RU159845U1

RU159845U1 - UPPER POWER DRIVE WITH PROTECTIVE COUPLING

Info

Publication number: RU159845U1
Application number: RU2014150830/03U
Authority: RU
Inventors: Артём Евгеньевич Хорошанский
Original assignee: Артём Евгеньевич Хорошанский
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2016-02-20

Abstract

1. Верхний силовой привод буровой установки, включающий в себя, по меньшей мере, один двигатель, имеющий вал, и узел соединения с трубой, причем, по меньшей мере, один двигатель установлен с возможностью передачи вращающего момента с вала на узел соединения с трубой, отличающийся тем, что привод содержит муфту, выполненную с возможностью передачи и прекращения передачи вращающего момента между валом и узлом соединения с трубой.2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один двигатель представляет собой гидромотор или электродвигатель.3. Привод по п. 1, отличающийся тем, что передача вращающего момента с вала на узел соединения с трубой осуществлена с использованием редуктора.4. Привод по п. 3, отличающийся тем, что двигателей, по меньшей мере, два, причем муфта предусмотрена для каждого вала двигателя.5. Привод по п. 1, отличающийся тем, что содержит средства фиксации и/или регулирования углового положения и/или скорости изменения углового положения узла соединения с трубой.6. Привод по п. 1, отличающийся тем, что содержит вертлюг, узел подвеса и направляющие для предотвращения вращения верхнего силового привода от реактивного момента.1. The upper power drive of the drilling rig, which includes at least one engine having a shaft and a pipe connection, at least one engine is mounted to transmit torque from the shaft to the pipe connection, characterized in that the drive comprises a coupling made with the possibility of transmitting and stopping the transmission of torque between the shaft and the node connecting to the pipe. The drive according to claim 1, characterized in that at least one engine is a hydraulic motor or electric motor. The drive according to claim 1, characterized in that the transmission of torque from the shaft to the pipe connection unit is carried out using a gearbox. 4. The drive according to claim 3, characterized in that the engines are at least two, and a clutch is provided for each motor shaft. The drive according to claim 1, characterized in that it comprises means for fixing and / or adjusting the angular position and / or the rate of change of the angular position of the pipe joint. 6. The drive according to claim 1, characterized in that it comprises a swivel, a suspension unit and guides to prevent rotation of the upper power drive from the reactive moment.

Description

Область техникиTechnical field

Настоящая полезная модель относится к технике для бурения нефтяных и газовых скважин. Более конкретно, полезная модель относится к буровой установке и, более детально, к верхнему силовому приводу буровой установки.This utility model relates to techniques for drilling oil and gas wells. More specifically, the utility model relates to a drilling rig and, in more detail, to the upper power drive of the drilling rig.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известен верхний силовой привод буровой установки, описанный, например, в патенте RU 55846, 28.12.2004. Раскрытый в указанном патенте привод содержит двигатель, имеющий вал, и узел соединения с трубой (вращения трубы или, другими словами, передачи вращающего момента с вала на трубу), причем двигатель установлен с возможностью передачи вращающего момента с вала на узел соединения с трубой. Представленный в этом документе верхний силовой привод имеет недостаток, связанный с тем, что при заклинивании двигателя отсутствует возможность его быстрого отключения от узла соединения с трубой.The top power drive of a drilling rig is known from the prior art, as described, for example, in patent RU 55846, December 28, 2004. The drive disclosed in the aforementioned patent comprises a motor having a shaft and a pipe connection unit (rotating the pipe or, in other words, transmitting torque from the shaft to the pipe), the engine being installed to transmit torque from the shaft to the pipe connection unit. The top power drive presented in this document has the disadvantage that, when the engine is jammed, it is not possible to quickly disconnect it from the pipe connection unit.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности и безопасности эксплуатации буровой установки и, в частности, верхнего силового привода буровой установки. Для этого в соответствии с настоящей полезной моделью необходимо обеспечить возможность быстрого отключения двигателя (его вала) от трубы/бурильной колонны, в частности, от узла соединения с трубой.The objective of this utility model is to increase the reliability and safety of operation of the drilling rig, and, in particular, the upper power drive of the drilling rig. For this, in accordance with this utility model, it is necessary to provide the ability to quickly disconnect the engine (its shaft) from the pipe / drill string, in particular, from the connection node to the pipe.

Задача решается с помощью верхнего силового привода буровой установки, включающего в себя один или более двигателей, имеющих валы, и узел соединения с трубой. По меньшей мере, один двигатель указанного привода установлен с возможностью передачи вращающего момента с вала двигателя на узел соединения с трубой. Отличительным признаком привода является то, что привод содержит муфту, выполненную с возможностью передачи и прекращения передачи вращающего момента между валом двигателя и узлом соединения с трубой.The problem is solved using the upper power drive of the drilling rig, which includes one or more motors having shafts, and a pipe connection unit. At least one engine of the specified drive is installed with the possibility of transmitting torque from the motor shaft to the pipe connection. A distinctive feature of the drive is that the drive contains a clutch configured to transmit and stop transmitting torque between the motor shaft and the pipe connection.

По меньшей мере, один двигатель может представлять собой гидромотор или электродвигатель.At least one engine may be a hydraulic motor or an electric motor.

В одном из вариантов полезной модели передача вращающего момента с вала двигателя на узел соединения с трубой осуществляется с использованием редуктора. В соответствии с этим вариантом, в том случае, когда двигателей, по меньшей мере, два, муфта предусмотрена для каждого вала двигателя.In one embodiment of the utility model, torque is transmitted from the engine shaft to the pipe connection assembly using a gearbox. According to this embodiment, when there are at least two engines, a clutch is provided for each motor shaft.

В предпочтительном варианте выполнения привода в нем имеются средства фиксации и/или регулирования углового положения и/или скорости изменения углового положения узла соединения с трубой. Привод может содержать вертлюг, узел подвеса и/или направляющие для предотвращения вращения привода.In a preferred embodiment of the actuator, there are means for fixing and / or adjusting the angular position and / or the rate of change of the angular position of the pipe joint. The drive may include a swivel, a suspension unit and / or guides to prevent rotation of the drive.

Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение удобства и безопасности эксплуатации буровой установки и, в частности, верхнего силового привода буровой установки, благодаря тому, что в случае выхода из строя и/или заклинивания двигателя, вал двигателя может быть отключен от узла соединения с трубой. Это обеспечивает безопасность работы привода и удобство при демонтаже и/или ремонте двигателя (или редуктора) и, в том случае, когда двигателей несколько, обеспечивает удобство и безопасность отключения вышедшего из строя и/или заклиненного двигателя для того, чтобы обеспечить возможность продолжения эксплуатации буровой установки с верхним силовым приводом с помощью остальных двигателей.The technical result of this utility model is to increase the convenience and safety of the operation of the drilling rig and, in particular, the top power drive of the drilling rig, due to the fact that in the event of a failure and / or jamming of the engine, the motor shaft can be disconnected from the pipe connection unit. This ensures the safe operation of the drive and the convenience of dismantling and / or repairing the engine (or gearbox) and, in the case when there are several engines, provides the convenience and safety of shutting down a failed and / or jammed engine in order to ensure the continued operation of the drilling units with top power drive with the help of other engines.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Одним из распространенных устройств для бурения нефтяных и газовых скважин является буровая установка. Буровые установки обычно представляют собой буровые вышки, в которых может быть смонтирован верхний силовой привод, предназначенный для вращения труб, образующих бурильную колонну и передающих вращающий момент на породоразрушающий инструмент, находящийся внизу бурильной колонны.One of the common devices for drilling oil and gas wells is a drilling rig. Drilling rigs are usually drilling rigs in which an upper power drive can be mounted, designed to rotate the pipes forming the drill string and transmit torque to the rock cutting tool located at the bottom of the drill string.

Использование верхнего силового привода позволяет улучшить эксплуатационные возможности буровой установки.The use of the upper power drive allows to improve the operational capabilities of the drilling rig.

Для обеспечения возможности перемещения верхнего силового привода вдоль направления бурильной колонны буровая установка обычно содержит систему подвеса верхнего силового привода, которая может быть выполнена, например, с использованием тросов и лебедки (например, с использованием талевой системы) или балки с зубчатой системой регулирования вертикального положения.To enable the upper power drive to be moved along the direction of the drill string, the drilling rig typically includes a suspension system for the upper power drive, which can be performed, for example, using cables and a winch (for example, using a tackle system) or a beam with a gear system for adjusting the vertical position.

Ввиду того, что верхний силовой привод находится в подвешенном состоянии, то при вращении бурильной колонны будет наблюдаться реактивный вращающий момент, поворачивающий верхний силовой привод в обратном направлении. Для предотвращения вращения верхнего силового привода в буровой установке предпочтительно предусмотрен направляющий узел. В том случае, когда система подвеса силового привода выполнена с использованием тросов, то направляющий узел для предотвращения вращения привода может быть выполнен в виде направляющей балки, что повышает удобство и безопасность эксплуатации и технического обслуживания буровой установки. Если же система подвеса силового привода выполнена с использованием, например, балки с зубчатой системой регулирования вертикального положения, то направляющим узлом может быть указанная балка.Due to the fact that the upper power drive is in a suspended state, when the drill string is rotated, a reactive torque will be observed, which turns the upper power drive in the opposite direction. To prevent rotation of the upper power drive, a guide assembly is preferably provided in the drilling rig. In the case where the suspension system of the power drive is made using ropes, the guide assembly to prevent rotation of the drive can be made in the form of a guide beam, which increases the convenience and safety of operation and maintenance of the drilling rig. If the suspension system of the power drive is made using, for example, a beam with a gear system for regulating the vertical position, then the guide beam may be the specified beam.

Далее описывается верхний силовой привод, используемый в буровой установке в соответствии с настоящей полезной моделью.The following describes the top drive used in the rig in accordance with this utility model.

Верхний силовой привод буровой установки согласно полезной модели включает в себя один (предпочтительно более одного) двигатель, имеющий вал, и узел соединения с трубой. Вращательное движение от вала двигателя передается на узел соединения с трубой. Узел соединения с трубой предназначен для надежной передачи вращающего момента на трубу, которая входит в состав бурильной колонны, имеющей на своем конце породоразрушающий инструмент.The upper power drive of a drilling rig according to a utility model includes one (preferably more than one) motor having a shaft and a pipe connection. Rotational motion from the motor shaft is transmitted to the pipe connection unit. The pipe joint is designed to reliably transmit torque to the pipe, which is part of the drill string, which has a rock cutting tool at its end.

Для обеспечения передачи вращательного движения вала двигателя на узел соединения с трубой в верхнем силовом приводе, по меньшей мере, один двигатель указанного привода установлен с возможностью передачи вращающего момента с вала на узел соединения с трубой. Передача вращающего момента может осуществляться непосредственно с вала двигателя на узел соединения с трубой (например, на вал узла соединения с трубой). В то же время передача вращающего момента может быть выполнена с помощью средств или устройств, являющихся промежуточными и примеры которых приведены ниже.To ensure the transmission of rotational motion of the motor shaft to the pipe connection unit in the upper power drive, at least one engine of the specified drive is installed with the possibility of transmitting torque from the shaft to the pipe connection unit. Torque can be transmitted directly from the engine shaft to the pipe connection unit (for example, to the shaft of the pipe connection unit). At the same time, the transmission of torque can be performed using means or devices that are intermediate and examples of which are given below.

Отличительным признаком привода в соответствии с настоящей полезной моделью является то, что привод содержит муфты, выполненные с возможностью передачи и прекращения передачи вращающего момента между валом и узлом соединения с трубой. Другими словами, муфта обеспечивает возможность соединения и разъединения вала и узла соединения с трубой или промежуточных средств или устройств. В некотором смысле муфта сама может считаться промежуточным устройством, поскольку выполнена таким образом, что в эксплуатационном состоянии вал передает вращающий момент на муфту, а муфта далее передает этот момент на узел соединения с трубой или другое промежуточное средство или устройство.A distinctive feature of the drive in accordance with this utility model is that the drive contains couplings configured to transmit and stop transmitting torque between the shaft and the pipe connection. In other words, the coupling provides the ability to connect and disconnect the shaft and the node connection with the pipe or intermediate means or devices. In a sense, the coupling itself can be considered an intermediate device, since it is designed in such a way that the shaft transmits torque to the coupling in operational condition, and the coupling then transfers this moment to the pipe connection unit or other intermediate means or device.

Это обеспечивает удобство и безопасность эксплуатации верхнего силового привода и буровой установки в целом ввиду того, что при неисправности и/или заклинивании двигателя узел соединения с трубой (или промежуточные средства или устройства передачи вращающего момента) может быть отсоединен от вала двигателя (расцеплен с ним) и двигатель может быть заменен и/или приведен в исправное состояние в ненагруженном состоянии или, если двигателей несколько, бурение может продолжиться далее с использованием других двигателей, поскольку неисправный и/или заклиненный двигатель более не препятствует передаче вращающего момента на узел соединения с трубой.This ensures the convenience and safety of operation of the upper power drive and the drilling rig as a whole, due to the fact that in case of a malfunction and / or jamming of the engine, the pipe connection unit (or intermediate means or torque transmission devices) can be disconnected from the motor shaft (disconnected from it) and the engine can be replaced and / or restored to service in an unloaded condition or, if there are several engines, drilling can continue using other engines, because the first and / or jammed motor no longer prevents the transfer of torque at a pipe junction node.

По меньшей мере, один двигатель может представлять собой гидромотор или электродвигатель. Эти типы двигателей широко известны в уровне техники и наработан большой опыт их эксплуатации, в связи с чем их применение в верхнем силовом приводе обеспечивает повышение удобства и безопасности эксплуатации и технического обслуживания верхнего силового привода и буровой установки в целом.At least one engine may be a hydraulic motor or an electric motor. These types of engines are widely known in the prior art and extensive experience has been gained in their operation, and therefore their use in the upper power drive provides increased convenience and safety of operation and maintenance of the upper power drive and the drilling rig as a whole.

В одном из вариантов полезной модели передача вращающего момента с вала двигателя на узел соединения с трубой осуществляется с использованием такого промежуточного устройства, как редуктор. Редуктор, который может состоять из нескольких шестерен, может обеспечивать снижение частоты вращения по сравнению с таковой на валу двигателя, при этом повышается момент вращения на узле соединения с трубой (например, на его валу). В других случаях он может обеспечивать прием вращающего момента с нескольких двигателей и передавать его на узел соединения с трубой (например, на его вал), что позволяет в случае выхода из строя одного или более двигателей продолжить бурение с помощью остальных двигателей. Таким образом, применение редуктора в настоящей полезной модели обеспечивает повышение удобства и безопасности эксплуатации и технического обслуживания верхнего силового привода и буровой установки в целом.In one embodiment of the utility model, the transmission of torque from the engine shaft to the pipe connection is carried out using an intermediate device such as a gearbox. A gearbox, which may consist of several gears, can provide a reduction in the speed compared to that on the motor shaft, while the torque increases at the node connecting to the pipe (for example, on its shaft). In other cases, it can receive torque from several engines and transmit it to the pipe connection unit (for example, to its shaft), which allows, in case of failure of one or more engines, to continue drilling using the remaining engines. Thus, the use of the gearbox in this utility model improves the convenience and safety of operation and maintenance of the upper power drive and the drilling rig as a whole.

В том случае, когда в верхнем силовом приводе два или более двигателей, то муфта предусмотрена для каждого вала двигателя. Это направлено на обеспечение возможности отсоединения вала любого из двигателей от редуктора, что обеспечивает повышение удобства и безопасности эксплуатации и технического обслуживания верхнего силового привода и буровой установки в целом ввиду того, что при выходе из строя или заклинивании любого двигателя он может быть исключен из силового взаимодействия и беспрепятственно заменен или отремонтирован (или просто оставлен в бездействующем состоянии), в то время как остальные двигатели могут беспрепятственно обеспечивать бурение.In the event that there are two or more motors in the top power drive, a clutch is provided for each motor shaft. This is aimed at providing the possibility of disconnecting the shaft of any of the engines from the gearbox, which provides increased convenience and safety of operation and maintenance of the upper power drive and the drilling rig as a whole, since in the event of failure or jamming of any engine, it can be excluded from power interaction and easily replaced or repaired (or simply left in an idle state), while other engines can easily drill.

В предпочтительном варианте выполнения верхнего силового привода в нем предусматриваются средства фиксации и/или регулирования углового положения и/или скорости изменения углового положения узла соединения с трубой. Средства фиксации могут быть выполнены в виде фиксатора, использующего выступы/неровности/углубления/отверстия узла соединения с трубой и/или трубы, или например, в виде тормоза, охватывающего своими тормозными колодками узел соединения с трубой и/или трубу и полностью останавливающего вращения или снижающего скорость вращения (то есть, скорость изменения углового положения) узла соединения с трубой и/или трубы. Это обеспечивает повышение удобства и безопасности эксплуатации и технического обслуживания верхнего силового привода и буровой установки в целом ввиду того, при бурении бурильная колонна вследствие вращения своего верхнего конца приобретает свойства пружины кручения и при обеспечении свободы вращения верхнего конца бурильной колонны, что будет происходить при разъединении узла соединения с трубой с валом, например, заклиненного двигателя, неконтролируемое обратное вращение этого верхнего конца может привести к поломке оборудования, производственной аварии и травматизму лиц, находящихся на буровой площадке, а применение средства фиксации и/или регулирования углового положения и/или скорости изменения углового положения узла соединения с трубой позволяет предотвратить неконтролируемое обратное вращение верхнего конца бурильной колонны.In a preferred embodiment of the upper power drive, it provides means for fixing and / or adjusting the angular position and / or the rate of change of the angular position of the pipe joint. The fixing means can be made in the form of a retainer using the protrusions / bumps / holes / recesses / openings of the pipe connection unit and / or pipe, or for example, in the form of a brake covering the pipe connection unit and / or pipe with its brake pads and completely stops rotation or reducing the speed of rotation (i.e., the rate of change of the angular position) of the pipe connection unit and / or pipe. This provides increased convenience and safety of operation and maintenance of the upper power drive and the drilling rig as a whole, due to the fact that when drilling the drill string, due to the rotation of its upper end, acquires the properties of a torsion spring and while ensuring freedom of rotation of the upper end of the drill string, which will occur when the node is disconnected connection to a pipe with a shaft, for example, a jammed motor, uncontrolled reverse rotation of this upper end can cause damage I, industrial accidents and injury to persons on the rig site, and the use of fixing means and / or control of the angular position and / or rate of change of angular position of the connection node with the pipe to prevent the uncontrolled rotation opposite the upper end of the drill string.

Claims

1. The upper power drive of the drilling rig, comprising at least one engine having a shaft and a pipe connection, at least one engine is mounted with the possibility of transmitting torque from the shaft to the pipe connection, characterized in that the drive includes a coupling made with the possibility of transmission and termination of the transmission of torque between the shaft and the node connecting to the pipe.

2. The drive according to claim 1, characterized in that at least one engine is a hydraulic motor or electric motor.

3. The drive according to claim 1, characterized in that the transmission of torque from the shaft to the pipe connection unit is carried out using a gearbox.

4. The drive according to claim 3, characterized in that the engines are at least two, and a clutch is provided for each motor shaft.

5. The drive according to claim 1, characterized in that it contains means for fixing and / or adjusting the angular position and / or the rate of change of the angular position of the connection node to the pipe.

6. The drive according to claim 1, characterized in that it comprises a swivel, a suspension unit and guides to prevent rotation of the upper power drive from the reactive moment.