SU574517A1 - Устройство дл спуска и подъема бурильной колонны - Google Patents

Description

1

Изобретение касаетс  оборудовани  дл  бурени  нефт ных и газовых скважин, в частности средств механизации и автоматизации спуско-лодъемных операций.

Известно устройство дл  спуска и подъема бурильной колонны, содержащее лебедку с бесконтактными выключател ми, талевый блок с элеватором, оперативную муфту, клиновой захват, центратор, командоаппараты, сигнализатор замков бурильной колонны и механизм отсчета пути талевого блока с барабаиом ка.бель-каната.

Сигнализатор замков бурильной колонны электрически св зан с тормозом лебедки, а элеватор сблокирован с клиновым захватом таким образом, что последний не откроетс  до тех пор, пока клинь  элеватора не зажмут свечу. Электрическа  св зь между элеватором и клиновым захватом осуществл етс  через троллеи, установленные вблизи верхнего и нижнего .положений тале.вого блока.

Однако -в этом устройстве не совмещены во времени операции свинчивани -развинчивани  свечей с перемещением незагруженного талевого блока. В результате затрачиваетс  дополнительное врем  на подъем талевого блока выше верхнего торца свечи на малой скорости с помощью нат жного устройства, что не дает -возможности производить спуск- подъем в оптимальном режиме. Кроме того.

требуетс  жесткий допуск на длину свечей, а также применение специальных бурильных замков с кольцами из диамагнитного материала , обеспечивающих работу сигнализатора замков бурильной колонны.

Целью изобретени   вл етс  автоматизаци  спуско-подъемных операций.

Дл  этого предлагаемое устройство снабжено механизмом отключени  лебедки при подъеме незагруженного элеватора, смонтированным на центраторе и талевом блоке, блоком отключени  лебедки при подъеме загруженного элеватора, св занным с механизмом отсчета пути та.тевого блока через оперативную муфту и сигнализатор за:Мков бурильной колонны.

Кроме того, барабан кабель-каната снабжен флажком выключателей лебедки, которые сблокированы с выключателем .командоаипарата , св занного с механизмом отсчета пути талевого блока, а сигнализатор замков бурильной колонны выполнен в виде двух рычагов и снабжен силовым цилиндром, шток которого св зан с рычагами, причем блок отключени  лебедкн нри подъеме загруженного элеватора выполнен в виде сблокированных с переключателем скоростей выключателей с общим кулачком, св занным с оперативной муфтой и водилом дифференциала в виде рычага с роликом, размещенным в пазу диска

на Bajry реверсивного двигател , лри этом механизм отключени  лебедки при подъеме незагруженного элеватора 1выполне.н в виде установленного на центраторе рычага с роликом , шарнирно соединенного с поднрул иненным толкателем и-установленным на талевом блоке выключателем, св занным с кабель-канатом .

На фиг. 1 показана обща  схема предлагаемого устройства дл  подъема и спуска бурильной колонны; на фиг. 2 - сигнализатор зам1ков бурильной колонны; на. фиг. 3 - блок отключени  лебедки при подъеме загруженного элеватора, вид спереди; на фиг. 4 - то же, продольный разрез; на фиг. 5 - механизм отключени  лебедки при подъеме аюзагруженного элеватора.

Устройство дл  спуска и подъема бурильной колонны содержит талевый блок 1 с раздвинутыми секци ми шкивов, автоматический элеватор 2, буровую лебедку 3, центратор 4, буровой ключ 5, клиновой захват 6, датчик веса 7, механизм 8 отсчета пути талевого блока, .который св зан с талевым блоком посредством кабель-каната 9, командоаппарат 10, посто нно св занный с механизмом 8, отсчета , командоаппарат 11 и блок отключени  лебедки при лодъеме загруженного элеватора 12, соединенные с механизмом отсчета 8 посредством оперативной муфты 13, сигнализатор замков 14 бурильной колонны, механизм отключени  лебедки при подъеме незагруженного элеватора 15, смонтированный на центраторе и талевом блоке, датчики верхнего 16 и .нижнего 17 положений клиньев, бесконтактные выключатели 18 и 19 лебедки, задатчик скорости спуска 20 и тахогенератор

21,соединенные с механизмом 8 отсчета пути талевого блока. На автоматическом элеваторе 2 смонтирован датчик захвата колонны

22,электрически св занный с кабель-ка-натом 9.

Механизм отсчета пути талевого блока состоит из барабана 23 дл  намотки кабельканата 9 и каната, св занного с противовесом 24, и понижающего редуктора 25. Барабан кабель-каната снабжен флажком 26 дл  воздействи  на выключатели. 18 и 19. Передаточное отношение редуктора 25 обеспечивает поворот вала .кома.ндоаппарата 10 на угол, близкий к 360°, на пути талевого блока от крайнего нижнего положени  до верхнего, а вала командоаппарата 11 и блока отключени  лебедки лри подъеме загруженного элеватора 12 - на тот же угол, но на пути бурильного замка от сигнализатора замков 14 до бурового ключа 5.

Сигнализатор замков 14 бурильной колонны (см. фиг. 2) состоит из двух рычагов 27 с губками 28, выключател  29 и силового цилиндра 30, шток которого посредством т г 31 св зан с рычагами 27. Корпус цилиндра 30 и рычаги 27 шарнирно укреплены на втулке 32, чосаженной на ось 33.

Блок отключени  лебедки нри подъеме запруженного элеватора 12 (см. фиг. 3 и 4), который предназначен дл  коррекции точки отключени  в зависимости от веса бурильной колонны и .скорости ее подъема, состоит из набора сблокированных с переключателем и скоростей лебедки выключателей 34-38, кулач1ка 39, воздействующего на выключатели 34-38 и св занного через дифференциал 40 с валом 41. Блок также включает водило дифференциала, выполненное в виде рычага

0 42 с роликом 43, размещенным в -профилированном па.зу 44 диска 45, установленного на валу реверсивного двигател  46. Указанный двигатель св зан через зубчатую передачу 47 с сельсином 48, который электрически соеди5 ней с сельсином датчика веса 7. Вал 41 св зан через вал командоапнарата 11 с ведомой частью онеративной муфты 13. Дл  перевода в исходное положение вала 41 после отключени  муфты 13 служат пружина 49 и криво0 шип 50.

Механизм отключени  лебедки при подъеме незагруженного элеватора 15 включает рычаг 51 с роликом 52, шарнирно укрепленный на центраторе 4 и св занный с пОДпру5 жиненным толкателем 53, также вмонтированным в центратор 4, выключатель 54 с приводным рычагом 55, смонтированный на талевом блоке 1. Толкатель 53 может воздействовать на приводной рычаг 55 при совместQ ном движении талевого блока и центратора. Выключатель 54 электрически соединен с приводом лебедки через кабель-канат 9. С помощью этого кабель-каната осуществл етс  электрическа  св зь датчика за.хвата ког- лонны 22 автоматического элеватора 2 со схемой управлени  клиновым захватом 6 (см. фиг. 1).

Тормол :ение барабана лебедки 3 осуществл етс  обычным ленточным тормозом 56, нормально замкнутым посредством силового цилиндра 57, и вспомогательным тормозом (не по.казан).

Управл ющий сигнал на торможение при спуске поступает в виде разности напр жений тахогенератора 21 и задатчика скорости спу ска 20, кулачок 58 которого регулирует скорость спуска в функции положени  талевого блока. Устройство включает также свечу 59. Устройство работает следующим образом. В операции «Спуск колонны сигнализатор

0 замков 14 бурильной колонны и блок отключени  лебедки при подъеме загруженного элеватора 12 выключены из работы, рычаги 27 разведены (на фиг. 2 показано пунктиром ), и муфта 13 .не включаетс . Исходное

полол ение талевого блока 1-крайнее нижнее . Завод т очередную свечу 59 и ее верхним концом, вход щим в центратор 4, поворачивают рычаг 51, который поднимает толкатель 53. При подъеме незагруженного элеватора 2 по свече 59 ключом 5 свинчивают свечу 59. Последнюю часть пути талевый блок 1 проходит вместе с центратором 4.

При подходе центратора 4 к верхнему торцу свечи 59 рычаг 51 опускаетс , и толкатель

53 воздействует через рычаг 55 на выключа

тель 54, по сигналу которого отключаетс  привод лебедки 3 и подтормаживаетс  ее барабан с такой интенсивностью, что обеспечивает подхват и сн тие с клинового захвата 6 колонны автоматическим элеватором 2 с заданной скоростью при движении талевого блока 1 по инерции вверх. По сигналу датчика захвата колонны 22 поднимаетс  клиновой захват, а по сигналу датчика 16 из верхнего положени  растормаживаетс  барабан лебедки 3 и колонна спускаетс  в скважину. При этом флажок 26 многократно воздействует на выключатели 18 и 19, однако сигнала от них не поступает, поскольку выключатели 18 и 19 сблокированы с выключателем командоаппарата 10, который срабатывает в начале последнего оборота барабана 23. Така  схема способствует повышению масштаба отсчета пути талевого блока 1 и обеспечивает точность остановки замка бурильной колонны в зоне работы ключа 5. Остановка осушествл етс  по сигналу выключател  18, который дает команду на опускание клинового захвата 6. По сигналу датчика 17 нижнего из положени  барабан лебедки 3 вновь растормаживаетс , и талевый блок 1 приспускаетс  в крайнее нижнее положение, где останавливаетс  по сигналу выключател  19. Далее цикл повтор етс .

Перед началом операции «Подъем колонны свод тс  рычаги 27 сигнализатора 14 замков бурильной колонны, которые обхватывают губка-ми 28 бурильную трубу. При включении определенной скорости подъема лебедки включаетс  лишь один нз выключателей 34-38. Исходное положение талевого блока 1-.крайнее нижнее. При подхвате колотаны автоматическим элеватором 2 ревереив .ный двигатель 46 блока отключени  лебедки при подъеме загруженного элеватора 12 поворачивает диск 45 на угол, пропорциональный весу колонны. При этом ролик 43 перемещаетс  в пазу 44, поворачива  рычаг 42, который поворачивает кулачок 39 по часовой стрелке, отдал   его в угловом измерении от выключателей 34-38 (на фиг. 3 показано пунктиром). При прохождении промежуточных замков свечи через сигнализатор 14 выключатель 29 не срабатывает, поскольку он сблокирован с выключателем командоаппарата 10, который срабатывает лишь тогда, когда все промежуточные замки будут выше сигнализатора 14. При прохождении через сигнализатор 14 замка, подлежащего развинчиванию , выключатель 29 срабатывает и включает оперативную муфту 13, благодар  чему вал командоаппарата 11 и вал 41 начинают вращатьс . При этом кулачок 39 поворачиваетс  против часовой стрелки и отключает задействованный выключатель из набора выключателей 34-38, по сигналу которого отключаетс  привод лебедки. После этого талевый блок с колонной движутс  по инерции вверх, и при вхождении замка, подлежащего развинчиванию, в зону работы ключа 5 включаетс  тормоз лебедки 3, а затем опускаютс 

клинь  по сигналу выключател  командоаппарата 11. Вход замка в зону ключа происходит с посто нной скоростью. Это достигаетс  выполнением профил  паза 44 такой конфигурации, что угловое оассто ние между положением кулачка 39, занимаемым после подхвата колонны и задействованным выключателем , пропорционально разности между рассто нием от сигнализатора 14 до зоны работы ключа 5 и величиной пробега по инерции колонны данного веса с момента отключени  привода лебедки до достижени  скорости , близкой к 0. Чем больше вес, тем на больший угол повернетс  кулачок по часовой

5 стрелке, тем позднее произойдет отключение при повороте кулачка 39 против часовой стрелки от вала 41. Поскольку каждый выключатель 34-38 соответствует определенной скорости подъема, то включение в работу выключател  34 соответствует наиболее раннему отключению привода лебедки, т. е. максимальной скорости подъема, а выключател  38 наиболее позднему отключению, минимальной скорости.

5 По сигналу датчика 17 нижнего положени  клнньев отключаетс  муфта 13, и вал 41 под действием пружины 49 приходит в исходное положение. Одновременно растормал иваетс  барабан лебедки 3, незагруженный талевый блок 1 опускаетс , и ключ 5 отвинчи0 вает свечу. Управление тормозо.м аналогично операции «Спуск колонны. Окончательна  остановка в крайнем нижнем положеннн производитс  по команде выключател  19. Далее после выноса отвинченной свечи пикл повто5

р етс .

Таким образом, одновременно с автоматизацией управлени  спуском и подъемом бурильной колонны, достигаетс  сокращение воеменн за счет исключени  перебегов и необходимости перехода на малую скорость при подъеме талевого блока. При этом обеспечиваетс  требуема  точность остановки замка в зоне ключа и посто нство скорости подхвата колонны независимо от разности в длинах ° свечей.

Claims (5)

1. Устройство дл  спуска и подъема бурильной колонны, содержащее лебедку с бесконтактными выключател ми, талевый блок с элеватором, оперативную муфту, клиновой захват, центратор, ко,мандоаппараты, сигналиватор замков бурильной колонны и механизм отсчета пути талевого блока с барабаном кабель-каната, отличающеес  тем, что, с целью автоматизации спуско-подъемных операций, оно снабжено механизмом отключени  лебедки при подъеме незагруженного элеватора, смонтированным на центраторе и талевом блоке, блоком отключени  лебедки прн подъеме загруженного элеватора , св занным с механизмом отсчета пути талевого блока через оперативную муфту и сигпализатор замков Оурцлыюй колон .щ.

2.Устройство по П. 1, отличающеес  тем, что барабан кабель-каната снабжен флажком Выключателей лебедки, которые сблокированы с выключателем командоаппарата , св занного с механизмом отсчета пути талевого блока.

3.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что сигнализатор замков бурильной колонны выполнен в .виде двух рычагов и снабжен силовым цилиидром, щток которого св зан с рычагами.

4.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок отключени  лебедки при подъеме загруженного элеватора выполнен в виде

.сблокированных с переключателем скоростей выключателей с общим кулачком, св занным с оперативной муфтой и водилом дифферепцнала в в-нде рычага с .роликом, размещенного в пазу диска на валу реверсивного двигател .

5. Устройство по п. 1, от л и ч а ю щеС с  тем, что механизм отключени  лебедки при подъеме незагруженного элеватора выполнен в виде установле.н;пого па центраторе рычага с роликом, шарпирно соединенного с подпружиненным толкателем и уста овле.нным на талевом блоке выключателем, св занным с к а бель-как атом.

/4

Фиг. 2

12 7 f f ifj

X&аг .

37

IB

/