ПОДЪЕМНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК E21B19/22 E21B19/00 

Изобретение касается эксплуатации и подземного ремонта нефтяных и газовых скважин и предназначено для спуска и подъема инструмента на непрерывной трубе (в том числе стальной), наматываемой на барабан.

Непрерывная труба используется взамен колонн насосно-компрессорных труб или штанг для подвески погружного оборудования, различных насосов для откачки жидкости из скважин, струйных аппаратов и насадок для промывки песчаных, гидратных и парафинистых пробок, а также устройств для проведения ремонтных работ и исследования скважин.

Известно устройство для спуска и подъема непрерывных стальных труб и штанг, наматываемых на барабан, состоящее в основном из барабана с укладчиком и механизма спуска и подъема, транспортной базой которых служит прицеп или самоходная платформа (автомобиль). Во время спуско-подъемных работ механизм спуска и подъема устанавливается над устьем скважины [1] Недостатком известного устройства является то, что механизм спуска и подъема при работе устанавливается над устьем скважины, что усложняет его монтаж и обслуживание. Особенно усложняется монтаж и обслуживание механизма подачи там, где подъезд непосредственно к скважине затруднен, а также, где требуется установка механизма спуска и подъема на больших высотах от уровня земли, например, при обслуживании газовых скважин, где высота установки механизма спуска и подъема доходит до 6 м от уровня земли.

Известна также подъемная установка для обслуживания нефтяных скважин, содержащая транспортное средство, барабан с приводом и укладчиком для непрерывной стальной трубы и механизм подачи с направляющей дугой [2] Недостатком известного устройства также является сложность монтажа и обслуживания подъемной установки.

Известна подъемная установка, содержащая размещенные на самоходной платформе кабину оператора, барабан с приводом и укладчиком для непрерывной трубы, выдвижную раму смонтированную в направляющих, закрепленных на самоходной платформе, размещенный на выдвижной раме телескопический подъемник с платформой, механизм подачи с направляющей дугой смонтированный на платформе телескопического подъемника и механизм осевого наведения механизма подачи на центральную ось устья скважины [3]
Недостатком известного устройства так же, как и предыдущих, является сложность монтажа и обслуживания подъемной установки.

Указанные недостатки вызваны тем, что в известных устройствах не предусмотрены средства, необходимые для упрощения установки и обслуживания механизма подачи непрерывной трубы на устье скважины и обеспечения возможности обслуживания скважин с высоким устьем и на значительном расстоянии до установки, что необходимо для безопасности работ и повышения точности установки механизма подачи трубы на устье скважины.

На решение этой задачи и направлено предлагаемое изобретение.

Технический результат, получение которого обеспечивает предлагаемое изобретение, заключается в упрощении установки механизма подачи непрерывной трубы на устье скважины за счет снижения объема работ, связанных с его наведением по отношению к вертикальной оси скважины, а также в возможности обслуживания скважин с высоким устьем и на большем расстоянии до установки для обеспечения безопасности работ и повышения точности установки механизма подачи трубы на устье скважины.

Указанный технический результат достигается путем решения задачи по упрощению установки и обслуживания механизма подачи непрерывной трубы на устье скважины и по обеспечению возможности обслуживания скважин с высоким устьем и на большем расстоянии до установки, а также повышению точности установки механизма подачи трубы на устье скважины.

Предлагаемое изобретение может быть охарактеризовано следующей совокупностью существенных признаков:
установка подъемная, содержащая размещенные на самоходной платформе кабину оператора, барабан с приводом и укладчиком для непрерывной трубы, выдвижную раму, смонтированную в направляющих, закрепленных на самоходной платформе, размещенный на выдвижной раме телескопический подъемник с платформой, механизм подачи с направляющей дугой, смонтированный на платформе телескопического подъемника и механизм осевого наведения механизма подачи на центральную ось устья скважины;
подъемная установка снабжена превентором с захватами для фиксации последнего на устье скважины;
механизм осевого наведения механизма подачи на центральную ось устья скважины смонтирован на выдвижной раме и кинематически связан с механизмом подачи;
превентор с захватами размещен под платформой телескопического подъемника соосно механизму подачи;
механизм подачи выполнен в виде направляющих и двух стоек каждая из которых оснащена бесконечной цепью с прижимными элементами, при этом одна из стоек жестко закреплена на платформе телескопического подъемника, а другая подпружинена относительно первой и смонтирована в направляющих с возможностью перемещения для взаимодействия прижимных элементов с непрерывной трубой.

К существенным, отличительным от прототипа, признакам следует отнести то, что подъемная установка снабжена превентором с захватами для фиксации последнего на устье скважины, механизм осевого наведения механизма подачи на центральную ось устья скважины смонтирован на выдвижной раме и кинематически связан с механизмом подачи, а превентер с захватами размещен под платформой телескопического подъемника соосно механизму подачи.

К частным случаям выполнения изобретения следует отнести то, что механизм подачи выполнен в виде направляющих и двух стоек каждая из которых оснащена бесконечной цепью с прижимными элементами, при этом одна из стоек жестко закреплена на платформе телескопического подъемника, а другая подпружинена относительно первой и смонтирована в направляющих с возможностью перемещения для взаимодействия прижимных элементов с непрерывной трубой.

Таким образом, приведенная совокупность существенных признаков заявленного изобретения позволяет обеспечить технический результат, заключающийся в упрощении установки и обслуживании механизма подачи непрерывной трубы на устье скважины за счет снижения объема работ, связанных с его наведением по отношению к вертикальной оси скважины; возможности обслуживания скважин с высоким устьем; возможности обслуживания устья на большем расстоянии до установки в целях безопасности работ и повышения точности установки механизма подачи трубы на устье скважины.

И действительно, при экспериментальной проверке предложенного решения было установлено, что предложенное устройство позволяет упростить установку и обслуживание механизма подачи непрерывной трубы на устье скважины, обеспечивает возможность обслуживания скважин с высоким устьем и на значительно большем расстоянии до установки.

Таким образом, заявленное изобретение обладает такими существенными признаками, которые в совокупности обеспечивают достижение указанного технического результата.

Проведенный поиск по источникам научно-технической и патентной информации не позволил установить приведенную совокупность признаков заявленного изобретения и проявляемого ими технического результата, что, по нашему мнению, свидетельствует о наличии изобретательского уровня.

На фиг.1 изображен общий вид установки в транспортном положении; на фиг. 2 то же, в рабочем положении; на фиг.3 механизм подачи; на фиг.4 то же, вид сбоку; на фиг.5 схема размещения телескопического подъемника, механизма осевого наведения механизма подачи на выдвижной раме (превентор условно не показан); на фиг.6 то же, вид сверху (механизм подачи условно не показан).

Подъемная установка для обслуживания скважин содержит самоходную платформу 1, размещенные на ней кабину 2 оператора, барабан 3 с приводом и укладчиком 4 для непрерывной трубы 5, выдвижную раму 6, смонтированную в направляющих 7, закрепленных на самоходной платформе 1, размещенный на выдвижной раме 6 телескопический подъемник 8 с платформой 9, механизм подачи 10 с направляющей дугой 11, смонтированный на платформе 9 телескопического подъемника 8 и механизм осевого наведения 12 механизма подачи 10 на центральную ось устья скважины, превентор 13 с захватами 14 (фиг.3, 4) для фиксации последнего на устье скважины. При этом механизм осевого наведения 12 механизма подачи 10 на центральную ось устья скважины смонтирован на выдвижной раме 6 и кинематически связан с механизмом подачи 10, а превентор 13 с захватами 14 размещен под платформой 9 телескопического подъемника 8 соосно с механизмом подачи 10.

Механизм подачи 10 выполнен в виде двух стоек 15 и 16 (фиг.3), каждая из которых снабжена бесконечной цепью 17, звенья которой снабжены прижимными элементами 18. Стойка 15 жестко закреплена на платформе 9 (фиг.5) телескопического подъемника 8, а стойка 16 подпружинена относительно стойки 15 пружинами 19 и смонтирована в направляющих 20 с возможностью перемещения для взаимодействия прижимных элементов 18 с непрерывной трубой 5.

Каждая цепь 17 установлена на звездочках 21 и 22 и снабжена механизмом 23 натяжения цепи. Для перемещения стойки 16 относительно стойки 15 служат для гидроцилиндра 24, а привод цепей осуществляется посредством гидромоторов 25.

Направляющие 7 (фиг.5) могут быть снабжены роликами 26. Перемещение выдвижной рамы 6 осуществляется посредством гидроцилиндра 27, один конец которого жестко закреплен на выдвижной раме, а второй на направляющих 7, закрепленных на самоходной платформе 1. Для ограничения выдвижения рама 6 снабжена упором 28. На выдвижной раме 6 жестко закреплена ось 29, на которой с возможностью поворота смонтирован телескопический подъемник 8. Телескопический подъемник 8 снабжен гидроцилиндром 30, один конец которого имеет ролик 31, на котором расположена цепь 32, один конец которой жестко закреплен на корпусе телескопического подъемника 8, а второй на каретке 33, смонтированной с возможностью вертикального перемещения в направляющих 34. На каретке 33 жестко закреплена платформа 9 для установки механизма подачи 10. Механизм осевого наведения 12 механизма подачи 10 выполнен в виде гидроцилиндра 35, один конец которого шарнирно закреплен на выдвижной раме 6, а второй шарнирно связан с рычагом 36 (фиг.6), жестко закрепленным на телескопическом подъемнике 8.

Установка работает следующим образом. После того, как ее подали задним ходом к скважине и установили на определенном расстоянии от устья скважины, осуществляют подъем механизма подачи 10 на высоту определенную высотой устья скважины при помощи телескопического подъемника 8 (фиг.2). При этом поршень гидроцилиндра 30 (фиг. 5) выдвигается, ролик 31 воздействует на цепь 32 и перемещает вверх по направляющим 34 каретку 33, на которой смонтирована платформа 9 с механизмом подачи 10. Затем производят выдвижение рамы 6, включая гидроцилиндр 27, поршень которого выдвигаясь перемещает раму 6 по направляющим 7. Далее производят заправку трубы 5 при помощи гибкой тяги (не показано) через укладчик 4; направляющую дугу 11 и механизм подачи 10 до выхода конца гибкой тяги из механизма подачи 10.

Наведение механизма подачи 10 на центральную ось устья скважины и превентора 13 осуществляют путем поворота по дуге телескопического подъемника 8 совместно с механизмом подачи 10 при помощи механизма наведения 12 до совпадения конца гибкой тяги с осью скважины. При этом включают гидроцилиндр 35, который воздействуя на рычаг 36 (фиг.6) поворачивает телескопический подъемник 8 вместе с механизмом подачи 10. После центровки механизма подачи 10, гибкую тягу снимают и при помощи телескопического подъемника 8 "сажают" механизм подачи 10 с превентором 13 (фиг.2) на устье скважины. Фиксация превентора 13 на устье скважины осуществляется посредством захватов 14 (фиг. 3,4).

Установка готова к работе.

Для перемещения непрерывной трубы 5 с помощью механизма подачи 10 включают гидроцилиндры 24, которые перемещают подвижную стойку 16, которая, в свою очередь, преодолевая сопротивление пружин 19 перемещается по направляющим 20, при этом прижимные элементы 18 цепей 17 поджимают непрерывную трубу 5, а после включения гидромоторов 25 обеспечивают ее перемещение. В этом случае прижимные элементы 18 двух цепей 17 захватывают и проталкивают непрерывную трубу 5 на заданную глубину.

Управление установкой осуществляется оператором из кабины 2.

Подготовку к транспортному положению производят в обратном порядке, но с той лишь разницей, что при этом не используют гибкую тягу.

Использование предлагаемой установки дает возможность значительно расширить ее технические характеристики за счет увеличения таких параметров как: увеличение расстояния от оператора установки до устья скважины путем применения выдвижной рамы; обслуживание высоких скважин за счет использования телескопического подъемника, а также повысить точность осевого наведения механизма подачи на устье скважины, за счет применения механизма наведения. В совокупности же использование указанных средств обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в упрощении установки и обслуживании механизма подачи непрерывной трубы на устье скважины, за счет снижения объема работ, связанных с его наведением.

Таким образом, использование изобретения позволяет обеспечить упрощение установки и обслуживания, повысить безопасность проводимых работ и точность установки механизма подачи трубы на устье скважины.

В настоящее время изготовлен опытный образец установки на базе автомобиля КАМАЗ-4310 со следующими техническими характеристиками: Тяговое усилие, кг 1000
Скорость спуска и
подъема непрерывной трубы, м/с 0-0,2
Диаметр применяемых труб, мм 20 и 25
Глубина спуска непре-
рывной трубы, м при D 20 мм 1000 при D 25 мм 800 Давление в скважине, МПа 20
Давление в непрерывной трубе, МПа 10-11
Проведенные испытания показали, что значительно (примерно в 6 раз) снижается продолжительность и стоимость одного ремонта скважины; технология, разработанная с использованием предложенного устройства обеспечивает увеличение производительности скважин на 25-30% за счет сокращения технологического процесса; по оценкам специалистов одной установкой можно восстановить более 100 скважин в год.

Все это позволяет предлагаемому устройству найти широкое применение в народном хозяйстве и обеспечить потребителей новыми и полезными подъемными устройствами, используемыми в области эксплуатации и подземного ремонта нефтяных и газовых скважин и предназначенных для спуска и подъема непрерывных стальных труб и штанг, наматываемых на барабан.

Экономический эффект от внедрения заявленного изобретения подсчитывается в каждом конкретном случае в зависимости от вида технологического процесса его производства.

Использование: изобретение относится к нефтегазовой добыче и предназначено для производства подземного ремонта скважин и проведения исследовательских работ с использованием непрерывной трубы. Сущность изобретения: на самоходной платформе размещены кабина оператора, барабан с приводом и укладчиком, выдвижная рама, смонтированная в направляющих, закрепленных на самоходной платформе. На выдвижной раме размещен телескопический подъемник с платформой, на которой размещен механизм подачи с направляющей дугой. Механизм осевого наведения механизма подачи на центральную ось устья скважины смонтирован на выдвижной раме и кинематически связан с механизмом подачи. Под платформой телескопического подъемника соосно с механизмом подачи размещен превентор с захватами для фиксации его на устье скважины. Механизм подачи выполнен в виде двух бесконечных цепей с прижимными элементами, смонтированных на стойках, одна из которых подвижная. С помощью телескопического подъемника механизм подачи устанавливают соосно с устьем скважины, превентор фиксируется на устье. Непрерывную трубу пропускают через механизм подачи и направляют в скважину. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. ПОДЪЕМНАЯ УСТАНОВКА, содержащая размещенные на самоходной платформе кабину оператора, барабан с приводом и укладчиком для непрерывной трубы, выдвижную раму, смонтированную в направляющих, закрепленных на самоходной платформе, размещенный на выдвижной раме телескопический подъемник с платформой, механизм подачи с направляющей дугой, смонтированный на платформе телескопического подъемника, и механизм осевого наведения механизма подачи на центральную ось устья скважины, отличающаяся тем, что она снабжена превентором с захватами для фиксации последнего на устье скважины, механизм осевого наведения механизма подачи на центральную ось устья скважины смонтирован на выдвижной раме и кинематически связан с механизмом подачи, а превентор с захватами размещен под платформой телескопического подъемника соосно с механизмом подачи. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что механизм подачи выполнен в виде направляющих и двух стоек, каждая из которых оснащена бесконечной цепью с прижимными элементами, при этом одна из стоек жестко закреплена на платформе телескопического подъемника, а другая подпружинена относительно первой и смонтирована в направляющих с возможностью перемещения для взаимодействия прижимных элементов с непрерывной трубой.