УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИЕМА, СКЛАДИРОВАНИЯ И ВЫДАЧИ СКВАЖИННЫХ ТРУБ И ШТАНГ ПРИ СПУСКО-ПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЯХ Российский патент 1999 года по МПК E21B19/14 

Изобретение относится к области бурения, освоения и ремонта нефтяных, газовых и других скважин.

В настоящее время существуют установки и устройства, выполняющие операции по приему, накоплению и выдаче скважинных труб (см. например, а.с. СССР N 1141182, N 768933).

Наиболее близким к заявляемому изобретению является Устройство для приема, накопления и выдачи скважинных труб при спуско-подъемных операциях по а.с. 1141182, БИ N 7, 1985 г.

Это устройство состоит из передвижной платформы, на которой установлен механизм переноса труб с приводом и захватами, радиально закрепленными на валу, узла подачи труб на ось скважины, стеллажа для накопления труб с горизонтальными полками и упорами, расположенными концентрично от вала.

Захват состоит из корпуса с приводом и двумя челюстями, одна из которых имеет ползун и копир, связанный с приводом линейного перемещения посредством толкателя.

Основным недостатком этого устройства является наличие конструктивно сложного узла захвата, что приводит к потере времени при работе устройства, затрачиваемого на захват и перенос трубы с узла подачи труб на стеллажи. Кроме этого, узел подачи труб на ось скважины ограничен определенным уровнем по высоте (от поверхности земли), что не дает возможность приема труб из скважин с разной высотой наземной компоновки оборудования скважин.

Данная установка в целом является конструктивно сложной и при работе предполагает наличие вспомогательных передаточных операций, таких как перенос труб с узла подачи на стеллажи и обратно, создает потерю времени за счет вспомогательных операций захвата и переноса, т.е. не обеспечивает непрерывности рабочего цикла и четкую технологичность производственного процесса.

Целью изобретения является повышение производительности установки путем исключения промежуточных вспомогательных операций за счет концентрации и совмещения во времени в едином непрерывном движении всех элементов производственного цикла и при этом упрощение конструкции и увеличение ее надежности, а также упрощение условий эксплуатации.

Для достижения этой цели установка приема, складирования и выдачи скважинных труб и штанг при спуско-подъемных операциях имеет передвижную платформу, на которой установлен механизм приема и переноса труб с приводом и стеллажами с горизонтальными полками и упорами, расположенными концентрично оси вала. Платформа снабжена гидродомкратами со стопорами и на ней установлен механизм приема и переноса труб, выполненный в виде желоба, подвижно связанного с рычагами. Причем передний рычаг связан с приводом. На верхней образующей полке желоба установлены захваты с ограничителями, а по краям дна желоба имеются сквозные отверстия для пропуска упоров, установленных на поверхности платформы. На переднем торце желоба установлены толкатели.

Установка также имеет стойки передачи труб, установленные на платформе, причем передняя стойка снабжена противовесом. Полки имеют скос верхней образующей в сторону стеллажа и прикреплены на стойках с возможностью их перемещения вдоль стоек, а стеллажи шарнирно связаны осью с платформой с возможностью их поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Вышеназванные признаки существенны, так как их сочетание неизвестно и позволяет достичь высокую производительность установки, надежность, причем не усложняя конструкции в целом.

На фиг. 1 изображен общий вид установки в положении приема труб, поднимаемых из скважины, а на фиг. 2 - то же при подаче труб в скважины. На фиг. 3 разрез передней стойки передачи и механизма приема и передачи труб. На фиг. 4 - захват: Iа - в положении взаимодействия с упором платформы; Iб - в положении после взаимодействия с упором; II - захват трубы со стеллажа; III - положение захвата после приема трубы в желоб механизма приема и переноса труб. На фиг. 5 - схема движения желоба механизма приема и переноса труб, а на фиг. 6 - расположение установки относительно устья скважины и взаимодействие механизма переноса труб со стойками передачи труб.

Установка (фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6) состоит из платформы 1 с гидродомкратами 2 и стопорами 3, на которой установлен механизм приема и переноса труб 4 со стойками 5 и 6, стеллажами 7 с опорами 8.

Механизм приема и передачи труб 4 состоит из желоба 9, подвижно укрепленного на рычагах 10 и 11, установленных на валах 12 и 13, жестко закрепленных на платформе 1. Рычаг 10 в нижнем конце связан с приводом (гидроцилиндром) 14, установленным на платформе.

На верхней образующей полки желоба 9 на валах вращения 15 установлены съемные захваты 16 с ограничителями 17. На переднем торце желоба 9 жестко закреплены толкатели (ограничители).

Стойка 5 передачи труб состоит из балки-рейки 18, закрепленной на валу 19, установленном в подшипниках 20 платформы. На концах вала 19 закреплены противовесы 21.

Стойка 6 передачи труб съемная и состоит из балки-рейки, аналогичной 18, нижним концом закрепляется на платформе 1.

На балках-рейках стоек передачи установлены полки 22 со скошенной верхней образующей 23. Полки могут перемещаться вдоль реек и закрепляются на необходимом уровне пальцем 24, вводимом в отверстие 25 реек.

Стеллаж состоит из балки 7, шарнирно связанной осью 26, установленной на платформе 1 с возможностью поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Опоры 8 имеют винтовую резьбу 28, стопорную гайку 29 и башмак 30. Стеллаж ограничен стойкой 31 и имеет полки 32 с ограничителями 33. На платформе жестко закреплены упоры 34.

Установка работает следующим образом.

После ориентирования ее относительно устья скважины и подъемного агрегата стеллажи 7 из транспортного положения 7 (фиг. 2) поворотом вокруг оси 26 устанавливаются перпендикулярно оси установки на опоры 8. Гидродомкратами 2 устанавливается необходимый уровень высоты установки с тем, чтобы поднятые из скважины и перенесенные к стеллажам трубы могли скатываться по ним до ограничителей 31. Под опорные башмаки для устойчивости могут быть подложены опорные плиты. Данное положение платформы 1 и стеллажей 7 фиксируется стопорами 3 и стопорной гайкой 29. Стойка 6 устанавливается в вертикальное положение и закрепляется на платформе 1. Стойка 5 находится в утопленном положении - ниже уровня желоба (поз I, фиг. 6), удерживаемая толкателем желоба 17. Поднятая труба (из скважины) укладывается в желоб 9 (поз 1, фиг. 6).

Подаваемая под давлением в штоковую полость гидроцилиндра жидкость выдвигает шток, связанный с рычагом 10. Рычаг 10 начинает движение вперед вокруг вала 12. Верхняя часть рычага 10 над валом 12, подвижно связанная с желобом, поднимает его вместе с трубой. Стойка 5 под действием противовеса 21, вращаясь вокруг оси 19, также поднимается, следуя за желобом.

Рычаги 10, 11 имеют одинаковую длину и установлены на осях, закрепленных на платформе на одном уровне, что обеспечивает движение желоба горизонтально и параллельно уровню платформы. Желоб движется по радиусу рычагов в вертикальной плоскости, перенося трубу от устья скважины к стеллажам.

При достижении высшей точки подъема (поз II, фиг. 6) желоб с трубой начинает опускаться, а стойка 5 принимает вертикальное положение, параллельное стойке 6, и ограничена в дальнейшем движении, упираясь в раму платформы.

Полки 22 установлены и зафиксированы пальцами 24 на полках 5 и 6 на необходимом уровне по высоте в зависимости от высоты укладываемого ряда труб на стеллажах.

Желоб, опускаясь вниз, проходит между полками стоек, т.к. имеет определенную ограниченную длину, а труба концами, выступающими за пределы желоба, с обеих сторон опирается на полки и освобождается от желоба (поз III фиг. 6). По верхним образующим полок 23, имеющим скос в направлении стеллажа, труба скатывается на него и затем, продолжая движение по стеллажу, занимает определенное место, формируя очередной ряд складирования. Желоб продолжает движение вниз (поз IV фиг. 6) и, дойдя до уровня платформы 1, взаимодействует с переключателем направления рабочей жидкости в гидроцилиндр. Движение штока в гидроцилиндре понижает обратное направление и желоб движется в исходное (первоначальное) положение.

Достигнув высшей точки подъема при движении назад (поз. II фиг. 6), желоб толкателем 17 захватывает стойку 5 и, продолжая движение, возвращается в первоначальное исходное положение (поз. I фиг. 6) для приема очередной трубы, поднятой из скважины. Цикл повторяется.

После заполнения трубами очередного ряда на стеллаже на них устанавливается полка 32 с ограничителями 33.

Так производится прием труб, поднимаемых из скважины, перенос их к стеллажу и складирование.

При спуске труб в скважину разблокируются стопоры 3 и гидродомкратами 2 платформа 1 опускается на уровень, обеспечивающий достаточный уклон стеллажей 7 (фиг. 2), с тем чтобы скатывались в направлении платформы. Положение платформы фиксируется стопорами 3. Трубы верхнего ряда скатываясь упираются в верхний ограничитель 33 полки 32. Нижние ряды труб упираются в нижний ограничитель 33 полки 32. Таким образом передние трубы верхнего ряда более приближены к платформе, чем трубы нижележащих рядов.

Стойка 5 опускается вниз и фиксируется в таком положении на платформе 21.

Стойка 6 демонтируется и убирается.

На валах 15 (фиг. 4), установленных на верхней образующей полки желоба 9, устанавливаются захваты 16 так, чтобы один ограничитель находился над желобом, а второй за внешней стороной полки желоба.

Исходное положение желоба - крайнее дальнее от устья скважины на уровне платформы (поз. 9-3 фиг. 5).

При подаче рабочей жидкости в гидроцилиндр шток возвращается внутрь полости цилиндра и тем приводит в движение рычаг 10. Желоб на рычагах 10, 11 начинает движение вверх. Захваты находятся в позиции Iб фиг. 4. Подходя к трубе, захват снимает трубу с полки (поз. II фиг. 4) и она по направляющей захвата скатывается в желоб (поз. III фиг. 4). Желоб с трубой по радиусу рычагов перемещается в вертикальной плоскости к устью скважины и останавливается в положении 1 фиг. 5. После съема трубы из желоба рабочая жидкость подается в полость гидроцилиндра 14 с другой стороны и освобожденный от трубы желоб возвращается в исходное положение. При этом в конечной фазе возврата в отверстия в дне желоба входят упоры 34, установленные на поверхности платформы, и, взаимодействуя с ограничителем 17 захвата 16, возвращают его в положение готовности к приему очередной трубы.

Цикл повторяется.

После полного освобождения ряда от труб снимается полка 32 и трубы очередного ряда скатываются в направлении к платформе до упора в верхний ограничитель 33 полки 32.

Таким образом все трубы со стеллажа подаются к устью скважины.

После окончания работ на скважине гидродомкраты 2 опускают платформу 1 до полной разгрузки на шасси и поднимают башмаки 30 на уровень, обеспечивающий свободное передвижение установки. Опоры 8 подводятся горизонтально под стеллаж 7 и закрепляются под ним. Стеллаж 7 вместе с опорой поворачивается вокруг оси 26 в горизонтальной плоскости, укладываются вдоль на платформе, фиксируются.

Установка готова к перемещению на другой объект.

Стеллажи могут устанавливаться с обеих сторон платформы, захваты - на обеих полках желоба, а стойки как с одной, так и с другой стороны желоба.

Таким образом возможна работа с любой удобной для каждой конкретной ситуации стороны установки или сразу на обе стороны.

Таким образом, проанализировав работу установки, можно сделать выводы о преимуществах установки.

1. Цикл приема труб, перенос и складирование на стеллаже, равно как и цикл подачи труб со стеллажа к скважине, выстроены в оптимальную технологическую цепочку безостановочно-непрерывную в едином времени и едином базисном движении вперед-назад.

Цикл совершается за время, меньшее чем механическая скорость подъема или спуска трубы в скважину. Таким образом время на обработку трубы исключается из общего времени спуско-подъемных операций.

Производительность работы зависит только от производительности бурового агрегата-подъемника.

2. Совокупность набора, конструктивное решение и взаимодействие элементов установки исключают возможность отказа в работе.

3. Простота управления - поворот ручки распределителя направления движения рабочей жидкости в гидроцилиндр вправо-влево.

Питание гидродомкратов производится от гидросистемы бурового агрегата - подъемника.

4. Полностью исключается ручной труд.

Установка для приема, складирования и выдачи скважинных труб и штанг при спуско-подъемных операциях относится к нефтяной промышленности и может быть использована при бурении, освоении и ремонте нефтяных газовых и других скважин. Установка состоит из передвижной платформы, на которой установлен механизм приема и передачи труб с приводом и стеллажами с горизонтальными полками и упорами. Платформа выполнена с гидродомкратами для подъема. На платформе установлен механизм переноса труб в виде желоба, кинематически связанного с рычагами, один из которых связан с приводом. На желобе установлены захваты с ограничителями для труб. На переднем торце желоба расположены толкатели. Установка снабжена стойками передачи труб, установленными на платформе. На стойках, с возможностью перемещения вдоль стоек, установлены полки со скосом, направленным в сторону стеллажа. Стеллажи шарнирно связаны с платформой для поворота их в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Конструкция устройства позволяет повысить производительность при выполнении спуско-подъемных операций. 7 ил.

Установка приема, складирования и выдачи скважинных труб и штанг при спуско-подъемных операциях, включающая передвижную платформу, на которой установлен механизм приема и переноса труб с приводом и стеллажами с горизонтальными полками и упорами, расположенными концентрично от вала, установленного на платформе, отличающаяся тем, что платформа имеет гидродомкраты со стопорами и на ней установлен механизм приема и переноса труб, выполненный в виде желоба, подвижно связанного с рычагами, причем передний рычаг связан с приводом, на верхней образующей полки желоба установлены захваты с ограничителями, а по краям дна желоба расположены сквозные отверстия для пропуска упоров, установленных по поверхности платформы, на переднем торце желоба установлены толкатели, при этом установка снабжена стойками передачи труб, установленными на платформе, причем передняя стойка имеет противовес и на стойках установлены полки с возможностью их перемещения вдоль стоек со скосом верхней образующей в сторону стеллажа, а стеллажи шарнирно связаны осью с платформой с возможностью их поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях.