RU65037U1

RU65037U1 - DRILLING WINCH

Info

Publication number: RU65037U1
Application number: RU2006124828/22U
Authority: RU
Inventors: Андрей Васильевич Алексеев; Эдуард Валерьевич Красносельских; Сергей Николаевич Кузнецов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Мобильные Буровые Системы"
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2007-07-27

Abstract

Заявленная полезная модель относится к грузоподъемным механизмам, а именно, к буровым лебедкам, используемым на буровых установках во время проведения спуско - подъемных операций на нефтяных и газовых скважинах.The claimed utility model relates to hoisting mechanisms, namely, to drilling winches used in drilling rigs during tripping operations in oil and gas wells.

Технической задачей полезной модели является создание компактной буровой лебедки упрощенной конструкции для использования ее на буровых установках.The technical task of the utility model is the creation of a compact drill hoist of a simplified design for use in drilling rigs.

Буровоя лебедка содержит барабан, вал барабана, редуктор привода лебедки, соединительные муфты и дополнительно снабжена двумя редукторами тихого и быстрого хода, на корпуса которых опирается вал барабана, связанный шпоночным соединением с барабаном, имеющим жесткую сварную конструкцию с тормозными ободами на торцах, связанных разъемным соединением с барабаном, на концах которого установлены дисковые пневматические фрикционные муфты.The drill winch contains a drum, a drum shaft, a winch drive gearbox, couplings and is additionally equipped with two quiet and high speed gearboxes, on the bodies of which a drum shaft is connected, connected by a keyed connection to a drum having a rigid welded structure with brake rims at the ends connected by a detachable connection with a drum, at the ends of which disc pneumatic friction clutches are installed.

Заявленная буровая лебедка проста по устройству и компактна. Зубчатая трансмиссия лебедки позволяет получить на подъемном валу «тихую» и «быструю» скорости. «Быстрая» скорость - для подъема и спуска бурильной колонны. «Тихая» скорость предназначена для работы с обсадной колонной и ликвидацией аварий.The claimed drill winch is simple in structure and compact. The gear transmission of the winch allows to obtain “quiet” and “fast” speeds on the lifting shaft. "Fast" speed - for raising and lowering the drill string. Silent speed is designed to work with the casing and liquidation of accidents.

Конструкция буровой лебедки заявленной полезной модели обеспечивает функциональные возможности лебедки, улучшает монтажеспособность и транспортабельность лебедки, положительно влияющие на эффективность использования ее на буровых установках во время проведения спуско - подъемных операций на нефтяных и газовых скважинах.The design of the winch of the claimed utility model provides the functionality of the winch, improves the mounting ability and transportability of the winch, which positively affects the efficiency of its use in drilling rigs during hoisting operations in oil and gas wells.

Description

Заявленная полезная модель относится к грузоподъемным механизмам, а именно к буровым лебедкам, используемым на буровых установках во время проведения спуско - подъемных операций на нефтяных и газовых скважинах.The claimed utility model relates to hoisting mechanisms, namely to drilling winches used in drilling rigs during hoisting operations in oil and gas wells.

Буровые лебедки являются основным механизмом спуско - подъемного комплекса буровой установки. Основная функция буровой лебедки -наматывание на барабан, сматывание с барабана и стопорение ведущей струны талевого каната при выполнении операций технологического процесса строительства скважин, к которым относятся: спуск и подъем труб, спуск обсадных труб, подача инструмента на забой, передача вращения ротору при отсутствии индивидуального привода ротора, аварийный подъем инструмента. В зависимости от конструкции буровые лебедки имеют цепные или зубчатые приводы, например, регулируемые от электродвигателей постоянного и переменного тока, дизельные или нерегулируемые от электродвигателей переменного тока.Drill winches are the main mechanism of the hoisting complex of the drilling rig. The main function of a winch is winding onto a drum, winding from a drum and locking the lead string of the hoist rope during operations of the well construction process, which include: lowering and raising pipes, lowering casing pipes, feeding the tool to the face, transmitting rotation to the rotor in the absence of an individual rotor drive, emergency tool lift. Depending on the design, the hoists have chain or gear drives, for example, adjustable from DC and AC motors, diesel or unregulated from AC motors.

Известна «Лебедка» (RU, 2268235, B 66 D 1/22, пр.2004.02.24, заявитель: Митянин А.П.). Эта лебедка относится к грузоподъемным механизмам и имеет самотормозящую передачу, представляющую собой передаточный механизм, выполненный в виде силовой зубчатой дифференциальной передачи. Недостатком лебедки является сложность конструкции, что затрудняет использование ее на буровой установке.The well-known "Winch" (RU, 2268235, B 66 D 1/22, project 2004.02.24, applicant: Mityanin A.P.). This winch belongs to load-lifting mechanisms and has a self-braking gear, which is a gear mechanism made in the form of a power gear differential gear. The drawback of the winch is the design complexity, which makes it difficult to use it on a rig.

Частично недостатки лебедки аналога №2268235 устранены в другом техническом решении «Лебедка буровой установки» (RU, 2083795, Е 21 В 19/00, Е 21 В 3/06, B 66 D 1/24, пр.1993.09.27, заявитель: «Волгоградский завод буровой техники»). Эта лебедка предназначена для использования Partially, the disadvantages of the analog winch No. 2268235 were eliminated in another technical solution “Drilling rig winch” (RU, 2083795, Е 21 В 19/00, Е 21 В 3/06, B 66 D 1/24, пр. 1993.09.09.27, applicant: "Volgograd Drilling Equipment Plant"). This winch is for use.

на буровых установках. Особенностью лебедки является то, что ведомые валы лебедки жестко связаны со шкивами шиннопневматических муфт, соединенных с барабанным валом с возможностью поочередного взаимодействия со шкивами, а коробка передач выполнена в виде планетарного редуктора, включающего солнечную шестерню, установленную на ведущем валу. К недостаткам лебедки этого аналога относится сложность конструкции.on drilling rigs. A feature of the winch is that the driven shafts of the winch are rigidly connected to the pulleys of the pneumatic clutch connected to the drum shaft with the possibility of alternating interaction with the pulleys, and the gearbox is made in the form of a planetary gearbox including a sun gear mounted on the drive shaft. The disadvantages of the winch of this analogue are the complexity of the design.

Также известна «Буровая лебедка» (RU, 2023645, 5 B 66 D 1/00, пр.1991.06.07, заявитель: Производственное объединение «Уралмаш»). Буровая лебедка используется в буровых установках и содержит барабан с валом на подшипниках, соединенным с основными двигателями. Буровая лебедка многофункциональна и имеет три передачи вращения на барабан. Многофункциональность обеспечивается за счет вспомогательного двигателя и дополнительных узлов и элементов. Эта буровая лебедка наиболее близка по технической сущности и достигаемому результату и поэтому взята за прототип заявленной полезной модели.Also known is “Drill winch” (RU, 2023645, 5 B 66 D 1/00, pr.1991.06.07, applicant: Production Association “Uralmash”). A drawworks is used in drilling rigs and contains a drum with a shaft on bearings connected to the main engines. The drawworks is multi-functional and has three rotational gears per drum. Multifunctionality is provided due to the auxiliary engine and additional units and elements. This drawworks is the closest in technical essence and the achieved result and therefore is taken as a prototype of the claimed utility model.

Недостатком прототипа является сложность конструкции, увеличение металлоемкости и габаритов лебедки, из-за чего увеличивается время на монтаж и установку лебедки на буровую установку, а также демонтаж и транспортировку.The disadvantage of the prototype is the complexity of the design, the increase in metal consumption and dimensions of the winch, which increases the time for installation and installation of the winch on the drilling rig, as well as dismantling and transportation.

Технической задачей полезной модели является создание компактной буровой лебедки упрощенной конструкции с сохранением ее функциональных возможностей при использовании на буровых установках во время проведения спуско - подъемных операций на нефтяных и газовых скважинах.The technical task of the utility model is to create a compact winch of a simplified design while maintaining its functionality when used on drilling rigs during tripping operations in oil and gas wells.

Техническая задача решается за счет известной буровой лебедки содержащей барабан, вал барабана, редуктор привода лебедки, соединительные муфты, согласно полезной модели буровая лебедка дополнительно снабжена двумя редукторами тихого и быстрого хода, на корпуса которых опирается вал барабана, связанный шпоночным соединением с барабаном, The technical problem is solved due to the well-known drill winch containing a drum, a drum shaft, a winch drive gearbox, couplings, according to a utility model, the drill winch is additionally equipped with two quiet and high speed gearboxes, on the housings of which a drum shaft is connected, connected by keyway connection to the drum,

имеющим жесткую сварную конструкцию с тормозными ободами на торцах, связанных с барабаном разъемным соединением, на концах которого установлены дисковые пневматические фрикционные муфты, при этом каждый редуктор состоит из корпуса, крышки, звездочки, двух фланцев и вала, причем звездочки и фланцы связаны с валом шлицевым соединением, а муфты снабжены вертлюжками подвода воздуха и содержат ведущий диск тихого хода и ведомый диск быстрого хода, а также наружные диски и зубчатые колеса, соединенные со звездочками ведущего и ведомого дисков, которые опираются на концы валов через подшипники, причем ведомый диск быстрого хода имеет отверстия, в которые установлены вкладыши, контактирующие с диафрагмой наружного диска, а в ведущем диске размещены нажимные элементы, с возможностью контакта с ведомым диском для передачи крутящего момента от трансмиссии барабану.having a rigid welded construction with brake rims at the ends connected to the drum by a detachable joint, at the ends of which disk pneumatic friction clutches are installed, each gearbox consists of a housing, a cover, an asterisk, two flanges and a shaft, with the sprockets and flanges connected to the splined shaft connection, and the couplings are equipped with air supply swivels and contain a silent drive and a driven high speed drive, as well as external disks and gears connected to the sprockets of the master and driven disks which are supported by the ends of the shafts through the bearings, the high speed driven disk having openings in which are inserted liners in contact with the diaphragm of the external disk, and pressure elements are placed in the leading disk, with the possibility of contact with the driven disk to transmit torque from the transmission to the drum.

Заявленная буровая лебедка проста по устройству и компактна. Ее масса значительно меньше по сравнению с традиционными лебедками с цепной трансмиссией. Зубчатая трансмиссия лебедки позволяет получить на подъемном валу «тихую» и «быструю» скорости. «Быстрая» скорость -для подъема и спуска бурильной колонны. «Тихая» скорость предназначена для работы с обсадной колонной и ликвидацией аварий.The claimed drill winch is simple in structure and compact. Its weight is significantly less compared to traditional chain drive winches. The gear transmission of the winch allows to obtain “quiet” and “fast” speeds on the lifting shaft. "Fast" speed - for raising and lowering the drill string. Silent speed is designed to work with the casing and liquidation of accidents.

На фиг.1 изображена буровая лебедка - общий вид.Figure 1 shows the drawworks - a General view.

На фиг.2 изображена буровая лебедка - общий вид, продольный разрез.Figure 2 shows the drawworks - a General view, a longitudinal section.

На фиг.3 изображено крепление талевого каната.Figure 3 shows the fastening of the hoist rope.

Буровая лебедка состоит из сварного барабана 1 фиг.1, 2, связанного с валом 2 фиг.2 шпоночным соединением. Вал 2 опирается через подшипники 3 фиг.2 на редукторы тихого 4 и быстрого хода 5 фиг.1. На редукторах тихого и быстрого хода установлены натяжные устройства 6 фиг.1.The drawworks consists of a welded drum 1 of FIGS. 1, 2 connected with a shaft 2 of FIG. 2 by a key connection. The shaft 2 is supported through bearings 3 of FIG. 2 on gearboxes of quiet 4 and high speed 5 of FIG. 1. On the gearboxes of quiet and high speed installed tensioning device 6 of figure 1.

С обоих концов вала размещены дисковые пневматические фрикционные муфты 7 с вертлюжками подвода воздуха 8 фиг.1. Каждая фрикционная муфта содержит наружный диск 9 фиг.2, зубчатое колесо 10, ведущий On both ends of the shaft are placed disk pneumatic friction clutches 7 with swivels for air supply 8 of figure 1. Each friction clutch contains an outer disk 9 of FIG. 2, a gear wheel 10, a drive

и ведомый диски 11, 12. Зубчатое колесо одной муфты соединено со звездочками тихого хода 13 фиг.2 ведущего диска 11, а зубчатое колесо другой муфты соединено со звездочками быстрого хода 14 ведомого диска 12.and the driven discs 11, 12. The gear of one clutch is connected to the asterisks of quiet running 13 of FIG. 2 of the drive disc 11, and the gear of the other clutch is connected to the asterisks of high speed 14 of the driven disc 12.

В отверстиях ведомого диска 12, закрепленного на валу посредством шлицевого соединения, размещены вкладыши 15 фиг.2.In the holes of the driven disk 12, mounted on the shaft by means of a spline connection, the liners 15 of FIG. 2 are placed.

Ведущий диск 11 каждой фрикционной муфты снабжен нажимными секторами 16 фиг.2, контактирующими с диафрагмой 17, расположенной на наружном диске 9. Звездочки тихого и быстрого хода имеют 60 и 24 зуба соответственно и опираются на концы валов редукторов тихого и быстрого хода через шариковые радиальные подшипники 18 фиг.2.The drive disk 11 of each friction clutch is equipped with pressure sectors 16 of FIG. 2 in contact with the diaphragm 17 located on the outer disk 9. The asterisks of quiet and high speed have 60 and 24 teeth, respectively, and rely on the ends of the shafts of the gears of quiet and high speed through radial ball bearings 18 figure 2.

К колодкам 19 фиг.1, расположенными на наружной стороне реборды барабана, крепится зажимами ходовой конец талевого каната 20 фиг.3, другой конец талевого каната крепится к механизму крепления неподвижной ветви 21. Талевый канат может быть применен, например, марки 22-Г-В-Н-Т-Р-1770 (180) ГОСТ 7668-80, длиной не менее 170 м.To the pads 19 of FIG. 1, located on the outside of the drum flanges, the running end of the hoist rope 20 of FIG. 3 is fastened with clamps, the other end of the hoist rope is attached to the mechanism for fastening the fixed branch 21. The hoist rope can be used, for example, of the brand 22-G- V-N-T-R-1770 (180) GOST 7668-80, length not less than 170 m.

На торцах барабана 1 установлены болтовым соединением два тормозных обода 22 фиг.1. Тормозные ободья барабана контактируют с тормозными лентами (на фиг. не показано), подвижные концы которых затягиваются воздействием на них рычагов и тяги, установленных на валу 2.At the ends of the drum 1, two brake rims 22 of FIG. 1 are mounted by bolting. The brake rims of the drum are in contact with brake bands (not shown in FIG.), The movable ends of which are tightened by the action of levers and traction mounted on the shaft 2.

В тормозной системе буровой лебедки применена тормозная камера с пружинным энергоаккумулятором, управляемая тормозным краном и краном «стояночного» тормоза. Перед началом работ лебедки растормаживают «стояночный» тормоз подачей на него сжатого воздуха. После окончания работы лебедки «стояночный» тормоз затормаживают, выпуская воздух из камеры.In the brake system of the drawworks a brake chamber with a spring energy accumulator is used, controlled by a brake valve and a parking brake valve. Before starting work, the winches brake the “parking” brake by supplying compressed air to it. After the winch is finished, the “parking” brake is braked, releasing air from the chamber.

Управление лебедкой осуществляется с помощью рычагов и рукояток тормоза, а также с пульта управления и обеспечивается пневматической системой лебедки. При включении пневматических муфт 7, звездочки тихого и быстрого хода 13, 14 фрикционных муфт соединяются с валом 2 барабана 1 лебедки. Вращение задает привод лебедки с редуктора (на фиг. Не The winch is controlled using levers and brake levers, as well as from the control panel and is provided with a pneumatic winch system. When you turn on the pneumatic clutch 7, the asterisks of quiet and high speed 13, 14 of the friction clutch are connected to the shaft 2 of the drum 1 of the winch. The rotation sets the winch drive from the gearbox (in Fig. Not

показано), имеющего два выхода, с одного выхода на редуктор тихого хода 4, с другого на редуктор быстрого хода 5.shown) having two outputs, from one output to the silent gear 4, from the other to the high speed gear 5.

Крутящий момент от трансмиссии к барабану 1 лебедки передается с подачей воздуха через штуцер вертлюжка подвода воздуха 8 под диафрагму 17, расположенную на наружном диске 9. Диафрагма через нажимные сектора 16 ведущего диска 11 прижимает вкладыши 15 к ведомому диску 12.The torque from the transmission to the winch drum 1 is transmitted with air supply through the nozzle of the air supply swivel 8 under the diaphragm 17 located on the outer disk 9. The diaphragm through the pressure sectors 16 of the drive disk 11 presses the liners 15 to the driven disk 12.

При необходимости длительного удержания веса или по окончанию работы лебедки воздух из камеры выпускают, при этом диски разжимаются.If necessary, long-term weight retention or at the end of the winch, air is released from the chamber, while the disks are unclenched.

Тормоз лебедки имеет ручное пневматическое и механическое управление, которое приводится в действие тормозным рычагом или пневмокамерой. Торможение рычагом обеспечивает плавное торможение с постепенным увеличением тормозного усилия, а торможение пневмокамерой более резкое и поэтому применяется обычно в аварийной ситуации.The winch brake has manual pneumatic and mechanical control, which is actuated by the brake lever or pneumatic chamber. Lever braking provides smooth braking with a gradual increase in braking force, and braking by a pneumatic chamber is sharper and therefore is usually used in an emergency.

Лебедка содержит вал с барабаном, который посредством соединительных муфт соединен напрямую с основными двигателями, установленными соосно с валом и расположенными по разные стороны барабана. Для увеличения тягового усилия на барабане с соответствующим снижением скорости подъема работа осуществляется через цепные передачи, которые посредством промежуточных и трансмиссионных валов и муфт передают момент от электродвигателей на подъемный вал.The winch comprises a shaft with a drum, which is connected directly to the main motors by means of couplings, mounted coaxially with the shaft and located on opposite sides of the drum. To increase the pulling force on the drum with a corresponding decrease in the lifting speed, the work is carried out through chain transmissions, which transmit the moment from electric motors to the lifting shaft through intermediate and transmission shafts and couplings.

Заявленная буровая лебедка имеет преимущества перед прототипом в том, что электропривод лебедки обеспечивает не только подъем, но и регулируемый спуск колонны бурильных и обсадных труб. Он обеспечивает полную остановку и удержание груза в неподвижном состоянии некоторое время (до 30 секунд) до момента наложения основного тормоза. Поэтому вспомогательный тормоз не требуется. При бурении двигатель работает в режиме регулятора подачи долота. В случае аварийного отключения электроэнергии двигатель способен произвести подъем колонны, работая от The declared drilling winch has advantages over the prototype in that the electric winch drive provides not only lifting, but also adjustable descent of the drill string and casing. It provides a complete stop and hold of the load in a stationary state for some time (up to 30 seconds) until the main brake is applied. Therefore, an auxiliary brake is not required. When drilling, the engine operates in the mode of the bit feed regulator. In the event of an emergency power outage, the engine is able to lift the column, working from

дизельной электростанции небольшой мощности. Система управления приводом обеспечивает полную управляемость приводными электродвигателями, даже при торможении на подъеме и разгоне на спуске. Основное торможение производится с помощью электродвигателя, аварийное - механическим тормозом.diesel power plant of small capacity. The drive control system provides complete controllability of the drive electric motors, even during braking on the rise and acceleration on the descent. The main braking is performed using an electric motor, emergency braking is performed using a mechanical brake.

Буровая лебедка заявленной полезной модели имеет простую и компактную конструкцию, обеспечивающую функциональные возможности лебедки, улучшающую монтажеспособность и транспортабельность лебедки, положительно влияющие на эффективность использования ее на буровых установках во время проведения спуско - подъемных операций на нефтяных и газовых скважинах.The drilling winch of the claimed utility model has a simple and compact design that provides the functionality of the winch, improves the mounting ability and transportability of the winch, which positively affects the efficiency of its use in drilling rigs during hoisting operations in oil and gas wells.

Claims

1. A drawworks comprising a drum, a drum shaft, a winch drive gearbox, and couplings, characterized in that the winch is additionally equipped with two quiet and high speed gearboxes, on the bodies of which a drum shaft is connected, connected by keyway to a drum having a rigid welded construction with brake rims at the ends connected to the drum by a detachable connection, at the ends of which disc pneumatic friction clutches are installed.

2. A drawworks according to claim 1, characterized in that each gearbox consists of a housing, a cover, an asterisk, two flanges and a shaft, the sprockets and flanges being connected to the shaft by a spline connection.

3. The drawworks according to claim 1, characterized in that the couplings are equipped with air supply swivels and comprise a quiet drive leading disk and a high speed driven disk, as well as external disks and gears connected to the drive and driven disk sprockets, which are supported at the ends shafts through bearings.

4. Drill winch according to claim 1, characterized in that the driven high speed disk has holes in which are installed liners in contact with the diaphragm of the external disk, and push elements are placed in the leading disk, with the possibility of contact with the driven disk to transmit torque from transmission drum.