SU1640351A1

SU1640351A1 - Drilling rig

Info

Publication number: SU1640351A1
Application number: SU894684210A
Authority: SU
Inventors: Сергей Иванович Корнюшенко; Галина Васильевна Новикова; Сергей Васильевич Васильев; Александр Викторович Демин; Юрий Петрович Цареградский; Исаак Яковлевич Вальдман
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Нефтяного Машиностроения
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1991-04-07

Description

1one

(21)4684210/03(21) 4684210/03

(22)27.04.89(22) 04/27/89

(46) 07.04.91. Бюл. № 13(46) 04/07/91. Bul № 13

(71)Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефт ного машиностроени (71) All-Union Scientific Research and Design Institute of Petroleum Engineering

(72)С.И.Корнюшенко, Г.В.Новикова, С.В„Васильев, А.В.Демин,(72) S.I. Kornyushenko, G.V. Novikova, S.V. “Vasilyev, A.V. Demin,

Ю.П.Цареградский и И.Я.ВальдманYu.P.Tsaregradsky and I.Ya. Waldman

(53)622.242 (083.8)(53) 622.242 (083.8)

(56)Авторское свидетельство СССР V 177378, кл. Е 21 В 7/02, 1964.(56) USSR Author's Certificate V 177378, cl. E 21 B 7/02, 1964.

Авторское свидетельство СССР № 1062371, кл. Е 21 В 19/00, 1981. USSR Author's Certificate number 1062371, cl. E 21 B 19/00, 1981.

(54)БУРОВАЯ УСТАНОВКА(54) DRILLING INSTALLATION

(57)Изобретение относитс к бурению скважины и позвол ет повысить надеж-. ность работы буровой установки. На основании 1 базовой машины установки шарнирно установлена мачта из двух шарнирно св занных между собой звеньев 2 и 3 равной длины. На верхнем звене 3 установлен вращатель 4. Управление звень ми 2 и 3 осуществл етс гидроцилиндрами (ГЦ) 5 и 6. Дополнительно установка снабжена ГЦ 7 управлени вращателем 4, а система стабилизации заданного положени врашд-(57) The invention relates to the drilling of a well and allows an increase in reliability. nosti work rig. Based on 1 of the base machine of the installation, a mast of two pivotally connected links 2 and 3 of equal length is pivotally mounted. A rotator 4 is mounted on the upper link 3. Links 2 and 3 are controlled by hydraulic cylinders (HZ) 5 and 6. Additionally, the installation is equipped with a HZ 7 rotator control 4, and a system for stabilizing the desired position

тел - датчиком (Д) 13 положени вращател 4, Д 17 дифферента базовой машины и задатчиком 18 углового положени базовой машины, которые выполнены в виде потенциометров. Система стабилизации выполнена в виде четы- рехполюсной мостовой схемы. Измерительна диагональ черырехполюсника подключен к усилителю 19. Выход усилител 19 соединен с управл ющими входами гидрораспределителей 8 и 9 ГЦ 5 и 6 управлени звень ми 2 и 3 мачты. На ос х сочленени основани со звеном 2 и звена 2 со звеном 3 установлены датчики 11 и 12 положени звеньев 2 и 3. Возникшие во врем бурени отклонени вращател 4 от оси скважины фиксируютс Д 11-13. Баланс мостовой схемы нарушаетс Сигнал с усилител 19 управл ет че-1 рез гидрораспределитель 8 или 9 ГЦ 5 или 6. Поворот звена 2 или 3 мачты ликвидирует рассогласование. Возникающий при бурении дифферент базовой машины учитываетс . Угол наклона скважины задаетс задатчиком 18, включенным в другое плечо мостовой схемы. 1 ил.tel - sensor (D) 13 positions of the rotator 4, D 17 of the trim of the base machine and unit 18 of the angular position of the base machine, which are made in the form of potentiometers. The stabilization system is made in the form of a four-pole bridge circuit. The measuring diagonal of the three-pole network is connected to the amplifier 19. The output of the amplifier 19 is connected to the control inputs of the hydraulic distributors 8 and 9 Hz 5 and 6 of the control of the links 2 and 3 of the mast. The axes 11 and 12 of the positions of the links 2 and 3 are installed on the articulations of the base with the link 2 and the link 2 with the link 3. The deviations of the rotator 4 from the borehole axis that occurred during the drilling are recorded D 11-13. The balance of the bridge circuit is disturbed. The signal from the amplifier 19 controls through-1 through the control valve 8 or 9 Hz 5 or 6. Turning the link 2 or 3 masts eliminates the mismatch. The resulting trimming of the base machine is accounted for. The angle of inclination of the well is set by an adjuster 18 included in the other arm of the bridge circuit. 1 il.

(Л(L

Изобретение относитс к горной промышленности, а именно к буровым установкам вращательного бурени .The invention relates to the mining industry, in particular to rotary drilling rigs.

Целью изобретени вл етс повышение надежности буровой установки, в работе.The aim of the invention is to increase the reliability of the drilling rig in operation.

На чертеже приведена схема предлагаемой буровой установки.The drawing shows the scheme of the proposed rig.

Бурова установка включает основание 1, например, базовой машины, на котором шарнирно установлена мачта с нижним 2 и верхним 3 звень ми равной длины. На верхнем звене 3 шарнирно установлен вращатель 4. Нижним звеном 2 управл ет шарнирно св занный с ним гидроцилиндр 5, другой конецA drilling rig includes a base 1, for example, a base machine, on which a mast is pivotally mounted with the lower 2 and upper 3 links of equal length. On the upper link 3, the rotator 4 is pivotally mounted. The lower link 2 is controlled by a hydraulic cylinder 5 pivotally connected to it, the other end

164164

которого шарнирно установлен на основании 1. Верхним звеном управл ет гидроцилиндр Ь, шарнирно св занньй с верхним и нижним звень ми$ а вращателем 4 управл ет гидроцилиндр 7, который задемпфирован. Гидроцилиндры 5-7 св заны магистрал ми соответственно с гидрораспределител ми 8-10 управлени ими. В точках шарнирного сочленени основани 1 с нижним звеном 2, нижнего и верхнего звеньев между собой и вращател с верхним звеном 3 размещены соответственно датчики 11, 12, 13 положени COOT- ветственно нижнего звана 2, верхнего звена 3 и вращател 4. Датчики 11-13 выполнены в виде потенциометров R, R2 и R3H включены в мостовую схему 14. Четырехполюсник abed питаетс which is pivotally mounted on the base 1. The upper link is controlled by the hydraulic cylinder b, and pivotally connected to the upper and lower links of $ and the rotator 4 is controlled by the hydraulic cylinder 7, which is damped. The hydraulic cylinders 5-7 are connected by lines to the control valves 8-10, respectively. At the points of the articulation of the base 1 with the lower link 2, the lower and upper links between themselves and the rotator with the upper link 3, sensors 11, 12, 13 of the COOT position of the lower link 2, upper link 3 and the rotator 4 are placed respectively. Sensors 11-13 made in the form of potentiometers R, R2 and R3H are included in the bridge circuit 14. The quadrupole abed is powered

от источника 15 бортовой электроэнергии (если основанием вл етс рама базовой машины), соединенного с его диагональю ab. Тумблер 16 служит дл замыкани цепи. Дл компекса ции возможного дифферента основани , на котором установлено буровое оборудование , в мостовую схему включен потенциометр R4 датчик дифферента,from a source of onboard electricity 15 (if the base is the base machine frame) connected to its diagonal ab. The switch 16 serves to close the circuit. To assemble the possible trim of the base on which the drilling equipment is installed, a trim sensor R4 is included in the bridge circuit,

который кинематически соединен с отwhich is kinematically connected with from

весом 17. Поскольку буровое оборудование такого вида предлагаетс устанавливать на базовой машине, то основанием будет вл тьс рама базовой машины (или прицепа), В таком случае отвес 17 устанавливаетс на самой базовой машине (или на прицепе). При установке оборудовани на стационар- ном основании отвес устанавливаетс на последнем.weight 17. As drilling equipment of this type is proposed to be installed on the base machine, the base will be the frame of the base machine (or trailer). In this case, the plumb line 17 is installed on the base machine itself (or on the trailer). When equipment is installed on a stationary basis, the plumb line is installed on the latter.

Потенциометры R, R, R3H R включены последовательно в плечо ас четырехполюсника. В плечо be включен R5 задатчик 18 углового положени бурильной колонны. Сам задатчик 18 устанавливаетс на пульте управлени или в кабине бурильщика и имеет градуированный лимб. К диагонали cd подключаетс электрогидравлическнп усилитель 19, св занньй с гидрораспределителем 8 или 9. В плечах ad и db установлены потенциометры R и R7. Четырехполюсник abed с включенными в него датчиками и усилитель образуют систему стабилизации заданного положени вращател . В гидрораспределителе 10 размещен дроссель, с помощью которого задемпфирован гидроцилиндр 7 вращател .The potentiometers R, R, R3H R are connected in series in the shoulder ac of the quadrupole. In the arm be, the R5 knob 18 of the angular position of the drill string is included. The setting device 18 itself is installed on the control panel or in the driller's cabin and has a graduated limb. An electro-hydraulic amplifier 19 is connected to the cd diagonal, connected to the control valve 8 or 9. The potentiometers R and R7 are mounted on the arms ad and db. The abed quadrupole with the sensors included in it and the amplifier form the stabilization system of the preset position of the rotator. In the control valve 10 is placed a choke, through which the hydraulic cylinder 7 rotator is damped.

QQ

5 five

00

5five

,-,, -,

5 five

00

Установка работает следующим образом .The installation works as follows.

В процессе бурени гидроцилиндр 7 управлени вращателем находитс в плавающем положении, поэтому положение вращател определ етс колонной труб, а при ее отсутствии - действием силы т жести. Бурение осуществл ют путем вращени колонны труб и создани нагрузки на буровой инструмент гидроцилиндрами 5 и 6. Осевое перемещение вращател 4 выдерживаетс , если изменение угла 0 между нижним 2 и верхним 3 звень ми мачты происходит вдвое быстрее, чем изменение угла йЈ между осью скважины и любым из звеньев , т.е. Д ft 2-UOi.In the process of drilling, the hydraulic cylinder 7 of the rotator control is in the floating position, therefore the position of the rotator is determined by the casing pipes, and in its absence it is determined by the force of gravity. The drilling is carried out by rotating the pipe string and creating a load on the drilling tool by the hydraulic cylinders 5 and 6. Axial movement of the rotator 4 is maintained if the change in angle 0 between the bottom 2 and the top 3 links of the mast occurs twice as fast as the change in angle Ј between the well axis and any from the links, i.e. D ft 2-UOi.

При отклонении вращател от оси скважины может произойти поломка колонны .,If the rotator deviates from the well axis, the column may break.

В случае несоответстви заданному положению вращател , например, вследствие провисани верхнего звена 3, фиксируемое датчиками 12 и 13 положени измен етс сопротивление потенциометра R3 на величину AR 3 и сопротивление R на величину AR .ТогдаIn the event of a mismatch with the set position of the rotator, for example, due to the top link 3 sagging, fixed by the position sensors 12 and 13, the resistance of the potentiometer R3 is changed by the value of AR 3 and the resistance of R by the value of AR.

Bf 4 liB i JlliJ57 f R;Bf 4 liB i JlliJ57 f R;

поскольку величины R и R изменились .since the values of R and R have changed.

Сумма изменений R2 и R приводит к по влению в диагонали cd тока, который подаетс на электрогидравлический усилитель 19. С последнего сигнал поступает на гидрораспределитель 8, который с помощью гидроцилиндра 5 измен ет положение нижнего звена 2, поворачива его на угол, равный углу поворота верхнего звена 3, и возвраща на ось скважины вращатель. При этом измен етс и сопротивление потенциометра и рассогласование устран етс . Если изменение положени вращател произошло из-за отклонени нижнего звена 2 и изменилось сопротивление потенциометра R на величину AR., то с электрогидравлического усилител 19 сигнгп поступит на гидрораспределитель 8 и нижнее звено 2 вернетс в исходное положение и изменит на исходное сопротивление потенциометра R(.The sum of changes in R2 and R leads to the appearance of a current in the cd diagonal, which is fed to the electrohydraulic amplifier 19. From the latter, the signal goes to the control valve 8, which by means of the hydraulic cylinder 5 changes the position of the lower link 2, turning it to an angle equal to the angle of rotation of the upper link 3, and returning to the axis of the well rotator. In this case, the resistance of the potentiometer also changes and the mismatch is eliminated. If the rotation of the rotator is due to the deviation of the lower link 2 and the resistance of the potentiometer R changes by AR., Then the electro-hydraulic amplifier 19 signal will flow to the control valve 8 and the lower link 2 will return to its original position and change to the original resistance of potentiometer R (.

Выше рассмотрен вариант св зи электрогидравлического усилител 19 с гидрораспределителем 8. Аналогичной будет работа устройства по св зиThe above is a variant of the connection of the electro-hydraulic amplifier 19 with the valve 8. The operation of the device in connection will be similar

усилител 19 с гидрораспределителем 9.amplifier 19 with a hydraulic distributor 9.

Если в процессе работы базова машина, несуща буровое оборудование располагаетс на наклонной поверхности (например, из-за неровностей неспланированной площадки), то в этом случае мен етс сопротивление потешр-юметра R4. В результате возникает ток рассогласовани в диагонали cd и усилитель 19 посылает сигнал на гидрораспределитель, например , 8, который корректирует положение нижнего 2 звена дл того, чтоб угол наклона оси скважины к горизонту оставалс неизменным и не зависел от положени базовой машины.If, during operation, the base machine carrying the drilling equipment is located on an inclined surface (for example, due to irregularities of the unplanned site), then the resistance of the meter R4 changes in this case. As a result, the error current in the cd diagonal arises and the amplifier 19 sends a signal to the valve, for example, 8, which corrects the position of the lower 2 link so that the angle of inclination of the borehole axis to the horizon remains unchanged and does not depend on the position of the base machine.

В случае св зи усилител 19 с гид pop а с пред ели тел ем 9 последний управл ет положением верхнего звена дл корректировки угла наклона оси скважины .In the case of the communication of the amplifier 19 with a guide pop a with the target body 9, the latter controls the position of the upper link to adjust the angle of inclination of the axis of the well.

При необходимости бурени скважины под углом ft машинист до начала бурени с помощью задатчика 18 углового положени бурильной машины устанавливает заданный угол наклона колонны труб к вертикали и затем включает тумблер 16. Поскольку отно $If it is necessary to drill a well at an angle маши, the driver, before starting drilling, using the adjuster 18, sets the angle of inclination of the pipe string to the vertical and then turns on the toggle switch 16. Because

шениеsewing

К,TO,

изменилось из-за изменени changed due to change

значени R,-, должно изменитьс и отношениеvalues of R, -, should change and the ratio

Кч+Кг+Кз+КфKch + Kg + Kz + Kf

RR

(,(,

В результатеAs a result

возникновени тока в диагонали cd гидрораспределитель 8 (или 9) через усилитель 19 получает сигнал и устанавливает звено 2 (или 3) в соответствующее положение, измен в нужную сторону сопротивление потенциометров R, и с вthe occurrence of current in the diagonal cd valve 8 (or 9) through the amplifier 19 receives the signal and sets the link 2 (or 3) in the appropriate position, changing in the right direction the resistance of potentiometers R, and from

R9 (или Rg, R3), т.е. приводит- соответствие равенствоR9 (or Rg, R3), i.e. leads - compliance equality

5ji l±RI± 15 R6 R5ji l ± RI ± 15 R6 R

Бурова установка может осуществл ть спускоподъемные операции при разомкнутой цепи путем управлени верхним и нижним звень ми и вращателем гидроцилиндрами 5-7. С помощью гидроцилиндров 5 и 6 вращатель подвод т к магазину труб, гидроцилиндром 7 вращатель поворачивают дл захвата трубы, приводом вращател наворачивают трубу на ниппель шпиндел , а затем гидроцилиндрами 5-7 поворачивают и одновременно поднимают трубу, на конце которой креп т долото. После проходки на длину трубы ее закрепл ют в механизме поддержани бурильнойA drilling rig may perform tripping operations with an open circuit by controlling the upper and lower links and the rotator hydraulic cylinders 5-7. Using hydraulic cylinders 5 and 6, the rotator is supplied to the pipe store, the hydraulic cylinder 7 turns the rotator to grip the pipe, rotates the pipe onto the spindle nipple, then rotates and raises the pipe at the end of which the bit is attached. After drilling for the length of the pipe, it is fixed in the mechanism of supporting the drilling rig.

колонны (на чертеже не показан), отвинчивают от трубы втиндель вращател , берут вращателем из магазина очередную трубу, вынос т на ось скважины, свинчивают с колонной и продолжают бурение.columns (not shown), unscrew the rotator from the pipe, take another pipe from the magazine with a rotator, carry it to the well axis, screw it with the column and continue drilling.

Предлагаемое устройство позвол ет осуществл ть стабилизацию направлени движени вращател при воздействии только на одно звено (нижнее 2 или верхнее 3). При этом второе звено автоматически устанавливаетс в нужное положение, а вращатель устаJ5The proposed device allows stabilization of the direction of motion of the rotator when acting on only one link (lower 2 or upper 3). In this case, the second link is automatically set to the desired position, and the rotator J5

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

оси его креплени под действием сил т жести или под действием колонны труб. Установка надежна и проста в управлении.the axis of its fastening under the action of gravity of force or under the action of a column of pipes. Installation is reliable and easy to manage.

Claims

Invention Formula

A drilling rig comprising a base machine with a base on which a mast of two articulated links of equal length are pivotally mounted, on the upper one of which is a pivot rotator, hydraulic cylinders for controlling the upper and lower links and a system for stabilizing the set position of the rotator with sensors of the lower position and the upper links, installed respectively on the axes of the articulation of the base with the lower link and the lower link with the upper link, characterized in that, in order to increase reliability in operation, It is equipped with a rotator control hydraulic cylinder, and a rotator preset position stabilization system is equipped with a rotator position sensor, a base machine trim sensor and a drill string angular position sensor, which are made in the form of potentiometers, while the preset position stabilizer system is in the form of a four-pole bridge of the circuit, the measuring diagonal of which is connected to the amplifier, position sensors of the lower link, upper link, rotator and trim of the base machine are included in one shoulder of the quadrupole, and the setter of the angle of inclination of the drill string in the other arm, with the output of the amplifier connected to the control input of the hydraulic distributor of the control hydraulic cylinder of the upper or lower link.

//