УСТАНОВКА ПОДЪЕМНАЯ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ И РЕМОНТА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН УПА 60А Российский патент 2009 года по МПК E21B7/02 

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для освоения, текущего и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин.

Известна «Передвижная нефтепромысловая установка», содержащая транспортную базу, вышку с механизмом подъема (Авторское свидетельство №1073423, Е21В 7/02 от 10.03.83 г.). В известной передвижной нефтепромысловой установке высота вышки ограничена габаритами укрытия, что влияет на функциональные возможности установки, значительно снижая эффективность ее применения. Габариты установки влияют на мобильность и увеличивают трудоемкость выполнения работ при освоении и ремонте нефтяных и газовых скважин.

Известна «Мобильная буровая установка» (Патент №2190076, Е21В 7/02 от 2001.03.26), которая содержит многоосное шасси, буровую вышку, устройство для подъема вышки, при этом вышка выполнена съемной, основание которой снабжено опорами, закрепленными с возможностью поворота и фиксации в рабочем и транспортном положениях. Выполнение вышки съемной позволяет использовать транспортное средство для перевозки нескольких вышек аналогичной конструкции за время эксплуатации первой вышки, что повышает эффективность использования такой установки. Однако выполнение вышки цельной конструкции с определенной высотой ограничивает функциональные возможности установки, что является отрицательным моментом при использовании установки для выполнения работ при освоении и ремонте нефтяных и газовых скважин.

Известен «Мобильный ремонтно-буровой агрегат» (Патент №40372, Е21В 3/00 от 2004.04.26). Известный мобильный ремонтно-буровой агрегат содержит раму самоходного шасси, подъемный блок, двигатель, раздаточный редуктор, двухбарабанную лебедку с буровым и тартальным барабанами, трансмиссии привода лебедки, оперативные пневматические муфты, телескопическую наклонную вышку с кронблоком, талевую систему с крюкоблоком, лебедка агрегата выполнена безкорпусной, барабаны ее установлены непосредственно на раме, а редуктор размещен между барабанами и соединен с ними цепными трансмиссиями. В этом агрегате частично устранены недостатки предыдущего аналога, вышка выполнена телескопической с возможностью увеличения ее высоты, что позволило расширить функциональные возможности агрегата, однако применение двухбарабанной лебедки усложняет конструкцию агрегата в целом, увеличивая ее габариты, которые требуют применения более мощной транспортной базы. Сложность конструкции отрицательно влияет на мобильность агрегата, при этом увеличивается время на монтаж и установку лебедки на шасси, а также демонтаж и транспортировку самого агрегата, при этом снижается эффективность и безопасность ее применения для выполнения работ при освоении и ремонте нефтяных и газовых скважин.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции установки и повышение ее технологической безопасности с сохранением ее функциональных возможностей при использовании для выполнения работ при освоении и ремонте нефтяных и газовых скважин.

Технический результат достигается за счет известной установки, содержащей самоходное транспортное средство, раму с установленным на ней оборудованием, в том числе лебедку, трансмиссии привода лебедки, раздаточный редуктор, телескопическую мачту с кронблоком, ротор, согласно изобретению рама выполнена сварной конструкции из профильного проката на прокладках, и жестко закреплена стремянками к лонжеронам самоходного транспортного средства, при этом верхняя плоскость рамы закрыта листами рифленой стали, образующими настил, раздаточный редуктор установлен жестко в центральной части рамы и содержит шлицевой вал, получающий вращательное движение через роликоподшипники, на одном конце которого установлена муфта предельного момента, с возможностью ограничения грузоподъемности установки, а ведомый вал раздаточного редуктора установлен на конических роликоподшипниках и имеет на одном конце фланец для присоединения карданной передачи, при этом корпус раздаточного редуктора выполнен разъемным и снабжен крышкой со смотровым люком и сливным отверстием, лебедка снабжена станиной сварной конструкции из листовой стали и швеллера, на которой установлены опорные элементы телескопической мачты, причем телескопическая мачта состоит из двух секций сварной конструкции, выполненных из труб, с возможностью выдвижения одной секции из другой и с возможностью трансформации в горизонтально-транспортное положение, при этом установка дополнительно снабжена устройством для аварийного останова двигателя, которое установлено в систему питания воздухом двигателя самоходной транспортной базы, а лебедка выполнена однобарабанной двухскоростной, с пневматическим управлением.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

На фиг.1 изображен общий вид установки.

На фиг.2 изображен общий вид установки - вид сверху.

На фиг.3 изображена кинематическая схема установки.

На фиг.4 изображен раздаточный редуктор в разрезе.

На фиг.5 изображен фрагмент раздаточного редуктора в разрезе (тормозная камера).

На фиг.6 изображена муфта предельного момента в разрезе.

На фиг.7 изображено устройство аварийного останова двигателя.

На фиг.8 изображена схема установки устройства аварийного останова двигателя.

Заявленное изобретение «Установка подъемная для освоения и ремонта нефтяных и газовых скважин УПА 60А» содержит самоходное транспортное средство 1 (фиг.1), например автомобиль КрА3-65101 или КрА3-65053-02. К лонжеронам самоходного транспортного средства закреплена стремянками рама 2, которая сварена из профильного проката. Рама снабжена деревянными прокладками, а верхняя плоскость рамы закрыта листами рифленой стали, образующими настил, на котором крепится оборудование установки. Лебедка установки 3 - однобарабанная, двухскоростная, с пневматическим управлением. Барабан лебедки имеет двухленточный тормоз, управляемый с поста бурильщика рычагом. Тормозная система оснащена пневматическим усилителем, для управления которого установлен кран Казанцева. Барабан лебедки имеет канатоукладчик, обеспечивающий правильное наматывание каната. Станина лебедки сварена из листовой стали и швеллера. На станине лебедки закреплены опорные балки мачты и гидродомкратов (не показано).

Раздаточный редуктор 4 (фиг.1, 2, 4) установлен жестко в центральной части рамы. Шлицевой вал 5 (фиг.4) раздаточного редуктора вращается на одном радиальном 6 и двух конических роликоподшипниках 7, между его опорами насажена малая коническая шестерня 8. На одном конце вала установлена муфта предельного момента 9 (фиг.4, 6), которая является ограничителем грузоподъемности установки. Муфта отрегулирована на крутящий момент 160 кгм, что соответствует нагрузке на крюке 60 тс + 5 тс. На другом конце вала на шлице установлена шестерня 10 (фиг.4), входящая в зацепление с двумя шестернями привода маслонасоса 11. Шестерни установлены на подшипниках 12 на шлицевых втулках 13 и закреплены на шлицевых валах маслонасосов. На шлицевых втулках находятся также зубчатые муфты 14 включения насосов, которые перемещаются при включении тормозных камер 15 (фиг.5). Ведомый вал 16 (фиг.4) установлен на двух конических роликоподшипниках 17. На его концах закреплены с одной стороны большая коническая шестерня 18, с другой стороны фланец 19 для присоединения карданной передачи. Разъемный корпус редуктора состоит из корпуса 20 и крышки корпуса 21 (фиг.5), которые изготовлены из стали. В крышке корпуса имеется смотровой люк, закрываемый крышкой с сапуном и щупом. Корпус имеет сливное отверстие, закрытое резьбовой пробкой. Выходящие из корпуса редуктора валы уплотнены резиновыми и войлочными уплотнениями. Регулировка зацепления конических шестерен производится с помощью металлических регулировочных прокладок. Боковой зазор конических шестерен должен быть 0,1-0,13 мм, осевой - 0,07 мм.

От раздаточного редуктора 4 (фиг.2) вращение передается трансмиссии 22, которая расположена в сварном стальном корпусе. На двух сферических роликоподшипниках установлен вал, между его опорами на шлицах установлена цепная звездочка привода лебедки (не показано). На конце вала со стороны раздаточного редуктора на шлицах установлен фланец для присоединения карданного вала. На другом конце этого вала свободно установлен на шарикоподшипниках фланец для присоединения карданного вала привода бурового насоса. Корпус трансмиссии имеет фланец для установки кожуха цепной передачи привода лебедки, маслонаполненную ванну и натяжитель цепи (не показано).

Телескопическая мачта 23 (фиг.1) состоит из нижней наружной и верхней внутренней секции. Каждая секция сварена из труб. Под опорными башмаками мачты установлены гидравлические домкраты, которые опираются на фундаментные балки, разгружая рессоры самоходной транспортной базы. Мачта транспортируется в собранном виде в горизонтальном положении. При транспортировке, а также монтаже и демонтаже мачты с установки верхнюю и нижнюю секции закрепляют между собой специальными хомутами. Мачту поднимают в рабочее положение гидравлическими домкратами. Внутренняя секция выдвигается с помощью каната талевой системы установки и бурового барабана лебедки.

Установка дополнительно снабжена устройством аварийной остановки двигателя 24 (фиг.2, 7), установленного в систему питания воздухом двигателя самоходной транспортной базы 1 между впускным патрубком 25 и рукавом 26 (фиг.7). Данное устройство предназначено для выключения двигателя в аварийных ситуациях. Для экстренной остановки двигателя нужно открыть кран 27 (фиг.8), обеспечив тем самым подачу воздуха из пневмосистемы установки к пневмоцилиндру устройства. Под давлением воздуха подпружиненный шток 28 (фиг.7) начинает перемещаться и выходить из паза собачки 29. Под действием пружины 30 ось 31 вместе с закрепленным на ней диском заслонки 32 начинает вращаться. После прекращения подачи воздуха шток под действием пружины 33 возвращается в начальное положение и, войдя во второй паз собачки, фиксирует диск заслонки в положении «закрыто». Таким образом, доступ воздуха к двигателю перекрывается. Схема установки устройства аварийной остановки двигателя изображена на фиг.8.

Кинематическая схема заявленного изобретения представлена на фиг.3. Отбор мощности на механизмы установки осуществляется от раздаточной коробки самоходной транспортной базы. С шестернями Z=23, Z=35 раздаточной коробки сцеплены шестерни Z=52, Z=40 КОМ, включаемые зубчатой муфтой, что дает выходному валу две частоты вращения. От коробки отбора мощности вращение передается через карданный вал раздаточному редуктору 4. От первичного вала раздаточного редуктора вращение передается через встроенный редуктор масляным насосом, питающим гидромотор ротора 34, гидравлические домкраты подъема мачты, опорные гидродомкраты, гидрораскрепитель, систему выдвижения верхней секции мачты, вспомогательную гидролебедку. От шкива на первичном валу вращение передается через клиноременную передачу компрессорной установке, питающей пневмоуправление. От вторичного вала раздаточного редуктора вращение передается трансмиссии 22. На валу трансмиссии установлена звездочка цепной передачи привода лебедки, а на консольной части вала - фланец, служащий для крепления карданного вала привода промывочного насоса 35. Включение промывочного насоса осуществляется зубчатой муфтой, установленной на тот же конец вала трансмиссии.

Лебедка 3 (фиг.2) имеет две пневматические торцевые фрикционные муфты (не показано), предназначенные для включения бурового барабана и посаженные на консольные части валов свободно, на подшипниках. Буровой барабан имеет две скорости, что в сочетании с двумя скоростями коробки отбора мощности дает четыре скорости. При работе на первой скорости коробки отбора мощности муфтами лебедки может быть включена первая или третья скорости бурового барабана, при работе коробки отбора мощности на второй скорости - вторая или четвертая.

На консольной части вала бурового барабана на подшипниках посажена звездочка, соединенная цепью со звездочкой промежуточного вала привода ротора. С помощью зубчатой муфты можно включить либо буровой барабан, либо промежуточный вал.

В таблице 1 указаны рекомендуемые скорости подъема бурового инструмента от нагрузки на крюке:

Таблица 1 Скорость Скорость крюкоблока, м/с Частота вращения
барабана, об/мин Нагрузка на крюке, т I 0,22 39,5 30-60 II 0,37 78 15,6-30 III 0,70 151 8-15,6 IV 0,91 299,4 менее 8

Управление установкой осуществляется с пульта управления, расположенного рядом с рычагом тормоза лебедки 3 (фиг.1). Кроме того имеется рычаг управления коробки отбора мощности, а с левой стороны рамы установки расположены распределители и рычаг включения привода ротора (не показано).

При подготовке к работе установки производят следующие операции:

- монтаж установки на подготовленную площадку и установку шасси в горизонтальное положение с помощью опорных гидродомкратов на передней и задней опорных балках;

- подъем мачты гидродомкратами, выдвижение верхней секции и крепление мачты оттяжками, причем на барабане приспособления для крепления «мертвого» конца должно быть не менее трех полных витков талевого каната.

Монтаж установки на устье скважины. Площадку вокруг скважины бетонируют или укрепляют каким-либо другим способом на площади, достаточной для размещения установки. Установку подают к устью скважины задним ходом и выставляют относительно устья (фиг.1), выдерживая размер 1040 мм, после чего шасси устанавливают на тормоз и фиксируют башмаками от перемещения. После этого разгружают рессоры шасси, устанавливая при этом фундаментные балки, затем включают I скорость коробки передач автомобиля и I скорость (КОМ) коробки отбора мощности. Далее выключают сцепление и включают насос, например марки МН 250/160. Включив распределитель 8 и установив ручку в положение «Гидродомкраты мачты», последовательно включают опорные домкраты, выставляют платформу по отвесу (по креномеру), фиксируют опорные винты гидродомкратов механическими замками и закрепляют фундаментные балки от смещения с помощью стяжки за проушины на кожухах гидродомкратов. После чего закрепляют к кронблоку мачты силовые и ветровые оттяжки 36 (фиг.1). Затем выключают сцепление, выключают масляный насос и выключают I скорость, устанавливая в нейтральное положение.

Подъем мачты. Перед подъемом мачты освобождают крепление мачты к опоре, отвернув болты с гайками, а также снимают скобы, соединяющие между собой верхнюю и нижнюю секции мачты. Включают I скорость коробки передач и I скорость коробки отбора мощности. Выключают сцепление и включают насос с пульта оператора. После чего включают распределитель и устанавливают ручку в положение «Гидродомкраты мачты». Отвернув маховичок игольчатого вентиля на 1,5-2 оборота, производят прокачку гидросистемы и подводящую арматуру гидродомкратов. Включают ручку распределителя «Подъем мачты» (не показано) и производят несколько раз неполный подъем и опускание мачты, приподнимают мачту от опоры на 0,3-0,5 м при скорости опускания 0,01 м/сек. Затем производят полный подъем мачты и фиксацию нижних проушин мачты пальцами в башмаках рамы.

После этого мачту закрепляют ветровыми и силовыми оттяжками 36 (фиг.1), которые периодически подтягивают в процессе работы. Силовые оттяжки натянуты между специальными кронштейнами в передней части рамы установки и проушинами верхней секции мачты, а ветровые оттяжки - между стяжками, забетонированными в землю, и кронблоком. Во избежание перекоса мачты при монтаже на скважине натяжение оттяжек в парах производят равномерно, нагружая каждую из оттяжек.

Ротор 34 (фиг.1, 3) устанавливают на специальный патрубок фланца эксплуатационной колонны, который имеет отвод для промывочной жидкости. Пуск ротора производят плавным перемещением рукоятки распределителя из нейтрального положения в рабочее.

Как видно из описания, поставленная задача по упрощению конструкции установки и повышению технологической безопасности с сохранением ее функциональных возможностей полностью реализована в заявленном изобретении. Заявленная установка имеет более простую конструкцию по сравнению с прототипом. Технологическая безопасность установки обеспечивается за счет конструкции раздаточного редуктора, на одном конце вала которого установлена муфта предельного момента, являющаяся ограничителем грузоподъемности установки, а также установкой устройства для аварийного останова двигателя. Конструкция установки рациональна, обеспечивает удобство, безопасность и эффективность выполнения работ при освоении и ремонте нефтяных и газовых скважин. Функциональные возможности установки позволяют производить следующие операции:

- разбуривание цементных пробок в трубах диаметром 146-168 мм;

- спуск и подъем насосно-компрессорных и бурильных труб;

- промывку скважин;

- установку эксплуатационного оборудования на устье скважин;

- проведение ремонтных работ и работ по ликвидации аварий;

- проведение буровых работ.

Применение в установке простых узлов и сварных конструкций позволяет воспроизвести заявленное изобретение при организации производства средних серий (от 15 установок в год) и ввести ее в хозяйственный оборот без дорогостоящего оборудования.

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для освоения, текущего и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин. Установка содержит самоходное транспортное средство, раму с установленным на ней оборудованием, в том числе, лебедку, трансмиссии привода лебедки, раздаточный редуктор, телескопическую мачту с кронблоком, ротор. Рама выполнена сварной конструкции из профильного проката на прокладках и жестко закреплена стремянками к лонжеронам самоходного транспортного средства. Верхняя плоскость рамы закрыта листами рифленой стали, раздаточный редуктор установлен жестко в центральной части рамы и содержит шлицевой вал, получающий вращательное движение через роликоподшипники, на одном конце которого установлена муфта предельного момента, с возможностью ограничения грузоподъемности установки, а ведомый вал раздаточного редуктора установлен на конических роликоподшипниках и имеет на одном конце фланец для присоединения карданной передачи, при этом корпус раздаточного редуктора выполнен разъемным и снабжен крышкой со смотровым люком и сливным отверстием. Лебедка снабжена станиной сварной конструкции из листовой стали и швеллера, на которой установлены опорные элементы телескопической мачты, которая состоит из двух секций сварной конструкции, выполненных из труб. Установка дополнительно снабжена устройством для аварийной остановки двигателя, которое установлено в систему питания воздухом двигателя самоходной транспортной базы. Обеспечивает упрощение конструкции установки и повышение ее технологической безопасности с сохранением ее функциональных возможностей. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Установка подъемная для освоения и ремонта нефтяных и газовых скважин, содержащая самоходное транспортное средство, раму с установленным на ней оборудованием, в том числе лебедку, трансмиссии привода лебедки, раздаточный редуктор, телескопическую мачту с кронблоком, ротор, отличающаяся тем, что рама выполнена сварной конструкции из профильного проката на прокладках и жестко закреплена стремянками к лонжеронам самоходного транспортного средства, при этом верхняя плоскость рамы закрыта листами рифленой стали, образующими настил, раздаточный редуктор установлен жестко в центральной части рамы и содержит шлицевой вал, получающий вращательное движение через роликоподшипники, на одном конце которого установлена муфта предельного момента с возможностью ограничения грузоподъемности установки, а ведомый вал раздаточного редуктора установлен на конических роликоподшипниках и имеет на одном конце фланец для присоединения карданной передачи, при этом корпус раздаточного редуктора выполнен разъемным и снабжен крышкой со смотровым люком и сливным отверстием, лебедка снабжена станиной сварной конструкции из листовой стали и швеллера, на которой установлены опорные элементы телескопической мачты, причем телескопическая мачта состоит из двух секций сварной конструкции, выполненных из труб, с возможностью выдвижения одной секции из другой и с возможностью трансформации в горизонтально-транспортное положение, при этом установка дополнительно снабжена устройством для аварийной остановки двигателя, которое установлено в систему питания воздухом двигателя самоходной транспортной базы.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что лебедка выполнена однобарабанной двухскоростной с пневматическим управлением.