электродвигателя большой мощности (700 кВт и более) [2 и 3].
Недостатками этих конструкций являются:
1) сложность, громоздкость и тяжеловесность конструкции, вызванные применением специализированной коробки передач, обеспечивающей установку на ней, вне корпуса вертлюга, электродвигателя большой мощности;
2) отсутствие возможности регулировать расход электроэнергии при потреблении малых крутящих моментов вращения ствола;
3) наличие сложной системы охлаждения электродвигателя и значительный расход энергии, используемой на охлаждение.
1) сложность, громоздкость и тяжеловесность конструкции, вызванные применением специализированной коробки передач, обеспечивающей установку на ней, вне корпуса вертлюга, электродвигателя большой мощности;
2) отсутствие возможности регулировать расход электроэнергии при потреблении малых крутящих моментов вращения ствола;
3) наличие сложной системы охлаждения электродвигателя и значительный расход энергии, используемой на охлаждение.
Известна конструкция электроприводного вертлюга с системой устройств для вращательного бурения скважин [4]. Этот вариант выбран за прототип.
В указанной конструкции передача вращения стволу вертлюга осуществляется от реверсивного электродвигателя, имеющего полый вал, через планетарную передачу, встроенную в корпус вертлюга.
Недостатками этой конструкции являются:
1) наличие специализированного громоздкого электродвигателя большой мощности, содержащего пустотелый вал, диаметр отверстия которого зависит от встроенных в него элементов, обеспечивающих передачу крутящего момента стволу вертлюга и его герметизацию при пропускании через вал бурового раствора под давлением, превышающим 30 МПа (320 кг/см2);
2) отсутствие возможности регулировать расход электроэнергии при потреблении малых крутящих моментов вращения ствола;
3) низкий коэффициент надежности и работоспособности из-за большого количества подвижных деталей, находящихся внутри электродвигателя и требующих постоянной настройки, регулировки и смазки трущихся элементов;
4) наличие сложной системы охлаждения электродвигателя и его герметизации.
1) наличие специализированного громоздкого электродвигателя большой мощности, содержащего пустотелый вал, диаметр отверстия которого зависит от встроенных в него элементов, обеспечивающих передачу крутящего момента стволу вертлюга и его герметизацию при пропускании через вал бурового раствора под давлением, превышающим 30 МПа (320 кг/см2);
2) отсутствие возможности регулировать расход электроэнергии при потреблении малых крутящих моментов вращения ствола;
3) низкий коэффициент надежности и работоспособности из-за большого количества подвижных деталей, находящихся внутри электродвигателя и требующих постоянной настройки, регулировки и смазки трущихся элементов;
4) наличие сложной системы охлаждения электродвигателя и его герметизации.
Целью предлагаемого технического решения является упрощение конструкции, улучшение эксплуатационных качеств, снижение энергоемкости, веса и себестоимости изготовления, уменьшение габаритов.
Указанная цель достигается тем, что привод вращения ствола вертлюга размещен внутри корпуса вертлюга и содержит неподвижное зубчатое колесо, закрепленное с корпусом; ствол, опорный фланец которого установлен на опорном подшипнике, имеющий удлиненный зубчатый венец на боковой поверхности фланца; группу сателлитов, сопряженных зацеплением с зубчатым венцом ствола с одной стороны и с зубчатым колесом корпуса с другой стороны и встроенных, в свою очередь, во вращающееся водило, имеющее в верхней части центральное зубчатое колесо, сопряженное зацеплением с двумя ведущими шестернями, закрепленными на валах регулируемых быстроходных асинхронных электродвигателей.
Другой важной целью предлагаемого вертлюга является применение дополнительного реечного механизма с гидротолкателями реек, встроенного в корпус вертлюга, рейки которого входят в зацепление с зубчатым венцом ствола вертлюга при включении гидротолкателей в момент довинчивания или начальной стадии развинчивания ствола вертлюга к (от) буровой колонне (колонны).
Предлагаемая конструкция вертлюга с верхним приводом обеспечивает:
- проведение операций по свинчиванию (развинчиванию) ствола вертлюга с (от) буровой или обсадной колонной (колонны) при спускоподъемных операциях;
- последовательное включение электродвигателей для достижения заданного технологией бурения момента кручения;
- создание дополнительного, значительного по величине, крутящего момента, необходимого при выполнении операций в период довинчивания ствола вертлюга с колонной или в период начальной стадии отвинчивания ствола вертлюга от колонны.
- проведение операций по свинчиванию (развинчиванию) ствола вертлюга с (от) буровой или обсадной колонной (колонны) при спускоподъемных операциях;
- последовательное включение электродвигателей для достижения заданного технологией бурения момента кручения;
- создание дополнительного, значительного по величине, крутящего момента, необходимого при выполнении операций в период довинчивания ствола вертлюга с колонной или в период начальной стадии отвинчивания ствола вертлюга от колонны.
Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что предлагаемый вертлюг с верхним приводом отличается наличием новых элементов, а именно путем размещения на опорном фланце ствола вертлюга, удлиненного зубчатого венца, находящегося в зацеплении: постоянном в верхней части с сателлитами планетарной передачи, водило которой имеет зубчатый венец, сопряженный, в свою очередь, зацеплением с шестернями валов регулируемых быстроходных асинхронных электродвигателей; и кратковременном в нижней части с рейками реечного механизма, снабженного гидротолкателями реек, встроенных в корпусе вертлюга, перемещение которых осуществляется только в момент довинчивания или развинчивания в начальной стадии ствола вертлюга к (от) буровой колонне (колонны).
Таким образом, заявляемый вертлюг с верхним приводом соответствует критерию "Новизна".
Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "Существенные отличия".
На фиг. 1 изображен вертлюг с верхним приводом, вид спереди; на фиг. 2 - вертлюг, вид сбоку с вырывом по корпусу; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1 (расположение реечного механизма с гидротолкателями).
Вертлюг с верхним приводом (фиг. 1) состоит из корпуса 1, соединенного посредством штырей 2 и гаек 3 с нижним стаканом 4, имеющим квадратное сечение; ствола 5 вертлюга и соединенного с ним переводника 6; привода 7 вращения ствола вертлюга; асинхронных электродвигателей 8 с тахогенераторами 9; верхней крышки 10 вертлюга с установленными в ней быстросъемными уплотнениями 11, подвода 12 и реечного механизма 13 с гидротолкателями 14.
На фиг. 2 показано расположение элементов планетарно-цилиндрической передачи и их взаимодействие с корпусом вертлюга. Корпус 1 вертлюга, выполненный в форме стакана, имеет внутреннюю расточку под установку опорного подшипника 15, зубчатого колеса 16 и нижнего радиально-упорного подшипника 17. К нижней части корпуса 1 вертлюга прикреплена крышка 18 со встроенными в ней деталями уплотнения 19.
Ствол 5 вертлюга пустотелый, имеет в средней части опорный фланец 20, опирающийся на опорный подшипник 15. По боковой поверхности фланца 20 размещен зубчатый венец 21, находящийся в зацеплении через шестерни сателлитов 22 с зубчатым колесом 16.
Шестерни сателлитов 22 через стаканы с подшипниками 23 качения встроены в корпус водила 24, опирающегося на опорный подшипник 25, установленный на фланце 20 ствола, и центрирующегося через подшипники 26 качения с верхним стаканом 27 вертлюга, опирающегося, в свою очередь, на опорный подшипник 28.
В верхней части водило 24 имеет зубчатое колесо 29, посредством которого и через паразитную шестерню 30 оно соединено зацеплением с ведущими шестернями 31, закрепленными на валах электродвигателей 8. Ведущие шестерни 31 имеют выходные концы, соединенные с тахогенераторами 9.
Верхняя часть привода 7, образующая цилиндрическую передачу, заключена в корпус 32, нижний фланец которого скреплен с верхним фланцем корпуса 1, а верхний фланец корпуса 32 служит крышкой для установки на ней верхнего стакана 27 вертлюга, опирающегося, в свою очередь, на опорный подшипник 28, установленный на фланце 20 ствола. В верхней части стакан 27 имеет цилиндрическую расточку под установку в нее радиального подшипника 33, центрирующего ствол 5 вертлюга, и расточку под установку в ней верхней крышки 10 вертлюга с установленными в ней быстросъемными уплотнениями 11 и подводом 12. Нижний стакан 4, имеющий квадратное сечение, устанавливается в расточку транспортной тележки 34, также имеющей квадратное сечение, посредством которой реактивные моменты, возникающие от действия привода 7 вращения и гидротолкателей 14, передаются на вертикальные пути буровой установки. Вертикальные пути буровой установки на фиг. 1-3 не показаны.
Взаимодействие реек с зубчатым венцом фланца ствола вертлюга поясняется фиг. 3. Реечный механизм 13 содержит корпус 35, внутрь которого встроена зубчатая рейка 36, соединенная осями 37 со штоками гидротолкателей 14.
Вертлюг с верхним приводом работает:
1. В режиме навинчивания ствола вертлюга на колонну.
1. В режиме навинчивания ствола вертлюга на колонну.
2. В режиме бурения скважины.
3. В режиме отвинчивания ствола вертлюга от колонны.
Работа вертлюга в режиме навинчивания ствола вертлюга на колонну.
Посредством специальных устройств удержания буровой (обсадной) колонны, размещенных на буровой установке или на транспортной тележке 34 вертлюга, производится зажим колонны.
От электродвигателей 8 вращение передается ведущим шестерням 31, находящимся в зацеплении, через паразитную шестерню 30, с центральным зубчатым колесом 29 водила 24 планетарной передачи. Центральное зубчатое колесо 29, получив вращение, приводит во вращательное движение водило 24 со встроенными в него стаканами 23, содержащими шестерни сателлитов 22, перемещает их по окружности, соответствующей радиусу, равному расстоянию оси сателлитов 22 до оси ствола 5 вертлюга. Шестерни сателлитов 22, находясь в зацеплении с одной стороны с зубчатым колесом 16, обкатываясь вокруг него и вращаясь вокруг собственной оси, передают вращение зубчатому венцу 21 ствола 5 вертлюга. При касании нижней торцевой части муфты буровой (обсадной) колонны подается рабочая жидкость в полость корпуса 35, рейки 36 входят в зацепление с зубчатым венцом 21 ствола 5 вертлюга, придавая стволу дополнительный крутящий момент и обеспечивая таким образом гарантированную затяжку и герметизацию ствола вертлюга с колонной. При раскреплении колонны удерживающим устройством ствол вертлюга, проворачиваясь от действия гидротолкателей 14 и привода 7 вращения, выводит рейку 36 из зацепления с зубчатым венцом 21, обеспечивая в дальнейшем свободное вращение ствола вертлюга с колонной.
Работа вертлюга в режиме бурения скважин.
Вращение буровой колонны осуществляется от привода 7 вращения ствола 5 вертлюга с одновременной подачей бурового раствора в полость ствола 5 вертлюга.
В зависимости от потребного по технологии бурения крутящего момента в работу включается один или два электродвигателя 8. Контроль за частотой вращения ствола 5 вертлюга осуществляется тахогенераторами 9, установленными на крышке привода 7, валы которых соединены с валами ведущих шестерен 31.
Работа вертлюга в режиме отвинчивания ствола вертлюга от колонны.
Производится зажим буровой колонны специальным устройством удержания колонн и отключения подачи бурового раствора в полость ствола вертлюга.
Одновременно включается привод 7 вращения ствола 5 вертлюга и подается рабочая жидкость в полости корпуса 35 гидротолкателей 14, происходит суммирование крутящих моментов и обеспечивается гарантированное отвинчивание ствола 5 вертлюга от буровой колонны. При выводе из зацепления реек 36 с зубчатым венцом 21 ствол 5 вертлюга получает ускоренное вращение от привода 7 вращения, завершая отвинчивание (освобождение) ствола вертлюга от колонны.
Предлагаемое техническое решение позволяет значительно упростить конструкцию, улучшить эксплуатационные качества, снизить энергоемкость, вес и себестоимость изготовления, уменьшить габариты, повысить надежность электрооборудования благодаря замене дорогостоящего электродвигателя постоянного тока большой мощности на два малогабаритных асинхронных электродвигателя.
Claims (1)
- ВЕРТЛЮГ С ВЕРХНИМ ПРИВОДОМ, содержащий корпус, пустотелый ствол с опорным фланцем, группу радиальных и опорных подшипников, планетарную зубчатую передачу и электродвигатель, отличающийся тем, что он снабжен установленными на корпусе вертлюга двумя асинхронными электродвигателями, реечным механизмом и гидротолкателями, при этом опорный фланец ствола вертлюга имеет зубчатый венец, верхняя часть которого находится в зацеплении с сателлитами планетарной передачи, причем сателлиты установлены в водиле, которое имеет центральное зубчатое колесо, кинематически связанное с установленными на валах асинхронных двигателей зубчатыми шестернями, а реечный механизм размещен в корпусе вертлюга с возможностью периодического взаимодействия с нижней частью зубчатого венца опорного фланца посредством связанных с рейкой гидротолкателей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5009994 RU2027846C1 (ru) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | Вертлюг с верхним приводом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5009994 RU2027846C1 (ru) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | Вертлюг с верхним приводом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2027846C1 true RU2027846C1 (ru) | 1995-01-27 |
Family
ID=21589208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5009994 RU2027846C1 (ru) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | Вертлюг с верхним приводом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2027846C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2640529C2 (ru) * | 2013-03-19 | 2018-01-09 | Мхвирт Гмбх | Силовой вертлюг для буровых штанг |
RU176350U1 (ru) * | 2017-01-19 | 2018-01-17 | Роберт Минневалиевич Абунагимов | Вертлюг устьевой для добычи нефти полыми штангами |
RU177764U1 (ru) * | 2017-01-27 | 2018-03-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Силовой блок системы верхнего привода |
-
1991
- 1991-12-02 RU SU5009994 patent/RU2027846C1/ru active
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
2. Патент США N 856300504 от 14.04.85 г. (ЕПВ N 0162001). * |
3. Вертлюг с приводом типа ДДМ "650" фирмы" (Норвегия), проспект. * |
4. Патент США N 3766991, кл. E 21B 19/16, 1973. * |
Патент США N B 2178780A, кл. E 21B от 16.02.87. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2640529C2 (ru) * | 2013-03-19 | 2018-01-09 | Мхвирт Гмбх | Силовой вертлюг для буровых штанг |
US10221626B2 (en) | 2013-03-19 | 2019-03-05 | Mhwirth Gmbh | Top drive for a drill string |
RU176350U1 (ru) * | 2017-01-19 | 2018-01-17 | Роберт Минневалиевич Абунагимов | Вертлюг устьевой для добычи нефти полыми штангами |
RU177764U1 (ru) * | 2017-01-27 | 2018-03-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Силовой блок системы верхнего привода |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2027846C1 (ru) | Вертлюг с верхним приводом | |
US3800887A (en) | Drive head assembly for an earth drilling machine | |
CN108223756A (zh) | 一种叶片马达驱动行星齿轮减速组合的中空转钎机构 | |
CN106542070B (zh) | 潜艇螺旋桨3pss+s型并联摆旋增速驱动装置 | |
US3741318A (en) | Boring machine having internal access feature and disassembly method | |
CN207080174U (zh) | 一种用于岩石取芯的液压旋转动力头 | |
CN208010888U (zh) | 一种叶片马达驱动行星齿轮减速组合的中空转钎机构 | |
US4429753A (en) | Rotary pull down pull up drive for drill pipes | |
RU95106957A (ru) | Верхнеприводное бурильное устройство анатолия литвинова | |
CN1234958C (zh) | 一种潜油螺杆泵采油系统 | |
CN209511024U (zh) | 一种齿轮箱及硬岩掘进机 | |
CN100585175C (zh) | 浮力动力机 | |
US2595401A (en) | Drill head | |
RU2011816C1 (ru) | Установка для бурения скважин | |
CN216076960U (zh) | 一种带压作业机用全通径旋转机构 | |
SU1737125A1 (ru) | Забойный агрегат | |
CN2230811Y (zh) | 石油井下无抽油杆螺杆泵采油装置 | |
SU857417A1 (ru) | Устройство дл подводного бурени | |
CN212867398U (zh) | 一种防倾斜垂直钻井装置 | |
CN113530431A (zh) | 一种带压作业机用全通径旋转机构 | |
CN111503226A (zh) | 一种齿轮箱及硬岩掘进机 | |
CN218407292U (zh) | 一种石油钻机转盘 | |
CN215520755U (zh) | 一种用于煤矿地质防治水的活动连接架组件 | |
CN219858986U (zh) | 可以切换动力源的刮板输送机永磁驱动装置 | |
CN202012290U (zh) | 油田专用修井转盘 |