устройство для предотвращения аварийных ситуаций на буровых установках

Формула изобретения

Устройство для предотвращения аварийных ситуаций на буровых установках, содержащее кран конечного выключателя, электропневматический распределитель, электроконтактный манометр и пневмозахват для задержки бурильной колонны при отсутствии усилия в неподвижной ветви талевого каната буровой установки, отличающееся тем, что оно снабжено цилиндропоршневой парой, соединенной со шплинтом траверсы крана конечного выключателя и управляемой электроконтактным манометром через упомянутый электропневмораспределитель, и вторым электропневматическим распределителем, управляемым упомянутым электроконтактным манометром и обеспечивающим подачу сжатого воздуха в цилиндр пневмозахвата для задержки бурильной колонны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в спуско-подъемных устройствах, оснащенных талевой системой.

Известны захваты, в частности пневмозахват, встроенный в ротор [1, стр. 113] , используемые для удержания в роторе бурильных и обсадных колонн. Он состоит из конических вкладышей, клиньев с плашками, пневмоцилиндра со штоком, соединенным с рычагом, и кольцевой рамы со стойками. Управление пневмозахватом осуществляется сжатым воздухом при помощи педали с пульта бурильщика. Недостатком пневмозахвата является отсутствие возможности управления с помощью электромагнитного клапана.

Известен также отключатель буровой лебедки при перегрузке талевой системы и вышки [2, стр. 118], принятый за прототип. Он состоит из крана конечного выключателя, электропневматического распределителя и электроконтактного манометра. Принцип действия отключателя основан на следящем действии электроконтактного манометра за усилием в неподвижной ветви талевого каната.

Недостатком отключателя является необходимость привязки к крану конечного выключателя с перемонтажом воздухопроводных линий, вследствие чего увеличивается объем монтажно-профилактических работ [2, cтp. 119-120].

Предлагаемое устройство для предотвращения аварийных ситуаций на буровых установках предназначено для устранения омоченных недостатков и улучшения его эксплуатационно-технических параметров. Достигается это тем, что с целью расширения функциональных возможностей используемого оборудования, повышения безопасности буровых процессов и уменьшения затрат времени на монтажные и ремонтно-профилактические работы, оно снабжено цилиндро-поршневой парой, соединенной со шплинтом траверсы крана конечного выключателя и управляемой электроконтактным манометром через упомянутый электропневмораспределитель, и вторым электропневматическим распределителем, управляемым упомянутым электроконтактным манометром и обеспечивающим подачу сжатого воздуха в цилиндр пневмозахвата для задержки бурильной колонны.

На чертеже показана схема устройства.

Предлагаемое устройство для предотвращения аварийных ситуаций на буровых установках состоит из цилиндра 1, поршня 2, подвешенных на тросике 3 противозатаскивателя, шплинта 4 траверсы крапа конечного выключателя 5, электропневматических распределителей 6 и 7, электроконтактного манометра 8 и цилиндра 9 пневмозахвата 10.

Устройство для предотвращения аварийных ситуаций на буровых установках работает следующим образом. Усилие в неподвижной ветви талевого каната, трансформированное с помощью соответствующего преобразователя гидравлического или электрического типа в зависимости от типа установленного на буровой индикатора веса, поворачивает стрелку электроконтактного манометра 8 в положение А при перегрузке талевой системы или в положение Б - при обрыве каната или случайном открытии элеватора. При работе в нормальных условиях стрелка находится между этими двумя положениями, контакты электроконтактного манометра разомкнуты. В положении А при предельной нагрузке на талевую систему стрелка электроконтактного манометра 8 замыкает правый контакт электрической цепи управления устройством для предотвращения аварийных ситуаций на буровых установках, ток пойдет в электропневматический распределитель 6 [3, стр. 352] , соединенный с магистралью сжатого воздуха буровой установки. Сжатый воздух поступит в пространство под поршнем 2, шток которого выдернет шплинт 4 траверсы крана конечного выключателя 5. Вследствие этого сжатый воздух поступит в пневмоцилиндр тормозной системы лебедки (не показан) и будет выпущен в атмосферу из шинно-пневматической муфты привода лебедки, которая будет остановлена н заторможена.

Наряду с указанной аварийной ситуацией (перегрузка талевой системы), в процессе проводки скважин может появиться опасность обрыва талевого калача с последующим падением колонны 11 в скважину. Это происходит как правило при спуске, когда долото встает на небольшой промежуток времени на уступ в скважине, в результате чего появляется слабина каната, затем она резко выбирается и канат обрывается от больших динамических усилий. Возможен обрыв каната при резком соскакивании его со шкивов талевой системы с последующим заклиниванием между ними. Усилие в неподвижном конце талевого каната в этом случае минимально. Не исключена возможность падения бурильной колонны 11 в скважину при случайном открытии элеватора, на котором подвешена бурильная колонна. Падение бурильной колонны в скважину чревато серьезными негативными последствиями ("полет" с последующим многократным изломом труб, например).

Для исключения негативных последствий вышеописанной аварийной ситуации предлагаемое устройство для предотвращения аварийных ситуаций на буровых установках имеет левый контакт электрической цепи управления в электроконтактном манометре 8. При отсутствии (или минимальном значении) усилия в неподвижной ветви талевого каната левый контакт электрической цепи замыкается, ток пойдет в электрический распределитель 7, при этом откроется клапан подачи сжатого воздуха, который направится в цилиндр 9 пневмозахвата 10. Бурильная колонна 11 будет задержана клиньями пневмозахвата 10 и повиснет в роторе. Одновременно с этим сжатый воздух из магистрали буровой установки пойдет в электропневматический распределитель 6, поступит в пространство под поршнем 2, шток поршня выдернет шплинт 4 траверсы крана конечного выключателя 5, что приведет к остановке и торможению лебедки (аналогично ситуации с перегрузкой талевой системы). Если в этой ситуации не остановить лебедку, то оборванный канат будет хаотично наматываться и может привести к несчастным случаям и поломке оборудования.

Применение предлагаемого устройства для предотвращения аварийных ситуаций на буровых установках позволит избежать разрушения буровой вышки и талевого каната при перегрузках и падения бурильной колонны в скважину при обрыве талевого каната или случайном открытии элеватора.

Источники информации

1. Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы. - М.: Недра, 1988.

2. Палашкин Е.А. Справочник механика по глубокому бурению. - М.: Недра, 1981.

3. Алексеевский Г.В. Буровые установки Уралмашзавода. - М.: Недра, 1971.