Подъемная установка
Использование: изобретение относится к нефтегазовой добыче и предназначено для производства подземного ремонта скважин и проведения исследовательских работ с использованием непрерывной трубы. Сущность изобретения: на самоходной платформе размещены кабина оператора, барабан с приводом и укладчиком, выдвижная рама, смонтированная в направляющих, закрепленных на самоходной платформе. На выдвижной раме размещен телескопический подъемник с платформой, на которой размещен механизм подачи с направляющей дугой. Механизм осевого наведения механизма подачи на центральную ось устья скважины смонтирован на выдвижной раме и кинематически связан с механизмом подачи. Под платформой телескопического подъемника соосно с механизмом подачи размещен превентор с захватами для фиксации его на устье скважины. Механизм подачи выполнен в виде двух бесконечных цепей с прижимными элементами, смонтированных на стойках, одна из которых подвижная. С помощью телескопического подъемника механизм подачи устанавливают соосно с устьем скважины, превентор фиксируется на устье. Непрерывную трубу пропускают через механизм подачи и направляют в скважину. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.
Изобретение касается эксплуатации и подземного ремонта нефтяных и газовых скважин и предназначено для спуска и подъема инструмента на непрерывной трубе (в том числе стальной), наматываемой на барабан.
Непрерывная труба используется взамен колонн насосно-компрессорных труб или штанг для подвески погружного оборудования, различных насосов для откачки жидкости из скважин, струйных аппаратов и насадок для промывки песчаных, гидратных и парафинистых пробок, а также устройств для проведения ремонтных работ и исследования скважин. Известно устройство для спуска и подъема непрерывных стальных труб и штанг, наматываемых на барабан, состоящее в основном из барабана с укладчиком и механизма спуска и подъема, транспортной базой которых служит прицеп или самоходная платформа (автомобиль). Во время спуско-подъемных работ механизм спуска и подъема устанавливается над устьем скважины [1] Недостатком известного устройства является то, что механизм спуска и подъема при работе устанавливается над устьем скважины, что усложняет его монтаж и обслуживание. Особенно усложняется монтаж и обслуживание механизма подачи там, где подъезд непосредственно к скважине затруднен, а также, где требуется установка механизма спуска и подъема на больших высотах от уровня земли, например, при обслуживании газовых скважин, где высота установки механизма спуска и подъема доходит до 6 м от уровня земли. Известна также подъемная установка для обслуживания нефтяных скважин, содержащая транспортное средство, барабан с приводом и укладчиком для непрерывной стальной трубы и механизм подачи с направляющей дугой [2] Недостатком известного устройства также является сложность монтажа и обслуживания подъемной установки. Известна подъемная установка, содержащая размещенные на самоходной платформе кабину оператора, барабан с приводом и укладчиком для непрерывной трубы, выдвижную раму смонтированную в направляющих, закрепленных на самоходной платформе, размещенный на выдвижной раме телескопический подъемник с платформой, механизм подачи с направляющей дугой смонтированный на платформе телескопического подъемника и механизм осевого наведения механизма подачи на центральную ось устья скважины [3] Недостатком известного устройства так же, как и предыдущих, является сложность монтажа и обслуживания подъемной установки. Указанные недостатки вызваны тем, что в известных устройствах не предусмотрены средства, необходимые для упрощения установки и обслуживания механизма подачи непрерывной трубы на устье скважины и обеспечения возможности обслуживания скважин с высоким устьем и на значительном расстоянии до установки, что необходимо для безопасности работ и повышения точности установки механизма подачи трубы на устье скважины. На решение этой задачи и направлено предлагаемое изобретение. Технический результат, получение которого обеспечивает предлагаемое изобретение, заключается в упрощении установки механизма подачи непрерывной трубы на устье скважины за счет снижения объема работ, связанных с его наведением по отношению к вертикальной оси скважины, а также в возможности обслуживания скважин с высоким устьем и на большем расстоянии до установки для обеспечения безопасности работ и повышения точности установки механизма подачи трубы на устье скважины. Указанный технический результат достигается путем решения задачи по упрощению установки и обслуживания механизма подачи непрерывной трубы на устье скважины и по обеспечению возможности обслуживания скважин с высоким устьем и на большем расстоянии до установки, а также повышению точности установки механизма подачи трубы на устье скважины. Предлагаемое изобретение может быть охарактеризовано следующей совокупностью существенных признаков: установка подъемная, содержащая размещенные на самоходной платформе кабину оператора, барабан с приводом и укладчиком для непрерывной трубы, выдвижную раму, смонтированную в направляющих, закрепленных на самоходной платформе, размещенный на выдвижной раме телескопический подъемник с платформой, механизм подачи с направляющей дугой, смонтированный на платформе телескопического подъемника и механизм осевого наведения механизма подачи на центральную ось устья скважины; подъемная установка снабжена превентором с захватами для фиксации последнего на устье скважины; механизм осевого наведения механизма подачи на центральную ось устья скважины смонтирован на выдвижной раме и кинематически связан с механизмом подачи; превентор с захватами размещен под платформой телескопического подъемника соосно механизму подачи; механизм подачи выполнен в виде направляющих и двух стоек каждая из которых оснащена бесконечной цепью с прижимными элементами, при этом одна из стоек жестко закреплена на платформе телескопического подъемника, а другая подпружинена относительно первой и смонтирована в направляющих с возможностью перемещения для взаимодействия прижимных элементов с непрерывной трубой. К существенным, отличительным от прототипа, признакам следует отнести то, что подъемная установка снабжена превентором с захватами для фиксации последнего на устье скважины, механизм осевого наведения механизма подачи на центральную ось устья скважины смонтирован на выдвижной раме и кинематически связан с механизмом подачи, а превентер с захватами размещен под платформой телескопического подъемника соосно механизму подачи. К частным случаям выполнения изобретения следует отнести то, что механизм подачи выполнен в виде направляющих и двух стоек каждая из которых оснащена бесконечной цепью с прижимными элементами, при этом одна из стоек жестко закреплена на платформе телескопического подъемника, а другая подпружинена относительно первой и смонтирована в направляющих с возможностью перемещения для взаимодействия прижимных элементов с непрерывной трубой. Таким образом, приведенная совокупность существенных признаков заявленного изобретения позволяет обеспечить технический результат, заключающийся в упрощении установки и обслуживании механизма подачи непрерывной трубы на устье скважины за счет снижения объема работ, связанных с его наведением по отношению к вертикальной оси скважины; возможности обслуживания скважин с высоким устьем; возможности обслуживания устья на большем расстоянии до установки в целях безопасности работ и повышения точности установки механизма подачи трубы на устье скважины. И действительно, при экспериментальной проверке предложенного решения было установлено, что предложенное устройство позволяет упростить установку и обслуживание механизма подачи непрерывной трубы на устье скважины, обеспечивает возможность обслуживания скважин с высоким устьем и на значительно большем расстоянии до установки. Таким образом, заявленное изобретение обладает такими существенными признаками, которые в совокупности обеспечивают достижение указанного технического результата. Проведенный поиск по источникам научно-технической и патентной информации не позволил установить приведенную совокупность признаков заявленного изобретения и проявляемого ими технического результата, что, по нашему мнению, свидетельствует о наличии изобретательского уровня. На фиг.1 изображен общий вид установки в транспортном положении; на фиг. 2 то же, в рабочем положении; на фиг.3 механизм подачи; на фиг.4 то же, вид сбоку; на фиг.5 схема размещения телескопического подъемника, механизма осевого наведения механизма подачи на выдвижной раме (превентор условно не показан); на фиг.6 то же, вид сверху (механизм подачи условно не показан). Подъемная установка для обслуживания скважин содержит самоходную платформу 1, размещенные на ней кабину 2 оператора, барабан 3 с приводом и укладчиком 4 для непрерывной трубы 5, выдвижную раму 6, смонтированную в направляющих 7, закрепленных на самоходной платформе 1, размещенный на выдвижной раме 6 телескопический подъемник 8 с платформой 9, механизм подачи 10 с направляющей дугой 11, смонтированный на платформе 9 телескопического подъемника 8 и механизм осевого наведения 12 механизма подачи 10 на центральную ось устья скважины, превентор 13 с захватами 14 (фиг.3, 4) для фиксации последнего на устье скважины. При этом механизм осевого наведения 12 механизма подачи 10 на центральную ось устья скважины смонтирован на выдвижной раме 6 и кинематически связан с механизмом подачи 10, а превентор 13 с захватами 14 размещен под платформой 9 телескопического подъемника 8 соосно с механизмом подачи 10. Механизм подачи 10 выполнен в виде двух стоек 15 и 16 (фиг.3), каждая из которых снабжена бесконечной цепью 17, звенья которой снабжены прижимными элементами 18. Стойка 15 жестко закреплена на платформе 9 (фиг.5) телескопического подъемника 8, а стойка 16 подпружинена относительно стойки 15 пружинами 19 и смонтирована в направляющих 20 с возможностью перемещения для взаимодействия прижимных элементов 18 с непрерывной трубой 5. Каждая цепь 17 установлена на звездочках 21 и 22 и снабжена механизмом 23 натяжения цепи. Для перемещения стойки 16 относительно стойки 15 служат для гидроцилиндра 24, а привод цепей осуществляется посредством гидромоторов 25. Направляющие 7 (фиг.5) могут быть снабжены роликами 26. Перемещение выдвижной рамы 6 осуществляется посредством гидроцилиндра 27, один конец которого жестко закреплен на выдвижной раме, а второй на направляющих 7, закрепленных на самоходной платформе 1. Для ограничения выдвижения рама 6 снабжена упором 28. На выдвижной раме 6 жестко закреплена ось 29, на которой с возможностью поворота смонтирован телескопический подъемник 8. Телескопический подъемник 8 снабжен гидроцилиндром 30, один конец которого имеет ролик 31, на котором расположена цепь 32, один конец которой жестко закреплен на корпусе телескопического подъемника 8, а второй на каретке 33, смонтированной с возможностью вертикального перемещения в направляющих 34. На каретке 33 жестко закреплена платформа 9 для установки механизма подачи 10. Механизм осевого наведения 12 механизма подачи 10 выполнен в виде гидроцилиндра 35, один конец которого шарнирно закреплен на выдвижной раме 6, а второй шарнирно связан с рычагом 36 (фиг.6), жестко закрепленным на телескопическом подъемнике 8. Установка работает следующим образом. После того, как ее подали задним ходом к скважине и установили на определенном расстоянии от устья скважины, осуществляют подъем механизма подачи 10 на высоту определенную высотой устья скважины при помощи телескопического подъемника 8 (фиг.2). При этом поршень гидроцилиндра 30 (фиг. 5) выдвигается, ролик 31 воздействует на цепь 32 и перемещает вверх по направляющим 34 каретку 33, на которой смонтирована платформа 9 с механизмом подачи 10. Затем производят выдвижение рамы 6, включая гидроцилиндр 27, поршень которого выдвигаясь перемещает раму 6 по направляющим 7. Далее производят заправку трубы 5 при помощи гибкой тяги (не показано) через укладчик 4; направляющую дугу 11 и механизм подачи 10 до выхода конца гибкой тяги из механизма подачи 10. Наведение механизма подачи 10 на центральную ось устья скважины и превентора 13 осуществляют путем поворота по дуге телескопического подъемника 8 совместно с механизмом подачи 10 при помощи механизма наведения 12 до совпадения конца гибкой тяги с осью скважины. При этом включают гидроцилиндр 35, который воздействуя на рычаг 36 (фиг.6) поворачивает телескопический подъемник 8 вместе с механизмом подачи 10. После центровки механизма подачи 10, гибкую тягу снимают и при помощи телескопического подъемника 8 "сажают" механизм подачи 10 с превентором 13 (фиг.2) на устье скважины. Фиксация превентора 13 на устье скважины осуществляется посредством захватов 14 (фиг. 3,4). Установка готова к работе. Для перемещения непрерывной трубы 5 с помощью механизма подачи 10 включают гидроцилиндры 24, которые перемещают подвижную стойку 16, которая, в свою очередь, преодолевая сопротивление пружин 19 перемещается по направляющим 20, при этом прижимные элементы 18 цепей 17 поджимают непрерывную трубу 5, а после включения гидромоторов 25 обеспечивают ее перемещение. В этом случае прижимные элементы 18 двух цепей 17 захватывают и проталкивают непрерывную трубу 5 на заданную глубину. Управление установкой осуществляется оператором из кабины 2. Подготовку к транспортному положению производят в обратном порядке, но с той лишь разницей, что при этом не используют гибкую тягу. Использование предлагаемой установки дает возможность значительно расширить ее технические характеристики за счет увеличения таких параметров как: увеличение расстояния от оператора установки до устья скважины путем применения выдвижной рамы; обслуживание высоких скважин за счет использования телескопического подъемника, а также повысить точность осевого наведения механизма подачи на устье скважины, за счет применения механизма наведения. В совокупности же использование указанных средств обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в упрощении установки и обслуживании механизма подачи непрерывной трубы на устье скважины, за счет снижения объема работ, связанных с его наведением. Таким образом, использование изобретения позволяет обеспечить упрощение установки и обслуживания, повысить безопасность проводимых работ и точность установки механизма подачи трубы на устье скважины. В настоящее время изготовлен опытный образец установки на базе автомобиля КАМАЗ-4310 со следующими техническими характеристиками: Тяговое усилие, кг 1000 Скорость спуска и подъема непрерывной трубы, м/с 0-0,2 Диаметр применяемых труб, мм 20 и 25Глубина спуска непре-
рывной трубы, м при D 20 мм 1000 при D 25 мм 800 Давление в скважине, МПа 20
Давление в непрерывной трубе, МПа 10-11
Проведенные испытания показали, что значительно (примерно в 6 раз) снижается продолжительность и стоимость одного ремонта скважины; технология, разработанная с использованием предложенного устройства обеспечивает увеличение производительности скважин на 25-30% за счет сокращения технологического процесса; по оценкам специалистов одной установкой можно восстановить более 100 скважин в год. Все это позволяет предлагаемому устройству найти широкое применение в народном хозяйстве и обеспечить потребителей новыми и полезными подъемными устройствами, используемыми в области эксплуатации и подземного ремонта нефтяных и газовых скважин и предназначенных для спуска и подъема непрерывных стальных труб и штанг, наматываемых на барабан. Экономический эффект от внедрения заявленного изобретения подсчитывается в каждом конкретном случае в зависимости от вида технологического процесса его производства.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 24-2000
Извещение опубликовано: 27.08.2000