Как работает система верхнего силового привода буровой установки?

Система верхнего силового привода буровой установки

Верхний силовой привод буровой установки представлен в виде принципиально нового вида механизмов для буровых установок, которые могут обеспечивать целый ряд сложных технологических операций.

Вертлюг гидравлический, силовой

Буровые установки с верхним приводом – это, по сути, подвижная разновидность вращателя, которая снабжена сальником-вертлюгом. В настоящее время силовые приводы буровых установок получили повсеместное распространение в общемировой практике.

принцип работы верхнего силового привода

Силовой привод буровой установки благодаря своей расширенной сфере применения способен выполнять целый ряд первоочередных функций и технологических операций.

Устройство в первую очередь способствует непрерывному вращению бурильной колонны в ходе процесса бурения скважин. Кроме того система может быть применима при проведении проработок и расширении диаметра ствола скважины.

Силовые приводы буровых установок могут быть привлечены для осуществления свинчивания и закрепления труб, которые применяются во время бурения скважины.

Электрический или дизельный привод агрегата способен оказывать значительную помощь при проведении наращивания бурильной колонны цельно скроенными трубами.

Стоит отметить, что электрический или дизельный приводы могут существенно упростить операции направленные на проведение спуска колон обсадного типа.

Помимо прочего, система может помочь повернуть бурильную колонну при проведении работ с применением забойного двигателя. Эта система может способствовать осуществлению быстрой промывке скважины и рассаживанию колонн.

Парк буровых установок, снабженных верхним приводом

Система, представленная в виде верхнего силового привода буровой установки, а точнее ее подвижная часть состоит из так называемого бурового вертлюга и бурильного редуктора, которые с помощью штроп прикрепляется к траверсу талевого блока.

Эта система значительно улучшает бурение во всех видах пород. Также бурение может осуществляется в особо экстремальных условиях крайнего севера.

Крышка, под которой находится система вертлюга-редуктора, оснащена двумя гидромоторами. Бурение происходит таким образом, что выходной вал, входящий в конструкцию гидровала прямиком соединяется с корпусом редукторного вала.

Система спроектирована таким образом, что на одном из гидромоторов устанавливается гидротормоз, который специально предназначен для осуществления торможения бурильной колонны.

Это могут быть мостки, шурф, предназначенный для наращивания, или любая другая сторона. Система верхнего силового привода буровой установки оснащена трубным зажимом, который нужен для проведения захвата и предотвращения вращения верхней муфты трубы при развинчивании вертлюга.

Агрегат сконструирован таким образом, что между стволом вертлюга и ниппелем помещен шаровой кран с ручной регулировкой. Он включен в систему для того, чтобы осуществлять оперативное перекрытие внутреннего отверстия, находящегося в середине ствола вертлюга.

Этому способствует так называемый внутренний превентор. Благодаря ему удерживаются остатки промывочной жидкости, которая накапливается после прокрутки бурильной колонны.

Система верхнего силового привода буровой установки, SAM-450

Система штропов выполняет отвод и подвод элеватора к середине скважины. Она представлена виде штропов, которые прикрепляются к боковым рогам траверсов. С противоположной стороны к штропам прикрепляются гидроцилиндры, обеспечивающие их отклонение в ту или иную сторону.

Главной особенностью верхнего силового привода буровой установки является возможность, благодаря которой можно производить монтаж установки на любом из проводящихся этапов проводки скважины, при этом, не прекращая параллельно протекающего процесса бурения.
к меню ↑

Виды верхнего силового привода

Силовые приводы буровой установки классифицируются с ориентировкой на способы питания, они могут быть:

• Питающимися от сети постоянного тока;
• Питающимися от сети переменного тока;
• Гидравлическими;
• Электрическими.

Кроме того, представленные агрегаты разделяются на несколько классов с поправкой на способы их применения. Системы могут быть:

• Морскими;
• Сухопутными;
• Стационарными;
• Мобильными.

Современные системы обладают значительно уменьшенными габаритными размерами. Это, в первую очередь, обусловлено применением двух компактных электродвигателей в конструкции агрегата.

Кроме того, эти двигатели сейчас в большинстве устройств работают используя переменный ток. Это приводит к качественному улучшению таких характеристик как скорость и крутящий момент.

Двигатель переменного тока, применяемый в современных системах верхнего силового привода буровой установки, не нуждается в наличии коммуникационных систем и щеток.

Система верхнего силового привода буровой установки Svp-2

Каждый из них равняется моменту, который создается одним отдельно взятым электродвигателем с мощностью равной 1200 лошадиным силам.

Представленные двигатели способны создать крутящий момент с максимально номинальным переходом от остановки к полному разгону.

Исходя из этого, крутящий момент при скорости равной 110 моментам в минуту до скорости в 220 оборотов, составляет 47 300 кг/м. Конструкция была спроектирована таким образом, что два обычных двигателя, работающих на переменном токе стали важнейшей деталью всей буровой системы.

Двигатели в обычном режиме способны работать от сети с переменным напряжением в 600 и 480 вольт, которое может быть выработано буровой установкой.

Кроме того, нужное напряжение может возникать в результате преобразования постоянного тока равного 50 вольтам, и передаваться от линий высоковольтных передач.

Эти особенности позволяют использовать оборудование в рамках любой электрической системы. В современных агрегатах уменьшился вес направляющей балки.

Это заметно ускорило процесс установки каркаса без обязательной раннее модификации несущей мачты. Система теперь может устанавливаться на мачтах с высотой в 44 метра, при этом зазор не будет превышать 3,6 метров.

Система верхнего силового привода буровой установки, бурильная

Средняя грузоподъемность современных систем может достигать 400 тонн, и ее эксплуатация производится на малых и средних типах буровых установок.

В результате значительного упрощения всей конструкции был значительно снижен уровень затрат, связанный с ремонтом и обслуживанием агрегата.

Благодаря включению второстепенной интегрированной встроенной гидравлической системы значительно упростились все этапы монтажных работ.

Наращивание дополнительных инструментов осуществляется с участием двигателей работающих на переменном токе. Одной из самых уникальных характеристик агрегата является наличие прерывистого момента, который с высокой степенью эффективности обеспечивает безопасную работу двигателя.

Это особенно важно при свинчивании и развенчивании дополнительных буровых элементов. Такое конструктивное решение позволяет обойтись без применения трубного ключа или трубного манипулятора.

Все это существенно упрощает конструкцию агрегата, значительно снижает его вес и стоимость. Простая конструкция зажима устроена таким образом, что при захвате верхнего и среднего замка буровик приводит во вращение всю колонну.

Это необходимо для того, чтобы по требованию свинчивать и развинчивать несущие соединения. Устройство оборудовано двумя встроенными клапанами предохранительного типа.

Клапан соединен с вращающейся силовой головкой, благодаря которой возможно проведение работ со свечами и механизмами наклонных штроб.

Система верхнего силового привода буровой установки, буровая вышка

Наклонные штробы входят в состав двухстороннего гидравлического механизма, который благодаря включению наклонных штроб обеспечивает отвод движущихся элементов на расстояние в более чем 60 сантиметров.

Наличие гидравлической компенсаторной системы делает возможным появление компенсаторной амортизации в тот момент, когда свечи соединяются с переходником.

Процесс монтажа агрегата, в среднем, продолжается не более восьми часов. При этом часть соединительных работ может быть проведена до того, как вся установка прибудет к месту ее дальнейшей работы.

Кабель шланга на обвязке прикрепляется к мачте, на высоте в тридцать метров. Для того чтобы обеспечить подсоединение к обслуживающему контуру, заранее формируется узел из быстросъемных соединительных элементов.

Для этих целей также может быть использована специальная распределительная коробка. Главная консоль, с которой осуществляется управление, находится на панели бурильщика.

На него выводятся данные касательно текущего режима обслуживания, времени проводимых работ, числа оборотов в секунду и прочее.
к меню ↑

Обзор буровой системы с верхним приводом (видео)

 Главная страница » Буровые установки

Источник: https://byreniepro.ru/byr-ustanovki/silovoy-privod.html

Системы верхнего привода SLC-JH » SLC-Group. Системы верхнего привода

Главная » Продукция » Системы верхнего привода SLC-JH

«ОЩУТИ ПЕРЕДОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Системы верхнего привода SLC-JH – высокотехнологичное оборудование. Их применение позволяет увеличить скорость проходки,  бурить конструктивно сложные скважины с высокой точностью, сократить непроизводительные затраты времени и повысить безопасность в процессе буровых работ.  

Ассортимент СВП SLC-JH для буровых установок включает 21 модель как электрических, так и гидравлических систем верхнего привода, предназначенных для ведения буровых работ на суше и на морском шельфе.  Все СВП SLC-JH адаптированы для работы в составе наиболее популярных в России стационарных и мобильных буровых установк российского и иностранного производства.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВП

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СВП

 * Комплектация:

  Базовая комплектация Системы Верхнего Привода:

      — силовой верхний привод;

      — направляющая балка со средствами подвеса и крепления на мачте;

      — станция управления VFD.

Для целей транспортировки базовое оборудование размещено в 3-х контейнерах. Контейнер №1 (6040х2440х2590мм) – силовой верхний привод на транспортной базе и штропы; Контейнер №2 (6040х2440х2590мм) – направляющая балка, принадлежности для монтажа, кабели и ЗиП; Контейнер №3 (5440х2210х2440мм) – станция управления СВП (VFD модуль).

   Дополнительное оборудование:

      — Система плавной регулировки крутящего момента;

      — Дизель-генераторная установка (ДГУ);

      — Трансформатор (повышающий или понижающий);

      — Адаптер крюкоблока;

      — Переводники.

Цена системы верхнего привода зависит от модели,  комплектации и индивидуальных условий поставки. Техническое обслуживание СВП обеспечивает команда сервисных инженеров группы компаний SLC, ремонт систем верхнего привода осуществляется на собственном заводе в Кургане.

Использование систем верхнего привода (СВП)  становится все более распространенным способом бурения скважин на нефть и газ. СВП буровых установок получили широкое распространение в мировой практике, этой системой оборудуются как импортные, так и отечественные буровые установки. 

Верхний привод  представляет собой подвижный вращатель, совмещающий в себе функции вертлюга и ротора, оснащенный комплексом средств механизации для работы с бурильными трубами при выполнении спуско-подъемных операций.

Его назначение — быстрая и безаварийная проводка вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Особенно эффективны наши СВП при наклонно — направленном и горизонтальном бурении.

При производстве буровых работ система верхнего привода обеспечивает выполнение следующих технологических операций:

• Вращение бурильной колонны с регулированием частоты при бурении, проработке и расширении ствола скважины, при подъеме/спуске бурильной колонны;
• Торможение бурильной колонны и её удержание в заданном положении;
• Обеспечение проведения спускоподъемных операций в том числе:
• проведение операций по спуску обсадных колонн в скважину;
• наращивание/разборка бурильной колонны свечами и одиночными трубами;
• свинчивание/развинчивание бурильных труб, докрепление/раскрепление резьбовых соединений переводников и шаровых кранов;
• подача бурильных труб к стволу/удаление от ствола вертлюга.
• Промывку скважины и одновременное проворачивание бурильной колонны;
• Задание и обеспечение величин крутящего момента и частоты вращения, их измерение и вывод показаний на дисплей шкафа управления, выносной дисплей, пульт управления и на станцию геолого-технических исследований;
• Дистанционное управление;
• Герметизацию внутритрубного пространства шаровыми кранами.

По сравнению с традиционными способами бурения, применение СВП обладает следующими преимуществами: 

• экономит время в процессе наращивания труб при бурении;
• уменьшает вероятность прихватов бурового инструмента;
• расширяет (прорабатывает) ствол скважины при спуске и подъеме инструмента;
• повышает точность проводки скважин при направленном бурении;
• повышает безопасность буровой бригады;
• снижает вероятность выброса флюида из скважины через бурильную колонну;
• облегчает спуск обсадных труб в зонах осложнений за счет вращения и промывки;
• повышает качество керна.

В комплект поставляемого нами оборудования входит, прежде всего, сам силовой верхний привод – новое изделие, имеющее гарантию завода – изготовителя, которая составляет 12 месяцев со дня ввода изделия в эксплуатацию или 18 месяцев со дня его поставки заказчику.

Наша СВП, изготовленная во взрывозащищенном исполнении, прошедшая все необходимые испытания,  сертифицированная в соответствии с требованиями технических регламентов БМиО ГОСТ Р, ISO 9001, API, имеющая разрешение на применение от Ростехнадзора, полностью отвечает российским отраслевым Правилам безопасности. К моменту поставки она уже адаптирована к буровой установке заказчика и способна функционировать в реальных условиях российских нефтегазовых месторождений, при экстремально низких температурах Крайнего Севера России (исполнение УХЛ-1).

Поставляемый нами силовой верхний привод  предоставляет возможность монтировать его в любое время проводки скважины, не прерывая бурения. В комплект поставки, как правило, входят дополнительные устройства и агрегаты, необходимые для длительной, безопасной, производительной и эффективной работы всей системы на месторождении.

Все дополнительное оборудование изготовлено в надлежащем исполнении, испытано, полностью отвечает требованиям технических регламентов,  отраслевым требованиям и правилам эксплуатации на месторождениях, имеет  все необходимые экспертизы и сертификаты, снабжено полным комплектом технической и разрешительной документации на русском языке.

Главный приоритет нашей деятельности — успешное решение нашими заказчиками своих производственных задач. Мы заинтересованы в стабильном и надежном функционировании нашей техники.

Для этого мы оперативно, в полном объеме, с высоким качеством и за разумные деньги решаем все вопросы, касающиеся поставок нашей продукции, ее адаптации к буровым установкам, монтажу, пуско — наладке и техническому обслуживанию как в период гарантийного срока ее эксплуатации, так и после него.

С перечнем наших услуг для заказчиков, составом работ по техническому обслуживанию оборудования и техническими решениями по привязке СВП к буровым установкам Вы можете ознакомиться в разделе «Услуги, технические решения». 

Модельный ряд наших силовых верхних приводов состоит из следующих изделий:

Источник: https://slc-jh.ru/ru/production/svp.html

Монтаж и эксплуатация верхнего силового привода буровых установок. | Учебный комбинат

Программа предназначена для дополнительной профессиональной подготовки персонала осуществляющего работы по монтажу и эксплуатации буровых установок с верхним силовым приводом.

ПРОГРАММА

Тема 1. Общие технические характеристики и данные буровой установки.

Описание буровой установки. Технические характеристики буровой установки. Описание верхнего силового привода. Технические характеристики верхнего силового.

Система управления верхним силовым приводом, общее описание.

Тема 2. Монтаж и демонтаж буровой установки.

Монтаж – демонтаж подроторного основания, аппарели.

Монтаж – демонтаж буровой установки.

Конструкция фиксатора верхней секции.

Канатная запасовка подъема верхней секции и балкона верхового.

Монтаж – демонтаж верхнего силового привода.

Правила техники безопасности, при монтаже буровой установки.

Тема 3. Управление буровой установкой в рабочем и транспортном положении.

Транспортное положение буровой установки.

Рабочее положение буровой установки.

Запуск двигателей.

Запуск основной лебедки с одного двигателя и двух двигателей.

Запуск гидравлических насосов.

Органы управления главной лебедкой, пульт бурильщика, основные принципы управления главной лебедкой.

Пульт бурильщика, принцип работы и предназначение.

Правила техники безопасности.

Тема 4. Описание лебедки буровой(основной) и вспомогательной.

Привод лебедки, основные узлы и элементы привода основного и аварийного.

Аварийная тормозная система лебедки.

Тормозная система.

Муфта включения лебедки.

Ограничитель подъема талевого блока (противозатаскиватель).

Техническое обслуживание узлов главной лебедки.

Управление. Техническое обслуживание. Привод вспомогательной лебедки.

Правила техники безопасности.

Тема 5. Гидравлическая, пневматическая, электрическая и талевая системы буровой установки.

Гидравлические схемы, принятые обозначения. Устройство и описание, основные элементы гидравлической системы. Рабочая гидравлическая система буровой установки.

Гидравлическая система тормозов. Гидравлическая система аварийного привода.

Техническое обслуживание гидравлических систем.

Пневматическая схема буровой установки. Система влагоотделения воздушной системы.

Воздушные клапаны управления исполнительными элементами. Техническое обслуживание пневматической системы.

Электрическая схема буровой установки.

Оснастка талевого каната. Кронблок описание, техническое обслуживание. Крюкоблок, техническое обслуживание.

Правила техники безопасности.

Тема 6. Шасси подъемного агрегата.

Описание шасси, основные агрегаты. Техническое обслуживание.

Тема 7. Роторный стол: основные элементы, монтаж, техническое обслуживание.

Тема 8. Верхний привод.

Общие сведения об обслуживании и запасных частях. Наиболее важные системы ВСП.

Порядок эксплуатации ВСП. Гидравлическая система ВСП, описание, схема принципиальная.

Устранение неисправностей в гидравлической системе.

Техническое обслуживание системы гидравлической системы ВСП. Разборка сборка основных компонентов. Порядок проведения замены безопасного переводника. Порядок монтажа направляющей балки верхнего привода. Регулирование предельных величин.

Силовая передача. Стояночный тормоз. Узел промывочной трубы. Тормоза электродвигателя.

Правила техники безопасности.

Источник: https://www.uk-sng.ru/obshhij-razdel/103-montazh-i-ekspluatacziya-verxnego-silovogo-privoda-burovyx-ustanovok

Верхний силовой привод буровой установки

Изобретение относится к установкам бурения нефтяных скважин и может быть использовано в подвесных буровых установках с верхним приводом вращения бурильных труб, используемых для буровых работ на нефтяных и газовых скважинах, в том числе для горизонтального бурения.

Задачи, которые решены изобретением, заключаются в повышении надежности и ремонтопригодности верхнего силового привода (ВСП) буровой установки, снижении массогабаритных характеристик.

Верхний силовой привод буровой установки содержит вертлюг с приводом вращения, смонтированный на направляющей каретке, механизм отклонения вертлюга от оси центра скважины, механизм подачи бурильных труб и отличается тем, что привод вращения вертлюга выполнен в виде соосно расположенных высокомоментного гидромотора и установленного на нем дискового гидравлического тормоза, причем корпуса гидромотора и тормоза жестко связаны между собой и расположены в нижней части корпуса вертлюга, причем ротор гидромотора и вал тормоза выполнены полыми и установлены на выходной полый вал вертлюга, для этого в нижней части корпуса вертлюга выполнено проходное отверстие, внутри которого на подшипниках, например, игольчатого типа смонтирован выходной полый вал, а внутренние радиальные подшипниковые опоры ротора гидромотора являются одновременно и верхней опорой выходного вала вертлюга. 2 ил.

Изобретение относится к установкам бурения нефтяных скважин и может быть использовано в подвесных буровых установках с верхним приводом вращения бурильных труб, используемых для буровых работ на нефтяных и газовых скважинах, в том числе для горизонтального бурения.

Известна установка для бурения скважин (RU 2011816, Е 21 С 3/00, 1992.01.09). Установка состоит из основания, поворотной платформы, рамы податчика, регулируемого гидропривода или электропривода подачи, каретки с вертлюгом-вращателем и дополнительным приводом подачи, средств ориентирования рамы податчика в пространстве, дифференциально-планетарной передачи, стопорных устройств, гидрозамков.

Известен вертлюг с верхним приводом (RU 2027846, Е 21 В 19/16, 1991.12.02). Вертлюг содержит корпус и ствол, в который встроены привод вращения и гидротолкатели свинчивания с реечным механизмом.

Последний установлен с возможностью взаимодействия с зубчатым венцом опорного фланца.

В нижней части вертлюг имеет стакан с квадратным сечением, установленный в ответном гнезде тележки, воспринимающей реактивные моменты от привода вращения и гидротолкателей свинчивания.

Известен верхний силовой привод установки горизонтального бурения нефтяных скважин (RU 29551, Е 21 В 19/00, Е 21 В 3/00, 2003.07.13).

Он содержит силовой вертлюг с направляющей кареткой, установленной на направляющих привода, механизм отклонения силового вертлюга от оси центра скважины, механизм подачи бурильных труб и отличается тем, что механизм отклонения силового вертлюга от оси центра скважины в поперечном направлении выполнен в виде системы рычагов параллелограммного механизма, установленного на направляющей каретке, и дополнительно снабжен двумя силовыми гидроцилиндрами, расположенными параллельно и связанными с одной стороны с направляющей кареткой, а с другой — с основанием параллелограммного механизма, при этом механизм подачи бурильных труб дополнительно снабжен узлом наклона штропов элеватора, выполненным в виде двух гидроцилиндров, расположенных между вертлюгом и штропами элеватора, при этом последние установлены с возможностью перемещения от зоны бурения.

[/su_box]

Задачи, на решение которых направлено изобретение, заключаются в повышении надежности и ремонтопригодности верхнего силового привода (ВСП) буровой установки, снижении массогабаритных характеристик.

Поставленные задачи решены следующим образом.

Верхний силовой привод буровой установки содержит вертлюг с приводом вращения, смонтированный на направляющей каретке, механизм отклонения вертлюга от оси центра скважины, механизм подачи бурильных труб и отличается тем, что привод вращения вертлюга выполнен в виде соосно расположенных высокомоментного гидромотора и установленного на нем дискового гидравлического тормоза, причем корпуса гидромотора и тормоза жестко связаны между собой и расположены в нижней части корпуса вертлюга, причем ротор гидромотора и вал тормоза выполнены полыми и установлены на выходной полый вал вертлюга, для этого в нижней части корпуса вертлюга выполнено проходное отверстие, внутри которого на подшипниках, например, игольчатого типа смонтирован выходной полый вал, а внутренние радиальные подшипниковые опоры ротора гидромотора являются одновременно и верхней опорой выходного вала вертлюга.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид ВСП буровой установки, на фиг.2 — общий вид вертлюга в разрезе.

Верхний силовой привод состоит из вертлюга 1, соединенного посредством системы рычагов параллелограмного механизма 2 с кареткой 3, установленной на направляющих 4, механизма подачи бурильных труб 5.

Для отклонения (перемещения) ВСП поперек оси буровой колонны предусмотрены два силовых гидроцилиндра, расположенные параллельно и шарнирно скрепленные с одной стороны с кареткой 3, а с другой — с основанием параллелограмного механизма 2.

Основной составляющей частью ВСП является безредукторный вертлюг 1. Он состоит из установленного в корпусе 6 вертлюга 1 высокомоментного гидромотора 7 (ВМГ), на котором размещен дисковый гидравлический тормоз 8 с проходным отверстием.

На верхней крышке 9 корпуса 6 вертлюга расположен адаптер с гусаком (коллектором) 10 и быстросменный уплотнительный узел 11 с плавающей гильзой. Конструкции гусака 10 и узла 11 обеспечивают подсоединение гибкого шланга для подачи бурового раствора в ствол колонны при ее вращении и остановке, а также герметизацию колонны при затянутой гайке узла 11.

Тормоз 8 обеспечивает тормозной момент на валу гидромотора при отсутствии гидравлического давления и торможение вала вертлюга при увеличении давления, подаваемого в тормоз, не менее 1,23 МПа.

При буровых работах буровой раствор под рабочим давлением до 300 кг/см2 через гусак 10 и узел 11 поступает в отверстие выходного полого вала 14 вертлюга и далее в буровую колонну. В корпусе 6 выполнены две проушины для подвеса вертлюга через адаптер и штропы 15 к талевому блоку.

В нижней части корпуса 6 выполнено проходное отверстие, внутри которого на игольчатых подшипниках 16, воспринимающих радиальные нагрузки, смонтирован выходной вал вертлюга 14.

Осевая нагрузка от веса колонны воспринимается валом 14 и замыкается через бурт и осевой упорный подшипник 17 с коническими роликами на корпус 6. На верхнем конце вала 14 выполнены наружные шлицы, которыми вал соединяется с внутренней шлицевой поверхностью ротора ВМГ 7.

Корпус ВМГ 7 вместе с тормозом 8 закрепляют на корпусе вертлюга 6. Внутренние радиальные подшипниковые опоры ротора ВМГ 7 являются одновременно и верхней опорой вала 14. Верхняя 18 и нижняя 19 гайки являются гнездами для установки манжет 20, обеспечивающих герметизацию канала подачи бурового раствора.

ВСП работает следующим образом. Рабочая жидкость от основного насоса наземного гидроагрегата под рабочим давлением подается в полости ВМГ 7, создающего необходимый крутящий момент и скорость вращения вала 14.

Отличием ВСП от известных систем является то, что ВМГ 7, ротор которого имеет проходное шлицевое отверстие и тормоз, также имеющий осевое проходное отверстие, установлены непосредственно на шлицы выходного полого вала вертлюга 14.

Корпус вертлюга, помимо крутящего момента, воспринимает вес трубной колонны через выходной полый вал и упорный подшипник.

Наличие мощных радиальных опор ротора ВМГ позволяет упростить схему опор вала вертлюга, уменьшив тем самым вес и осевой размер, за счет выполнения вертлюга в варианте с несиловым кожухом 13.

При этом игольчатые подшипники 16, установленные в нижней части корпуса вертлюга, в сочетании с радиальными опорами ВМГ обеспечивают восприятие боковых нагрузок на валу вертлюга, возникающих в процессе эксплуатации из-за несоосности вала вертлюга и устья скважины.

Предлагаемая конструкция ВСП представляет собой низкооборотный привод, который имеет следующие преимущества: отсутствие редуктора, низкий уровень вибраций и шума, повышенный ресурс ВСП, тормоза, упрощение гидромонтажа подвесной части ВСП, повышение надежности, ремонтопригодности.

Формула изобретения

Верхний силовой привод буровой установки, содержащий вертлюг с приводом вращения, смонтированный на направляющей каретке, механизм отклонения вертлюга от оси центра скважины, механизм подачи бурильных труб, отличающийся тем, что привод вращения вертлюга выполнен в виде соосно расположенных высокомоментного гидромотора и установленного на нем дискового гидравлического тормоза, причем корпуса гидромотора и тормоза жестко связаны между собой и расположены в нижней части корпуса вертлюга, причем ротор гидромотора и вал тормоза выполнены полыми и установлены на выходной полый вал вертлюга, для этого в нижней части корпуса вертлюга выполнено проходное отверстие, внутри которого на подшипниках, например, игольчатого типа смонтирован выходной полый вал, а внутренние радиальные подшипниковые опоры ротора гидромотора являются одновременно и верхней опорой выходного вала вертлюга.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2

Источник: https://www.FindPatent.ru/patent/223/2237790.html

Наука и технологии // Добыча и переработка

Крупнейшие разработчики мировых систем с верхним приводом внедряют свои передовые технологии. Буровики и буровые компании осознали значительное преимущество в буровых систем с верхним приводом перед бурением с использованием квадрата.

Технологии с использованием верхнего привода обеспечило увеличение скорости, повышение безопасности, а так же появления новой техники бурения.

За счет достигается экономия времени? При прохождении пластов со сложными биологическими условиями обеспечивается избежание прихвата. Бурение через плотные пропластки, а так же циркуляции и расхаживание ствола осуществляются быстро без использования квадрата.

Наклонно-направленное бурение интервалами 27 метров экономят время, необходимое для переориентировки инструмента.

Уменьшается количество вращающихся узлов в полу буровой, снижается число соединений бурового инструмента, обеспечивается возможность быстрой подачи бурового раствора в скважину при спуске подъемных операций.

Особенности буровых систем с верхним приводом TDS 9S

Вместе с тем буровые системы с верхним приводом оказали значительно воздействие на проектирование новых технологий бурения. Расширились возможности в удаленное проникновение зон с одной платформы.

Горизонтальное бурение позволяет осуществлять эффективное производство в тонких пластах.
Сегодня эти технологии применяются уже не только в крупных морских месторождениях, но становятся так же обычным делом при проведении буровых работ на суше.

Инженеры-буровики при планировании работ на суше используют преимущество таких технологий.

При разработке систем верхнего привода для наземно-буровых установок компании полностью пересмотрели концепцию подхода к верхним приводным системам. Привязка систем с верхним приводом изначально была громоздка и представляла собой затруднительную задачу в проектировании.

Помимо уменьшении размеров оборудования его привязки к стандартным вышкам 41-43 метра, следовало учитывать так же соображение монтажа, компактности и снижения затрат на оборудование. Наибольшую возможность для уменьшения размеров оборудования и снижения его стоимости предоставил буровой двигатель.

По сравнению с большими и мощными двигателя постоянного тока, устанавливаемая система с верхним приводом используется с применением двух небольших двигателей переменного тока, которые обеспечивают улучшенные характеристики по скорости и крутящему моменту.

К тому же двигатель переменного тока не требует наличия коммуникационной системы и щеток, что позволяет обойтись без сложной искробезопасной системой охлаждения.

Крутящий момент, создаваемый парой двигателей переменного тока мощностью 350 лошадиных сил каждый, практически равен моменту создаваемого одним двигателем постоянного тока мощностью 1100 лошадиных сил. Эти двигатели создают максимально номинальный крутящий момент при переходе от зависания к максимальной скорости.

Крутящий момент при скорости от 0 до 110 моментов в минуту и до 220 оборотов в минуту равен 48 360 кг на метр. Два простых двигателя переменного тока стали сердцевиной новой буровой системы.

Двигатели работают от переменного тока напряжением 600 и 480 вольт, которое может вырабатываться буровой силовой установкой, преобразовываться от постоянного тока напряжением 750 вольт и передаваться непосредственно от линии высоковольтных передач.

Была упрощена и облегчена направляющая балка, что обеспечивает быструю установку системы без модификации мачты. Новая система устанавливается на большинстве существующих мачт высотой 43 метра. Обеспечивает зазор в 3.6 метра и благодаря этому не требует дополнительных затрат.

Реактивный крутящий момент передается не на мачту, а по направляющей и распорной балкой уходит на раму и верхнее основание.

Система грузоподъемностью 400 т предназначена для эксплуатации на малых и средних буровых установках.

Она была названа TDS 9S и является 9-ой модификацией значительной серии буровых систем, которые изменили технологии бурения нефтяных и базовых скважин для более рациональной добычи нефтепродуктов.

Система TDS 9S разработана с учетом практических задач. Упрощенная конструкция позволяет снизить первоначальные затраты и расходы по обслуживанию. Встроенная интегрированная гидравлическая силовая облегчает монтаж, упрощает обслуживание и снижает затраты.

Это позволяет обойтись без трубного ключа в трубном манипулятор, что упрощает систему, снижает ее вес и стоимость.

Простой зажим А захватывает соединение верхнего замка и буровик вращает всю колонну для свинчивания и развинчивания соединений. Как правило, имеются два встроенных предохранительных клапана, верхний из которого управляется дистанционно и обеспечивает безопасность в случае выброса.

Силовая вращающаяся головка позволяет верховому работать со свечами с помощью механизмов наклонных штроб и автовозврата. Двухсторонний гидравлический механизм наклонных штроб обеспечивает дополнительный отвод на расстоянии 60 см над столом.

Гидравлическая компенсаторная система создает необходимую компенсаторную амортизацию в момент в момент соединения свечей с переходником при посадке труб, равно как и при разъединении шпильки от муфты при развинчивании.

Монтаж системы занимает не более 8 часов. Часть работ по монтажу может быть выполнена до доставки системы до места установки.

Обвязка кабеля и шланга крепятся на мачту на высоте до 25 метров. Здесь для подсоединения к обслуживающему контуру подготавливается узел быстросъемных соединений или распределительная коробка. Консоль управления устанавливается в панели бурильщика.

Кабели идут к панели управления, расположенных в силовом помещении.

Буквенно-цифровой дисплей на панели управления упрощает систему контрольно-измерительных приборов. На нем так же высвечивается информация по режиму обслуживания, времени работы, числу оборотов и циклу работы встроенных предохранительных клапанов.

Система TDS 9S отвечает потребностям бурильщиков, ведущих работу как в море, так и на суше.

Это мощная, компактная и мобильная буровая платформа, обладающая низкой стоимостью и теме же характеристиками что и крупные приводные системы. Может эксплуатироваться на небольших установках.

Технология бурения с верхним приводом не только доказала свою эффективность. Отныне она предлагается в виде ново высокомобильной и экономичной системой.

Источник: https://neftegaz.ru/science/view/999-Burovye-sistemy-s-verhnim-privodom

Верхний силовой привод буровой установки

Изобретение относится к установкам бурения нефтяных скважин и может быть использовано в подвесных буровых установках с верхним приводом вращения бурильных труб, используемых для буровых работ на нефтяных и газовых скважинах, в том числе для горизонтального бурения.

Известно устройство верхней приводной бурильной системы (US 4593773, 175-85, 1986). Устройство содержит бурильный блок, в котором мощный роторный двигатель, установлен на редукторе и через трансмиссию передает крутящий момент на вал.

В редукторе предусмотрено блокировочное устройство.

Эксплуатация устройств с верхней приводной бурильной системой показывает, что основным недостатком применения зубчатых редукторов является наличие источников динамических возмущений, и как следствие, шум, вибрация, неравномерность вращения, сказывающиеся на плавности работы привода в целом. Также существует проблема обеспечения качества зацепления рабочих поверхностей, и как результат, снижение надежности редуктора и привода в целом, а также уменьшение срока службы в связи с точечным износом поверхностей зубьев.

Известна установка для бурения скважин (RU 2011816, Е 21 С 3/00, 1992.01.09). Установка состоит из основания, поворотной платформы, рамы податчика, регулируемого гидропривода или электропривода подачи, каретки с вертлюгом вращателем и дополнительным приводом подачи, средств ориентирования рамы податчика в пространстве, дифференциально-планетарной передачи, стопорных устройств, гидрозамков.

Известен вертлюг с верхним приводом (RU 2027846, Е 21 В 19/16, 1991.12.02). Вертлюг содержит корпус и ствол, в который встроены привод вращения и гидротолкатели свинчивания с реечным механизмом.

Последний установлен с возможностью взаимодействия с зубчатым венцом опорного фланца.

В нижней части вертлюг имеет стакан с квадратным сечением, установленный в ответном гнезде тележки, воспринимающей реактивные моменты от привода вращения и гидротолкателей свинчивания

Известен верхний силовой привод установки горизонтального бурения нефтяных скважин (RU 29551, Е 21 В 19/00, Е 21 В 3/00, 2003.07.13).

Он содержит

силовой вертлюг с направляющей кареткой, установленной на направляющих привода, механизм отклонения силового вертлюга от оси центра скважины, механизм подачи бурильных труб и отличается тем, что механизм отклонения силового вертлюга от оси центра скважины в поперечном направлении выполнен в виде системы рычагов параллелограммного механизма, установленного на направляющей каретке, и дополнительно снабжен двумя силовыми гидроцилиндрами, расположенными параллельно и связанными с одной стороны с направляющей кареткой, а с другой — с основанием параллелограммного механизма, при этом механизм подачи бурильных труб дополнительно снабжен узлом наклона штропов элеватора, выполненным в виде двух гидроцилиндров, расположенных между вертлюгом и штропами элеватора, при этом последние установлены с возможностью перемещения от зоны бурения.

[/su_box]

Известен безредукторный верхний силовой привод буровой установки (RU 2237790, Е 21 В 3/00, 2003.11.11). Он содержит вертлюг с приводом вращения, смонтированный на направляющей каретке, механизм отклонения вертлюга от оси центра скважины, механизм подачи бурильных труб.

Привод вращения вертлюга выполнен в виде соосно расположенных высокомоментного гидромотора, и, установленного на нем, дискового гидравлического тормоза, причем корпуса гидромотора и тормоза жестко связаны между собой и расположены в нижней части корпуса вертлюга, причем ротор гидромотора, и вал тормоза выполнены полыми и установлены на выходной полый вал вертлюга, для этого в нижней части корпуса вертлюга выполнено проходное отверстие, внутри которого на подшипниках смонтирован выходной полый вал, а внутренние радиальные подшипниковые опоры ротора гидромотора являются одновременно и верхней опорой выходного вала вертлюга. Это техническое решение принято в качестве прототипа. К недостаткам прототипа можно отнести не высокую долговечность и надежность привода.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении долговечности и надежности верхнего силового привода (ВСП) буровой установки.

Поставленная задача решена следующим образом. Верхний силовой привод буровой установки содержит вертлюг с приводом вращения, в котором установлен высокомоментный гидромотор, механизм отклонения вертлюга от оси центра скважины, смонтированный на направляющей каретке, механизм подачи бурильных труб.

Привод вращения вертлюга снабжен дополнительным высокомоментным гидромотором, установленным на верхней крышке корпуса вертлюга рядом с ранее упомянутым высокомоментным гидромотором, при этом выходные валы гидромоторов связаны через зубчатую передачу с коэффициентом передачи близким к единице с валом вертлюга, проходящим через внутреннюю полость вновь введенного трубного манипулятора, который связан с корпусом вертлюга и установлен с возможностью поворота относительно вала вертлюга.

Предлагаемое изобретение поясняется рисунками. На фиг.1 изображен общий вид ВСП, на фиг.2 — вид сбоку вертлюга, на фиг.3 — вид вертлюга в разрезе.

Вертлюг представляет собой корпус 1 со встроенными в него подшипниковыми опорами, в которых установлен вал 2 вертлюга. На верхней крышке корпуса установлен быстросъемный уплотнительный узел 3 и гусак 4, которые обеспечивают подсоединение гибкого шланга для подачи бурового раствора в ствол колонны.

Вал 2 вертлюга установлен в подшипниковых опорах: верхней роликовой конической 5, нижней сферической двухрядной бив основном упорном сферическом роликовом подшипнике 7. Симметрично на боковых поверхностях корпуса 1 расположены ниши 8 для установки верхних штропов 9, которые соединяются с крюкоблоком через траверсу 10.

Расположенные на корпусе 1 проушины 11 служат для крепления рычагов параллелограммного механизма 12. На верхней крышке корпуса 1 установлены расположенные симметрично высокомоментные гидромоторы 13 с гидравлическими тормозами 14.

Высокомоментные гидромоторы представляют собой реверсивные радиально-поршневые гидромашины, снабженные предохранительными клапанами, ограничивающими максимальное давление в силовых магистралях (350 кг/см2). Рабочая жидкость от основного насоса под рабочим давлением подается в полости высокомоментных гидромоторов, которые создают в сумме необходимый крутящий момент.

В отличие от известных аналогов ВСП, в предлагаемом изобретении использован безредукторный привод. Использование зубчатой передачи обусловлено конструктивными особенностями компоновки привода. Для получения заданных эксплуатационных характеристик изделия применяют гидромоторы с разделением рабочих объемов. Рабочий объем гидромотора может быть разделен с помощью клапанной группы.

Подача и перекрытие бурового раствора в буровую колонну производится с помощью шарового крана 16.

В нижней части ВСП установлен трубный манипулятор 19, сквозь внутреннюю полость которого проходит вал 2 вертлюга. Корпус трубного манипулятора 19 посредством шарового погона связан с корпусом 1 вертлюга. Вращение трубного манипулятора осуществляют с помощью гидромотора (на рисунке не показано).

На переходной втулке крепится вертикальный кронштейн захвата трубного манипулятора. Корпус кронштейна выполнен в виде прямоугольной трубы. Лапа захвата 20 Г-образного вида установлена в кронштейне и может телескопироваться.

Устройство захвата труб представляет собой горизонтальную часть лапы трубного манипулятора, внутри которой находится плавающий корпус прямоугольного сечения со встроенным гидроцилиндром, подвижный и неподвижный вкладыши.

Гидроцилиндры закреплены шарнирно на корпусе трубного манипулятора и со штропами элеватора.

Рабочие функции реализуемые трубным манипулятором заключаются: — в захвате бурильной трубы с подсвечников, что обеспечивают возможностью поворота бурильной трубы относительно оси вращения с помощью гидромотора и отклонением посредством гидроцилиндров штропов с элеватором; -фиксацию бурильной трубы в захвате при навинчивании и развинчивании соединений; -телескопирование лапы захвата 20 для совмещения ствола вертлюга с бурильной

трубой; -использование компенсационного хода при навинчивании и развинчивании замковых соединений.

ВСП устанавливают на мачте буровой установки посредством крепления направляющей балки 25 к металлоконструкции мачты. Подвижная часть ВСП имеет возможность перемещения с помощью ползуна 17 по направляющей.

Ползун представляет собой несущую трубчатую конструкцию длиной 1840 мм, в поперечном сечении — прямоугольник размером порядка 550×250 мм разомкнутый по одной из длинных сторон. По всем рабочим поверхностям внутри ползуна установлены и закреплены вкладыши из капролона.

Со стороны наружной цельной поверхности к несущей раме шарнирно закреплены силовая балка и тяги, являющиеся частями параллелограммного механизма. Тяги и рама ползуна связаны между собой гидроцилиндрами с помощью шарнирных соединений.

Параллелограммный механизм формируется при стыковке силовой балки и тяг с корпусом 1 — установке осей и образовании шарнирных узлов. Перемещение «вверх-вниз» осуществляется с помощью лебедки и крюкоблока буровой установки на расстояние порядка 28-30 м.

Два шаровых крана 16, один из которых управляется вручную, а другой — гидромеханическим приводом обеспечивают подачу и прекращение подачи бурового раствора в буровую колонну. Удержание груза труб буровой колонны при отсутствии вращения и при вращении колонны обеспечивается самой конструкцией корпуса 1. Удержание от проворота труб (переводников) обеспечивают лапой захвата 20 трубного манипулятора 19.

Наземный электрогидроагрегат обеспечивает питание гидроприводов, управление подвесной частью, измерение, контроль, блокировки и индикацию основных параметров ВСП.

ВСП обеспечивает: вращение бурильной колонны; изменение скорости и направления вращения бурильной колонны; свинчивание и докрепление переводников с бурильной колонной; бесступенчатую «азимутальную» ориентацию и удержание в заданном положении бурильной колонны; создание и изменение крутящего момента; торможение и остановку вращения бурильной колонны, ее растормаживание; удержание груза труб бурильной колонны при отсутствии вращения и при вращении колонны; горизонтальное перемещение

ствола вертлюга с удержанием его оси соосно бурильной колонне, при одновременных перемещениях ствола вверх или вниз; горизонтальное перемещение элеватора; удержание в промежуточных положениях ствола вертлюга и элеватора при их горизонтальных перемещениях; поворот трубного манипулятора (элеватора) в горизонтальной плоскости с дискретной фиксацией положений; подачу и удаление буровых труб («свечей») при наращивании бурильной колонны и ее подъеме из скважины; подачу-перекрытие подачи бурового раствора в бурильную колонну; прогрев гидравлической жидкости и прокачку силовых гидромагистралей; механизированную подачу-сворачивание шлангов гидравлических магистралей; дистанционное электрогидроуправление гидрооборудованием; работу с «погружным» инструментом, размеры которого в поперечном сечении размещаются в площади круга диаметром 70 мм.

Основные технические параметры изделия, реализуемые в рабочие функции: крутящий момент — создается на выходном валу-стволе вертлюга работой двух гидромоторов и зубчатой передачей вертлюга, (обеспечивает вращение ствола вертлюга с различными скоростями, направлениями и различными крутящими моментами); тормозной момент — создается на стволе вертлюга за счет работы гидротормозов на валах двух основных гидромоторов (обеспечивает остановку, удержание в застопоренном положении и растормаживание ствола вертлюга); усилие прямого (обратного) хода гидроцилиндров наклона штропов (обеспечивает горизонтальное перемещение штропов элеватора); усилие прямого (обратного) хода гидроцилиндров отвода ВСП (обеспечивает горизонтальное перемещение ствола вертлюга); осевые усилия, выдерживаемые корпусом вертлюга от нагрузок, передаваемых стволом вертлюга. Обеспечивают удержание груза труб бурильной колонны при отсутствии вращения и при вращении колонны); усилие, создаваемое гидроприводом шарового крана для его открытия и закрытия (обеспечивает подачу и прекращение подачи бурового раствора в буровую колонну).

Управление скоростью и направлением вращения ствола вертлюга, крутящим и тормозным моментами, усилиями прямого (обратного) хода гидроцилиндров и гидроприводом шарового клапана осуществляется с помощью электрогидрораспределителей, регуляторов основного и вспомогательного насосов, контрольно-регулирующей аппаратуры (тормозных клапанов, предохранительных и редукционных клапанов, дросселей), соединительных гидравлических линий и арматуры.

Управление осуществляется с устройств ЭГА и пульта управления бурильщика (ПУБ).

Гидравлические магистрали между НГА и ВСП выполнены шлангами высокого и низкого давления, снабженными быстроразъемными соединениями (БРС) и фитингами.

Источник: https://bankpatentov.ru/node/459692