УСТАНОВКА ДЛЯ БУРЕНИЯ, ИСПЫТАНИЯ И РЕМОНТА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН УПА-80 Российский патент 2009 года по МПК E21B7/02 

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для бурения, испытания и ремонта нефтяных и газовых скважин.

Известна «Передвижная нефтепромысловая установка», содержащая транспортную базу, мачту с механизмом подъема (Авторское свидетельство №1073423, Е21В 7/02 от 10.03.83 г.). В известной передвижной нефтепромысловой установке высота вышки ограничена высотой укрытия, что влияет на функциональные возможности установки, значительно снижая эффективность ее применения. Отсутствие сборно-разборных конструкций, возможности трансформации, а также большие габариты конструкции установки влияют на мобильность установки 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 мачту, устройство для подъема мачты, при этом мачта выполнена съемной, основание которой снабжено опорами, закрепленными с возможностью поворота и фиксации в рабочем и транспортном положениях. Выполнение мачты съемной позволяет использовать транспортное средство для перевозки нескольких вышек аналогичной конструкции за время эксплуатации первой мачты, что повышает эффективность использования такой установки. Однако выполнение мачты 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 мачту с кронблоком, талевую систему, лебедка агрегата выполнена бескорпусной, 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, мачта 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, что увеличивает стоимость агрегата. Сложность конструкции увеличивает металлоемкость, что 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 ее применения для выполнения работ при освоении и ремонте нефтяных и газовых скважин.

Технической задачей изобретения является удешевление конструкции установки за счет упрощения и снижения металлоемкости конструкции с сохранением ее функциональных возможностей 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, полатями и оттяжками, талевую систему, гидроаутриггеры и ремонтную площадку, согласно изобретению лебедка установки выполнена однобарабанной с цепным приводом, а раздаточный редуктор выполнен коническим, - одноступенчатым, на консольном конце которого посредством трехрядной цепи закреплена звездочка для привода вала барабана лебедки, при этом на раме жестко установлены передняя опора мачты прямоугольной арочной конструкции и задняя опора мачты, выполненная в виде пространственной фермы, с которой шарнирно соединена нижняя секция мачты, а на верхней секции мачты установлены две скобы, предназначенные для крепления мачты в горизонтально-транспортном положении к передней опоре мачты, и полати, снабженные приспособлением для эвакуации верхового рабочего и связанные шарнирно с возможностью контактирования с нижней секцией мачты, при этом ремонтная площадка закреплена шарнирно на задней опоре мачты с возможностью трансформации из рабочего положения в транспортное, а талевая система снабжена талевым блоком, дополнительно полати снабжены системой автоматической установки при выдвижении верхней секции вышки, а пульт управления установлен на ремонтной площадке.

На фиг.1 изображен общий вид установки в рабочем состоянии.

На фиг.2 изображен общий вид установки в транспортном положении.

На фиг.3 изображен общий вид установки в транспортном положении, вид сверху без мачты.

На фиг.4 изображена кинематическая схема установки.

На фиг.5 изображен раздаточный редуктор в разрезе.

На фиг.6, 7 изображена лебедка.

На фиг.8, 9 изображены полати.

На фиг.10 изображен талевый блок.

На фиг.11 изображен талевый блок в разрезе.

В заявленном изобретении «Установка для бурения, испытания и ремонта нефтяных и газовых скважин УПА-80» для установки оборудования в качестве самоходного транспортного средства использована база машины дорожной транспортной ТМ-3, разработанной на базе узлов и агрегатов трактора К-703М. В качестве привода используется силовой двигатель шасси. Перемена скоростей подъема талевого блока производится посредством гидродинамической трансмиссии, например Allison CLT 754 DB.

На раме 1 (фиг.1, 3) самоходного транспортного средства установлено оборудование, в том числе лебедка 2, раздаточный редуктор 3, телескопическая мачта 4 с кронблоком 5, талевый блок 6, полати 7, гидроаутриггеры 8 и ремонтная площадка 9.

Кинематическая схема устройства показана на фиг.4. Отбор мощности для привода узлов и механизмов установки осуществляется при помощи гидромеханической коробки скоростей. Привод барабана лебедки передается через карданную передачу 10, раздаточный редуктор 3 и цепной привод 11. Управление вращением барабана производится пневматической муфтой 12. От вала барабана с помощью цепной передачи и пневматической муфты передается вращение гидродинамическому тормозу. Вращение на ротор передается от ведущего вала раздаточного редуктора 3 через цилиндрический редуктор 13 посредством карданной передачи 14 с промежуточными опорами и цепного редуктора 15. Управление привода ротора производится пневматической муфтой 16, входящей в состав цилиндрического редуктора.

Раздаточный редуктор 3 (фиг.3, 5) выполнен коническим, одноступенчатым и установлен на раме 1 в средней ее части. Зазор в конической зубчатой паре регулируется с помощью регулировочных прокладок 17. Ведущая шестерня 18 смонтирована на шпонках на валу 19, который с одной стороны установлен в корпусе на двух конических роликовых подшипниках 20, а с другой стороны - на цилиндрическом роликовом подшипнике 21, колесо ведомое 22 - на валу 23 с использованием пар подшипников 24. На консольном конце вала 23 закреплена посредством трехрядной цепи звездочка 25 (фиг.5, 6), передающая вращение А на вал барабана 26 (фиг.7) лебедки 2.

Лебедка 2 (фиг.6, 7) выполнена однобарабанной с пневматическим управлением. Тормозная система лебедки двухленточная с пневмоусилителем и гидравлическим тормозом 27. Включение лебедки 2 и привода 28 гидравлического тормоза 27 производится при помощи пневматических торцевых фрикционных муфт 29.

Привод лебедки от звездочки 25 раздаточного редуктора 3, а также привод 28 гидравлического тормоза 27 осуществляется трехрядной цепью, размещенной в герметичных кожухах, являющихся масляными ваннами.

Рама лебедки - сварная. Она жестко закреплена сваркой на раме 1 (фиг.1) самоходного транспортного средства.

Вал барабана 26 (фиг.7) установлен на шпонках. К ребрам барабана с помощью болтов прикреплены тормозные обода. Вал барабана установлен в раме лебедки на двух двухрядных роликоподшипниках. На консольных концах вала размещены звездочка привода лебедки и колесо привода гидравлического тормоза. Для включения привода лебедки применена пневматическая торцевая муфта, подвод воздуха к которой производится через вертлюжок.

Тормозная система лебедки 2 включает в себя механическую систему, пневмоцилиндр тормоза и гидроусилитель.

Механическая тормозная система состоит из двух тормозных лент, элементов регулировки и дистанционного механизма управления. Регулировка зазора между тормозными колодками и тормозным ободом производится посредством регулировочной стяжки, оттяжного болта с пружиной, установочных роликов и упорных болтов и должна обеспечивать свободный ход талевого блока 6 (фиг.1) и надежного затормаживания.

Талевый блок 6 (фиг.10, 11) содержит четыре ролика 30, установленных на одной оси 31, которая закреплена в щеках 32, с помощью ригелей 33. Серьга 34 с пальцами 35 закреплена на стволе 36. Для компенсации рывков в конструкции предусмотрена пружина 37. Установка ствола в определенном положении производится с помощью фиксатора 38.

Мачта 4 (фиг.1, 2) выполнена двухсекционной, телескопической с открытой передней гранью ферменной конструкции из труб прямоугольного профиля. Нижняя секция мачты включает в себя механические упоры (затворы) для посадки верхней секции, ушки крепления гидравлических цилиндров подъема мачты и выдвижения верхней секции, элементы стабилизации выдвижение верхней секции, направляющие ролики и лестницу - стремянку - со страховые канатом, смонтированную вдоль боковой грани. Верхняя секция включает в себя площадку с ограждениями, на которой установлен кронблок 5, элементы крепления полатей 7, ушки крепления оттяжек.

Нижняя секция мачты 4 установлена шарнирно на заднюю опору 39 (фиг.2, 3), которая выполнена в виде пространственной фермы. Нижние упоры задней опоры на шарнирных пальцах, вилки которых приварены к раме. Угол наклона задней опоры регулируется стяжными штангами, вилки которых с помощью пальцев соединяются с одной стороны к верхней части опоры, с другой - к ушкам, приваренным к раме. На задней опоре крепится ремонтная площадка 9 (фиг.1, 2) с пультами управления, а также узел направляющих катков, каната, машинного ключа, предназначенного для раскрепления и закрепления труб.

В транспортном положении мачта 4 крепится на переднюю опору 40 (фиг.1, 2), которая установлена на раме 1 в передней ее части. Передняя опора выполнена в виде прямоугольной арочной конструкции и закреплена к раме в четырех точках. В верхней части на постели мачты, в местах касания предусмотрены две скобы 41 (фиг.1, 2), при помощи которых после укладки мачты в горизонтальное положение затягивают и крепят ее к передней опоре 40.

Полати 7 (фиг.1, 8, 9) предназначены для верхового рабочего и закреплены на верхней секции мачты, а также соединены с ней шарнирно с возможностью контактирования с нижней секцией мачты посредством соединительных элементов и роликов, установленных на кронблоке мачты. Полати 7 установлены на высоте 20 м от поверхности земли, оснащены ограждением 42 с укрытием. Пальцы гребенки 43 имеют возможность регулировки под различные диаметры труб. Полати имеют проушины для установки страховочных тросов на мачте для исключения их падения в аварийной ситуации.

Установка полатей в рабочее положение происходит автоматически через систему полиспастов при выдвижении верхней секции вышки. После установки полатей устанавливают дополнительные оттяжки 44 к якорям, закрепленным на земле.

Для безопасного подъема верхового рабочего на полати на мачте имеется лестница и ограждение тоннельного типа (не показано), которые устанавливаются после монтажа верхней секции мачты. На фиг.8 показана установка приспособления для эвакуации верхового рабочего, которое предназначено для покидания рабочего места в аварийной ситуации. Приспособление для эвакуации устанавливается после выдвижения верхней секции мачты. Один конец каната 45 (фиг.8) крепится за проушину на мачте, другой конец - к забетонированному якорю. Натяжение каната осуществляется стяжкой. Сиденье 46 для верхового рабочего располагается над полатями. С помощью рычага 47 регулируется скорость движения и торможения при приближении к земле. Для покидания рабочего места верховой рабочий должен пристегнуться страховочным поясом за ручку приспособления и сесть на сиденье, придерживая рычаг, после чего эвакуируется.

Подготовка установки к работе.

Перед началом монтажа установки на скважине производят планировку (выравнивание) и трамбовку площадки. Заводят двигатель и подают установку на площадку ремонтируемой скважины задним ходом таким образом, чтобы ее продольная ось совпадала с осью скважины, а расстояние от оси задней опоры до центра скважины составило бы 1830 мм. Установку стопорят стояночным тормозом транспортной базы, отключают привод мостов, устанавливают противооткатные башмаки. Для снятия нагрузки с колес установку приподнимают с помощью гидроаутриггеров 8 (фиг.1).

Подъем мачты

Снимают стремянку, соединяющую между собой верхнюю и нижнюю секции мачты, и откидывают на шарнирах пульт управления на ремонтной площадке. Затем отсоединяют мачту от передней опоры и разводят стяжки силовых оттяжек на максимальную величину. Команды подаются с пульта управления. Далее производят включение пилотов гидрораспределителя и перевод рукоятки гидрораспределителя в положение «Аутриггеры». После чего открывают на 2-3 оборота игольчатые вентили и прокачивают гидроцилиндр подъема мачты путем включения соответствующей кнопки пульта дистанционного управления. Спускают воздух и, убедившись в отсутствии воздуха в гидравлической жидкости, переводят пульт управления в нейтральное положение, после чего закрывают вентиль. Далее подают жидкость в цилиндр путем переключения рукоятки соответствующей секции гидрораспределителя в положение «подъем» и производят подъем мачты, регулируя скорость подъема при помощи вентиля. При положении мачты, близком к вертикальному, уменьшают скорость до минимума и в вертикальном положении полностью закрывают вентиль и плавно опускают мачту на упорные плоскости задней опоры. Угол наклона мачты в рабочем положении 3°30'.

Выдвижение верхней секции мачты

На ремонтной площадке устанавливают пульт управления в рабочее положение и отпускают талевый блок 6 (фиг.1) как можно ближе к поверхности рабочей площадки 9. После чего проверяют готовность канатов и переводят рукоятку гидрораспределителя в положение «Аутриггеры». Далее переводят рукоятку соответствующей секции гидрораспределителя в положение «подъем» и регулируют скорость подъема с помощью вентиля. При прохождении опор затворов опоры автоматически выдвинутся. Красный цвет затворов визуально показывает о срабатывании. Кроме визуального контроля об этом оповестит звуковой сигнал, который прекратится после полной посадки верхней секции мачты. Переведя рукоятку гидрораспределителя в положение «Спуск», опускают верхнюю секцию мачты на опоры. Перед каждым подъемом и опусканием мачты производят покрытие штоков гидроцилиндров консистентной смазкой.

Установка оттяжек (не обозначены).

Ветровые оттяжки закрепляют к забетонированным якорям, затем каждую из оттяжек натягивают винтовыми стяжками в следующей последовательности:

- натягивают предварительно до полного отсутствия провисания моментом затяжки 7-8 кгс-м;

- натягивают предварительно передние (по ходу движения) ветровые оттяжки моментом затяжки 7-8 кгс-м;

- натягивают задние ветровые оттяжки моментом 13-14 кгс-м;

- подтягивают передние ветровые оттяжки моментом затяжки 15-16 кгс-м, контролируя при этом соосность кронблока 5 (фиг.1) и оси скважины;

- подтягивают моментом затяжки 15-16 кгс-м.

Во избежание перекоса мачты при монтаже на скважине натяжение оттяжек в парах производят равномерно, нагружая каждую из оттяжек. Оттяжки 44 полатей 7 (фиг.8) закрепляют к забетонированным якорям и равномерно подтягивают их до устранения провисания.

Опускание верхней секции мачты

Перед опусканием верхней секции мачты 4 (фиг.1) необходимо осуществить ее подъем на 100-150 мм выше затворов. Затворы убирают в корпусы замков, затем производят опускание верхней секции мачты путем включения гидрораспределителя в положение «Спуск». При этом талевый блок 6 должен быть помещен на ложе с помощью намотки на барабан ходового конца каната. После чего производят установку стремянки, крепящей между собой верхнюю и нижнюю секции мачты.

Опускание мачты

Перед опусканием мачты 4 (фиг.1, 2) откидывают болты крепления мачты к задней опоре, затем откидывают пульт управления на ремонтной площадке 9. При закрытом вентиле последовательно переключают рукоятку в положение «Аутриггеры», а пульт управления в положение «Спуск», после чего плавно приоткрывают вентиль, обеспечивая наиболее медленное передвижение мачты. После перехода мачтой вертикального положения устанавливают пульт управления и рукоятку в нейтральное положение.

Подготовка установки к транспортированию

При подготовке установки к транспортированию необходимо:

- опустить мачту, скрепить ее секции между собой стремянкой и закрепить на передней опоре;

- убрать противооткатные башмаки;

- снять стяжки фундаментных балок;

- снять установку с гидроаутриггеров;

- выключить гидронасос;

- закрыть кран гидробака;

- уложить оттяжки на крюки мачты;

- заглушить линии гидроключа;

- отключить установку от внешней электросети;

- демонтировать заземление;

- отключить привод навесного оборудования.

Установка УПА-80 может транспортироваться любым видом транспорта при условии соблюдения всех правил и требований перевозки, действующих на этих видах транспорта.

Как видно из описания, поставленная задача по упрощению конструкции установки с сохранением ее функциональных возможностей полностью реализована в заявленном изобретении. Заявленная установка имеет более простую конструкцию благодаря использованию однобарабанной лебедки, талевой системы простой конструкции, сборно-разборных конструкций полатей и ремонтной площадки по сравнению с прототипом. Уменьшилась металлоемкость конструкции установки, а значит, и сократились расходы на производство установки. При этом функциональные возможности установки сохранились по сравнению с прототипом, что позволяет производить следующие операции:

- разбуривание цементных пробок в трубах;

- 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.

Благодаря использованию несложных узлов и сварных конструкций заявленное изобретение может изготавливаться без дорогостоящего оборудования на предприятии при организации производства средних серий (от 15 установок в год).

Изобретение относится к буровой технике. Технической задачей изобретения является удешевление конструкции установки за счет упрощения и снижения металлоемкости конструкции с сохранением ее функциональных возможностей 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, согласно изобретению лебедка установки выполнена однобарабанной с цепным приводом, а раздаточный редуктор выполнен коническим, одноступенчатым, при этом на раме жестко установлены передняя опора и задняя опора мачты, с которой шарнирно соединена нижняя секция мачты, а на верхней секции мачты установлены две скобы и полати, снабженные приспособлением для эвакуации верхового рабочего, при этом ремонтная площадка закреплена шарнирно на задней опоре мачты с возможностью трансформации из рабочего положения в транспортное, а талевая система снабжена талевым блоком. Заявленная установка имеет более простую конструкцию по сравнению с прототипом благодаря использованию однобарабанной лебедки, талевой системы простой конструкции, сборно-разборных конструкций полатей и ремонтной площадки. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Установка для бурения, испытания 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, полатями и оттяжками, талевую систему, гидроаутригеры и ремонтную площадку, отличающаяся тем, что лебедка установки выполнена однобарабанной с цепным приводом, а раздаточный редуктор выполнен коническим одноступенчатым, на консольном конце которого посредством трехрядной цепи закреплена звездочка для привода вала барабана лебедки, при этом на раме жестко установлены передняя опора мачты прямоугольной арочной конструкции и задняя опора мачты, выполненная в виде пространственной фермы, с которой шарнирно соединена нижняя секция мачты, а на верхней секции мачты установлены две скобы, предназначенные для крепления мачты в горизонтально-транспортном положении к передней опоре мачты, и полати, снабженные приспособлением для эвакуации верхового рабочего и связанные шарнирно с возможностью контактирования с нижней секцией мачты, при этом ремонтная площадка закреплена шарнирно на задней опоре мачты с возможностью трансформации из рабочего положения в транспортное, а талевая система снабжена талевым блоком.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что полати снабжены системой автоматической установки при выдвижении верхней секции вышки.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на ремонтной площадке установлен пульт управления.