RU2280751C1

RU2280751C1 - Drilling pipe rack

Info

Publication number: RU2280751C1
Application number: RU2005100124/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Воробьев (RU); Владимир Николаевич Воробьев; Сергей Николаевич Трофимов (RU); Сергей Николаевич Трофимов; Валентин Яковлевич Заслов (RU); Валентин Яковлевич Заслов; В чеслав Федорович Роженцов (RU); Вячеслав Федорович Роженцов
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2006-07-27

Abstract

FIELD: drilling rig equipment, particularly racks, ramps, troughs or bins, for holding the lengths of rod singly or connected.

SUBSTANCE: device comprises delivery means and drum connected to the delivery means by means of hydraulic cylinders and rotary levers of the delivery means. The drum is provided with orifices arranged along drum perimeter. The rack also has rotary drum lever coaxial to the drum and drum rotation hydraulic cylinder hinged to rotary lever of delivery means. The first drum fixing hydraulic cylinder is rigidly connected to rotary lever of the drum. The second drum fixing hydraulic cylinder is connected to one rotary lever of the delivery means. The first and the second hydraulic cylinders have shafts, which may cooperate with orifices formed along drum perimeter. Central part of shaft cavity of the first fixing hydraulic cylinder communicates with cavity located downstream of the second fixing hydraulic cylinder piston. Cavity located downstream of the first fixing hydraulic cylinder communicates with central part of shaft cavity defined in the second fixing hydraulic cylinder. Central part of shaft cavity created in drum rotation hydraulic cylinder is connected with central part of cavity located downstream of piston and with central part of shaft cavity provided in the first fixing hydraulic cylinder via check valve. Central part of downstream piston cavity created in drum rotation hydraulic cylinder is communicated with central part of downstream piston cavity and with central part of shaft cavity located in the second fixing hydraulic cylinder via check valve. Central parts of shaft cavities of the first and the second fixing hydraulic cylinders are communicated with discharge and pressure manifolds via hydraulic control means.

EFFECT: increased reliability of rack drum rotation, prevention of device jamming due to provision of drum rotation operation sequence performing and due to impossibility of next drum rotation operation execution without previous one termination.

3 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для буровых станков, в частности к кассетам для буровых штанг.The invention relates to equipment for drilling rigs, in particular to cassettes for drill rods.

Известно устройство для смены и хранения штанг на буровых станках, включающее плоский магазин для буровых штанг, манипулятор с захватами, стопорную вилку с приводом от пневмоцилиндра, установленную на шпинделе вращателя, манипулятор снабжен выдвижным фиксатором, выполненным в виде установленной в корпусе захвата выдвижной вилки с пневмоцилиндром, рабочая полость которого пневматически связана через распределитель с рабочей полостью пневмоцилиндра стопорной втулки (см. А.с. СССР №583280, кл. Е 21 В 19/06, 1975 г.).A device for changing and storing rods on drilling rigs is known, including a flat magazine for drill rods, a manipulator with grippers, a locking fork driven by a pneumatic cylinder mounted on a spindle of the rotator, the manipulator is equipped with a sliding lock made in the form of a retractable fork with a pneumatic cylinder mounted in the gripping housing , the working cavity of which is pneumatically connected through the distributor to the working cavity of the pneumatic cylinder of the locking sleeve (see A.S. USSR No. 583280, class E 21 B 19/06, 1975).

Недостатком устройства является большие габаритные размеры магазина для штанг, что ограничивает отвод устройства от оси бурения и затрудняет работу вращателя при бурении скважин.The disadvantage of this device is the large overall dimensions of the magazine for the rods, which limits the removal of the device from the axis of drilling and complicates the work of the rotator when drilling wells.

Известна также кассета для буровых штанг, включающая полую ось, упорный диск, фиксаторы, подпружиненные храповики, поддерживающие лотки, водило, тягу и толкатели. Вилкой оси кассеты установлен подпружиненный плунжер, взаимодействующий посредством тяги с толкателями, причем толкатели имеют внутренние проточки для зацепления с тягой (см. А.с. СССР №383824, кл. Е 21 В 19/14, 1971 г.).A cassette for drill rods is also known, including a hollow axis, a thrust disc, latches, spring-loaded ratchets, supporting trays, a carrier, traction and pushers. A cartridge axle fork has a spring-loaded plunger interacting by means of traction with pushers, and the pushers have internal grooves for engagement with the traction (see A.S. USSR No. 383824, class E 21 B 19/14, 1971).

Наиболее близкой к изобретению является кассета для буровых штанг, содержащая податчик, на котором посредством пневмоцилиндра податчика и поворотных рычагов податчика шарнирно закреплен барабан с отверстиями по периметру и штангами. На одном из поворотных рычагов податчика закреплены подпружиненный упор с возможностью взаимодействия с храповым колесом барабана и подпружиненный фиксатор с возможностью взаимодействия с отверстиями по периметру барабана (см. А.с. СССР №643620, кл. Е 21 В 19/14, 1976 г.).Closest to the invention is a cassette for drill rods containing a feeder, on which a drum with holes along the perimeter and rods is pivotally mounted by means of a pneumatic cylinder of the feeder and rotary levers of the feeder. A spring-loaded stop with the possibility of interaction with the ratchet wheel of the drum and a spring-loaded lock with the possibility of interaction with holes along the perimeter of the drum are fixed on one of the rotary levers of the feeder (see AS USSR No. 643620, class E 21 B 19/14, 1976 )

Данная кассета для буровых штанг имеет общие с предыдущей кассетой недостатки.This drill cassette has drawbacks common with the previous cassette.

Ненадежность поворота барабана кассеты храповым механизмом. Возможность его остановки в недовернутом состоянии - не на полный шаг храпового механизма и заклинивание устройства. Это связано с ненадежностью взаимодействия подпружиненного фиксатора с отверстиями по периметру барабана.Unreliability of rotation of the cassette drum with a ratchet mechanism. The possibility of stopping it in an untwisted state is not a complete step of the ratchet mechanism and jamming of the device. This is due to the unreliability of the interaction of the spring-loaded clamp with holes along the perimeter of the drum.

Изобретение решает задачу повышения надежности поворота барабана кассеты, устранение заклинивания устройства путем обеспечения выполнения последовательности операций поворота барабана кассеты и невозможности включения последующей операции без выполнения предыдущей.The invention solves the problem of improving the reliability of rotation of the drum of the cartridge, eliminating jamming of the device by ensuring the execution of the sequence of operations of rotation of the drum of the cartridge and the inability to turn on the next operation without performing the previous one.

Для достижения поставленной цели заявляемое изобретение - кассета для буровых штанг содержит следующие, выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только одной задачи.To achieve this goal, the claimed invention is a cassette for drill rods contains the following essential features expressed by certain concepts, the totality of which is aimed at solving only one problem.

Изобретение содержит податчик, на котором посредством гидроцилиндров податчика и поворотных рычагов податчика шарнирно закреплен барабан с отверстиями по периметру и штангами.The invention comprises a feeder on which, with the aid of the hydraulic cylinders of the feeder and the rotary levers of the feeder, a drum with perimeter holes and rods is pivotally mounted.

По отношению к наиболее близкому аналогу у заявляемого имеются следующие отличительные признаки. Кассета снабжена соосно установленным с барабаном поворотным рычагом барабана и гидроцилиндром поворота барабана, шарнирно закрепленным на поворотном рычаге податчика, причем на поворотном рычаге барабана жестко закреплен первый гидроцилиндр-фиксатор барабана, а на одном из поворотных рычагов податчика закреплен второй гидроцилиндр-фиксатор барабана, штоки которых установлены с возможностью взаимодействия с отверстиями по периметру барабана, при этом центральная часть штоковой полости первого гидроцилиндра-фиксатора сообщена с запоршневой полостью второго гидроцилиндра-фиксатора, а запоршневая полость первого гидроцилиндра-фиксатора сообщена с центральной частью штоковой полости второго гидроцилиндра-фиксатора, центральная часть штоковой полости гидроцилиндра поворота барабана сообщена с центральной частью запоршневой полости, а через обратный клапан - с центральной частью штоковой полости первого гидроцилиндра-фиксатора, центральная часть запоршневой полости гидроцилиндра поворота барабана сообщена с центральной частью запоршневой полости, а через обратный клапан с центральной частью штоковой полости второго гидроцилиндра-фиксатора, центральные части штоковых полостей первого и второго гидроцилиндров-фиксаторов сообщены через гидрораспределитель со сливной и напорной гидромагистралями.In relation to the closest analogue of the claimed have the following distinctive features. The cassette is equipped with a rotary drum lever and a drum rotation cylinder coaxially mounted with the drum and pivotally mounted on the rotary lever of the feeder, the first hydraulic cylinder-clamp of the drum being rigidly fixed to the rotary lever of the drum, and the second hydraulic cylinder-clamp of the drum fixed to one of the rotary levers of the drum, the rods of which installed with the possibility of interaction with the holes around the perimeter of the drum, while the Central part of the rod cavity of the first locking cylinder is in communication the piston cavity of the second locking cylinder, and the piston cavity of the first locking cylinder is in communication with the central part of the rod cavity of the second locking cylinder, the central part of the rod cavity of the drum rotation cylinder is in communication with the central part of the piston cavity, and through the check valve, with the central part of the rod cavity of the first hydraulic cylinder-retainer, the Central part of the piston cavity of the hydraulic cylinder turning the drum is in communication with the Central part of the piston cavity, and through the arr a valve with the central part of the rod cavity of the second retainer cylinder, the central parts of the rod cavities of the first and second retainer cylinders are communicated through a valve with a drain and pressure hydraulic lines.

Такая совокупность признаков обеспечивает выполнение последовательности операций поворота барабана кассеты и невозможность включения последующей операции без полного выполнения предыдущей. Это повышает надежность поворота барабана кассеты, и устраняется заклинивание устройства.This set of features ensures the execution of the sequence of operations of rotation of the drum of the cassette and the inability to turn on the next operation without fully performing the previous one. This increases the reliability of rotation of the drum cartridge, and eliminates jamming of the device.

По имеющимся сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявленного изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".According to reports, the set of essential features characterizing the essence of the claimed invention is not known from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty."

По мнению авторов, сущность заявленного изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, т.к. из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат совокупности признаков, которые отличают от близкого аналога заявленное изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".According to the authors, the essence of the claimed invention should not be obvious to a specialist from the prior art, because it does not reveal the above effect on the obtained technical result of a combination of features that distinguish the claimed invention from a close analogue, which allows us to conclude that it meets the criterion of "inventive step".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в конструкции кассет для буровых штанг. При этом повышается надежность поворота барабана кассеты и устраняется закливание устройства. Таким образом, можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применяемость".The set of essential features characterizing the essence of the invention, in principle, can be repeatedly used in the design of cassettes for drill rods. This increases the reliability of rotation of the drum cassette and eliminates jamming of the device. Thus, we can conclude that the invention meets the criterion of "industrial applicability".

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид кинематической схемы устройства, на фиг.2 - общий вид гидравлической схемы устройства, на фиг.3 - общий вид устройства, установленного на транспортной базе.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a General view of the kinematic diagram of the device, Figure 2 is a General view of the hydraulic circuit of the device, Figure 3 is a General view of the device mounted on a transport base.

Кассета для буровых штанг содержит податчик 1, которым посредством гидроцилиндров 2 податчика 1 и поворотных рычагов 3 податчика 1 закреплен барабан 4 с отверстиями 5 по периметру и штангами 6.The cassette for drill rods contains a feeder 1, by which a drum 4 with holes 5 around the perimeter and rods 6 is fixed by means of hydraulic cylinders 2 of the feeder 1 and the rotary levers 3 of the feeder 1.

Кассета снабжена соосно установленным с барабаном 4 поворотным рычагом 7 барабана 4 и гидроцилндром поворота 8 барабана 4, шарнирно закрепленным на поворотном рычаге 3 податчика 1, причем на поворотном рычаге 7 барабана 4 жестко закреплен первый гидроцилиндр-фиксатор 9 барабана 4, а на одном из поворотных рычагов 3 податчика 1 закреплен второй гидроцилиндр-фиксатор 10 барабана 4, штоки которых установлены с возможностью взаимодействия с отверстиями 5 по периметру барабана 4. Центральная часть штоковой полости первого гидроцилиндра-фиксатора 9 сообщена с запоршневой полостью второго гидроцилиндра-фиксатора 10, а запоршневая полость первого гидроцилиндра-фиксатора 9 сообщена с центральной частью штоковой полости второго гидроцилиндра-фиксатора 10. Центральная часть штоковой полости гидроцилиндра поворота 8 барабана 4 сообщена с центральной частью запоршневой полости, а через обратный клапан 11 с центральной частью штоковой полости первого гидроцилиндра-фиксатора 9. Центральная часть запоршневой полости гидроцилиндра 8 поворота барабана 4 сообщена с центральной частью запоршневой полости, а через обратный клапан 12 с центральной частью штоковой полости второго гидроцилиндра-фиксатора 10. Центральные части штоковых полостей первого и второго гидроцилиндров-фиксаторов (9 и 10) сообщены через гидрораспределитель 13 со сливной 14 и напорной 15 гидромагистралями.The cassette is equipped with a rotary lever 7 of the drum 4 coaxially mounted with the drum 4 and a rotation cylinder 8 of the drum 4, pivotally mounted on the rotary lever 3 of the feeder 1, and the first hydraulic cylinder-retainer 9 of the drum 4 is rigidly fixed to the rotary lever 7 of the drum 4, and on one of the rotary levers 3 of the feeder 1 secured a second locking cylinder 10 of the drum 4, the rods of which are installed with the possibility of interaction with the holes 5 around the perimeter of the drum 4. The Central part of the rod cavity of the first locking cylinder 9 with communicates with the piston cavity of the second locking cylinder 10, and the piston cavity of the first locking cylinder 9 is in communication with the central part of the rod cavity of the second locking cylinder 10. The central part of the rod cavity of the rotation cylinder 8 of the drum 4 is in communication with the central part of the piston cavity, and through the check valve 11 with the central part of the rod cavity of the first locking cylinder 9. The central part of the piston cavity of the cylinder 8 of the rotation of the drum 4 is in communication with the central part of the piston cavity and through a check valve 12 with the central portion of the second rod end of the hydraulic cylinder-lock 10. The central part of the rod end of the first and second hydraulic cylinders latches (9 and 10) communicated through the valve 13 with a drain 14 and discharge 15 gidromagistralyami.

Устройство работает следующим образом. Включением гидроцилиндров 2 и поворотом рычагов 3 барабана 4 кассеты выводятся на ось бурения. Буровая штанга 6 навинчивается на вращатель 16 и приподнимается вверх до выхода из упора 18. Барабан 4 посредством гидроцилиндров 2 и рычагов 3 отводится в исходное положение, а буровая штанга 6 навинчивается на буровой став, находящийся в скважине 17. При углублении скважины 17 на длину буровой штанги 6 вращатель отвинчивается от бурового става и поднимается в крайнее верхнее положение на податчике 1. Включением гидроцилиндров 2 и поворотом рычагов 3 барабана 4 выводится на ось бурения. Переключением гидрораспределителя 13 в первое положение давление на напорной магистрали 15 передается в штоковую полость гидроцилиндра-фиксатора 9 и шток поршня выводится из отверстия 5 барабана 4. Одновременно давление из напорной магистрали передается в запоршневую полость гидроцилиндра-фиксатора 10 и шток вводится в одно из отверстий 5 барабана 4. При втягивании в гидроцилиндр-фиксатор 9 штока его поршень открывает отверстие в центральной части и давление из штоковой полости этого цилиндра поступает в штоковую полость гидроцилиндра 8, который своим штоком поворачивает рычаг 7 до совмещения штока гидроцилиндра-фиксатора 9 с осью следующего отверстия 5. Гидрораспределитель 13 переключают во второе положение, давление из напорной магистрали 15 подается в штоковую полость гидроцилиндра-фиксатора 10 и шток поршня выводится из отверстия 5 барабана 4. Одновременно давление из напорной магистрали передается в запоршневую полость гидроцилиндра-фиксатора 9 и шток поршня вводится в одно из отверстий 5 барабана 4. При втягивании в гидроцилиндр-фиксатор 10 штока его поршень открывает отверстие в центральной части и давление из штоковой полости этого цилиндра поступает в запоршневую полость гидроцилиндра 8, который своим штоком поворачивает рычаг 7 вместе с барабаном 4 до совмещения ближайшей буровой штанги 6 в барабане 4 с осью бурения.The device operates as follows. By turning on the hydraulic cylinders 2 and turning the levers 3 of the drum 4, the cassettes are displayed on the drilling axis. The drill rod 6 is screwed onto the rotator 16 and lifted up until it leaves the abutment 18. The drum 4 is retracted by the hydraulic cylinders 2 and levers 3 to its original position, and the drill rod 6 is screwed onto the drill stand located in the well 17. When the hole 17 is deepened by the length of the drill the rod 6, the rotator is unscrewed from the drill stand and rises to the highest position on the feeder 1. By turning on the hydraulic cylinders 2 and turning the levers 3 of the drum 4, it is displayed on the drilling axis. By switching the valve 13 to the first position, the pressure on the pressure line 15 is transferred to the rod cavity of the retainer cylinder 9 and the piston rod is removed from the hole 5 of the drum 4. Simultaneously, the pressure from the pressure line is transferred to the piston cavity of the valve-retainer 10 and the rod is introduced into one of the holes 5 drum 4. When retracting the rod into the hydraulic cylinder-clamp 9, its piston opens a hole in the central part and the pressure from the rod cavity of this cylinder enters the rod cavity of the hydraulic cylinder 8, which which rotates the lever 7 with its rod to align the rod of the retainer cylinder 9 with the axis of the next hole 5. The valve 13 is switched to the second position, the pressure from the pressure line 15 is supplied to the rod cavity of the retainer cylinder 10 and the piston rod is removed from the hole 5 of the drum 4. At the same time the pressure from the pressure line is transferred to the piston cavity of the retainer cylinder 9 and the piston rod is introduced into one of the holes 5 of the drum 4. When the rod is pulled into the retainer cylinder 10, its piston opens TIFA in the central part and the pressure of the rod end of the cylinder enters the cylinder zaporshnevuyu cavity 8 that its rod turns the lever 7 together with the drum 4 to align the nearest drill rod 6 in the drum 4 to the drilling axis.

Далее буровая штанга навинчивается на вращатель и последующие циклы повторяются до пробуривания скважины на заданную глубину.Next, the drill rod is screwed onto the rotator and subsequent cycles are repeated until the well is drilled to a predetermined depth.

Разборка бурового става и размещение буровых штанг в барабане 4 осуществляется следующим образом. Вращатель 16 с буровым ставом поднимается в верхнее положение так, чтобы резьбовой стык штанг находился выше люнета 19. Верхняя буровая штанга 6 отвинчивается от бурового става, удерживаемого в люнете 19. Отвинченная штанга поднимается вращателем 16 в крайнее верхнее положение. Барабан 4 посредством гидроцилиндров 2 и рычагов 3 выводится на ось бурения. Верхняя буровая штанга 6 опускается на шестигранный упор 18 кассеты и отвинчивается от вращателя 16. Вращатель поднимается в крайнее верхнее положение. Барабан 4 кассеты с помощью гидроцолиндров 7, 8, 9 проворачивается до тех пор, пока первый свободный упор 18 кассеты не совпадет с осью бурения. Проворот барабана 4 и кассеты происходит аналогично провороту барабана при наращивании бурового става. Барабан 4 кассеты посредством гидроцилиндров 2 и рычагов 3 отводится от оси бурения. Вращатель 16 опускается вниз и навинчивается на верхнюю штангу бурового става, закрепленного в люнете 19. Далее последующие циклы повторяются до полной разборки бурового става.Dismantling the drill stand and the placement of drill rods in the drum 4 is as follows. The rotator 16 with the drill stand rises to the upper position so that the threaded joint of the rods is above the lance 19. The upper drill rod 6 is unscrewed from the drill stand held in the lance 19. The unscrewed rod is raised by the rotator 16 to its highest position. The drum 4 by means of hydraulic cylinders 2 and levers 3 is displayed on the drilling axis. The upper drill rod 6 is lowered onto the hexagonal stop 18 of the cassette and unscrewed from the rotator 16. The rotator rises to its highest position. The drum 4 of the cartridge by means of hydraulic cylinders 7, 8, 9 is rotated until the first free stop 18 of the cartridge matches the axis of drilling. The rotation of the drum 4 and the cassette is similar to the rotation of the drum when building the drill stand. The drum 4 of the cartridge by means of hydraulic cylinders 2 and levers 3 is discharged from the drilling axis. The rotator 16 lowers down and is screwed onto the upper rod of the drill stand fixed in the lance 19. Further, subsequent cycles are repeated until the drill stand is completely disassembled.

Такая конструкция обеспечивает выполнение последовательности операций поворота барабана 4 и невозможность включения последующей операции без полного выполнения предыдущей. Например, без полного втягивания штока гидроцилиндра-фиксатора 10 не включится гидроцилиндр поворота 8 барабана 4 и так далее.This design ensures the execution of the sequence of operations of rotation of the drum 4 and the inability to turn on the subsequent operation without fully completing the previous one. For example, without fully retracting the rod of the locking cylinder 10, the turning cylinder 8 of the drum 4 will not turn on and so on.

Claims

A cassette for drill rods containing a feeder, on which a drum with perimeter holes and rods is pivotally mounted by means of the hydraulic cylinders of the feeder and the rotary levers of the feeder, characterized in that the cassette is provided with a rotary drum arm coaxially mounted with the drum and a drum rotation cylinder pivotally mounted on the rotary lever the feeder, and on the rotary lever of the drum the first hydraulic cylinder-clamp of the drum is rigidly fixed, and on one of the rotary levers of the feeder is fixed the second a drum idro-cylinder, the rods of which are installed with the possibility of interacting with holes along the perimeter of the drum, while the central part of the rod cavity of the first locking cylinder is in communication with the piston cavity of the second locking cylinder, and the piston cavity of the first locking cylinder is in communication with the central part of the second cavity of the second of the hydraulic cylinder-retainer, the central part of the rod cavity of the cylinder for turning the drum is in communication with the central part of the piston cavity, and through the reverse the th valve - with the central part of the rod cavity of the first locking cylinder, the central part of the piston cavity of the cylinder for turning the drum is in communication with the central part of the piston cavity, and through the check valve - with the central part of the rod cavity of the second locking cylinder, the central parts of the rod cavities of the first and second hydraulic cylinders -fixers communicated through the control valve with drain and pressure hydraulic lines.