ВЫШКА ТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ РЕМОНТА СКВАЖИН Российский патент 1998 года по МПК E21B15/00 

Изобретение относится к механизмам для проведения спуско-подъемных операций, в частности для обслуживания объектов нефте- и газодобывающей промышленности, и может быть использовано в установках подъемных для ремонта нефтяных и газовых скважин.

Известна установка для выполнения спуско-подъемных операций на скважинах, включающая наклонную вышку с рабочими площадками, кронблок и раздвоенный тяговый блок. В верхней части вышки закреплены направляющие, перемещающиеся в вертикальной плоскости, с установленным на них центратором, перемещающимся по направляющим [2].

Нижние концы направляющих снабжены упорами в виде вилок с возможностью взаимодействия их с центратором. Под рабочей площадкой установлены параллельные траверсы, выдвигающиеся в зону продольного перемещения центратора.

Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является установка для спуска-подъемных операций, включающая наклонные вышки с рамой кронблока, талевый блок с элеватором и центратор, взаимодействующий с кронблоком и рамой [1] . В ближайшем аналоге вертикальная установка труб с полным совмещением операций свинчивания-развинчивания труб с операциями спуска-подъема при текущем и капитальном ремонтах скважин обеспечивается следующим образом. Под действием нагрузки от колонны труб вышка наклоняется, ось кронблока и талевого блока смещается относительно скважины. При этом канаты талевой системы посредством роликов смещают центратор первоначального положения, а опорные каретки, установленные на траверсах, перемещаются, совмещая ось колонны с осью скважины.

Недостатком такого решения является невозможность самоустановки под действием всех сил (нагрузка, составляющая вес колонны труб и ветра, натяжение тросов и др.), что приводит к появлению изгибающих усилий (помимо постоянно действующих усилий). Это недопустимо для длинномерных стержней (вышки), т.к. может произойти потеря устойчивости.

Предлагаемое устройство вышки телескопической обеспечивает повышение надежности конструкции и производительности.

Это достигается благодаря тому, что вышка связана с платформой посредством двух опор, одна из которых выполнена в виде двух неподвижных специальных осей и дугообразных пазов с возможностью изменения угла наклона вышки относительно второй опоры, в верхняя вышка соединена с нижней посредством фиксатора, выполненного в виде подвижных пальцев, взаимодействующих с овальными отверстиями, меньший диаметр которых равен диаметру пальца, а больший - удвоенному расстоянию L между центрами окружностей, описывающие профиль дугообразного паза. При этом расстояние L определяется соотношением
L = S•V_в/V_п, м,
где
S - осевое перемещение пальца, м;
V_в - скорость выдвижения верхней крышки, м/с;
V_п - скорость перемещения пальца, м/с.

Такое выполнение вышки позволяет изменять угол наклона вышки поворотом ее относительно второй опоры. Больший диаметр овального отверстия выбран из условия срабатывания фиксатора при выдвижении верхней вышки с определенной скоростью, а меньший - из условия минимизации зазоров между пальцем и отверстиями в рабочем положении.

На фиг. 1 изображена вышка телескопическая подъемной установки для ремонта скважин в рабочем (вертикальном) положении; на фиг. 2 - фиксатор; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Предлагаемое устройство вышки телескопической подъемной установки для ремонта нефтяных и газовых скважин включает нижнюю вышку 1, соединенную с верхней вышкой 2 посредством гидроцилиндра выдвижения 3. На верхней вышке установлен кронблок 4, связанный гибкими канатами с талевым блоком 5. На верхней вышке 2 закреплен балкон 6 верхнего рабочего посредством проушин и рабочих канатов 7.

Перевод вышки из транспортного (горизонтального) положения в рабочее (вертикальное) осуществляется посредством гидроцилиндров подъема 8, а закрепление в рабочем положении - с помощью рабочих оттяжек-канатов 9 и 10. Рессоры 11 предотвращают возможность опрокидывания при выдвижении верхней вышки 2. Для перемещения верхней вышки 2 в нижней вышке 1 выполнены направляющие 12. Соединение вышки с платформой 13 осуществляется посредством двух опор, одна из которых выполнена в виде шарнира 14 (ось О), а другая - в виде двух неподвижных специальных осей 15, взаимодействующих с дугообразными пазами 16 (фиг. 3). Перед выполнением операции подъема вышки в рабочее положение специальные оси 15 удаляются из опор платформы, а после завершения операции приведения в рабочее (вертикальное) положение снова вставляются. Вышки 2 и 1 соединены между собой посредством фиксатора, включающего подпружиненные пальцы 17 и овальные отверстия 18. Размеры диаметров овальных отверстий выбираются из условия обеспечения фиксации одним пальцем двух взаимно перемещающихся отверстий в верхней и нижней вышках (больший диаметр). Меньший диаметр отверстия выбирается из условия беззазорного соединения пальцев и овальных отверстий.

Вышка устанавливается под определенным углом к горизонту, который определяется полной высотой вышки и отстоянием оси вращения вышки О (фиг. 3) относительно устья скважины. При этом положение нижней вышки 1 после подъема определяется взаимным расположением специальных осей 15 и дугообразных пазов, что соответствует позиции Д на фиг. 3.

Посредством гидроцилиндра 3 верхняя вышка 2 по направляющим 12 выдвигается, а подпружиненные пальцы 17 упираются в направляющие вышки 2. Перемещение вышки 2 происходит до момента совмещения пальцев 17 с овальными отверстиями 18 верхней вышки 2 .

При этом вышка 2 проходит путь L (фиг. 2), а пальцы - путь S (ход пружины на фиг. 4).

После совмещения пальцев с отверстиями срабатывает предохранительный клапан и выдвижение гидроцилиндра 3 прекращается, вышки закрепляются в рабочем положении посредством оттяжек-канатов 9 и 10, а балкон верхнего рабочего - посредством канатов 7 (фиг. 1). При подъеме колонны насосно-компрессорных или обсадных труб усилие через талевый блок 5, канаты и кронблок 4 передается на вышку. Под действием номинального (расчетного) усилия вышка относительно оси вращения 14 (фиг. 3) отклоняется на угол α за счет взаимодействия неподвижных специальных осей 15 с дугообразными пазами 16. Если усилие от поднимаемой колонны труб повышается до допустимых значений, вышка переходит в положение Ж.

Таким образом, в зависимости от величины усилия вышка автоматически изменяет угол наклона (от положения Е до положения Ж), что исключает возможность возникновения изгибающих усилий, а продольные нагрузки не приводят к потере устойчивости.

Перевод вышки из рабочего (вертикального) положения в транспортное (горизонтальное) производится следующим образом.

Вышка 2 освобождается от оттяжек канатов, специальные оси 15 вынимаются из опор платформы и дугообразных пазов, гидроцилиндр выдвижения 3 втягивает верхнюю вышку 2 в нижнюю 1, балкон укладывается вдоль вышек и гидроцилиндрами 8 вышка опускается в транспортное положение на специальную опору (не показана).

Проведенные стендовые испытания вышек установок подъемных 703МТУ-80 и 703МТУ-100 установили, что отклонение кронблока (фиг. 1) под действием усилия на талевом блоке 80-100 тс достигает 1000 мм. Это становится возможным благодаря повороту вышек 1 и 3 относительно пальцев 17.

Изобретение относится к механизмам для проведения спуско-подъемных операций, в частности при ремонте и обслуживании объектов нефте- и газодобывающей промышленности, преимущественно для ремонта нефтяных и газовых скважин. Предложенное устройство вышки включает верхнюю и нижнюю вышки с гидроцилиндрами выдвижения и подъема, установленные на верхней вышке кронблок и балкон верхнего рабочего. Отличительными признаками вышки является обеспечение автоматического изменения угла наклона ее за счет того, что одна из опор, соединяющих нижнюю вышку с платформой, выполнена в виде неподвижной оси, взаимодействующей с дугообразным пазом, и фиксация верхней и нижней вышек в рабочем положении посредством фиксатора, выполненного в виде подпружиненных пальцев, взаимодействующих с отверстиями определенного профиля. 1 з. п.ф-лы, 5 ил.

1. Вышка телескопическая подъемной установки для ремонта нефтяных и газовых скважин, содержащая платформу, нижнюю и верхнюю вышки, гидроцилиндр выдвижения, кронблок, талевый блок и балкон, отличающаяся тем, что она связана с платформой посредством двух опор, одна из которых выполнена в виде шарнира, а другая - в виде двух неподвижных специальных осей и дугообразных пазов с возможностью изменения угла наклона вышки относительно горизонта, нижняя вышка соединена с верхней посредством фиксатора, выполненного в виде подпружиненных пальцев, взаимодействующих с овальными отверстиями, меньший диаметр которых равен диаметру пальца, а больший - удвоенному расстоянию L между центрами окружностей, описывающих профиль паза. 2. Вышка по п.1, отличающаяся тем, что межосевое расстояние L определяется соотношением
L = S • V_в/V_п,
где S - перемещение пальца, м;
V_в - скорость выдвижения верхней крышки, м/с;
V_п - скорость перемещения пальца, м/с.