RU2204680C1

RU2204680C1 - Mobile repair-drilling unit

Info

Publication number: RU2204680C1
Application number: RU2002112762/03A
Authority: RU
Inventors: Р.А. Юсупов; Ю.Н. Никитенко; Г.И. Абакумов; Н.И. Попов; Г.Ф. Логинов; С.М. Ванюков; Н.И. Кузнецов
Original assignee: Юсупов Рим Адисович; Никитенко Юрий Николаевич; Абакумов Геннадий Ильич; Попов Николай Иванович; Логинов Геннадий Федорович; Ванюков Сергей Михайлович; Кузнецов Николай Иванович
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2003-05-20

Abstract

FIELD: drilling equipment, particularly, mobile drilling units designed for drilling, completion, repair and recovery of prospecting, hydrogeological, water and development oil and gas wells. SUBSTANCE: unit includes self-propelled transportation base, for instance, truck. Mounted on truck are must with pulley-block system, drawworks, mechanical drive of main mechanism, hydraulic drive of auxiliary mechanisms and hydraulic outtriggers. Drive of main mechanisms has reversive DC motor installed on platform in front of drawworks. DC motor is kinematically connected with distributing reduction gear of drive, drawworks and rotor. Invention provides for increase of reliability and efficiency of operation due to inclusion into unit of reversive DC motor that makes it possible under corresponding conditions to change from truck engine drive to operation with drive from electric motor with advantages intrinsic in said type of drive. EFFECT: higher efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике, а именно к мобильным буровым агрегатам, предназначенным для бурения, освоения, ремонта, восстановления скважин: поисковых, гидрогеологических, водозаборных, эксплуатационных (нефтяных, газовых). The invention relates to drilling equipment, namely to mobile drilling units designed for drilling, development, repair, restoration of wells: prospecting, hydrogeological, water intake, production (oil, gas).

Мобильные агрегаты, подъемники и установки имеют привод от двигателя внутреннего сгорания - дизельного или карбюраторного и делятся на две группы по приводу. Mobile units, hoists and installations are driven by an internal combustion engine - diesel or carburetor and are divided into two groups according to the drive.

Первая группа агрегатов имеет привод механизмов для бурения и выполнения спуско-подъемных работ только от ходового двигателя внутреннего сгорания шасси автомобиля, на котором агрегат смонтирован. Этот агрегат универсально-приводным быть не может, т.к. имеет единственный двигатель для привода агрегатов, установки и автомобиля, и в случае его остановки останавливаются все механизмы. The first group of units has a drive mechanism for drilling and hoisting operations only from the running internal combustion engine of the chassis of the vehicle on which the unit is mounted. This unit cannot be universal-driven, because It has a single engine to drive the units, the installation and the car, and if it stops, all mechanisms stop.

Вторая группа агрегатов приводится в действие дополнительным двигателем внутреннего сгорания, установленным на общей площадке механизмов бурового агрегата. Этот двигатель работает независимо от ходового двигателя внутреннего сгорания шасси автомобиля и является единственным приводом бурового агрегата. Этот агрегат универсально-приводным не считается, т.к. при остановке основного двигателя двигатель шасси не может приводить в действие буровой агрегат, т.к. в кинематическую схему агрегата не включен. The second group of units is driven by an additional internal combustion engine installed on a common platform of the drilling unit mechanisms. This engine works independently of the running engine of the internal combustion engine of the chassis of the car and is the only drive of the drilling unit. This unit is not considered universal drive because when the main engine is stopped, the chassis engine cannot drive the drilling unit, because in the kinematic diagram of the unit is not included.

Агрегаты, приводимые в действие двигателем внутреннего сгорания шасси автомобиля или дополнительным палубным двигателем внутреннего сгорания, имеют малый перечень видов буровых работ. В случае выхода из строя единственного привода-двигателя внутреннего сгорания останавливается вся установка и ведение всех работ. Зачастую остановка ведет к сложным авариям и большим финансовым затратам. Units driven by an internal combustion engine of a car chassis or an additional deck-mounted internal combustion engine have a small list of types of drilling operations. In the event of failure of a single drive-internal combustion engine, the entire installation and all operations are stopped. Often, a stop leads to complex accidents and high financial costs.

Известна передвижная бурильная установка, содержащая базовое шасси с силовой установкой и трансмиссией, буровую мачту со штангой, несущей буровой инструмент, расположенные на мачте блока, крюковую подвеску и лебедку с канатом (см. а.с. СССР 160482, МПК Е 21 В 7/02, 1963 г.). Known mobile drilling rig containing a base chassis with a power unit and transmission, a drill mast with a rod carrying a drilling tool located on the mast of the block, a hook suspension and a winch with a rope (see AS USSR 160482, IPC E 21 V 7 / 02, 1963).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции лебедки, обусловленная раздельной запасовкой канатов. A disadvantage of the known device is the design complexity of the winch, due to the separate stock of ropes.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому агрегату является мобильный ремонтно-буровой агрегат, который включает самоходную транспортную базу, например грузовой автомобиль, на платформе которой смонтированы мачта с талевой системой, буровая лебедка, механический привод основных механизмов, гидравлический привод вспомогательных механизмов, передние и задние гидравлические аутригеры. The closest in technical essence and the achieved result to the claimed unit is a mobile repair and drilling unit, which includes a self-propelled transport base, for example, a truck, on the platform of which a mast with a hoist system, a winch, a mechanical drive of the main mechanisms, a hydraulic drive of auxiliary mechanisms are mounted, front and rear hydraulic outriggers.

Характерной особенностью агрегата является то, что он снабжен смонтированной на транспортной базе дополнительной регулировочной платформой, закрепленной на задних аутригерах (см. патент РФ 2162133, МПК Е 21 В 7/02, бюл. 2, 2001 г.). A characteristic feature of the unit is that it is equipped with an additional adjusting platform mounted on a transport base mounted on the rear outriggers (see RF patent 2162133, IPC E 21 B 7/02, bull. 2, 2001).

Недостатками агрегата-прототипа является отсутствие универсальности при его эксплуатации. The disadvantages of the prototype unit is the lack of versatility in its operation.

Задачей создания изобретения является разработка конструкции агрегата, которая позволяла эксплуатировать агрегат при наличии источника электроэнергии (передвижная дизель-генераторная электростанция или промышленная электросеть). The objective of the invention is to develop the design of the unit, which allowed to operate the unit in the presence of a source of electricity (mobile diesel generator power station or industrial power grid).

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как мобильный ремонтно-буровой агрегат, включающий самоходную транспортную базу, например грузовой автомобиль, на платформе которой смонтированы вышка с талевой системой, буровая лебедка, механический привод основных механизмов, в состав которых входят ротор и буровая лебедка, гидравлический привод вспомогательных механизмов и гидравлические аутригеры, и отличительных существенных признаков, таких как основные механизмы мобильного ремонтно бурового агрегата выполнены с возможностью их привода, как от двигателя самоходной транспортной базы, который кинематически через раздаточную коробку, коробку перемены передач и карданную передачу связан с раздаточным редуктором основных механизмов, так и равнозначно от реверсивного электродвигателя постоянного тока, установленного на платформе перед буровой лебедкой, который кинематически связан с раздаточным редуктором привода буровой лебедки и ротором. The problem is solved using the features specified in the claims common to the prototype, such as a mobile repair and drilling unit, including a self-propelled transport base, for example, a truck, on the platform of which a tower with a tackle system, a drill hoist, a mechanical drive of the main mechanisms are mounted, which includes a rotor and a drawworks, a hydraulic drive of auxiliary mechanisms and hydraulic outriggers, and distinctive essential features, such as the main mechanisms of the mobi The drilling repair unit is made with the possibility of their drive, both from the self-propelled transport base engine, which is kinematically connected to the transfer gearbox of the main mechanisms through the transfer case, gearbox and cardan gear, and is equivalent to a reversible DC electric motor mounted on the platform in front of the drilling a winch that is kinematically connected to a distributor gear for a drawworks drive and a rotor.

Сочетание признаков как известных, так и новых позволяет создать универсально-приводной мобильный ремонтно-буровой агрегат. Указанные выше отличительные признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи и являются существенными. Использование предлагаемого сочетания существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности "новизна". Единая совокупность новых существенных признаков с общими, известными обеспечивает решение поставленной задачи, является неочевидной для специалистов в данной области техники и свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию патентоспособности "изобретательский уровень". The combination of features, both known and new, allows you to create a universal drive mobile repair and drilling unit. The above distinguishing features, each individually and all together, are aimed at solving the problem and are significant. The use of the proposed combination of significant distinguishing features in the prior art is not found, therefore, the proposed technical solution meets the patentability criterion of "novelty." A single set of new essential features with common, well-known provides a solution to the problem, is not obvious to specialists in this field of technology and indicates the conformity of the claimed technical solution to the patentability criterion of "inventive step".

Настоящее изобретение конкретно иллюстрируется следующими примерами осуществления изобретения, которые иллюстрируют, но не ограничивают объем использования изобретения. The present invention is specifically illustrated by the following embodiments, which illustrate but do not limit the scope of use of the invention.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами. The invention is illustrated by the following drawings.

На фиг. 1 показан общий вид агрегата; на фиг.2 - кинематическая схема агрегата. In FIG. 1 shows a general view of the unit; figure 2 is a kinematic diagram of the unit.

Мобильный ремонтно-буровой агрегат включает самоходную транспортную базу 1 (фиг. 1), например грузовой автомобиль на шасси БАЗ-69096 или КЗКТ. На платформе 2 транспортной базы 1 смонтирована вышка 3 с талевой системой 4, буровая лебедка 5, механический привод 6 основных механизмов агрегата (лебедки, ротора и др.), гидравлический привод 7 вспомогательных механизмов (механизмы подъема вышки, аутригеров и др.), аутригеры 8. A mobile repair and drilling unit includes a self-propelled transport base 1 (Fig. 1), for example, a truck on a BAZ-69096 or KZKT chassis. On platform 2 of transport base 1, a tower 3 with a tackle system 4 is mounted, a drill winch 5, a mechanical drive 6 of the main unit mechanisms (winch, rotor, etc.), a hydraulic drive 7 auxiliary mechanisms (lifting mechanisms of the tower, outriggers, etc.), outriggers 8.

Привод 6 основных механизмов снабжен реверсивным электродвигателем постоянного тока 9, установленным на платформе 2 перед буровой лебедкой 5. Двигатель 9 кинематически связан с раздаточным редуктором 10 привода буровой лебедки 5 и ротора (фиг.2). The drive 6 of the main mechanisms is equipped with a reversible DC motor 9 installed on the platform 2 in front of the drawworks 5. The engine 9 is kinematically connected with a transfer gear 10 of the drawworks drive 5 and the rotor (figure 2).

Самоходная транспортная база 1 содержит двигатель 11 (ЯМЗ 8424.10 мощностью 450 л.с.) с коробкой передач 12, который посредством вала 13 связан с коробкой отбора мощности 14. Коробка отбора мощности 14 через передаточный вал 15 связана с редуктором раздаточным 16 привода насосов, через вал 17 с редуктором раздаточным 10 привода буровой лебедки 5 и ротора 18. Редуктор раздаточный 10 через выходной вал 19, звездочки Z=31, Z=18, цепные передачи 20 связан с подъемным валом 21 лебедки 5. Выходной вал раздаточного редуктора 10 через муфту 22 и карданные валы 23, через угловой редуктор 24 связан с ротором 18 универсально-приводным. Self-propelled transport base 1 contains an engine 11 (YaMZ 8424.10 with a power of 450 hp) with a gearbox 12, which is connected via a shaft 13 to a power take-off 14. The power take-off 14 is connected via a transfer shaft 15 to a gear case 16 for pump drives, through shaft 17 with a transfer gear 10 for the winch drive 5 and rotor 18. The transfer gear 10 through the output shaft 19, sprockets Z = 31, Z = 18, chain gears 20 is connected to the lifting shaft 21 of the winch 5. The output shaft of the transfer gear 10 through the clutch 22 and cardan shafts 23, through the angular p duktor 24 is connected to the rotor 18 of universal driving.

Электродвигатель постоянного тока 9 типа П2-450-48 ЛУХЛЗ (мощностью 500 кВт) через муфту 24, звездочки Z=15, Z=30 и цепную передачу 25 аварийного привода 26 связан с редуктором раздаточным 10 привода буровой лебедки 5 и ротором 18. Вал 21 лебедки 5 имеет тормоз 27 вспомогательный гидравлический. Валы 23 имеют промежуточную опору 28. Механизм подъема вышки 3 содержит тартальный барабан 29. An electric motor of direct current 9, type П2-450-48 ЛУХЛЗ (with a power of 500 kW) through a coupling 24, sprockets Z = 15, Z = 30 and a chain gear 25 of the emergency drive 26 is connected to the gearbox of the transfer gear 10 of the drawworks drive 5 and the rotor 18. Shaft 21 winch 5 has a hydraulic auxiliary brake 27. The shafts 23 have an intermediate support 28. The lifting mechanism of the tower 3 includes a tartar drum 29.

Мобильный ремонтно-буровой агрегат работает следующим образом. Mobile repair and drilling unit operates as follows.

Запускают электродвигатель 9 (фиг.2), который подключен к промышленной электросети или передвижной дизель-генераторной электростанции, и он через пневматическую муфту 24 и цепную передачу 25 со звездочками Z=30, Z=15 передает вращение и необходимую мощность редуктору раздаточному 10. Редуктор раздаточный 10 через выходные валы 19 и карданные передачи передает вращение и мощность на звездочки Z=15 и Z=18, от этих звездочек мощность цепными передачами передается подъемному валу 21 лебедки 5 установки для производства необходимых спуско-подъемных операций и поддержания бурильной колонны на весу. От раздаточного редуктора 10 через муфту 22 карданной передачей 23 мощность предается редуктору угловому 24, который через карданную передачу 23 приводит в действие ротор 18 бурового агрегата. Все механизмы, привод которых описан выше, от электродвигателя постоянного тока 9 равнозначно могут приводиться в действие от дизельного двигателя 11 привода шасси автомобиля 1. Двигатель 11 через раздаточную коробку 12 и коробку перемены передач 14 через карданную передачу 15 приводит в действие редуктор раздаточный 10, который в свое время может равнозначно приводиться в действие от электродвигателя постоянного тока 9. Далее передача мощности от дизельного двигателя 11 происходит по схеме, которая описана выше в случае привода бурового агрегата от электродвигателя постоянного тока 9. An electric motor 9 is started (Fig. 2), which is connected to an industrial power supply network or a mobile diesel-generator power station, and through a pneumatic clutch 24 and a chain gear 25 with asterisks Z = 30, Z = 15 it transmits rotation and the required power to the transfer gear 10. The gearbox the dispensing 10 through the output shafts 19 and cardan gears transmits rotation and power to the sprockets Z = 15 and Z = 18, from these sprockets the power is transmitted by chain gears to the lifting shaft 21 of the winch 5 of the installation for the production of the necessary hoisting operations s and maintaining the drill string in weight. From the transfer gearbox 10 through the clutch 22 by the cardan gear 23, the power is transferred to the angular gear 24, which drives the rotor 18 of the drilling unit through the cardan gear 23. All mechanisms, the drive of which is described above, from a DC motor 9 can equally be driven by a diesel engine 11 of the chassis drive of the vehicle 1. The engine 11 through the transfer box 12 and the gearbox 14 through the cardan gear 15 drives the transfer gear 10, which at one time, it can equally be driven by a direct current electric motor 9. Further, the power transmission from the diesel engine 11 occurs according to the scheme described above in the case of a drilling unit drive that the DC motor 9.

Предложена кинематическая схема универсально-приводного мобильного агрегата. Агрегат стал универсально-приводным потому, что в кинематическую схему дизельного привода введен реверсивный электродвигатель постоянного тока с самоторможением и регулируемым от нуля до номинального числом оборотов. Электродвигатель, включенный в схему дизельного привода агрегата, приводит в действие все механизмы агрегата, работает независимо от ходового двигателя шасси автомобиля и приводится в действие от энергии, вырабатываемой дизель-генераторной передвижной электростанцией или от промышленной электросети, расположенной на небольшом расстоянии от производства буровых и ремонтных работ. Универсальность электро-дизельной приводной установки заключается в том, что в случае отключения электроэнергии, выхода из строя приводного электродвигателя, включенного в кинематическую схему универсально-приводного привода, немедленно включается в работу двигатель шасси автомобиля и выполняет все функции электродвигателя постоянного тока. Остановки процесса бурения или освоения не происходит. Аварии и затраты по вине привода исключаются. A kinematic scheme of a universal drive mobile unit is proposed. The unit became universal-driven because a reversible DC motor with self-braking and adjustable from zero to the nominal speed was introduced into the kinematic scheme of the diesel drive. An electric motor, included in the unit’s diesel drive circuit, drives all the unit’s mechanisms, operates independently of the car’s chassis engine and is driven by energy generated by a mobile diesel generator or industrial power network located a short distance from the production of drilling and repair works. The universality of the electro-diesel drive installation is that in the event of a power outage, failure of the drive electric motor included in the kinematic scheme of the universal drive, the car’s chassis engine is immediately turned on and performs all the functions of a direct current electric motor. Stopping the drilling process or development does not occur. Accidents and costs due to the fault of the drive are excluded.

Универсально-приводной мобильный агрегат имеет ряд преимуществ над серийно выпускаемыми агрегатами с приводом от двигателя внутреннего сгорания. A universal drive mobile unit has several advantages over commercially available units driven by an internal combustion engine.

Первое преимущество заключается в том, что в случае работы на приводе от электродвигателя постоянного тока при необходимости можно выполнять все виды работ на минимальных оборотах электродвигателя, это значительно обезопасит выполнение сложных работ по ликвидации аварий в бурении и при осложнениях скважин, т. к. обороты электродвигателя постоянного тока можно регулировать от нуля до максимума. Двигатель внутреннего сгорания разрешается эксплуатировать при 500-1200 об/мин, а от 0 до 500 об/мин вообще работать не может. The first advantage is that if you work on a drive from a DC motor, if necessary, you can perform all types of work at minimum motor speed, this will significantly protect the performance of complex work to eliminate accidents in drilling and well complications, since the motor speed DC can be adjusted from zero to maximum. The internal combustion engine is allowed to operate at 500-1200 rpm, and from 0 to 500 rpm can not work at all.

Вторым преимуществом является то, что агрегат значительно легче обслуживается и эксплуатируется в суровых условиях низких температур Сибири и Заполярья, т.к. электродвигатель не требует предпускового разогрева и поддержания необходимой температуры во время эксплуатации, что необходимо для двигателя внутреннего сгорания. The second advantage is that the unit is much easier to maintain and operate in the harsh conditions of low temperatures in Siberia and the Arctic, because the electric motor does not require preheating and maintaining the required temperature during operation, which is necessary for an internal combustion engine.

Третьим преимуществом является то, что агрегат при работе на приводе от электродвигателя не требует заправки дизельным топливом или бензином, а в условиях Заполярья - только арктическим топливом и дорогостоящими смазочными материалами, различными при зимнем и летнем обслуживании. The third advantage is that the unit when running on an electric motor drive does not require refueling with diesel fuel or gasoline, and in the conditions of the Arctic it only requires arctic fuel and expensive lubricants that are different for winter and summer maintenance.

Четвертым и одним из важнейших преимуществ является экологическая чистота универсально-приводного мобильного агрегата при эксплуатации на электродвигателе. Отсутствует замазученность территории и загазованность атмосферы выхлопными газами двигателя внутреннего сгорания. Значительно улучшаются санитарные условия для работы обслуживающего персонала. The fourth and one of the most important advantages is the environmental friendliness of the universal drive mobile unit when operating on an electric motor. There is no contamination of the territory and gas contamination of the atmosphere by the exhaust gases of the internal combustion engine. Significantly improved sanitary conditions for the staff.

Claims

A mobile repair and drilling unit, including a self-propelled transport base, for example, a truck, on the platform of which a tower with a tackle system is mounted, a drill winch, a mechanical drive of the main mechanisms, which include a rotor and a drill winch, a hydraulic drive of auxiliary mechanisms and hydraulic outriggers, characterized the fact that the main mechanisms of the mobile repair and drilling unit are made with the possibility of their drive as from the engine of a self-propelled transport base, which kinematically Through a transfer case, a gear change box and a cardan transmission, it is connected to the transfer gearbox of the main mechanisms, and is equivalent to a reversible DC motor mounted on the platform in front of the drawworks, which is kinematically connected to the transfer gear for the drawworks and rotor drive.