RU2459065C2

RU2459065C2 - Drilling rig consisting of drilling derrick and drilling machine

Info

Publication number: RU2459065C2
Application number: RU2010102117/03A
Authority: RU
Inventors: Эгиль ЛАУВСЛАНД (NO); Эгиль ЛАУВСЛАНД
Original assignee: Нордрилл АС
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2012-08-20
Also published as: WO2009002189A1; RU2010102117A; EP2173964A1; EP2173964A4

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: drilling derrick includes drilling machine, parallel vertical supports attached to the floor or foundation from below and to common frame from above, drilling machine is installed in triangular, rectangular or square support frame, there are guide rails in the corners of support frame, there provided are means for support frame movement with the possibility of specified level adjustment along the supports, and drilling machine is done with the possibility of sloping angle changing in relation to support frame. Drilling machine for drilling derrick includes controller for drilling machine functions control with possibility of wireless control from external unit of remote control, note that controller is connected to power source, controller is also connected to process regulating hydraulic valves with electric control for controlling operation of hydraulic executing mechanisms in drilling machine. Method of drilling derrick control includes movement of support frame together with drilling machine along the supports, tilting of drilling machine in relation of support frame with provision of receiving of drilling column element at support frame with drilling machine in specified position and attachment of drilling column element to drilling machine.

EFFECT: increase of load-carrying capacity and stroke length of drilling machine, reduction of structure area, provision of reliable and simple transmission of control energy from external source to drilling machine excluding cables.

10 cl, 20 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к буровой вышке с буровой машиной, выполненной с возможностью перемещения относительно буровой вышки в процессе бурения и при установке и извлечении элементов бурильной колонны, как описано в ограничительной части п.1 формулы изобретения. Кроме того, изобретение относится к буровой машине для буровой вышки или так называемого бурового станка, причем указанная машина содержит контроллер, предназначенный для управления функциями буровой машины, как описано в ограничительной части п.9 формулы изобретения.The present invention relates to a derrick with a drilling machine configured to move relative to the derrick during drilling and when installing and removing drill string elements, as described in the preamble of claim 1. In addition, the invention relates to a drilling machine for a derrick or a so-called drilling rig, said machine comprising a controller for controlling the functions of the drilling machine, as described in the restrictive part of claim 9.

Известно устройство указанного типа, в котором буровая машина подвешена на тросе, перекинутом через кронблок в верхней части вышки и проходящем вниз и в сторону, к лебедке, обычно лебедке электромеханического типа. Несмотря на то, что такие устройства давно известны, в частности, для бурения на суше, а также для бурения в открытом море, эти известные устройства имеют недостаток, заключающийся в том, что их грузоподъемность и длина хода буровой машины ограничены, что приводит к необходимости частой установки трубных секций, при этом конструкция таких устройств требует большой площади.A device of this type is known in which the drilling machine is suspended on a cable thrown over the crown block at the top of the tower and extending down and to the side to a winch, usually an electromechanical winch. Despite the fact that such devices have long been known, in particular for onshore drilling, as well as for offshore drilling, these known devices have the disadvantage that their carrying capacity and stroke length of the drilling machine are limited, which leads to the need frequent installation of pipe sections, while the design of such devices requires a large area.

Соответственно целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, и устройство согласно изобретению отличается признаками, изложенными в п.1 прилагаемой формулы изобретения.Accordingly, the aim of the present invention is to remedy these disadvantages, and the device according to the invention is distinguished by the features set forth in paragraph 1 of the attached claims.

Дополнительные варианты выполнения устройства изложены в зависимых пунктах 2-8 прилагаемой формулы изобретения.Additional embodiments of the device are set forth in dependent claims 2-8 of the attached claims.

Буровые машины, предназначенные для использования в буровых вышках или буровых установках общего назначения или для использования с устройством отмеченного выше типа, обычно являются устройствами гидравлического типа, в которых подаваемая от внешнего источника гидравлическая энергия подается в буровой двигатель буровой машины, к клапанам, регулирующим его функции, и к требуемым гидравлическим приводам. Для управления клапанами и, следовательно, двигателями и приводами, на буровой машине установлен контроллер с электронным или электрическим управлением, как правило, называемый блоком PLS (блок программируемого логического контроллера). Контроллер соединен с внешним блоком дистанционного управления с помощью силового кабеля и кабеля управления. Использование указанных кабелей часто усложняет работу на буровой вышке, особенно на площадке установки для бурения в открытом море, рабочее пространство которой ограничено и в которой такие кабели иногда мешают работе с установленным на ней оборудованием, или могут быть повреждены при контакте с оборудованием, в результате чего кабели или их разъемы оказываются полностью или частично неэффективны. Такая же проблема характерна и для оборудования, расположенного на суше. Большие сложности вызывает также использование высоких буровых вышек.Drilling machines designed for use in oil rigs or general purpose drilling rigs or for use with a device of the type noted above are typically hydraulic type devices in which hydraulic energy supplied from an external source is supplied to the drilling motor of the drilling machine, to valves regulating its functions , and to the required hydraulic drives. To control valves and, consequently, motors and actuators, an electronic or electric controller is installed on the drilling machine, usually called the PLS unit (programmable logic controller unit). The controller is connected to an external remote control unit using a power cable and a control cable. The use of these cables often complicates the work on the oil rig, especially on the site of the offshore drilling installation, the working space of which is limited and in which such cables sometimes interfere with the operation of the equipment installed on it, or may be damaged by contact with the equipment, resulting in cables or their connectors are completely or partially ineffective. The same problem is typical for equipment located on land. The use of tall rigs also causes great difficulties.

Таким образом, дополнительной целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, связанных с использованием кабелей при обеспечении передачи энергии от внешнего источника к буровой машине в виде либо гидравлической, либо электрической энергии.Thus, an additional objective of the present invention is to remedy these disadvantages associated with the use of cables while ensuring the transfer of energy from an external source to the drilling machine in the form of either hydraulic or electrical energy.

Указанная выше буровая машина согласно изобретению отличается признаками, изложенными в п.9 прилагаемой формулы изобретения.The above drilling machine according to the invention is distinguished by the features set forth in paragraph 9 of the attached claims.

Изобретение более подробно описано ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг.1 представляет собой буровую вышку согласно изобретению, причем буровая машина находится во взаимодействии с буровыми трубами;figure 1 is a derrick according to the invention, and the drilling machine is in interaction with the drill pipes;

фиг.2 представляет собой типовую буровую машину;figure 2 is a typical drilling machine;

фиг.3 представляет собой схему несущей рамы для буровой машины, применяемой на буровой вышке;figure 3 is a diagram of a supporting frame for a drilling machine used on a derrick;

фиг.4-7 представляют собой буровую вышку в некоторых положениях эксплуатации;4-7 represent a derrick in some operating positions;

фиг.8 представляет собой модификацию частей исполнительного механизма варианта выполнения, показанного на фиг.1-7;Fig.8 is a modification of the parts of the actuator of the embodiment shown in Fig.1-7;

фиг.9-17 представляют собой последовательность операций работы буровой вышки согласно изобретению;Figures 9-17 are a flow chart of a drilling rig according to the invention;

фиг.18 представляет собой упрощенную схему гидравлических соединений;Fig is a simplified diagram of hydraulic connections;

фиг.19 представляет собой первый вариант выполнения буровой машины согласно изобретению;Fig is a first embodiment of a drilling machine according to the invention;

фиг.20 представляет собой второй вариант выполнения буровой машины согласно изобретению.20 is a second embodiment of a drilling machine according to the invention.

На фиг.1 показана буровая вышка 1 с буровой машиной 2, которая выполнена с возможностью перемещения относительно указанной вышки в процессе бурения и при установке элементов 3 бурильной колонны. Буровая вышка содержит по меньшей мере три, но предпочтительно четыре расположенных на расстоянии друг от друга параллельных вертикальных стойки 4-7, которые внизу присоединены к полу 8 буровой установки или основанию 9, а вверху присоединены к общей раме 10.Figure 1 shows the drilling tower 1 with a drilling machine 2, which is made with the possibility of movement relative to the specified tower during drilling and when installing elements 3 of the drill string. The derrick contains at least three, but preferably four parallel vertical columns 4-7 spaced apart, which are attached to the floor 8 of the rig or base 9 at the bottom and attached to a common frame 10 at the top.

Буровая машина 2 подвешена к опорной раме 11 на поперечном валу 12, расположенном в опорной раме. Как правило, нижняя часть буровой машины выполнена с возможностью изменения угла наклона относительно верхней части, но буровая машина также может быть выполнена с возможностью изменения угла наклона относительно опорной рамы, например относительно поперечной балки 12. Опорная рама имеет, например, треугольную, прямоугольную или квадратную форму. В иллюстративных целях выбрана квадратная конфигурация, как показано на фиг.3. В углах опорной рамы имеются направляющие 13, 14, 15, 16, предназначенные для взаимодействия с возможностью скольжения с соответствующей стойкой 4, 5, 6, 7, а средства 17, 18 предназначены для перемещения с возможностью управления опорной рамы вдоль стоек до заданного уровня. Более конкретно, указанные средства образованы парой телескопических исполнительных механизмов 17, 18, каждый из которых проходит вверх между смежной соответствующей парой стоек 4, 7 и стоек 5, 6. Исполнительный механизм состоит по меньшей мере из трех телескопических частей, а в проиллюстрированном примере имеется четыре части, а именно 17', 17'', 17''', 17'''' и 18', 18'', 18''', 18''''.The drilling machine 2 is suspended from the support frame 11 on a transverse shaft 12 located in the support frame. Typically, the lower part of the drilling machine is configured to change the angle of inclination relative to the upper part, but the drilling machine can also be configured to change the angle of inclination relative to the supporting frame, for example relative to the transverse beam 12. The supporting frame has, for example, triangular, rectangular or square form. For illustrative purposes, a square configuration is selected as shown in FIG. In the corners of the support frame there are guides 13, 14, 15, 16, designed to interact with the possibility of sliding with the corresponding rack 4, 5, 6, 7, and means 17, 18 are designed to move with the ability to control the support frame along the racks to a predetermined level. More specifically, these means are formed by a pair of telescopic actuators 17, 18, each of which extends upward between an adjacent corresponding pair of racks 4, 7 and racks 5, 6. The actuator consists of at least three telescopic parts, and in the illustrated example there are four parts, namely 17 ', 17' ', 17' '', 17 '' '' and 18 ', 18' ', 18' '', 18 '' ''.

В приведенном неограничительном примере данные телескопические части 17', 17'', 17''', 17'''' и 18', 18'', 18''', 18'''' имеют диаметр соответственно 700 мм, 600 мм, 500 мм и 400 мм, а длина каждой части составляет примерно 12 метров, хотя это не является ограничением. Исполнительные механизмы предпочтительно являются известными гидравлическими механизмами с известным режимом работы, и в данном случае их физический размер соответствует задачам, для которых он должен быть рассчитан. Например, грузоподъемность каждого исполнительного механизма может составлять 300-400 т, что может потребоваться в случае извлечения длинной бурильной колонны из скважины при замене бурового долота или при необходимости прекращения бурения из-за неудачной попытки бурения. Таким образом, возможная длина хода исполнительных механизмов обеспечивает при необходимости установки дополнительных буровых труб в бурильную колонну соединение по меньшей мере двух трубных элементов 3 бурильной колонны, как показано на фиг.6, когда первый элемент 3' поднимают из участка 19 хранения трубных элементов бурильной колонны, а затем немного опускают для ввинчивания в секцию 21' бурильной колонны, которая выступает вверх из пола буровой установки, после чего из того же участка 19 для хранения труб достают следующий элемент 3'' бурильной колонны, приподнимают и затем опускают для ввинчивания в верхний конец элемента 3' (не показан на фиг.6), после чего операцию бурения можно продолжить с использованием бурильной колонны, наращенной с помощью элементов 3' и 3'', как показано на фиг.7. В качестве рабочей текучей среды для исполнительных механизмов могут использоваться по сути известные рабочие жидкости для исполнительных механизмов данного типа. Так как работы на буровых установках на суше и в открытом море часто выполняются во время года с низкой температурой, может использоваться, например, масло для гидравлических систем, обладающее антифризными свойствами. Одним из примеров подходящих рабочих жидкостей может являться рабочая текучая среда на основе гликоля.In the non-limiting example given, these telescopic parts 17 ', 17' ', 17' '', 17 '' '' and 18 ', 18' ', 18' '', 18 '' '' have a diameter of 700 mm, 600 mm, respectively , 500 mm and 400 mm, and the length of each part is approximately 12 meters, although this is not a limitation. The actuators are preferably known hydraulic mechanisms with a known mode of operation, and in this case their physical size corresponds to the tasks for which it must be calculated. For example, the load capacity of each actuator may be 300-400 tons, which may be required if a long drill string is removed from the well when replacing a drill bit or if it is necessary to stop drilling due to an unsuccessful drilling attempt. Thus, the possible stroke length of the actuators provides, if necessary, the installation of additional drill pipe in the drill string connecting at least two pipe elements 3 of the drill string, as shown in Fig.6, when the first element 3 'is lifted from the storage section 19 of the pipe elements of the drill string and then lowered a little for screwing into the drill string section 21 ', which protrudes upward from the floor of the rig, after which the next 3 ”storm element is removed from the same pipe storage section 19 the casing strings, they are lifted and then lowered for screwing into the upper end of the element 3 ′ (not shown in FIG. 6), after which the drilling operation can be continued using the drill string extended using the elements 3 ′ and 3 ″, as shown in FIG. .7. As a working fluid for actuators, essentially known working fluids for actuators of this type can be used. Since work on drilling rigs on land and on the high seas is often carried out during the year at low temperatures, for example, hydraulic oil with antifreeze properties can be used. One example of suitable working fluids may be a glycol-based working fluid.

Если пол 9 буровой установки расположен, например, на уровне около 8 метров над фундаментной рамой или основанием буровой вышки, то соответственно первая часть 17', 18' выступает над полом 9 буровой установки примерно на 4 метра.If the floor 9 of the rig is located, for example, at a level of about 8 meters above the foundation frame or the base of the derrick, then the first part 17 ', 18', respectively, protrudes about 4 meters above the floor of the rig 9.

Кроме того, целесообразно, чтобы бурильные трубы 3, применяемые для наращивания, лежали подготовленными на участке 19 для хранения труб, который расположен ниже пола 8 буровой установки, так что при подъеме труб для прикрепления к буровой машине 2 их тянут по наклонной плоскости 20, установленной между полом 8 и участком 19 для хранения труб.In addition, it is advisable that the drill pipe 3 used for building, lay prepared on the pipe storage section 19, which is located below the floor of the drilling rig 8, so that when lifting the pipes for attachment to the drilling machine 2 they are pulled along an inclined plane 20 installed between the floor 8 and the pipe storage section 19.

Расстояние между стойками 4-7 может составлять, например, 4 метра, как показано на фиг.4, хотя, конечно, возможно и другое расстояние, например, расстояние d2 по направлению участка 19 для хранения труб может быть немного больше расстояния d1, проходящего поперечно d2. Стойки могут быть собраны, например, путем свинчивания вместе секций, которые на фиг.5 обозначены номерами позиций 4', 4'', 4'''; 5', 5'', 5'''; 6', 6'', 6''' и 7', 7'', 7''', при этом каждая секция имеет длину, например, 15 м. Предпочтительный поперечный размер может составлять, например, 500 мм. Это позволило бы соответствующим образом защитить секции от коррозии, например, с использованием скользящего покрытия и/или оцинкованного покрытия. Вместе с тем, постоянные перемещения вверх и вниз опорной рамы 11 и возможность использования смазки в стойках 4-7 способствуют уменьшению коррозии. Тем не менее, предпочтительным является использование стоек с максимальной коррозионной стойкостью.The distance between the posts 4-7 can be, for example, 4 meters, as shown in FIG. 4, although, of course, another distance is also possible, for example, the distance d2 in the direction of the pipe storage section 19 may be slightly larger than the transverse distance d1 d2. The racks can be assembled, for example, by screwing together the sections, which are indicated in FIG. 5 by the reference numbers 4 ′, 4 ″, 4 ″ ”; 5 ', 5``, 5' ''; 6 ', 6' ', 6' '' and 7 ', 7' ', 7' '', with each section having a length of, for example, 15 m. A preferred lateral dimension may be, for example, 500 mm. This would suitably protect the sections from corrosion, for example, using a sliding coating and / or galvanized coating. However, the constant movement up and down of the support frame 11 and the possibility of using grease in the racks 4-7 contribute to the reduction of corrosion. However, it is preferable to use racks with maximum corrosion resistance.

Как показано на чертежах, находясь в положении, изображенном на фиг.1, буровую машину 2 можно отсоединить от части 21' бурильной колонны 21, выступающей через пол 8 буровой установки.As shown in the drawings, while in the position shown in FIG. 1, the drilling machine 2 can be disconnected from the portion 21 ′ of the drill string 21 projecting through the floor 8 of the drilling rig.

При полной длине хода исполнительных механизмов буровую машину 2 можно подвести прямо к верхней части буровой вышки 1, как показано на фиг.5. Однако сначала необходимо подвести буровую машину вверх до промежуточного уровня, обеспечивающего возможность прикрепления к буровой машине, например, первого элемента 3' буровой трубы 3, как показано на фиг.6, для того, чтобы затем поднять его вверх и прикрепить к части 21' бурильной колонны обычным способом, после чего следующий элемент 3'' бурильной колонны достают, когда буровая машина находится на уровне, который немного выше показанного на фиг.6 уровня, вводится во взаимодействие с буровой трубой 3' и в верхней части вводится во взаимодействие со стандартным креплением буровой трубы буровой машины 2, как показано на фиг.7.With the full stroke length of the actuators, the drilling machine 2 can be brought directly to the upper part of the drilling tower 1, as shown in FIG. However, it is first necessary to bring the drilling machine up to an intermediate level that enables attachment to the drilling machine, for example, of the first element 3 'of the drill pipe 3, as shown in Fig. 6, in order to then lift it up and attach it to the drill part 21' the columns in the usual way, after which the next 3 "drill string element is pulled out when the drilling machine is at a level slightly higher than the level shown in Fig. 6, is brought into interaction with the drill pipe 3 'and is brought into interaction with the upper part the standard mounting of the drill pipe of the drilling machine 2, as shown in Fig.7.

Для упрощения описания на чертежах не показаны грузоподъемное устройство, поворотное устройство и крепежное или зажимное средство, а также погрузочно-разгрузочное оборудование для доставки труб из участка хранения при необходимости прикрепления к бурильной колонне трубных секций 3 или возвращения труб обратно в участок хранения при необходимости отсоединения труб от бурильной колонны. Все указанное оборудование является для специалистов в данной области техники стандартным и понятным, и его более подробное описание не приводится.To simplify the description, the drawings do not show a lifting device, a rotary device and fastening or clamping means, as well as loading and unloading equipment for delivering pipes from the storage area, if necessary, attach pipe sections 3 to the drill string or return pipes back to the storage area if pipes are to be disconnected from the drill string. All of the specified equipment is standard and understandable for those skilled in the art, and no more detailed description thereof is given.

Хотя показанная и описанная опорная рама 11 имеет квадратную форму, в которой расстояния d1 и d2 между стойками равны, опорная рама может иметь прямоугольную форму, как указано выше. Опорная рама может также иметь треугольную форму, если она обеспечивает преимущество по соображениям занимаемого места. При этом та часть, два ребра которой сходятся, лежит напротив наклонной плоскости 20, а поперечное ребро, соединяющее их, лежит между стойками 4, 5, при этом стойки 6, 7 фактически объединены с образованием единой стойки. Исполнительные механизмы в данном случае прикреплены к двум указанным ребрам.Although the support frame 11 shown and described has a square shape in which the distances d1 and d2 between the posts are equal, the support frame may have a rectangular shape, as described above. The support frame may also have a triangular shape if it provides an advantage for space reasons. Moreover, the part whose two ribs converge lies opposite the inclined plane 20, and the transverse rib connecting them lies between the posts 4, 5, while the posts 6, 7 are actually combined to form a single rack. Actuators in this case are attached to the two specified ribs.

Для предотвращения повреждения исполнительных механизмов 17, 18 из-за изгибания при перемещении на максимальную длину хода и обратно целесообразно расположить на каждом соответствующем исполнительном механизме 17 и 18 по меньшей мере два бегунка 22, 23 и 24, 25, как показано на фиг.8, так что, например, бегунок 22 входит во взаимодействие с верхним концом части 17'' исполнительного механизма, бегунок 23 взаимодействует с верхним концом части 17''', бегунок 24 взаимодействует с верхним концом части 18'', а бегунок 25 взаимодействует с верхним концом части 18'''. Каждый бегунок 22-25 у соответствующих концов 22', 22''; 23', 23''; 24', 24'' и 25', 25'' входит во взаимодействие с возможностью скольжения с соответствующими стойками 4, 5 и 6, 7, тем самым повышая устойчивость и надежность направления частей исполнительного механизма.To prevent damage to the actuators 17, 18 due to bending when moving to the maximum stroke length and vice versa, it is advisable to place at least two sliders 22, 23 and 24, 25 on each respective actuator 17 and 18, as shown in Fig. 8, so that, for example, the slider 22 interacts with the upper end of the actuator part 17 ″, the slider 23 interacts with the upper end of the part 17 ″, the slider 24 interacts with the upper end of the part 18 ’, and the slider 25 interacts with the upper end parts 18 '' '. Each slider 22-25 at the respective ends 22 ', 22' '; 23 ', 23' '; 24 ', 24' 'and 25', 25 '' interacts with the possibility of sliding with the respective racks 4, 5 and 6, 7, thereby increasing the stability and reliability of the direction of the parts of the actuator.

На фиг.9-17 показана буровая вышка 26 с буровой машиной 27, которая выполнена с возможностью перемещения относительно буровой вышки в процессе бурения и при установке и извлечении трубных элементов 28 бурильной колонны. В приведенном примере буровая вышка 26 содержит четыре расположенных на расстоянии друг от друга параллельных вертикальных стойки 29-32, которые внизу прикреплены к полу 33 буровой установки или основанию 34, а вверху прикреплены к общей раме 35. Буровая машина 27 установлена в опорной раме 35, которая в данном примере имеет U-образную или П-образную форму, хотя возможны и другие формы, как например, в предыдущих примерах. На свободных концах 35', 35'' опорной рамы и в ее углах 35''', 35'''' имеются направляющие, предназначенные для вхождения во взаимодействие с возможностью скольжения с соответствующей одной стойкой 29-32. Пара телескопических исполнительных механизмов 36, 37 предусмотрена для перемещения с возможностью управления опорной рамы 35 вдоль стоек 29-32 до заданного уровня. Каждый исполнительный механизм 36, 37 проходит вверх между соответствующей парой 29, 31 и 30, 32 смежных стоек.Figures 9-17 show a derrick 26 with a drilling machine 27, which is adapted to move relative to the derrick during drilling and when installing and removing pipe elements 28 of the drill string. In the above example, the rig 26 contains four parallel spaced vertical posts 29-32 spaced apart from each other, which are attached to the floor 33 of the rig or base 34 at the bottom and attached to the common frame 35 at the top. The drilling machine 27 is installed in the support frame 35, which in this example has a U-shaped or U-shaped, although other forms are possible, as for example in the previous examples. At the free ends 35 ', 35' 'of the support frame and at its corners 35' '', 35 '' '' 'there are guides designed to enter into interaction with the possibility of sliding with the corresponding one rack 29-32. A pair of telescopic actuators 36, 37 is provided for moving with the ability to control the support frame 35 along the racks 29-32 to a predetermined level. Each actuator 36, 37 extends upward between a corresponding pair of adjacent racks 29, 31 and 30, 32.

На фиг.1-8 более подробно показано, что исполнительные механизмы имеют по меньшей мере три телескопические части, установленные с возможностью перемещения относительно друг друга. Каждый исполнительный механизм 36, 37 внизу прикреплен к полу 33 буровой установки или основанию 34, а вверху прикреплен к нижней стороне опорной рамы 35.Figure 1-8 shows in more detail that the actuators have at least three telescopic parts mounted with the possibility of movement relative to each other. Each actuator 36, 37 at the bottom is attached to the floor 33 of the rig or base 34, and at the top is attached to the bottom side of the support frame 35.

Как показано на фиг.1-8, по меньшей мере две телескопические части каждого исполнительного механизма имеют бегунки, которые входят с возможностью скольжения во взаимодействие со смежной парой стоек. В варианте выполнения, показанном на фиг.9-17, с возможностью скольжения во взаимодействие со стойками 29-32 входят U-образные или П-образные бегунки 38, 39, присоединенные к телескопическим частям 36', 36'', 36''' и 37', 37'', 37''' соответствующих исполнительных механизмов 36, 37. Бегунки обеспечивают хорошую устойчивость буровой вышки от воздействия изгибающего момента и препятствуют перемещению стоек 29-32 относительно друг друга.As shown in FIGS. 1-8, at least two telescopic parts of each actuator have sliders that slide into engagement with an adjacent pair of racks. In the embodiment shown in FIGS. 9-17, the U-shaped or U-shaped runners 38, 39 attached to the telescopic parts 36 ', 36' ', 36' '' are slidably engaged with the uprights 29-32 and 37 ', 37' ', 37' '' of the respective actuators 36, 37. Runners provide good stability of the derrick from the influence of bending moment and prevent the movement of racks 29-32 relative to each other.

На фиг.9 показано, что буровая машина 27 находится вверху буровой вышки 26, и бурильная колонна 28' подвешена к буровой машине 27. В процессе выполнения работ бурильная колонна 28', а следовательно, и буровая машина 27 перемещаются вниз, как показано на фиг.10 и фиг.11, и кроме того, при этом исполнительные механизмы 36, 37 сжимаются, а бегунки 38, 39 перемещаются вниз одновременно с опорной рамой 35. В нижнем положении буровой машины 27, которое показано на фиг.12, опорная перекладина 40 наклонена вверх так, чтобы поддерживать новый трубный элемент 28 бурильной колонны, подлежащий прикреплению к верхней части бурильной колонны 28'. Одновременно, как показано на фиг.13, опорная рама 35 перемещена немного вверх для обеспечения наклона буровой машины 27 с целью приема нового трубного элемента 28 бурильной колонны. Предусмотрен известный захватный крюк 41, 42, часть которого представляет собой устройство 41, установленное на полу 33 буровой установки и выполненное с возможностью перемещения вверх от пола, а также назад и вперед относительно буровой машины 27, а часть представляет собой устройство 42, размещенное на буровой машине 27 и предназначенное для захвата трубного элемента 28 бурильной колонны и его прикрепления к буровой машине 27. Как показано на фиг.16, затем буровая машина 27 вместе с вновь прикрепленным трубным элементом 28 бурильной колонны и со связанной опорной рамой 35 перемещаются вверх с помощью исполнительных механизмов 36, 37, при этом бегунки 38, 39 также следуют вдоль стоек 29-32. При этом нижняя часть трубного элемента 28 бурильной колонны скользит вдоль концевой верхней части опорной перекладины 40 и, в конце концов, сходит с ее конца, так что свисает прямо вниз от буровой машины 27 и может быть захвачена устройством 41 с обеспечением дальнейшего закрепления к верхнему концу бурильной колонны 28'.Figure 9 shows that the drilling machine 27 is located at the top of the drilling tower 26, and the drill string 28 'is suspended from the drilling machine 27. In the process, the drill string 28', and therefore, the drilling machine 27 are moved down, as shown in FIG. .10 and Fig. 11, and in addition, the actuators 36, 37 are compressed, and the sliders 38, 39 are moved down simultaneously with the support frame 35. In the lower position of the drilling machine 27, which is shown in Fig. 12, the support bar 40 tilted up so as to support the new drill pipe element 28 strings to be attached to the top of the drill string 28 '. At the same time, as shown in FIG. 13, the support frame 35 is moved slightly upward to tilt the drilling machine 27 to receive a new tubular element 28 of the drill string. A known gripping hook 41, 42 is provided, part of which is a device 41 mounted on the floor 33 of the rig and configured to move up from the floor and also back and forth relative to the drilling machine 27, and part is a device 42 located on the rig machine 27 and designed to capture the pipe element 28 of the drill string and attach it to the drilling machine 27. As shown in Fig. 16, then the drilling machine 27 together with the newly attached pipe element 28 of the drill string and The engaged support frame 35 is moved upward by means of actuators 36, 37, while the runners 38, 39 also follow along the struts 29-32. In this case, the lower part of the drill string element 28 slides along the end upper part of the support beam 40 and, in the end, comes off its end, so that it hangs directly down from the drilling machine 27 and can be gripped by the device 41 with further fixing to the upper end drill string 28 '.

Понятно, что, в частности, на начальной стадии направленного вверх перемещения буровой машины требуется обеспечить подачу значительного объема текучей среды в единицу времени и при высоком давлении, что также потребует использования мощных и скоростных гидравлических насосов для того, чтобы эффективно и с достаточной скоростью перемещать буровую машину и бегунки, в дополнение к весу телескопических частей исполнительного механизма.It is clear that, in particular, at the initial stage of upward movement of the drilling machine, it is required to supply a significant amount of fluid per unit time and at high pressure, which will also require the use of powerful and high-speed hydraulic pumps in order to move the drilling rig efficiently and at a sufficient speed machine and sliders, in addition to the weight of the telescopic parts of the actuator.

Следовательно, целесообразно предусмотреть гидравлический аккумулятор 43, как показано на схеме на фиг.18, который заряжается, когда общая длина исполнительных механизмов уменьшается по мере перемещения буровой машины вниз в ходе операции бурения, так что гидравлический насос 44, который подает находящуюся под давлением текучую среду в исполнительные механизмы 36, 37, в таком случае принимает текучую среду, которая находится под давлением. Показаны питающие линии 45, 46, проходящие от аккумулятора 43 через насос 44 к исполнительным механизмам 36, 37, и обратные линии 47, проходящие от исполнительных механизмов 36, 37 через насос 50 к аккумулятору 43. Показанные на чертеже регулируемые клапаны 49, 49' преимущественно могут быть выполнены с возможностью отключения соединений с исполнительными механизмами, при этом, конечно, кроме показанных клапанов можно использовать и дополнительные, например, однопроходные клапаны 49'', 49'''.Therefore, it is advisable to provide a hydraulic accumulator 43, as shown in the diagram of FIG. 18, which is charged when the total length of the actuators decreases as the drilling machine moves down during the drilling operation, so that a hydraulic pump 44 that delivers the pressurized fluid into actuators 36, 37, in which case receives a fluid that is under pressure. Shown are the supply lines 45, 46 extending from the accumulator 43 through the pump 44 to the actuators 36, 37, and the return lines 47 extending from the actuators 36, 37 through the pump 50 to the accumulator 43. The adjustable valves 49, 49 ′ shown in the drawing are advantageously can be made with the ability to disconnect the connections to the actuators, while, of course, in addition to the valves shown, you can use additional, for example, single-pass valves 49``, 49 '' '.

На фиг.19 и 20 показана буровая машина 51 для буровых вышек, причем указанная машина содержит контроллер 52, предназначенный для управления функциями буровой машины. Согласно изобретению контроллер 52 выполнен с возможностью беспроводного управления от внешнего блока 53 дистанционного управления, имеющего антенну 53', при этом контроллер 52 соединен с несколькими технологическими гидравлическими регулирующими клапанами с электрическим управлением, расположенными в клапанном узле 54. Контроллер оборудован антенной 52'.On Fig and 20 shows a drilling machine 51 for oil rigs, and this machine contains a controller 52, designed to control the functions of the drilling machine. According to the invention, the controller 52 is wirelessly operable from an external remote control unit 53 having an antenna 53 ', the controller 52 being connected to several electrically controlled hydraulic process control valves located in the valve assembly 54. The controller is equipped with an antenna 52'.

Контроллер 52 питается электрической энергией на основе передаваемой по кабелям 55 от внешнего источника к буровой машине 51 электрической энергии или передаваемой по линиям 56 гидравлической энергии.The controller 52 is supplied with electric energy based on electric energy transmitted via cables 55 from an external source to the drilling machine 51 or hydraulic energy transmitted through lines 56.

В случае, когда буровой двигатель 57 буровой машины 51 является электрическим и когда передаваемая от внешнего источника энергия с помощью кабелей 55 распределяется в буровой двигатель 57 буровой машины, контроллер 52 и технологические регулирующие гидравлические клапаны 54, на буровой машине установлен электрический или гидравлический генератор 58, 58', обеспечивающий гидравлическое давление с помощью технологических регулирующих гидравлических клапанов 54 с электрическим управлением, соединенных с контроллером 52, в гидравлических исполнительных механизмах 59-65 буровой машины. Такие исполнительные механизмы могут быть предназначены, например, для оборудования регулирования, закрепленного на буровой машине, или для регулирования вращающего усилия буровой машины.In the case where the drilling motor 57 of the drilling machine 51 is electric and when the energy transmitted from the external source via cables 55 is distributed to the drilling motor 57 of the drilling machine, the controller 52 and the process control hydraulic valves 54, an electric or hydraulic generator 58 is installed on the drilling machine, 58 ', providing hydraulic pressure by means of technological control hydraulic valves 54 electrically controlled, connected to the controller 52, in hydraulic versions mechanism 59-65 drilling machine. Such actuators may be, for example, for control equipment mounted on a drilling machine, or for controlling the rotational force of a drilling machine.

В другом случае, когда буровой двигатель 66 буровой машины 51 является гидравлическим и когда передаваемая от внешнего источника гидравлическая энергия с помощью гидравлических линий 56 распределяется в буровой двигатель 60 буровой машины, технологические регулирующие гидравлические клапаны 54 и исполнительные механизмы 59, 59', на буровой машине 51 установлен гидравлический или электрический генератор 67, предназначенный для передачи энергии к контроллеру 52, а также соединенным с контроллером технологическим регулирующим гидравлическим клапаном 54 с электрическим управлением, которые соединены с гидравлическими исполнительными механизмами 59-65.In another case, when the drilling motor 66 of the drilling machine 51 is hydraulic and when the hydraulic energy transmitted from an external source is distributed via hydraulic lines 56 to the drilling engine 60 of the drilling machine, the process control hydraulic valves 54 and actuators 59, 59 ′ on the drilling machine 51, a hydraulic or electric generator 67 is installed, designed to transfer energy to the controller 52, as well as a process control hydraulic valve connected to the controller pan 54 with electric control, which are connected to hydraulic actuators 59-65.

В данном случае необходимая прокладка кабелей от внешнего источника питания (электрического или гидравлического) выполнена простым, недорогим и эффективным способом, при этом обеспечено более надежное и простое соединение между блоком 53 дистанционного управления и контролером 52.In this case, the necessary cabling from an external power source (electric or hydraulic) is made in a simple, inexpensive and efficient way, while a more reliable and simple connection between the remote control unit 53 and the controller 52 is provided.

Claims

1. A drilling rig with a drilling machine configured to move relative to the drilling rig during drilling and when installing and removing drill string elements, characterized in that the drilling rig comprises at least three parallel vertical posts spaced apart from each other, which are at the bottom attached to the floor or the base of the derrick, and attached to the common frame at the top, the drilling machine is installed in a support frame that has a triangular, rectangular or square shape, in the corners of the support p We have guides, adapted to cooperate with a corresponding rack slidably provided means for moving the support frame to be adjustable along the uprights to a predetermined level, and a drilling machine is arranged to change the angle of inclination relative to the support frame.

2. The oil rig according to claim 1, characterized in that said means are formed by a pair of telescopic actuators, each of which extends upward between an adjacent respective pair of racks.

3. The drilling rig according to claim 2, characterized in that each actuator has at least three telescopic parts that are movable relative to each other.

4. A drilling rig according to claim 2, characterized in that each actuator is attached to the floor or the base of the drilling rig at the bottom and attached to the bottom of the support frame at the top.

5. The drilling rig according to claim 3, characterized in that at least two telescopic parts of each actuator are equipped with runners that are in cooperation with the adjacent pair of racks with the possibility of sliding.

6. The drilling rig according to claim 5, characterized in that the runners are U-shaped or U-shaped.

7. The drilling rig according to claim 2, characterized in that the actuators and the pumps connected to them operate with at least one hydraulic accumulator.

8. A drilling rig according to any one of claims 1 to 7, in which the drilling machine comprises a controller for controlling its functions, characterized in that the controller is wirelessly controlled from an external remote control unit, the controller is connected to an electric energy source, the controller is connected to electrically controlled technological control hydraulic valves designed to regulate the operation of hydraulic actuators in the drilling machine, and either to the drilling motor The drilling machine’s body is electric, and electric energy from an external source is distributed to the specified engine, controller, and process control hydraulic valves, and an electric or hydraulic generator is installed on the drilling machine, which supplies hydraulic pressure with the indicated valves to the specified actuators, or the drilling engine the drilling machine is hydraulic, and hydraulic energy from an external source is distributed to the specified engine, t hnologicheskie regulating valves and the hydraulic actuators, and a drilling machine mounted on a hydraulic or an electrical generator that provides energy transfer to the controller, as well as to the hydraulic valve controller.

9. A drilling machine for a derrick or the so-called drilling rig, comprising a controller for controlling the functions of the drilling machine and configured to wirelessly control from an external remote control unit, characterized in that the controller is connected to an electric energy source, technological regulators are connected to the controller electrically controlled hydraulic valves for regulating the operation of hydraulic actuators in a drilling machine and either the drilling motor of the drilling machine is electric, and electric energy from an external source is distributed to the specified engine, controller, and process control hydraulic valves, and the electric or hydraulic generator is installed on the drilling machine to supply hydraulic pressure via said valves to said actuators either the drilling motor of the drilling machine is hydraulic, and hydraulic energy from an external source is distributed in The engine, technological control hydraulic valves and actuators, and a hydraulic or electric generator are installed on the drilling machine, which provides energy transfer to the controller, as well as to the hydraulic valves of the controller.

10. The method of controlling the drilling tower according to any one of claims 1 to 8, including: moving the support frame along with the drilling machine along the racks to the upper or lower position, tilting the drilling machine relative to the supporting frame, while ensuring reception of the drill string element when the supporting frame is located with the drilling the machine in the indicated position and attaching the drill string element to the drilling machine.