МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОДУЛЬНАЯ РАМА ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2021 года по МПК E21B41/10 E21B19/00 F16M13/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Предлагаемая многофункциональная модульная рама для обслуживания оборудования системы подводной добычи относится к области пространственных каркасных конструкций и может быть использована в системах доступа в скважину и для другого оборудования системы подводной добычи углеводородов, в частности, для подводной фонтанной арматуры.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из уровня техники известны различные рамы для оборудования системы подводной добычи углеводородов, в частности, одним из аналогов является источник US4007782 А, опубл. 15.02.1977, МПК Е21В 15/02; Е21В 19/00; Е21В 33/064, в котором раскрыто устройство для размещения противовыбросового превентора на борту плавучей буровой установки, содержащее раму, выполненную с возможностью удержания противовыбросового превентора с обеспечением нахождения его центра тяжести над точками, в которых противовыбросовый превентора удерживается на раме. Противовыбросовый превентор можно перемещать как единое целое между стояночным положением и установочным положением для использования на буровой установке. С целью обеспечения такого перемещения предусмотрен первый приводной механизм для перемещения рамы в вертикальном направлении, а для перемещения рамы в горизонтальном направлении предусмотрен второй приводной механизм.

Недостатком устройства согласно источнику US4007782 А является громоздкая и сложная конструкция рамы с большим количеством элементов, предназначенных для использования в испытаниях, значительный вес и габариты конструкции, что требует большого пространства для обслуживания подводного оборудования и играет большую роль, когда обслуживание происходит на установке в море, где особое значение имеет как пространство, так и вес оборудования.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является устройство для размещения различного подводного скважинного оборудования с целью его тестирования и обследования состояния этого оборудования, раскрытое в источнике WO2012110290 A3, опубл. 23.08.2012, МПК Е21В 19/00, Е21В 33/035, Е21В 41/00, содержащее опорное основание; тестовую втулку; выполненную с возможностью приема подводного скважинного оборудования, включая фонтанную арматуру; направляющие стойки для направления подводного скважинного оборудования на устройство, а также опорные платформы, выполненные с возможностью установки на направляющих стойках и нахождения по меньшей мере в двух различных вертикальных положениях относительно направляющих стоек; горизонтальные направляющие скольжения для перемещения тестовой втулки.

Недостатком устройства согласно источнику WO2012110290 A3 является невозможность использования известного устройства в целях транспортировки подводного скважинного оборудования, а также недостаточная надежность функционирования по причине использования направляющих скольжения для перемещения тестовой втулки.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагаемая многофункциональная модульная рама для обслуживания оборудования системы подводной добычи может быть использована для проведения испытаний оборудования системы доступа в скважину или подводную фонтанную арматуру, для проведения инспекции (иными словами, обследования или проверки) оборудования, как в цехах при сборке и испытаниях, так и на плавучей буровой установке или судне непосредственно на месторождении в море. Многофункциональная модульная рама также служит для транспортирования, в том числе с береговой базы на буровую установку / судно, оборудования системы доступа в скважину или другого подводного оборудования, установленного и закрепленного на ней. Таким образом, конструкция многофункциональной модульной рамы позволяет использовать три режима: режим испытаний, режим инспекции и режим транспортирования оборудования подводной добычи.

Предлагаемая многофункциональная модульная рама для обслуживания оборудования системы подводной добычи содержит основание, выполненное с возможностью установки на нем горизонтальных направляющих качения для перемещения плиты с установленной на ней испытательной втулкой, выполненной с возможностью соединения с оборудованием системы подводной добычи; вертикальные направляющие, установленные в каждом углу основания, для направления оборудования системы подводной добычи при его соединении со втулкой; причем каждой вертикальной направляющей соответствует тарелка с фиксаторами для фиксации оборудования системы подводной добычи и центральным отверстием, выполненная с возможностью размещения на вертикальной направляющей с обеспечением свободного перемещения тарелки по вертикальной направляющей и закрепления тарелки относительно вертикальной направляющей посредством ригелей, выполненных с возможностью установки в карманах, выполненных в виде сквозных отверстий в вертикальных направляющих и расположенных вдоль их продольной оси; при этом вертикальные направляющие снабжены проушинами в их нижней части; по меньшей мере один гидроцилиндр, установленный в нижней части основания ниже уровня верхней поверхности основания и выполненный с возможностью обеспечения перемещения плиты.

В предлагаемой многофункциональной модульной раме для обслуживания оборудования системы подводной добычи испытательная втулка снабжена защитной конструкцией, представляющей собой по существу цилиндрическое ограждение с ребрами жесткости, окружающей испытательную втулку.

В предлагаемой многофункциональной модульной раме для обслуживания оборудования системы подводной добычи основание имеет по существу прямоугольную форму, при этом на верхней поверхности основания установлены решетки, расположение которых организовано таким образом, что они отстают друг от друга на некоторое расстояние с образованием зазора.

В предлагаемой многофункциональной модульной раме для обслуживания оборудования системы подводной добычи в указанном зазоре установлены горизонтальные направляющие качения, а также панель гидравлических соединителей.

В предлагаемой многофункциональной модульной раме для обслуживания оборудования системы подводной добычи испытательная втулка является многоканальной втулкой.

Задачей предлагаемого изобретения является преодоление по меньшей мере части недостатков решений, известных из уровня техники.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности эксплуатации многофункциональной модульной рамы и расширении ее функциональных возможностей, включая возможность транспортировки предлагаемой рамы с установленным на ней оборудованием системы подводной добычи.

Многофункциональность рамы обеспечивает существенное преимущество перед известным уровнем техники, поскольку обычно на испытательных площадках на береговых базах и на палубах буровых установок / судов ограничено пространство для размещения оборудования, а проведение инспекции и испытаний оборудования перед спуском и монтажом на подводное месторождение являются обязательными процедурами.

Расположение гидравлического цилиндра позволяет сэкономить пространство использовать всю верхнюю поверхность рамы для размещения оборудования и работы оператора при инспекции и испытаниях оборудования, а также повышает безопасность транспортировки, как самой рамы, так и рамы с установленным оборудованием, благодаря тому, что гидравлический цилиндр расположен ниже уровня верхней поверхности основания и закрыт верхней поверхностью рамы.

Дополнительно надежность транспортировки рамы с установленным на ней оборудованием системы подводной добычи обеспечивается тем, что установка оборудования системы подводной добычи осуществляется на тарелки, которые благодаря наличию центрального отверстия полностью охватывают вертикальные направляющие.

Для транспортировки оборудования системы подводной добычи многофункциональная модульная рама может быть установлена относительно палубы при помощи тросов, закрепленных на проушинах, расположенных в нижней части вертикальных направляющих, что также обеспечивают возможность крепления за счет тросов в кузове грузового автомобиля.

Использование направляющих качения обеспечивает надежность перемещения плиты, поскольку жесткость направляющих качения выше, чем у направляющих скольжения. Более того, направляющие качения обеспечивают высокую точность и равномерность перемещения испытательной втулки, имеют высокую нагрузочную способность и долговечность.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее следует подробное описание предлагаемого изобретения со ссылками на чертежи, на которых:

на Фиг. 1 схематично изображен вид в перспективе многофункциональной модульной рамы для обслуживания оборудования системы подводной добычи в положении, соответствующем режиму испытаний;

на Фиг. 2 схематично изображена вертикальная направляющая с установленной на ней тарелкой;

на Фиг. 3 схематично изображен вид снизу

многофункциональной модульной рамы;

на Фиг. 4 схематично изображен вид в перспективе многофункциональной модульной рамы в положении, соответствующем режиму инспекции;

на Фиг. 5 схематично изображен вид спереди многофункциональной модульной рамы в положении, соответствующем режиму инспекции, с установленным на ней оборудованием системы подводной добычи;

на Фиг. 6 схематично изображен вид спереди многофункциональной модульной рамы в положении, соответствующем режиму транспортировки, с установленным на на ней оборудованием системы подводной добычи;

на Фиг. 7 схематично изображен вид в перспективе многофункциональной модульной рамы, закрепленной относительно палубы.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 схематично изображен вид в перспективе многофункциональной модульной рамы для обслуживания оборудования системы подводной добычи в положении, соответствующем режиму испытаний. Многофункциональная модульная рама содержит основание 1, в каждом из четырех углов которого установлены вертикальные направляющие 2 по существу цилиндрической формы, а в центре плиты установлена испытательная втулка 3 с защитной конструкцией 4, представляющей собой по существу цилиндрическое ограждение с технологическими отверстиями 5 и ребрами жесткости 6, окружающее испытательную втулку 3. Испытательная втулка 3 адаптирована для приема оборудования 7 системы подводной добычи (в настоящем тексте под терминами «подводное оборудование» или «оборудование» также понимается оборудование системы подводной добычи). Основание 1 имеет прямоугольную в плане форму. На верхней поверхности основания 1 установлены верхние решетки 8, расположение которых организовано таким образом, что они отстают друг от друга на некоторое расстояние с образованием зазора 9. Верхние решетки 8 также представляют собой по существу прямоугольные конструкции, размещенные с обоих сторон от испытательной втулки 3.

В зазоре 9 установлены горизонтальные направляющие 10 качения, выполненные с возможностью обеспечения установки на них плиты 11, на которую, в свою очередь, установлена испытательная втулка 3 с защитной конструкцией 4. Следует отметить, что горизонтальные направляющие 10 представляют собой направляющие качения, благодаря чему обеспечено перемещение испытательной втулки 3 относительно основания 1 многофункциональной модульной рамы. Также в зазоре 9 установлена панель 12 гидравлических соединителей, через которые к раме могут быть подключены шланги от испытательной станции в цехе или на буровой установке / судне. Через трубную обвязку (не изображена на чертежах) многофункциональной модульной рамы гидравлическая жидкость поступает в испытательную втулку 3, имеющую внутренние гидравлические каналы, и на которую непосредственно должен быть установлен нижний соединитель оборудования системы подводной добычи.

Испытательная втулка 3 является многоканальной втулкой и может быть выбрана в зависимости от типа нижнего соединителя оборудования в различных проектах нефтегазовых месторождений. Профилем нижнего соединителя может быть, в частности, профиль НЗ или Н4. Как уже было упомянуто выше по тексту, испытательная втулка 3 имеет защитную конструкцию 4, обеспечивающую защиту испытательной втулки 3 от механических повреждений во время грузоподъемных операций, транспортирования, а также хранения многофункциональной модульной рамы. Кроме того, защитная конструкция 4 втулки 3 также выполняет функцию направляющей во время установки оборудования непосредственно на многофункциональную модульную раму.

Каждая вертикальная направляющая 2 многофункциональной модульной рамы является направляющей скольжения и снабжена по меньшей мере одной тарелкой 13, в которой выполнено центральное отверстие 14 (см. Фиг. 2), соответствующее диаметру вертикальной направляющей 2, и обеспечивающее возможность прохождения вертикальной направляющей 2 в центральное отверстие 14.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения для фиксации подводного оборудования 7 на четырех вертикальных направляющих 2 конструкция рамы имеет тарелку 13 с фиксаторами 15, установленную на каждой вертикальной направляющей 2. Тарелки 13 выполнены с возможностью свободного перемещения на вертикальных направляющих 2 по вертикали в направлении вниз и вверх, и их закрепления относительно вертикальных направляющих 2 обеспечено за счет ригелей 16 (см. Фиг. 2), при их установке в карманах 17, выполненных в виде сквозных отверстий в вертикальных направляющих 2 и расположенных вдоль продольной оси вертикальных направляющих 2.

Таким образом, тарелка 13 с фиксаторами 15 для фиксации оборудования 7 системы подводной добычи и центральным отверстием 14 размещена на вертикальной направляющей 2 с обеспечением свободного перемещения тарелки 13 по вертикальной направляющей 2 и закрепления тарелки 13 относительно вертикальной направляющей 2 посредством ригелей 16, выполненных с возможностью установки в карманах 17, выполненных в виде сквозных отверстий в вертикальных направляющих 2 и расположенных вдоль их продольной оси.

Местоположение кармана 17 на вертикальной направляющей соответствует местоположению, в котором должна быть установлена тарелка 13 для обеспечения положения рамы в режиме испытаний, в режиме инспекции или в режиме транспортирования оборудования системы подводной добычи. В частности, карманы 17, предназначенные для режима инспекции расположены выше карманов 17, предназначенных для режима испытаний. Благодаря такому расположению карманов 17 обеспечен подъем подводного оборудования 7 над основанием 1 рамы с целью организации пространства для свободного перемещения оператора под инспектируемым оборудованием. Рядом с каждым карманом 17 должна быть маркировка, обозначающая назначение кармана 17 для удобства использования многофункциональной модульной рамы (на чертежах маркировка не показана). Следовательно, расположение карманов 17 вдоль продольной оси вертикальных направляющих обеспечивает возможность нахождения тарелки 13 по меньшей мере в трех положениях относительно вертикальной направляющей 2, при этом очевидно, что тарелки 13 на каждой из четырех вертикальных направляющих 2 должны быть закреплены относительно карманов 17, находящихся на одном уровне относительно основания 1, соответствующем конкретному режиму функционирования рамы.

В режиме испытаний плита 11 с испытательной втулкой 3 находится в центре многофункциональной модульной рамы непосредственно перед нижним соединителем оборудования, обеспечивая подачу гидравлической жидкости через испытательную втулку 3 и нижний соединитель в оборудование или наоборот для стравливания жидкости в зависимости от требований испытательной программы / процедуры.

Кроме того, вертикальные направляющие 2 могут быть снабжены дополнительными карманами 17, выполненными в других местах вертикальной направляющей 2, что позволяет установить ригели 16 и, соответственно, тарелки 13 на различных уровнях для случаев проведения испытаний различного оборудования в зависимости от высоты профиля / габаритных размеров нижнего соединителя оборудования.

В режиме инспекции плита 11 с испытательной втулкой 3 перемещается в зазоре 9 по горизонтальным направляющим 10 качения на расстояние за счет активации гидроцилиндра 18, установленного в нижней части основания 1. Гидроцилиндр 18 установлен ниже уровня верхней поверхности основания рамы. Положение гидроцилиндра 18 показано на Фиг. 3, его расположение обеспечивает защиту от механических повреждений или иных воздействий, в том числе оператором при передвижении по основанию 1 и по верхней решетке 8 во время инспекции. Кроме того, отсутствует необходимость в применении кожухов или иных защитных конструкций, при этом дополнительно высвобождается пространство для перемещения персонала по раме, например, для обслуживания установленного оборудования.

Нижняя часть основания 1 рамы имеет установленные нижние решетки 19, расположение которых организовано таким образом, что они проходят параллельно друг другу на расстоянии друг от друга. Нижние решетки 19 также представляют собой по существу прямоугольные конструкции.

Рама в режиме инспекции изображена на Фиг. 4. Между плитой 11 и горизонтальными направляющими 10 качения, предназначенными для перемещения плиты 11 с испытательной втулкой 3, предпочтительно нанесение смазки для уменьшения трения. Кроме того, плита 11 и горизонтальные направляющие 10 рекомендовано покрыть покрытием PTFE (политетрафторэтилен) или другим противоизносным покрытием для обеспечения долговременной работоспособности. Для равномерного перемещения плиты 11 без перекосов горизонтальные направляющие 10 имеют соответствующие профили по обе стороны плиты 11. Выбор профиля очевиден для специалиста в данной области техники.

Для приведения рамы в режим инспекции тарелки 13 должны быть установлены в положение, соответствующее режиму инспекции и закреплены в соответствующих карманах 17 при помощи ригелей 16. Далее, для инспекции оборудование должно быть установлено с использованием четырех вертикальных направляющих 2 на тарелки 13 и прикреплено к каждой тарелке 13 тремя фиксаторами 15, которыми снабжена каждая тарелка 13. Вид спереди многофункциональной модульной рамы в положении, соответствующем режиму инспекции, схематично изображен на Фиг. 5 с установленным на на раме оборудованием 7 системы подводной добычи.

Многофункциональная модульная рама также может служить для транспортировки оборудования 7 системы подводной добычи (см. Фиг. 6). Для этого оборудование 7 должно быть установлено и закреплено на многофункциональной модульной раме. С этой целью каждая тарелка 13 должна быть перемещена таким образом, чтобы обеспечить ее расположение относительно такого кармана 17, который соответствует расположению оборудования в режиме транспортирования, например, карман имеющий маркировку «режим транспортирования».

Для каждого из режимов функционирования рамы подводное оборудование 7 следует установить с использованием вертикальных направляющих 2 на тарелки 13 и закрепить с использованием фиксаторов 15 относительно соответствующих карманов 17.

Многофункциональная модульная рама может быть установлена относительно палубы 20 при помощи тросов 21, закрепленных на проушинах 22 (см. Фиг. 7). Проушины 22, расположенные в нижней части вертикальных направляющих 2, многофункциональной модульной рамы, обеспечивают возможность крепления за счет тросов в кузове грузового автомобиля или к палубе 20 транспортировочного судна при транспортировке. На Фиг. 7 изображена рама без оборудования системы подводной добычи, однако следует понимать, что транспортирование может осуществляться с установленным на раме подводным оборудованием.

Также основание имеет пазы 23 под вилочный погрузчик для перемещения самой многофункциональной модульной рамы по площадке без установленного на раме оборудования.

Модификации и улучшения вышеописанного варианта осуществления настоящего изобретения без выхода за рамки формулы изобретения очевидны специалистам в данной области техники. Настоящее описание представлено только в качестве примера и не накладывает никаких ограничений на объем охраны предлагаемого изобретения. Таким образом, объем охраны предлагаемого изобретения ограничен только объемом прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к области пространственных каркасных конструкций и может быть использовано в системах доступа в скважину и для другого оборудования системы подводной добычи углеводородов, в частности для подводной фонтанной арматуры. Многофункциональная модульная рама для обслуживания оборудования системы подводной добычи содержит: основание, выполненное с возможностью установки на нем горизонтальных направляющих качения для перемещения плиты с установленной на ней испытательной втулкой, выполненной с возможностью соединения с оборудованием системы подводной добычи; вертикальные направляющие, выполненные с возможностью установки в каждом углу основания, для направления оборудования системы подводной добычи при его соединении с втулкой. Каждой вертикальной направляющей соответствует тарелка с фиксаторами для фиксации оборудования системы подводной добычи и центральным отверстием, выполненная с возможностью размещения на вертикальной направляющей с обеспечением свободного перемещения тарелки по вертикальной направляющей и закрепления тарелки относительно вертикальной направляющей посредством ригелей, выполненных с возможностью установки в карманах, выполненных в виде сквозных отверстий в вертикальных направляющих и расположенных вдоль их продольной оси. Вертикальные направляющие снабжены проушинами в их нижней части. Многофункциональная модульная рама также содержит по меньшей мере один гидроцилиндр, установленный в нижней части основания ниже уровня верхней поверхности основания и выполненный с возможностью обеспечения перемещения плиты. Технический результат заключается в повышении надежности эксплуатации многофункциональной модульной рамы и расширении ее функциональных возможностей, включая возможность транспортировки предлагаемой рамы с установленным на ней оборудованием системы подводной добычи. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Многофункциональная модульная рама для обслуживания оборудования системы подводной добычи, содержащая

основание, выполненное с возможностью установки на нем горизонтальных направляющих качения для перемещения плиты с установленной на ней испытательной втулкой, выполненной с возможностью соединения с оборудованием системы подводной добычи;

вертикальные направляющие, выполненные с возможностью установки в каждом углу основания, для направления оборудования системы подводной добычи при его соединении со втулкой;

причем каждой вертикальной направляющей соответствует тарелка с фиксаторами для фиксации оборудования системы подводной добычи и центральным отверстием, выполненная с возможностью размещения на вертикальной направляющей с обеспечением свободного перемещения тарелки по вертикальной направляющей и закрепления тарелки относительно вертикальной направляющей посредством ригелей, выполненных с возможностью установки в карманах, выполненных в виде сквозных отверстий в вертикальных направляющих и расположенных вдоль их продольной оси; при этом вертикальные направляющие снабжены проушинами в их нижней части;

по меньшей мере один гидроцилиндр, установленный в нижней части основания ниже уровня верхней поверхности основания и выполненный с возможностью обеспечения перемещения плиты.

2. Многофункциональная модульная рама по п. 1, в которой испытательная втулка снабжена защитной конструкцией, представляющей собой цилиндрическое ограждение с ребрами жесткости, окружающей испытательную втулку.

3. Многофункциональная модульная рама по п. 1, в которой основание имеет прямоугольную форму, при этом на верхней поверхности основания установлены решетки, расположение которых организовано таким образом, что они отстают друг от друга на некоторое расстояние с образованием зазора.

4. Многофункциональная модульная рама по п. 3, в которой в указанном зазоре установлены горизонтальные направляющие качения, а также панель гидравлических соединителей.

5. Многофункциональная модульная рама по п. 1, в которой испытательная втулка является многоканальной втулкой.