RU2799924C1 - Drilling rig with telescopic mast - Google Patents
Drilling rig with telescopic mast Download PDFInfo
- Publication number
- RU2799924C1 RU2799924C1 RU2022129740A RU2022129740A RU2799924C1 RU 2799924 C1 RU2799924 C1 RU 2799924C1 RU 2022129740 A RU2022129740 A RU 2022129740A RU 2022129740 A RU2022129740 A RU 2022129740A RU 2799924 C1 RU2799924 C1 RU 2799924C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fixed
- section
- rotator
- movable section
- axis
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Заявляемое техническое решение относится к буровой технике и предназначено для применения в установках по бурению скважин на воду и инженерных скважин различного назначения.The claimed technical solution relates to drilling equipment and is intended for use in installations for drilling water wells and engineering wells for various purposes.
Известно оборудование для возведения буронабивных свай, включающее телескопическую мачту с направляющими роликами для перемещения ее секций, кронштейн, шарнирно соединяющий телескопическую мачту и базовую машину, гидравлический привод для бурения скважины, привод лебедки и канат, перемотанный через обводные блоки для перемещения подвижных секций, вертлюг, отличающееся тем, что телескопическая мачта состоит из одной неподвижной и двух подвижных секций, а направляющие ролики для перемещения секций мачты размещены внутри и снаружи мачты, на верхней подвижной секции расположен держатель, на котором закреплена верхняя каретка, на которой располагается гидравлический привод, оборудование также содержит нижнюю каретку для перемещения гидравлического привода бурения скважины по неподвижной секции мачты, цепной привод, расположенный на нижней каретке и перемещающий ее за счет цепи, полый шнек, соединенный с гидравлическим приводом посредством вертлюга, подающего бетон для возведения сваи, люнет, расположенный на нижней секции, для предотвращения перекосов полого шнека, нажимной механизм, расположенный на двух каретках, для перемещения гидравлического привода, выполненный в виде нажимной и ответной частей, фиксирующие механизмы для крепления верхней каретки на держателе или на нижней каретке (RU 2717550 С1, Е21В 7/02, 24.03.2020).Known equipment for the construction of bored piles, including a telescopic mast with guide rollers for moving its sections, a bracket that articulated the telescopic mast and the base machine, a hydraulic drive for drilling a well, a winch drive and a rope rewound through bypass blocks to move the movable sections, a swivel, characterized in that the telescopic mast consists of one fixed and two movable sections, and the guide rollers for moving the sections the masts are located inside and outside the mast, on the upper movable section there is a holder on which the upper carriage is fixed, on which the hydraulic drive is located, the equipment also contains a lower carriage for moving the hydraulic drive for drilling a well along the fixed section of the mast, a chain drive located on the lower carriage and moving it by means of a chain, a hollow auger connected to the hydraulic drive by means of a swivel that supplies concrete for the construction of piles, a rest located on the lower section to prevent over braids of a hollow auger, a pressure mechanism located on two carriages for moving a hydraulic drive, made in the form of a pressure and mating parts, fixing mechanisms for mounting the upper carriage on the holder or on the lower carriage (RU 2717550 C1, E21B 7/02, 03/24/2020).
Недостатком указанного технического решения является сложность нажимного механизма, расположенного на двух каретках, и передача от него на телескопическую мачту изгибающего момента. В результате увеличиваются габариты и масса конструкции.The disadvantage of this technical solution is the complexity of the pressure mechanism, located on two carriages, and the transmission of bending moment to the telescopic mast. As a result, the dimensions and weight of the structure increase.
Известна буровая установка с телескопической мачтой KR 704-1Е, производитель «KLEMM», https://www.ecanet.com/uploads/files/Resources/KR-704-1E.pdf, опубликовано 13.07.2021, содержащая неподвижную и подвижную секции мачты, расположенные последовательно и имеющие в поперечном сечении замкнутый контур. Это обеспечивает большую сопротивляемость ее конструкции реактивному крутящему моменту от вращателя. Перемещение подвижной секции мачты относительно неподвижной осуществляется механизмом подачи от гидроцилиндра, а перемещение вращателя по подвижной секции обеспечивает цепной механизм подачи с приводом от гидромотора. Указанное техническое решение принято за прототип.Known drilling rig with a telescopic mast KR 704-1E, manufacturer "KLEMM", https://www.ecanet.com/uploads/files/Resources/KR-704-1E.pdf, published on 07/13/2021, containing fixed and movable mast sections arranged in series and having a closed contour in cross section. This makes its design more resistant to reactive torque from the rotator. The movement of the movable section of the mast relative to the stationary one is carried out by the feed mechanism from the hydraulic cylinder, and the movement of the rotator along the movable section is provided by the chain feed mechanism driven by the hydraulic motor. The specified technical solution is taken as a prototype.
Недостатком конструкции такой телескопической мачты является необходимость использования двух раздельных приводов для перемещения подвижной секции и вращателя. Кроме того, при воздействии осевой нагрузки на вращатель телескопическая мачта воспринимает большой изгибающий момент. В результате для обеспечения прочности конструкция в целом имеет большую массу.The disadvantage of the design of such a telescopic mast is the need to use two separate drives to move the movable section and the rotator. In addition, when an axial load is applied to the rotator, the telescopic mast absorbs a large bending moment. As a result, the structure as a whole has a large mass to ensure strength.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является буровая установка, включающая подвижный вращатель с приводом его перемещения и мачту с приводным валом вращателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы установки за счет увеличения хода вращателя, она снабжена дополнительной подвижной мачтой с дополнительным приводным валом, установленной с возможностью осевого перемещения вдоль основной мачты, причем подвижный вращатель размещен на дополнительной "подвижной мачте и кинематически связан с дополнительным приводным валом, связанным с основным приводным валом посредством редуктора, жестко закрепленного на дополнительной подвижной мачте с возможностью осевого перемещения вдоль основного приводного вала (SU 1229304 A1, Е21В 19/00, 07.05.1986).The closest analogue of the claimed invention is a drilling rig, including a movable rotator with a drive for its movement and a mast with a rotator drive shaft, characterized in that, in order to increase the efficiency of the installation by increasing the stroke of the rotator, it is equipped with an additional movable mast with an additional drive shaft installed with the possibility of axial movement along the main mast, and the movable rotator is placed on an additional "movable mast and is kinematically connected to an additional drive shaft connected to the main drive shaft by means of a gearbox rigidly fixed to an additional movable mast with the possibility of axial movement along the main drive shaft (SU 1229304 A1, E21B 19/00, 05/07/1986).
Недостатком указанного технического решения является воздействие большого изгибающего момента на траверсу, соединенную со штоком гидроцилиндра механизма подачи и низкая сопротивляемость секций мачты воздействию реактивного крутящего момента, передаваемого вращателем. Вследствие этого масса конструкции возрастает для обеспечения ее необходимой прочности. Кроме того, многократное циклическое воздействие больших упомянутых нагрузок снижает ресурс и надежность работы буровой установки.The disadvantage of this technical solution is the impact of a large bending moment on the traverse connected to the rod of the hydraulic cylinder of the feed mechanism and the low resistance of the mast sections to the reactive torque transmitted by the rotator. As a result, the mass of the structure increases to ensure its required strength. In addition, repeated cyclic impact of large loads mentioned reduces the resource and reliability of the drilling rig.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы установки и уменьшение ее массы.The technical result of the invention is to increase the reliability of the installation and reduce its weight.
Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что буровая установка, содержащая основание с закрепленной на оси мачтой, состоящей из неподвижной секции и перемещаемой относительно нее подвижной секции, снабженной кареткой с вращателем и механизмом подачи, выполненным в виде полиспаста с приводом от гидроцилиндра подачи, при этом полиспаст снабжен установленными на подвижной секции роликами и сопрягаемыми с ними верхними и нижними ветвями, расположенными симметрично относительно оси подвижной секции, согласно изобретению секции мачты имеют в поперечном сечении замкнутый контур и снабжены каретками, обеспечивающими параллельное перемещение подвижной секции по неподвижной, гидроцилиндр подачи размещен в полости подвижной секции и закреплен нижней частью на кронштейне, выполненном в нижней части неподвижной секции, а его шток соединен с верхней частью подвижной секции, при этом верхние ветви полиспаста закреплены одним концом на верхней части неподвижной секции или на указанном кронштейне, а другим концом - на вращателе в одной плоскости с осью вращения его вала или на каретке без совмещения с осью вращения вала вращателя, причем нижние ветви полиспаста закреплены одним концом на верхней части неподвижной секции, а другим - на каретке вращателя.The technical result of the claimed invention is achieved by the fact that the drilling rig, containing a base with a mast fixed on the axis, consisting of a fixed section and a movable section moved relative to it, equipped with a carriage with a rotator and a feed mechanism made in the form of a chain hoist driven by a feed hydraulic cylinder, while the hoist is equipped with rollers mounted on the movable section and mating with them upper and lower branches located symmetrically relative to the axis of the movable section, according to the invention mast sections have a closed contour in cross section and are equipped with carriages that ensure parallel movement of the movable section along the fixed one, the feed hydraulic cylinder is placed in the cavity of the movable section and is fixed with its lower part on a bracket made in the lower part of the fixed section, and its rod is connected to the upper part of the movable section, while the upper branches of the chain hoist are fixed at one end on the upper part of the fixed section or on the specified bracket, and at the other end - on the rotator in the same plane with the axis of rotation of it shaft or on the carriage without alignment with the axis of rotation of the rotator shaft, and the lower branches of the chain hoist are fixed at one end on the upper part of the fixed section, and at the other - on the rotator carriage.
Ветви полиспаста выполнены в виде каната или цепи.The chain hoist branches are made in the form of a rope or chain.
Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
На фиг. 1 изображен общий вид буровой установки со смещенными в крайнее верхнее положение подвижной секцией и вращателем;In FIG. 1 shows a general view of a drilling rig with a movable section and a rotator displaced to the extreme upper position;
На фиг. 2 изображен общий вид буровой установки со смещенными в крайнее нижнее положение подвижной секцией и вращателем;In FIG. 2 shows a general view of the drilling rig with the movable section and rotator displaced to the lowest position;
На фиг. 3 изображен вид спереди на вращатель и каретку.In FIG. 3 shows a front view of the rotator and carriage.
На фиг. 4 изображен вариант закрепления ветвей полиспаста на каретке, обеспечивающей смещение вращателя от оси бурения.In FIG. 4 shows a variant of fixing the chain hoist branches on the carriage, which provides the displacement of the rotator from the drilling axis.
На фиг. 5 изображено поперечное сечение подвижной и неподвижной секций мачты.In FIG. 5 shows a cross-section of the movable and fixed sections of the mast.
Буровая установка содержит основание 21 (Фиг.1) с закрепленной на оси 2 мачтой, состоящей из неподвижной 3 и подвижной 13 секций. Последние снабжены направляющими 4 и 8, а также каретками 6 и 17, обеспечивающими параллельное перемещение подвижной секции по неподвижной.The drilling rig contains a base 21 (Figure 1) with a mast fixed on the axle 2, consisting of a fixed 3 and a movable 13 sections. The latter are equipped with guides 4 and 8, as well as carriages 6 and 17, which ensure parallel movement of the movable section along the fixed one.
Полиспаст механизма подачи состоит из роликов 9 и 16, закрепленных на подвижной секции 13, а также из верхних и нижних ветвей. Концы 7 верхних ветвей закреплены на неподвижной секции 3 или кронштейне 19, а их концы 10 на вращателе 11 (Фиг. 3) или каретке 12 (Фиг. 4). Концы 5 нижних ветвей закреплены на верхней части неподвижной секции 3, а их концы 14 также на каретке 12. Гидроцилиндр 18 подачи механизма подачи в нижней части закреплен на кронштейне 19, а его шток соединен с верхней частью подвижной секции 13. Кронштейн 19 также снабжен двумя аутригерами 20.The chain hoist of the feed mechanism consists of rollers 9 and 16 fixed on the movable section 13, as well as of the upper and lower branches. The ends 7 of the upper branches are fixed on the fixed section 3 or bracket 19, and their ends 10 on the rotator 11 (Fig. 3) or the carriage 12 (Fig. 4). The ends 5 of the lower branches are fixed on the upper part of the fixed section 3, and their ends 14 are also on the carriage 12. The hydraulic cylinder 18 of the feed mechanism feed in the lower part is fixed on the bracket 19, and its rod is connected to the upper part of the movable section 13. The bracket 19 is also equipped with two outriggers 20.
На основании 21 закреплен также гидроцилиндр 1 для подъема и опускания мачты.A hydraulic cylinder 1 is also fixed on the base 21 for raising and lowering the mast.
В качестве привода вращателя 11 и гидроцилиндра 18 используется гидросистема буровой установки.The hydraulic system of the drilling rig is used as a drive for the rotator 11 and the hydraulic cylinder 18.
Буровая установка работает следующим образом. Гидроцилиндром 1 устанавливают мачту в рабочее положение и опускают на грунт опоры аутригеров 20. Вращатель 11 соединяют с буровым инструментом и включают его вращение.The drilling rig works as follows. The hydraulic cylinder 1 sets the mast to its working position and lowers the outrigger supports 20 to the ground. The rotator 11 is connected to the drilling tool and its rotation is turned on.
Для создания осевой нагрузки на забой скважины осуществляют подачу рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра 18 подачи. В результате его шток опускается вместе с подвижной секцией 13 и роликами 16. Последние, взаимодействуя с нижней ветвью, опускают ее свободный конец 14 вместе с кареткой 12 и вращателем 11 (Фиг. 2). При этом гидроцилиндр 18 развивает небольшое усилие (кольцевая площадь поршня) и небольшой изгибающий момент от вращателя 11, не требующий большой прочности мачты.To create an axial load on the bottom of the well, the working fluid is supplied to the rod end of the hydraulic cylinder 18 of the supply. As a result, its rod is lowered together with the movable section 13 and the rollers 16. The latter, interacting with the lower branch, lower its free end 14 together with the carriage 12 and the rotator 11 (Fig. 2). In this case, the hydraulic cylinder 18 develops a small force (the annular area of the piston) and a small bending moment from the rotator 11, which does not require high strength of the mast.
Для подъема бурового инструмента осуществляют подачу рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндра 18. В результате его шток поднимается вместе с подвижной секцией 13 и роликами 9. Последние, взаимодействия с верхней ветвью, поднимают ее свободный конец 10 вместе с вращателем 11 (Фиг. 1). При этом гидроцилиндр 18 подачи перемещает вращатель 11 с максимальным усилием без нагружения мачты изгибающим моментом. Последнее достигается размещением гидроцилиндра 18 подачи в полости подвижной секции (Фиг.5) и закреплением ее ветвей на приблизительно одинаковом расстоянии от ее оси, а также совмещением конца ветви 10 с осью вала вращателя (Фиг. 1).To lift the drilling tool, the working fluid is supplied to the piston cavity of the hydraulic cylinder 18. As a result, its rod rises together with the movable section 13 and rollers 9. The latter, interacting with the upper branch, raise its free end 10 together with the rotator 11 (Fig. 1). In this case, the feed cylinder 18 moves the rotator 11 with maximum effort without loading the mast with a bending moment. The latter is achieved by placing the feed cylinder 18 in the cavity of the movable section (Fig. 5) and fixing its branches at approximately the same distance from its axis, as well as aligning the end of the branch 10 with the axis of the rotator shaft (Fig. 1).
В модификации буровой установки с лебедкой требуется смещение вращателя 11 для прохода каната лебедки. В этом случае конец ветви 10 закрепляется на каретке 12 (Фиг. 4) и устанавливаются дополнительные ролики для каната лебедки (условно не показаны). При этом конец 10 верхних ветвей не совмещается с осью вала вращателя 11. В результате при его подъеме на мачту передается изгибающий момент. Для обеспечения ее прочности величину давления в поршневой полости гидроцилиндра 18 снижают.In the modification of the drilling rig with a winch, the rotation of the rotator 11 is required for the passage of the winch rope. In this case, the end of the branch 10 is fixed on the carriage 12 (Fig. 4) and additional rollers are installed for the winch rope (conditionally not shown). In this case, the end 10 of the upper branches is not aligned with the axis of the rotator shaft 11. As a result, when it is raised, a bending moment is transmitted to the mast. To ensure its strength, the pressure in the piston cavity of the hydraulic cylinder 18 is reduced.
Буровая установка имеет следующие преимущества:The drilling rig has the following advantages:
Размещение гидроцилиндра 18 подачи в полости подвижной 13 секции и закрепление на ней ветвей полиспаста на приблизительно равных расстояниях от ее оси, а также совмещение концов 10 верхней ветви полиспаста с осью вала вращателя, исключают возникновение изгибающего момента и его воздействие на мачту при максимальных осевых нагрузках механизма подачи при подъеме бурового става из скважины.Placing the hydraulic cylinder 18 of the supply in the cavity of the movable 13 section and fixing on it the branches of the chain hoist at approximately equal distances from its axis, as well as the alignment of the ends 10 of the upper branch of the chain hoist with the axis of the rotator shaft, exclude the occurrence of a bending moment and its effect on the mast at maximum axial loads of the feed mechanism when lifting the drilling string from the well.
В результате минимизируется масса буровой установки и повышается надежность ее работы.As a result, the weight of the drilling rig is minimized and the reliability of its operation is increased.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2799924C1 true RU2799924C1 (en) | 2023-07-14 |
Family
ID=
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3835940A (en) * | 1973-03-23 | 1974-09-17 | Smith International | Earth drilling apparatus and method |
| SU1229304A1 (en) * | 1984-04-28 | 1986-05-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Нефтяного Машиностроения | Drilling rig |
| US4590720A (en) * | 1984-02-06 | 1986-05-27 | Parco Mast And Substructure, Inc. | Telescoping derrick |
| SU1288264A1 (en) * | 1985-05-28 | 1987-02-07 | Специальное конструкторско-технологическое бюро Главтоннельметростроя | Apparatus for driving construction elements into soil |
| RU2041350C1 (en) * | 1992-01-27 | 1995-08-09 | Научно-производственное объединение "Сейсмотехника" | Device for round trip of well instruments |
| RU2337227C1 (en) * | 2007-03-09 | 2008-10-27 | Закрытое акционерное общество "Машиностроительный завод им. В.В. Воровского" | Drilling unit |
| RU77632U1 (en) * | 2008-04-21 | 2008-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "СПКТБ Нефтегазмаш" (ООО "СПКТБ Нефтегазмаш") | MAST TELESCOPIC DRILLING RIG |
| RU2392409C1 (en) * | 2009-05-19 | 2010-06-20 | ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт строительного и дорожного машиностроения" НИИ СДМ | Installation for wells drilling |
| US20140284107A1 (en) * | 2013-03-20 | 2014-09-25 | Keller Holding Gmbh | Small drilling apparatus |
| RU2538550C1 (en) * | 2013-11-13 | 2015-01-10 | Александр Николаевич Рыбников | Mobile telescopic drilling device of vertical drilling |
| CN210105768U (en) * | 2019-04-08 | 2020-02-21 | 长沙探矿机械厂 | Telescopic drill tower |
| RU2717843C1 (en) * | 2019-08-07 | 2020-03-26 | Сергей Александрович Юрин | Drilling rig |
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3835940A (en) * | 1973-03-23 | 1974-09-17 | Smith International | Earth drilling apparatus and method |
| US4590720A (en) * | 1984-02-06 | 1986-05-27 | Parco Mast And Substructure, Inc. | Telescoping derrick |
| SU1229304A1 (en) * | 1984-04-28 | 1986-05-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Нефтяного Машиностроения | Drilling rig |
| SU1288264A1 (en) * | 1985-05-28 | 1987-02-07 | Специальное конструкторско-технологическое бюро Главтоннельметростроя | Apparatus for driving construction elements into soil |
| RU2041350C1 (en) * | 1992-01-27 | 1995-08-09 | Научно-производственное объединение "Сейсмотехника" | Device for round trip of well instruments |
| RU2337227C1 (en) * | 2007-03-09 | 2008-10-27 | Закрытое акционерное общество "Машиностроительный завод им. В.В. Воровского" | Drilling unit |
| RU77632U1 (en) * | 2008-04-21 | 2008-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "СПКТБ Нефтегазмаш" (ООО "СПКТБ Нефтегазмаш") | MAST TELESCOPIC DRILLING RIG |
| RU2392409C1 (en) * | 2009-05-19 | 2010-06-20 | ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт строительного и дорожного машиностроения" НИИ СДМ | Installation for wells drilling |
| US20140284107A1 (en) * | 2013-03-20 | 2014-09-25 | Keller Holding Gmbh | Small drilling apparatus |
| RU2538550C1 (en) * | 2013-11-13 | 2015-01-10 | Александр Николаевич Рыбников | Mobile telescopic drilling device of vertical drilling |
| CN210105768U (en) * | 2019-04-08 | 2020-02-21 | 长沙探矿机械厂 | Telescopic drill tower |
| RU2717843C1 (en) * | 2019-08-07 | 2020-03-26 | Сергей Александрович Юрин | Drilling rig |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2643310C (en) | Drilling device and drilling method | |
| US7640998B2 (en) | Excavation apparatus | |
| US5174389A (en) | Carousel well rig | |
| RU2015111636A (en) | Mobile drilling rig | |
| EA014597B1 (en) | Construction apparatus with extendable mast and method for operation of same | |
| US4671365A (en) | Drill feeding and hoisting system for an earthdrill | |
| RU2260666C1 (en) | Telescopic drilling string | |
| CN215859967U (en) | Mast telescopic rotary drilling rig | |
| US5094302A (en) | Drilling rig | |
| US20080149395A1 (en) | Drilling or Service Rig | |
| CN114215060A (en) | Guide hole type static pile press and construction method thereof | |
| RU2799924C1 (en) | Drilling rig with telescopic mast | |
| US3792836A (en) | Simplified well rig | |
| CN103711125A (en) | Hole drilling and pile pressing combined type piling machine | |
| EP3701090B1 (en) | Crane system for a cantilever | |
| US3753468A (en) | Drive arrangement for telescopically arranged elements | |
| US20160032666A1 (en) | Hydraulic Draw Works | |
| EP3951127B1 (en) | Method of mounting a kelly bar on a drilling machine, relevant mounting tool and a drilling machine equipped with such mounting tool | |
| CN211038523U (en) | Lifting mechanism of drill carriage for coal mine and drill carriage adopting lifting mechanism | |
| CN113236113B (en) | Slotted hole drilling device and well drilling machine | |
| RU145811U1 (en) | INSTALLATION OF EXPLORATORY DRILLING "URB-12.ZBT" | |
| CN212249874U (en) | Mast device and rotary drilling rig | |
| CN105084231A (en) | Telescopic boom device and engineering machine | |
| CN212296208U (en) | Anchor eye drilling rod elevating system | |
| CN109630029B (en) | Mast of rotary drilling rig and mast lifting method |