устройство, использующее центратор из буровой стали, перемещающийся по ходовой балке бурильной машины

Формула изобретения

1. Устройство, использующее центратор из буровой стали, перемещающийся по ходовой балке бурильной машины, содержащее цилиндр (7) подачи для перемещения бурильной машины (2) в направлении бурения и обратно, по меньшей мере, одно поворотное колесо (8), установленное неподвижно относительно цилиндра (7) подачи, и упругий элемент (9) подачи, перемещающийся вокруг колеса (8) и соединенный с бурильной машиной (2) и ходовой балкой (1), центратор (6) из буровой стали, установленный с возможностью перемещения на ходовой балке и неподвижно относительно цилиндра (7) подачи в продольном направлении ходовой балки (1) и содержащий центральное отверстие (6а) для буровой штанги (4), проходное отверстие (6b) на стороне центрального отверстия для перемещения буровой штанги в центральное отверстие (6а) и из него и средство для закрытия проходного отверстия (6b) во время бурения, и каналы (14; 16; 17; 18) для текучей среды под давлением для подачи текучей среды под давлением в камеры (7с, 7d) для текучей среды под давлением цилиндра (7) подачи и из них, отличающееся тем, что центратор (6) содержит исполнительный механизм (11), приводимый в действие текучей средой под давлением для закрытия проходного отверстия (6b), канал (20) для текучей среды под давлением соединен между камерой цилиндра (7) подачи, в которую подается текучая среда под давлением во время бурения для перемещения бурильной машины (2) в направлении бурения, и исполнительным механизмом (11) центратора (6) таким образом, что давление текучей среды под давлением заставляет исполнительный механизм (11) закрывать проходное отверстие (6b).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поршневой шток (7а) цилиндра (7) подачи соединен с ходовой балкой (1) для неподвижного закрепления в продольном направлении, патрубок (7b) цилиндра (7) подачи способен перемещаться относительно ходовой балки (1) в том же направлении, что и бурильная машина (2), и центратор (6) и поворотные колеса (8) соединены с патрубком (7b) цилиндра.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что патрубок (7b) цилиндра (7) подачи соединен с ходовой балкой (1) неподвижно в продольном направлении, поршневой шток (7а) цилиндра (7) подачи способен перемещаться относительно ходовой балки (1) в том же направлении, что и бурильная машина (2), и центратор (6) и поворотные колеса (8) соединены с поршневым штоком (7а).

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что канал между камерой (7с) цилиндра (7) подачи и исполнительным механизмом (11) центратора (6) проходит через поршневой шток (7а).

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что содержит отдельный закрывающий элемент (6с), соединенный с исполнительным механизмом (11) для закрытия проходного отверстия (6b).

6. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что исполнительным механизмом (11) является цилиндр, приводимый в действие средой под давлением.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что исполнительным механизмом (11) является цилиндр, приводимый в действие средой под давлением.

8. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что закрывающий элемент (6с) установлен с возможностью поворота относительно центратора (6).

9. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что закрывающий элемент (6с) установлен относительно центратора (6) с возможностью линейного перемещения в поперечном направлении ходовой балки (1).

10. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что содержит пружину (12), подсоединенную между закрывающим элементом (6 с) и центратором (6) для воздействия на закрывающий элемент для перемещения закрывающего элемента (6с) от проходного отверстия (6b).

11. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что содержит канал (21) для текучей среды под давлением, подсоединенный между камерой (7d) цилиндра (7) подачи, в которую подается текучая среда под давлением для перемещения бурильной машины (2) в обратном направлении, и исполнительным механизмом (11) центратора (6) таким образом, что давление текучей среды под давлением во время обратного движения бурильной машины (2) заставляет исполнительный механизм (11) перемещать закрывающий элемент (6с) от проходного отверстия (6b).

12. Устройство по п.5, отличающееся тем, что содержит канал (21) для текучей среды под давлением, подсоединенный между камерой (7d) цилиндра (7) подачи, в которую подается текучая среда под давлением для перемещения бурильной машины (2) в обратном направлении, и исполнительным механизмом (11) центратора (6) таким образом, что давление текучей среды под давлением во время обратного движения бурильной машины (2) заставляет исполнительный механизм (11) перемещать закрывающий элемент (6с) от проходного отверстия (6b).

13. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что содержит канал для текучей среды под давлением, проходящий к камере (7с) цилиндра (7) подачи, в которую подается текучая среда под давлением во время движения подачи бурильной машины (2), и соединенный с клапаном (13) таким образом, что при установке клапана (15) в нерабочее положение для прекращения движения подачи текучая среда под давлением в камере (7с) цилиндра способна проходить в резервуар (19) для текучей среды под давлением, при этом вследствие падения давления в исполнительном механизме (11) проходное отверстие (6b) способно открываться.

14. Устройство по п.5, отличающееся тем, что содержит канал для текучей среды под давлением, проходящий к камере (7с) цилиндра (7) подачи, в которую подается текучая среда под давлением во время движения подачи бурильной машины (2), и соединенный с клапаном (13) таким образом, что при установке клапана (15) в нерабочее состояние для прекращения движения подачи текучая среда под давлением в камере (7с) цилиндра способна проходить в резервуар (19) для текучей среды под давлением, при этом вследствие падения давления в исполнительном механизме (11) проходное отверстие (6b) способно открываться.

Приоритет по пунктам:

18.05.2007 по пп.1-14.

Описание изобретения к патенту

Предпосылки создания изобретения

Настоящее изобретение относится к устройству, использующему центратор из буровой стали, перемещающийся по ходовой балке бурильной машины, и содержащему цилиндр подачи для перемещения бурильной машины в направлении бурения и обратно, по меньшей мере, одно поворотное колесо, установленное неподвижно относительно цилиндра подачи, и упругий элемент подачи, перемещающийся вокруг него и соединенный с бурильной машиной и с ходовой балкой, центратор из буровой стали, установленный с возможностью перемещения по ходовой балке и неподвижно относительно цилиндра подачи в продольном направлении ходовой балки и содержащий центральное отверстие для буровой штанги, проходное отверстие на стороне центрального отверстия для перемещения буровой штанги в центральное отверстие и из него, и средство для закрытия проходного отверстия во время бурения, и каналы для текучей среды под давлением для подачи текучей среды под давлением в камеры для текучей среды под давлением цилиндра подачи и из них.

При использовании длинных буровых штанг и особенно при бурении длинных скважин центратор, перемещающийся по ходовой балке, обычно используется для поддержания буровых штанг, причем центратор располагается между бурильной машиной и направляющей из буровой стали на переднем конце ходовой балки и перемещается по ходовой балке при перемещении бурильной машины. Для создания движения подачи и обратного движения бурильной машины очень часто используется цилиндр подачи, который соединен для перемещения проволоки или цепи, соединенной с кареткой бурильной машины. Изменение длины цилиндра подачи создает движение бурильной машины. В известных конструкциях продольное перемещение ходовой балки обеспечивает в два раза большее перемещение бурильной машины при одном и том же отношении скоростей движения. Обычно центратор соединен для перемещения с подвижной частью цилиндра подачи, т.е. патрубком или поршнем цилиндра, в зависимости от используемого решения. Обычно поршневой шток цилиндра подачи расположен на его конце, соединенном неподвижно относительно ходовой балки, и патрубок цилиндра перемещается для создания движения подачи.

В основном, используется центратор, который содержит отверстие в местоположении, в котором буровая штанга подводится к бурильной машине. Проблема при использовании данного решения состоит в том, что иногда буровая штанга перемещается от центратора, что означает, что бурение должно быть прекращено, и буровая штанга должна быть прикручена гаечным ключом обратно к центратору.

Краткое описание настоящего изобретения

Целью настоящего изобретения является создание устройства, в котором отверстие центратора может автоматически закрываться и соответственно открываться во время использования бурильной машины легко и просто.

Устройство настоящего изобретения отличается тем, что центратор содержит исполнительный механизм, приводимый в действие текучей средой под давлением для закрытия проходного отверстия, канал для текучей среды под давлением соединен между камерой цилиндра подачи, в которую подается текучая среда под давлением во время бурения для перемещения бурильной машины в направлении бурения, и исполнительным механизмом центратора таким образом, что давление текучей среды под давлением заставляет исполнительный механизм закрывать проходное отверстие.

Основной идеей настоящего изобретения является то, что центратор содержит исполнительный механизм, который закрывает отверстие для подачи и отвода буровой штанги во время бурения. Другой важной идеей настоящего изобретения является то, что исполнительный механизм, приводимый в действие текучей средой под давлением, соединен с камерой для текучей среды под давлением цилиндра подачи таким образом, что при включении подачи бурильной машины среда под давлением в камере для текучей среды под давлением цилиндра подачи действует на исполнительный механизм и заставляет его перемещать закрывающий элемент к отверстию.

Устройство согласно настоящему изобретению обеспечивает преимущество, состоящее в том, что центратор может закрываться во время бурения, что означает, что буровая штанга не может перемещаться. Закрытие отверстия также происходит автоматически при включении подачи бурильной машины, в результате пользователю не нужно следить за этим.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:

фиг.1 изображает схематический вид сбоку ходовой балки бурильного оборудования, оснащенного бурильной машиной и направляющей;

фиг.2a и 2b изображают схематические виды открытого и закрытого центраторов бурильного оборудования в продольном направлении буровой штанги;

фиг.3 изображает схематический вид соединения под давлением для приведения в движение центратора.

Подробное описание некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения

Фиг.1 изображает схематический вид частично отрезанной ходовой балки 1 бурильного оборудования, содержащей на своей верхней части бурильную машину 2, установленную с возможностью перемещения в продольном направлении на ходовой балке 1. Обычно бурильная машина 2 установлена на каретке 3, установленной с возможностью перемещения известным способом на ходовой балке 1, но вместо каретки 3 бурильная машина 2 может быть непосредственно соединена с ходовой балкой 1 для перемещения в ее продольном направлении. В продольном направлении ходовой балки от бурильной машины в направлении бурения установлена буровая штанга 4, с концом которой может быть соединено буровое долото 4a или вторая буровая штанга в зависимости от бурильного оборудования и способа бурения. Кроме того, на другом конце ходовой балки 1 расположена направляющая 5 из буровой стали, содержащая отверстие для буровой штанги. Между буровой направляющей 5 и бурильным станком 2 также расположен центратор 6, основная работа и конструкция которого описаны ниже со ссылкой на фиг.2a и 2b. Центратор 6 также содержит отверстие, через которое проходит буровая штанга 4 во время бурения.

Внутри ходовой балки 1 расположены механизм подачи с цилиндром 7 подачи, поворотные колеса 8 и упругий элемент 9 подачи. Упругим элементом 9 подачи может быть проволока, цепь или что-нибудь другое, соответствующее упругому и достаточно прочному в продольном направлении элементу. На своих концах элемент 9 подачи обычно соединен неподвижно с ходовой балкой 1 с помощью, например, кронштейна 1a, и он перемещается вокруг поворотных колес 8. Упругий элемент 9 подачи дополнительно соединен с кареткой 3 бурильной машины на участке между поворотными колесами 8 или, в качестве альтернативы, непосредственно с бурильной машиной 2. Конец поршневого штока 7a цилиндра 7 подачи известным, по сути, способом соединен с ходовой балкой 1 для неподвижного закрепления в продольном направлении. При подаче текучей среды под давлением на один конец патрубка 7b цилиндра подачи, т.е. в случае, изображенном на чертеже, в камеру цилиндра на стороне буровой направляющей 5, патрубок 7b цилиндра перемещается по направлению к буровой направляющей 5, заставляя упругий элемент 9 подачи перемещаться вокруг поворотных колес 8. В результате этого бурильная машина перемещается по направлению к буровой направляющей со скоростью, которая в два раза больше скорости патрубка 7b цилиндра. Так как центратор 6 соединен неподвижно в продольном направлении относительно патрубка 7b цилиндра, центратор 6 соответственно перемещается со скоростью, в два раза меньшей скорости бурильной машины, и его положение приблизительно в середине между бурильной машиной 2 и буровой направляющей 5 остается неизменным во время перемещения подачи, во время бурения и во время обратного движения бурильной машины.

В отличие от указанного выше, цилиндр 7 подачи может быть соединен с ходовой балкой 1 в противоположном направлении так, что патрубок 7b цилиндра остается неподвижным в продольном направлении относительно ходовой балки, а поршневой шток 7a перемещается. В таком случае центратор и поворотные колеса естественно соединены для перемещения с поршневым штоком 7a. Текучая среда под давлением может затем направляться в исполнительный механизм 11 через поршневой шток 7a и, при необходимости, обратно в него.

Фиг.2a и 2b изображают схематические виды варианта осуществления центратора 6, если смотреть от осевого направления буровой штанги. Фиг.2a изображает центратор 6 в открытом положении. Центратор 6 содержит центральное отверстие 6a, в котором размещена буровая штанга во время бурения. На стороне центрального отверстия 6a центратор 6 содержит проходное отверстие 6b, через которое может перемещаться буровая штанга в поперечном направлении центратора в центральное отверстие 6a или из него. На чертеже дополнительно изображен закрывающий элемент 6c, который в качестве примера соединен с центратором 6 для поворота с помощью оси 10. Осью 10 может быть болт или какое-нибудь другое обычно известное крепежное средство, вокруг которого может вращаться закрывающий элемент 6c. Исполнительный механизм 11, приводимый в действие текучей средой под давлением, действует между закрывающим элементом 6c и рамой 6d центратора 6 и с помощью него закрывающий элемент может поворачиваться и закрывать отверстие 6b. Между закрывающим элементом 6c и рамой 6d центратора расположена пружина 12, например, для отвода закрывающего элемента 6c от отверстия 6b, когда давление текучей среды под давлением не действует на исполнительный механизм 11. Таким образом, закрывающий элемент размещен на расстоянии от отверстия, когда не включена подача бурильной машины. Исполнительным механизмом 11, например, является известный цилиндр, приводимый в действие текучей средой под давлением. Конец его поршневого штока 11a соединен с рычагом закрывающего элемента 6c, например, и соответственно патрубок цилиндра соединен с центратором 6. Камера для текучей среды под давлением патрубка 11b цилиндра соединена с помощью соответствующего патрубка или трубки с камерой для текучей среды под давлением цилиндра подачи бурильной машины в соответствии со схемой, описанной ниже по отношению к фиг.3, в результате чего текучая среда под давлением, действующая в камере для текучей среды под давлением цилиндра подачи, выталкивает поршень и таким образом также поршневой шток 11a из патрубка 11b цилиндра и в результате этого заставляет закрывающий элемент 6c поворачиваться перед отверстием 6b.

Фиг.2b изображает схематический вид центратора на фиг.2a в положении, в котором проходное отверстие 6b центратора 6 закрыто.

Фиг.3 изображает схематический вид гидравлического соединения, которое может быть использовано при реализации устройства настоящего изобретения. Как показано на фиг.3, насос 13 для подачи текучей среды под давлением, из которого текучая среда под давлением проходит через канал 14 в клапан 15 и, затем, через канал 16 в цилиндр 7 подачи и в его камеру 7c для текучей среды под давлением. Соответственно, из второй камеры 7d для текучей среды под давлением цилиндра 7 подачи канал 17 проходит к клапану 15, и от клапана 15 канал 18 проходит к резервуару 19 для текучей среды под давлением. В качестве примера, в данном описании клапан 15 находится в своем нерабочем состоянии, что означает, что текучая среда под давлением не подается в цилиндр подачи. Из камеры 7c для текучей среды под давлением цилиндра 7 подачи канал 20 проходит к исполнительному механизму 11 центратора 6. В качестве примера, в данном описании исполнительным механизмом 11 является исполнительный механизм одностороннего действия или, по существу, переключаемым. При включении подачи бурильной машины 2 клапан 15 перемещается из своего нерабочего состояния, изображенного на чертеже, влево, так что текучая среда под давлением из насоса 13 для подачи текучей среды под давлением проходит через каналы 14 и 16 в камеру 7c цилиндра 7 подачи. В результате этого патрубок 7b цилиндра начинает перемещаться в направлении стрелки A, в результате чего его длина увеличивается, и создается описанное выше движение подачи бурильной машины. Одновременно, текучая среда под давлением в камере 7c действует через канал 20 на исполнительный механизм 11 центратора 6 и заставляет его поршень 11a выталкивать цилиндр, который проталкивает закрывающий элемент 6c к проходному отверстию 6b. Вместо отдельного закрывающего элемента поршневой шток 11a может действовать в качестве закрывающего элемента. Соответственно, при перемещении клапана 15 вправо на чертеже текучая среда под давлением выходит из насоса 13 для подачи текучей среды под давлением через канал 14, клапан 15 и канал 17 в камеру 7d цилиндра подачи, в результате чего патрубок 7b цилиндра перемещается от направляющей 5 и перемещает бурильную машину 2 и центратор 6 в том же направлении. Одновременно, текучая среда под давлением выходит из камеры 7c цилиндра через канал 16, клапан 15 и канал 18 в резервуар 19 для текучей среды под давлением. Затем давление перестает действовать в исполнительном механизме 11 центратора 7, и пружина 12, описанная выше на фиг.2A и 2b, отводит закрывающий элемент 6c от проходного отверстия 6b.

В качестве варианта, клапан 15 изображен таким образом, что когда он находится в своем нерабочем состоянии, изображенном на фиг.3, текучая среда под давлением может выходить из камеры 7c цилиндра 7 подачи и насоса 13 в камеру 19 для текучей среды под давлением. Затем давление падает и его действие на исполнительный механизм 11 прекращается. В результате этого пружина возвращает исполнительный механизм в положение, в котором проходное отверстие 6b открыто.

На фиг.3 посредством пунктирной линии также показан канал 21, который является необходимым в варианте осуществления настоящего изобретения. В данном документе используется исполнительный механизм двойного действия, в котором перемещение закрывающего элемента в обоих направлениях всегда осуществляется под действием давления текучей среды под давлением. Таким образом, в данном варианте осуществления канал 21 соединен между камерой 7d цилиндра 7 подачи, в которую подается текучая среда под давлением для перемещения бурильной машины 2 в ее обратном направлении, и исполнительным механизмом 11 центратора 6, так что давление текучей среды под давлением в камере 7d цилиндра 7 подачи во время обратного перемещения бурильной машины также действует на исполнительный механизм 11 и заставляет исполнительный механизм 11 перемещать закрывающий элемент 6c от проходного отверстия 6b.

Исполнительным механизмом 11 может быть цилиндр, приводимый в действие текучей средой под давлением, одностороннего действия или двойного действия, или другой исполнительный механизм одностороннего или двойного действия, например двигатель, приводимый в действие текучей средой под давлением.

В вышеупомянутом описании и на чертежах настоящее изобретение описано только в качестве варианта и оно не ограничивается этим вариантом. Закрывающий элемент центратора может быть соединен для перемещения разным способом для вращательного движения или линейного перемещения. Кроме того, исполнительный механизм может, как описано, быть одноразового действия, так что его обратное движение производится пружиной или ей подобным и закрывающим элементом посредством подачи текучей среды под давлением в него. В качестве альтернативы, исполнительный механизм может быть выполнен в качестве исполнительного механизма двойного действия, так что воздействие текучей среды под давлением на одну камеру цилиндра подачи вызывает закрывающее движение и соответственно в другой камере цилиндра открывающее движение. Цилиндр подачи описан выше таким образом, что патрубок цилиндра или поршневой шток соединены с задним концом ходовой балки, т.е. неподвижно с торцевым концом бурильной машины, в результате чего во время движения подачи поршень выдвигается из патрубка цилиндра и общая длина цилиндра подачи увеличивается. Подача также может выполняться таким образом, что патрубок цилиндра или поршневой шток соединены неподвижно с передним концом ходовой балки, т.е. торцевым концом бурильного сверла. Во время движения подачи поршень затем вдвигается в патрубок цилиндра и общая длина цилиндра подачи уменьшается. Камеры цилиндра и соединения между исполнительным механизмом и камерой цилиндра затем естественно выбираются в соответствии с настоящим изобретением.