Буровая установка с системой верхнего привода, функционирующей в режиме бурения скважины, режиме спуска-подъема и режиме обхода - RU2019135511A

1. Буровая установка, выполненная с возможностью осуществления буровых и/или других скважинных работ и содержащая:

- буровую вышку;

- пол буровой установки с центром скважины, расположенным выше скважины;

- клиновой захват, выполненный с возможностью подвешивания колонны бурильных труб в стволе скважины;

- устройство свинчивания и развинчивания резьбовых трубных соединений рядом с центром скважины;

- систему верхнего привода;

- привод вертикального перемещения, выполненный с возможностью обеспечения вертикального перемещения системы верхнего привода относительно буровой вышки для осуществления бурения и спускоподъемных операций;

- магазин, выполненный с возможностью хранения свечей бурильных труб,

причем буровая вышка снабжена одной или более вертикальными направляющими, параллельными вертикальной линии пуска, которая проходит через центр скважины,

причем буровая установка дополнительно содержит устройство для укладки труб, содержащее один или более подвижных узлов трубных захватов с одним или более захватами, выполненными с возможностью захвата бурильной трубы или свечи бурильных труб и перемещения бурильной трубы или свечи бурильных труб между магазином и линией пуска,

причем система верхнего привода содержит:

- подвижную каретку, которая выполнена с возможностью вертикального перемещения вдоль указанной одной или более вертикальных направляющих буровой вышки посредством указанного привода вертикального перемещения,

- узел верхнего привода, поддерживаемый посредством подвижной каретки и содержащий электродвигатель верхнего привода и элемент отдачи крутящего момента ротора, выполненный с возможностью введения в зацепление с верхним концом колонны бурильных труб, проходящей в линии пуска через центр скважины так, чтобы передавать крутящий момент на указанную колонну бурильных труб для осуществления бурения или других скважинных операций,

причем система верхнего привода содержит элеватор спускоподъемных операций, который выполнен с возможностью введения в зацепление с колонной бурильных труб или свечой бурильных труб для осуществления спускоподъемных операций,

причем узел верхнего привода и элеватор спускоподъемных операций выполнены с возможностью перемещения относительно указанной каретки, и при этом система верхнего привода снабжена блоком силовых приводов, выполненным с возможностью обеспечения указанного относительного перемещения узла верхнего привода и элеватора спускоподъемных операций так, чтобы обеспечивать:

- режим бурения скважины;

- режим спуска-подъема; и

- режим обхода,

причем узел верхнего привода выполнен с возможностью перемещения посредством указанного блока силовых приводов между рабочим положением, в котором элемент отдачи крутящего момента ротора совмещен с линией пуска, и отведенным положением,

причем элеватор спускоподъемных операций выполнен с возможностью перемещения посредством блока силовых приводов между рабочим положением, в котором элеватор спускоподъемных операций совмещен с линией пуска, и нерабочим положением, удаленным от линии пуска,

причем, в режиме бурения скважины, узел верхнего привода находится в рабочем положении, а элеватор спускоподъемных операций находится в нерабочем положении, удаленном от линии пуска,

причем в режиме спуска-подъема, узел верхнего привода находится в отведенном положении, а элеватор спускоподъемных операций находится в рабочем положении, так что вертикально над элеватором спускоподъемных операций существует свободная зона, позволяющая системе верхнего привода опускаться вдоль свечи бурильных труб, удерживаемой посредством клинового захвата в линии пуска выше центра скважины, по меньшей мере до тех пор, пока система верхнего привода не проходит ниже верхнего конца указанной свечи бурильных труб,

причем система верхнего привода выполнена так, что когда система верхнего привода опущена по меньшей мере ниже верхнего конца указанной свечи бурильных труб, указанная свеча бурильных труб может быть отведена от линии пуска, преимущественно в боковом направлении посредством указанного устройства для укладки труб, для обеспечения возможности размещения указанной свечи бурильных труб в указанном магазине,

причем буровая установка отличается тем, что

в режиме обхода, узел верхнего привода находится в отведенном положении и элеватор спускоподъемных операций находится в отведенном положении, удаленном от линии пуска в направлении, соответствующем направлению отведения узла верхнего привода,

при этом в указанном режиме обхода, и узел верхнего привода и элеватор спускоподъемных операций отведены от линии пуска в такой мере, что при наличии устройства для укладки труб, входящего в зацепление со свечой бурильных труб, удерживаемой посредством клинового захвата в линии пуска выше центра скважины, система верхнего привода способна пропускать участок, где устройство для укладки труб входит в зацепление с указанной свечой бурильных труб.

2. Буровая установка по п. 1, в которой узел верхнего привода содержит раму верхнего привода, поддерживающую электродвигатель верхнего привода и элемент отдачи крутящего момента ротора, причем рама верхнего привода подвижно прикреплена к подвижной каретке.

3. Буровая установка по п. 2, в которой рама верхнего привода поддерживается на каретке посредством опорного рычага, который поворотно соединен с кареткой и рамой верхнего привода, при этом система силовых приводов содержит один или более силовых приводов между подвижной кареткой и опорным рычагом и один или более силовых приводов между подвижной кареткой и рамой верхнего привода.

4. Буровая установка по п. 2 или 3, в которой элеватор спускоподъемных операций подвешен на одном или более штропах, каждый из которых в своем верхнем конце соединен с поворотным опорным рычагом элеватора, который соединен с подвижной кареткой с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси поворота, и при этом система силовых приводов содержит один или более силовых приводов между рамой верхнего привода и одним или более штропами.

5. Способ подъема колонны бурильных труб из скважины, в котором используется буровая установка по любому из предыдущих пунктов, включающий в себя этапы, на которых осуществляют:

a) подвешивание колонны бурильных труб в стволе скважине посредством клинового захвата,

b) приведение системы верхнего привода в указанный режим спуска-подъема,

c) опускание подвижной каретки так, что элеватор спускоподъемных операций достигает уровня первоначального зацепления, и затем соединение элеватора спускоподъемных операций с верхним концом подвешенной колонны бурильных труб,

d) расцепление клинового захвата и подъем подвижной каретки, так чтобы подтягивать свечу труб выше центра скважины посредством элеватора спускоподъемных операций,

e) зацепление клинового захвата для подвешивания колонны бурильных труб,

f) опускание подвижной каретки так, чтобы перемещать элеватор спускоподъемных операций до указанного уровня первоначального зацепления для нового подтягивания следующей свечи труб,

при этом в способе по меньшей мере один из перечисленных ниже этапов осуществляют одновременно с указанным опусканием подвижной каретки:

- отсоединение поднятой свечи труб от подвешенной колонны бурильных труб посредством указанного устройства свинчивания и развинчивания резьбовых трубных соединений рядом с центром скважины;

- отведение отсоединенной свечи труб от линии пуска, преимущественно в боковом направлении, включающее захват свечи посредством устройства для укладки,

- размещение свечи бурильных труб в указанном магазине,

g) когда элеватор спускоподъемных операций достиг указанного уровня первоначального зацепления, соединение элеватора спускоподъемных операций с верхним концом подвешенной колонны бурильных труб,

причем во время опускания каретки, систему верхнего привода временно переводят в режим обхода для пропускания участка, где устройство для укладки труб входит в зацепление с указанной свечой бурильных труб, и после указанного прохода возвращают в режим спуска-подъема.

6. Способ погружения колонны бурильных труб в скважину, в котором используется буровая установка по любому из пп. 1-4, включающий в себя этапы, на которых осуществляют:

a) подвешивание колонны бурильных труб в стволе скважины посредством клинового захвата со свечой бурильных труб, соединенной с колонной бурильных труб и проходящей выше центра скважины;

b) приведение системы верхнего привода в режим бурения скважины;

c) соединение элемента отдачи крутящего момента ротора с верхним концом свечи бурильных труб;

d) расцепление клинового захвата и передача крутящего момента на верхний конец свечи бурильных труб;

e) погружение колонны бурильных труб в скважину до тех пор, пока система верхнего привода не окажется вблизи пола буровой установки;

f) зацепление клинового захвата для подвешивания колонны бурильных труб;

g) отсоединение элемента отдачи крутящего момента ротора от верхнего конца колонны бурильных труб;

h) приведение системы верхнего привода в режим обхода;

i) подъем каретки;

при этом в способе по меньшей мере один из перечисленных ниже этапов осуществляют одновременно с указанным подъемом каретки:

- удаление свечи бурильных труб из магазина с использованием устройства для укладки,

- размещение свечи бурильных труб в линии пуска с использованием устройства для укладки,

- соединение свечи труб с повешенной колонной бурильных труб посредством указанного устройства свинчивания и развинчивания резьбовых трубных соединений рядом с центром скважины;

j) приведение системы верхнего привода в режим бурения; и

k) соединение системы верхнего привода с верхним концом свечи бурильных труб, соединенным с подвешенной колонной бурильных труб.

7. Способ по п. 6, в котором систему верхнего привода приводят в режим обхода во время подъема каретки для пропускания устройства для укладки.

8. Способ по п. 6 или 7, в котором систему верхнего привода сначала приводят в режим спуска-подъема перед приведением в режим обхода, а после пропускания устройства для укладки сначала приводят в режим спуска-подъема перед приведением в режим бурения.