Система и способ для перемещения объектов повышенной длины
Изобретение относится к оборудованию перемещения и установки в заданное положение секций труб. Обеспечивает быстрое, легкое и недорогое перемещение секций труб в места, где они могут дополнительно обслуживаться или устанавливаться на предназначенное им место. Система и способ для подъема и поступательного перемещения объектов увеличенной длины из горизонтального положения в вертикальное включает в себя роликовый узел с силовым приводом, прикрепленный к выдвижной мачте. Ролик контактирует с наружной поверхностью секции трубы, и его вращение приводит к поступательному перемещению секции трубы в направлении, параллельном продольной оси секции трубы. Выдвижение или втягивание мачты обеспечивает подъем или опускание конца объекта. Мачта может представлять из себя телескопическую мачту. Роликовый узел может быть выполнен с V-образным поперечным сечением и покрыт материалом для обеспечения высокого коэффициента трения качения относительно наружной поверхности секции трубы. Силовой привод подъема и опускания мачты, установки мачты и вращения роликового узла может быть выполнен гидравлическим. 7 н. и 37 з.п. ф-лы, 13 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Система и способ настоящего изобретения относятся к оборудованию перемещения и установки в заданное положение объектов увеличенной длины, таких как секции труб, более конкретно настоящее изобретение относится к системе для подъема одного конца объекта увеличенной длины и поступательного перемещения положения объекта, параллельного продольной оси.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение разработано и описывается для его применения на нефтяном месторождении, однако специалистам понятно, что описанные система и способ могут иметь различные применения, при которых объекты увеличенной длины должны перемещаться из одного положения в другое.
Специалистам в области добычи нефти известны скважины, в которые спускаются длинные секции свинченных вместе бурильных труб в качестве длинной бурильной колонны. Обычно рабочие на полу буровой установки, размещенной над стволом скважины, принимают секцию трубы с места временного хранения около скважины, поднимают секцию трубы, по существу, в вертикальное положение и затем соединяют на резьбе поднятую секцию трубы с другой секцией трубы, которая уже частично спущена в ствол скважины. Соединенные резьбой секции труб последовательно образуют непрерывную трубную колонну, которая проходит от точки над поверхностью на забойный участок скважины.
Вышка или большая конструкция, которая придает характерную внешность буровой установке, установленная в заданное положение над стволом буровой скважины, облегчает подъем секции трубы повышенной длины по существу в вертикальное положение. Когда секция трубы повышенной длины находится в вертикальном положении, она соединяется на резьбе с другой секцией трубы, нижней в трубной колонне.
Когда трубная колонна поднимается из ствола скважины для обслуживания или для закрытия скважины, процесс, описанный выше, фактически осуществляется в обратном порядке. Конкретно, когда каждая секция трубы извлекается из ствола скважины, ее резьбовое соединение со следующей нижней секцией труб в трубной колонне должно разъединяться, перед тем, как убираться и помещаться на хранение, когда следующая нижняя секция труб извлекается из ствола скважины.
В течение многих лет действия по перемещению секций труб между площадкой хранения около скважины и площадкой над стволом скважины были операцией, которую рабочие буровой бригады выполняли вручную. Из-за веса секций труб и скорости действий на полу буровой установки рабочие буровой бригады часто уставали и получали травмы. В других ситуациях рабочие буровой бригады теряли контроль или роняли секцию труб, что приводило к повреждению дорогостоящего оборудования или травмам рабочих.
Дополнительное описание проблем и опасностей, связанных с перемещением вручную секций труб около установки для бурения нефтяных скважин приведено в патентах США № 4386883 и № 6079925.
Данные патенты описывают использование большой машины, которая работает с постановкой секции труб в длинный желоб. В обоих патентах желоб имеет возможность установки в заданное положение благодаря монтажу на раме, вертикальная высота которой с одного конца имеет возможность регулирования. Перемещение секции трубы вдоль длинного желоба осуществляется с помощью толкателя. Толкатель прикладывает силу к нижнему концу секции труб для обеспечения скольжения секции трубы вдоль длинного желоба достаточно далеко, чтобы поместить верхний конец секции трубы в необходимое место. Поскольку длинный желоб является почти таким же длинным, что и секция трубы, рама, несущая длинный желоб, также является почти такой же длинной, как секции труб. Для больших скважин эта длина может составлять до 50 футов.
Специалистам известно, что секции трубы часто транспортируются на длинных полуприцепах на буровую площадку. Транспорт устройств, описанных в патентах США №4386883 и №6079925 к буровой установке, также требует использования длинного прицепа. Затем уже на буровой площадке большие усилия требуются, чтобы сначала разгрузить, а затем установить в заданное положение устройства, описанные в указанных патентах США на место вблизи и пола буровой установки, и зоны временного хранения секций трубы, предназначенных к спуску в ствол скважины. Когда перемещение секций трубы завершено, требуется другое большое усилие для перемещения устройства от пола буровой установки и на длинный прицеп для использования на площадке другой буровой установки. Усилия по перемещению устройств, описанных в патентах США №4386883 и №6079925, являются и дорогостоящими, и требующими времени.
Соответственно существует потребность в системе и способе, обеспечивающих быстрое, легкое и недорогое перемещение объектов повышенной длины, таких как секции труб, в места, где они могут дополнительно обслуживаться или устанавливаться на предназначенное им место.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение описывает систему и способ для быстрого, легкого и недорогого перемещения объектов повышенной длины, таких как секции труб, в места, где они могут дополнительно обслуживаться или устанавливаться на предназначенное им место. Устройства, которые выполняют эту функцию, относятся к оборудованию подъема и спуска.
Система и способ настоящего изобретения для подъема или опускания одного конца по существу горизонтально ориентированной и с повышенной длиной секции трубы и затем перемещения секции трубы в направлении, параллельном ее продольной оси, основано на роликовом узле с силовым приводом. Роликовый узел монтируется на несущем устройстве. Компоновка мачты и основания используется для установки несущего устройства в заданные места по оси x, y и z относительно основания.
Компоновка мачты включает в себя мачту и основание. Когда ролик входит в контакт с наружной поверхностью секции трубы на одном конце секции трубы, перемещение мачты поднимает или опускает конец секции трубы, и вращательное перемещение ролика приводит к поступательному перемещению трубы в направлении, параллельном ее продольной оси.
Когда устройство настоящего изобретения монтируется на приемном мосту, на котором размещаются секции труб, обеспечиваются автоматический подъем и опускание при одновременном поступательном перемещении секции трубы с места на приемном мосту, на котором размещается секция трубы, в другое место, где секция трубы может быть захвачена и установлена в заданное положение для другой операции. Например, при создании колонны из секций труб для спуска в ствол скважины устройство настоящего изобретения перемещает отдельные секции трубы с приемного моста около пола буровой установки в положение, где отдельная секция трубы может быть захвачена элеватором и подвешена в вертикальном положении для соединения с другой секцией трубы, которая уже частично спущена в ствол скважины. Альтернативно при разборке колонны из секций труб устройство настоящего изобретения обеспечивает перемещение отдельных секций трубы, когда они поднимаются из скважины и открепляются от секций труб, остающихся в скважине, обратно на приемный мост или устройство хранения иного типа.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания системы и способа настоящего изобретения для подъема и поступательного перемещения объектов увеличенной длины приведено последующее описание со ссылками на чертежи, на которых изображено следующее:
фиг.1А представляет вид в плане обычного расположения оборудования на площадке установки для бурения нефтяных скважин;
фиг.1В - вертикальный вид секции трубы, перемещаемой с приемного моста;
фиг.1С - вертикальный вид секции трубы, размещенной над стволом скважины в готовности к скреплению с другой секцией трубы;
фиг.2А - вертикальный вид системы подъема и поступательного перемещения, согласно настоящему изобретению, прикрепленной к концу приемного моста;
фиг.2В - вертикальный вид системы подъема и поступательного перемещения, согласно настоящему изобретению, поднимающей один конец секции трубы;
фиг.2С - вертикальный вид системы подъема и поступательного перемещения, согласно настоящему изобретению, после поступательного перемещения секции трубы в положение захвата для перемещения в вертикальное положение;
фиг.2D - вертикальный вид системы подъема и поступательного перемещения в готовности к перемещению другой секции трубы, в то время как предыдущая секция трубы приведена в готовность к скреплению с верхом колонны труб, выступающей из ствола скважины;
фиг.3 - вертикальный вид основания компоновки мачты с возможностью выдвижения;
фиг.4 - вид сзади вертикальной проекции системы подъема и поступательного перемещения;
фиг.5 - вид сзади в перспективе части основания компоновки мачты, прикрепленной цепями к концу приемного моста;
фиг.6 - вертикальный вид системы подъема и поступательного перемещения, согласно настоящему изобретению, прикрепленной к концу полуприцепа;
фиг.7 - вертикальный вид системы подъема и поступательного перемещения, согласно настоящему изобретению, прикрепленной к концу стеллажей хранения;
фиг.8 - схематический вид первого альтернативного варианта осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение описывается в условиях его использования на нефтяном месторождении для перемещения секции труб увеличенной длины. Однако специалистам понятно, что раскрытое изобретение может использоваться для перемещения объектов увеличенной длины из по существу горизонтального положения хранения в другое положение, куда объект перемещается и может ориентироваться по существу под острым углом.
На фиг.1А-1С показана типичная конфигурация оборудования около установки для бурения нефтяных скважин. Не показана вышка, проходящая вверх от пола 140 буровой установки, которая окружает ствол 150 скважины и расположена над ним. Вышка используется для подъема секции 110 труб в вертикальное положение над стволом 150 скважины так, чтобы многочисленные секции 110 труб были соединены резьбовыми соединениями одна с другой для спуска в ствол 150 скважины. Такие секции 110 труб могут иметь длину около 30-50 футов. Диаметр секций 110 труб может составлять примерно от 2 дюймов до 5 дюймов. Более длинные с большим диаметром секции 110 труб являются весьма тяжелыми и, соответственно весьма трудными для перемещения.
Перемещение секций 110 труб, используемых в скважине, обычно проходит от одного или нескольких стеллажей 120 временного хранения, расположенных около скважины, на приемный мост 130, на котором секции 110 труб остаются на по существу горизонтальной приподнятой платформе 132, пока они не потребуются на полу 140 для спуска в ствол 150 скважины.
В некоторых операциях установки для бурения нефтяных скважин рабочие буровой бригады действительно поднимают секции 110 труб и переносят каждую секцию 110 труб ближе к буровом полу 140 так, чтобы каждая секция 110 труб могла захватываться трубным элеватором 160 и подниматься по существу в вертикальное положение над стволом 150 скважины.
Когда секции 110 труб извлекаются из ствола 150 скважины, они поднимаются из ствола 150 скважины по существу вертикально. Следующий этап заключается в перемещении секции 110 труб обратно на приемный мост 130 или сразу на стеллажи 120 хранения труб. Опять же, в некоторых операциях установки для бурения нефтяных скважин рабочие буровой бригады часто используются, чтобы и поддерживать вручную, и затем направлять каждую из секций 110 труб при ее перемещении с верхней части пола 140 назад на приемный мост 130 или на стеллажи 120 хранения труб.
Систему и способ 10 настоящего изобретения можно понять, используя фиг.2А-2D, которые иллюстрируют перемещение секции 110 трубы с использованием предпочтительного варианта осуществления раскрываемого изобретения. Как показано на чертежах, что компоновка 20 выдвижной мачты прикреплена к концу приемного моста 130. Несущее устройство 42 для роликового узла 40 с силовым приводом прикреплено к участку 26 компоновки 20 вышки. Таким образом, когда несущее устройство 42 узла 40 перемещается вдоль наружного участка 22 по существу вертикальной компоновки 20, поверхность 44 ролика 46 контактирует с наружной поверхностью 112 секции 110 трубы у конца 114 секции 110 трубы, выступающего за конец приемного моста 130. Контакт между поверхностью 44 ролика 46 и наружной поверхностью 112 половины 115 секции 110 трубы, ближайшей к установке для бурения нефтяных скважин, заставляет ролик 46 нести нагрузку части веса секции 110 трубы и поднимать этот конец 114 секции 110 трубы с настила 132 приемного моста 130. Поскольку половина 115 секции 110 трубы, ближайшей к установке для бурения нефтяных скважин, остается на ролике 46, конец 116 секции 110 трубы, который остается на настиле 132 приемного моста 130, передает остающуюся часть веса секции 110 трубы на приемный мост 130.
Когда ролик 46 вращается, трение между наружной поверхностью 112 секции 110 трубы и поверхностью 44 ролика 46 заставляет секцию 110 трубы поступательно перемещаться вдоль линии, которая параллельна продольной оси секции 110 трубы. Тот конец 116 секции 110 трубы, который остается на приемном мосту 130, скользит вдоль поверхности настила 132 приемного моста 130, когда секция 110 трубы перемещается на увеличивающийся острый угол относительно настила 132 трубного моста 130 по мере перемещения секции 110 трубы ближе к буровому полу 140. Защита резьбы 118 у конца 116 секции 110 трубы, которая остается в контакте с настилом 132 трубного моста 130, обеспечивается небольшим пластмассовым или резиновым колпачком (не показан), который имеет возможность легкого удаления, когда необходим прямой доступ к резьбе 118. Для исключительно больших и тяжелых секций 110 труб может быть необходимо устанавливать небольшой ролик (не показан) под конец 116 секции 110 трубы, который остается на настиле 132 трубного моста 130.
Описание конструкции участка 12 подъема и поступательного перемещения системы 10 настоящего изобретения начинается с описания компоновки 20 выдвижной мачты. Конкретно компоновка 20 мачты включает основание 22, как показано на фиг.3 и 4. В предпочтительном варианте осуществления изобретения основание 22 прикреплено цепью к концу приемного моста 130, ближайшему к полу 140, как показано на фиг.5. В других ситуациях пустотелые опоры 29 с любой стороны основания 22 могут надеваться на стойки, размещенные в земле и прикрепляться к ним для установки в заданное положение основания 22 и удержания его в этом положении. В других ситуациях может использоваться свободно стоящее основание 22 при условии, что основание имеет достаточный размер и вес, чтобы нести нагрузку от веса секции 110 трубы и не опрокидываться, при перемещении секции 110 трубы по траектории параллельно своей продольной оси роликом 46. Понятно, что основание 22 может иметь различную конструкцию.
Как показано на фиг.3, основание 22 компоновки 20 мачты включает в себя узел 24 передачи с шестерней и зубчатой рейкой. Этот узел 24 обеспечивает сдвиг несущего устройства 42 роликового узла 40 из стороны в сторону для обеспечения лучшего доступа к секции 110 трубы или перемещения секции 110 трубы в положение, ближнее к нужному положению. Также основание 22 включает в себя гидравлический двигатель 28, который вращает ведущую шестерню. Таким образом, когда ведущая шестерня вращается, контакт между зубьями на ведущем участке узла 24 заставляет несущее устройство 42 перемещаться вперед и назад или влево и вправо по существу по горизонтальной траектории, или оси х. Когда несущее устройство 42 установлено надлежащим образом на оси х, мачта 26 образует ось y, перпендикулярную оси х для перемещения несущего устройства 42 в верхнее положение над основанием 22.
Альтернативно, как показано на фиг.4 и 5, для перемещения мачты 26 из стороны в сторону может использоваться гидроцилиндр 70.
При необходимости основание 22 может также включать в себя небольшую опору 30, которая выступает наружу внизу основания 22 для предотвращения опрокидывания основания 22, когда он крепится цепью к концу 134 приемного моста 130. Основание 22 выполнено из секций конструкционных труб, размер которых подобран, чтобы нести нагрузку от веса самого большого объекта, для которого используется устройство 10 настоящего изобретения.
Необязательно могут использоваться стержни 39 ограждения вдоль роликов 46.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения по существу вертикальная мачта 26 состоит из двух частей. Нижняя часть мачты 26 соединена с основанием 22. Верхняя часть 34 мачты 26 подобрана по размеру так, чтобы охватывать или надвигаться на нижнюю часть 32 мачты 26. Внутри мачты 26 или вдоль нее размещен гидроцилиндр или толкатель 36, который соединяет нижнюю часть 32 с верхней частью 34. Когда гидроцилиндр или толкатель 36 выдвигается, верхняя часть 34 мачты 26 перемещается вверх относительно нижней части 32 мачты 26. Для направления перемещения верхней части 34 мачты 26 относительно нижней части 32 мачты 26 могут использоваться несколько направляющих площадок, выполненных из материала с низким коэффициентом трения, например тефлона. Когда гидроцилиндр или толкатель 36 втягивается, верхняя часть 34 мачты 26 перемещается вниз относительно нижней части 32 мачты 26.
Когда телескопическая мачта 26 используется в предпочтительном варианте осуществления изобретения, понятно, что ряд различных механизмов может использоваться для опускания и подъема несущего устройства 42 вдоль оси y. Такие иные варианты осуществления изобретения могут включать в себя цепной привод или узел передачи с шестерней и зубчатой рейкой.
У вершины верхней части 34 мачты 26 расположена крышка 38 для предохранения верхней части мачты 26 при падении секции 110 трубы вблизи участка 12 подъема и поступательного перемещения устройства 10 настоящего изобретения.
Несущее устройство 42 для роликового узла 40 соединено с верхней частью 34 мачты 26. Это несущее устройство 42 включает в себя гидравлический двигатель 48, который вращает звездочку 50. Первая звездочка 50 перемещает цепь 52, которая, в свою очередь, вращает вторую звездочку 54. Вторая звездочка 54 прикреплена к валу 46, на который помещен ролик 46. Вал 56 установлен, по существу, перпендикулярно к верхней части 34 мачты 26. Ролик 46 может механически соединяться с рядом различных источников вращения, включающих в себя пневмодвигатели или электродвигатели, которые могут монтироваться на несущем устройстве 42.
Предпочтительно, что поверхность 44 ролика 46 была бы фасонной, чтобы иметь V-образное углубление 58, которое обеспечивает использование ролика с секциями 110 труб, имеющих широкий диапазон диаметров, поскольку наружная поверхность 112 секции 110 трубы находится в контакте с внутренними сторонами 59 V-образного углубления 58.
Поверхность 44 ролика 46 имеет покрытие 60, имеющее высокий коэффициент фрикционного трения относительно поверхности, с которой она находится в контакте, которой в данном варианте является наружная поверхность 112 секции 110 трубы. В предпочтительном варианте осуществления изобретения в качестве покрытия 60 поверхности удовлетворительные результаты показал полиуретан, имеющий твердость примерно от 45 до 90 условных единиц. В альтернативном варианте осуществления изобретения может использоваться второй ролик 62, одинаковый с роликом 46, расположенный с любой из сторон по существу вертикальной мачты 26 для размещения секции 110 трубы.
Специалистам ясно, что может использоваться ряд других покрытий и геометрических форм канавок ролика 46 с силовым приводом с учетом того, чтобы эти покрытия и геометрических форм канавок имели достаточный коэффициент фрикционного трения для приложения адекватной силы через фрикционный контакт, чтобы обеспечивать поступательное перемещение секции 110 трубы в направлении, параллельном ее продольной оси во всем диапазоне ориентации под острым углом, под которым секция 110 трубы может устанавливаться в заданное положение.
Приводной двигатель 48 используется для вращения ролика 46. Другой приводной двигатель 28 прикреплен к ведущей шестерне узла 24 на основании 22, и цилиндр или толкатель 36, который устанавливает в заданное положение по существу вертикальную мачту 26, используют энергию, предоставляемую гидравлической системой 80 силового привода. Как показано на фиг.2А, комплект 90 трех клапанов управляет потоком гидравлической жидкости. Гидравлическая жидкость под давлением проходит через первый клапан 92 на гидравлический двигатель 48, который вращает роликовый узел 40. Первый клапан 92 управляет направлением и скоростью вращения ролика 46, на который опирается секция 110 трубы. Второй клапан 94 управляет направлением и скоростью вращения гидравлического двигателя 28, приводящего в движение ведущую шестерню, которая вместе с рейкой на основании управляет по существу положением по горизонтали по существу вертикальной мачты 26. Третий клапан 96 управляет направлением и скоростью цилиндра или толкателя 36, который смонтирован внутри или вдоль стороны мачты 26. Три клапана 92, 94, 96 смонтированы все вместе на тумбе 85, которая прикреплена к гидравлической установке 80 силового привода и к устройству 12 подъема и поступательного перемещения множеством шлангов 88. Шланги 88 являются достаточно длинными, чтобы обеспечить ряд положений тумбы 85, на которой смонтированы клапаны 92, 94, 96 так, чтобы оператор мог находиться в наилучшем месте для наблюдения и управления перемещением секции 110 трубы.
Специалистам должно быть ясно, что настоящее изобретение обеспечивает установку в заданное положение несущего устройства 42 для узла 40 в ряде мест по оси x и по оси y относительно первоначального на основании 22. Как показано на фиг.8 (описывается ниже), несущее устройство 42 может также устанавливаться в заданное положение по оси z, по существу перпендикулярной оси x и y.
Функционирование
Одним из основных преимуществ настоящего изобретения является его компактность. В отличие от известных устройств для перемещения секции трубы, устройство настоящего изобретения является достаточно легким и небольшим, чтобы его можно было грузить на прицеп с возможностью буксировки грузовиком пикап грузоподъемностью полтонны.
По прибытии на площадку установки для бурения нефтяных скважин устройство 12 для подъема и поступательного перемещения размещается на месте, где к концам 114 секций 110 труб имеют возможность доступа, и пункт назначения секций 110 трубы находится в пределах возможности обслуживания системы 10 настоящего изобретения. Обычно это место находится между полом буровой установки 140 и концом 134 приемного моста 130, размещенного около стеллажей 120 хранения секций 110 труб, предназначенных для спуска в ствол 150 скважины. Соединение устройства 12 для подъема и поступательного перемещения с концом 134 приемного моста 130 выполняется с использованием цепи 160, затягиваемой вокруг основания у низа мачты с возможностью выдвижения устройством 162 натяжения, как показано на фиг.5.
При использовании обнаружено, что монтаж гидравлической системы 80 на прицепе (не показан), используемом для перевозки устройства 12, и использование длинных шлангов 88 для подачи гидравлической жидкости через клапаны управления 92, 94, 96 два гидравлических двигателя 28, 48 и гидравлический цилиндр или толкатель 36, обеспечивают гибкость для обслуживания широкого спектра конфигураций оборудования станков для бурения нефтяных скважин. Альтернативно гидравлическая система 80 может быть расположена не на прицепе, используемом для транспортировки описанной системы 10, а в другом месте площадки станка для бурения нефтяных скважин. Таким образом, когда устройство 12 системы 10 размещено и установлена тумба 85, на которой смонтированы клапаны 92, 94, 96, оператор соединяет шланги 88 и запускает двигатель (не показан), который приводит в действие насос гидравлической системы 80. В этот момент система 10 готова к работе.
Конец 114 секции 110 трубы, который подлежит захвату элеватором 160 для установки в заданное положение для спуска в ствол 150 скважины, помещается над концом 134 приемного моста 130. Открытием клапана 94, который управляет гидравлическим двигателем 28, прикрепленным к ведущей шестерне, мачта 26 с возможностью выдвижения устанавливается в заданное положение, по существу, по горизонтали, где ролик 46 может лучше всего входить в контакт с концом 114 секции 110 трубы и перемещать секцию 110 трубы требуемым образом. Следующий этап заключается в перемещении ролика 46 с помощью открытия клапана 96, который управляет гидравлическим цилиндром или толкателем 36, прикрепленным к мачте 26, пока ролик 46 не войдет в контакт с наружной поверхностью 112 секций 110 трубы. В этот момент оператор готов продолжать подъем конца 114 секции 110 трубы на такую высоту, которая необходима, чтобы его можно было захватить оборудованием 160, используемым рабочими буровой бригады, работающими на буровом полу 140. Для перемещения секции 110 трубы ближе к оборудованию 160, используемым рабочими буровой бригады, работающими на полу 140, оператор приводит в действие клапан 92, который подает гидравлическую жидкость на гидравлический двигатель 48, прикрепленный к ролику 46. Опытные операторы быстро обучаются одновременно поднимать и поступательно перемещать секцию 110 трубы, чтобы ставить конец 114 секций 110 трубы в положение с возможностью доступа для рабочих буровой бригады, работающих на полу 140, быстро и раз за разом. В обычной практике обнаружено, что операторы устройства настоящего изобретения могут перемещать секции 110 трубы в это положение за меньшее время, чем то, которое требуется рабочим буровой бригады, чтобы поднять секции 110 трубы в вертикальное положение и скрепить секции 110 труб друг с другом.
Разборка колонны из секций 110 трубы и хранение отдельных секций 110 трубы выполняется способом, одинаковым с описанным выше, но в обратном порядке. Когда секция 110 трубы поднимается вертикально из ствола 150 скважины, она затем размещается в положение около приемного моста 130, где ролик 46 перемещается в положение для обеспечения контакта между роликом 46 и наружной поверхностью 112 секции 110 трубы. Когда поверхность 44 ролика 46 контактирует с наружной поверхностью 112 секции 110 трубы, секция 110 трубы одновременно опускается и перемещается поступательно по линии, параллельной ее продольной оси туда, где она может быть переставлена на поверхности 132 настила приемного моста 130. Альтернативно направляющая штанга 64 может прикрепляться к несущему устройству 42 роликов так, чтобы использованные секции 110 труб могли перекатываться прямо на мостки 120 хранения вдоль приемного моста 130.
Специалисты должны понимать, что хотя раскрытое изобретение системы 10 описывается для использования рядом с буровой установкой над стволом 150 скважины, есть другие приложения раскрытой системы 10. Например, как показано на фиг.6, если объекты 200 повышенной длины требуется разгрузить из полуприцепа 210, может использоваться вышеописанная система 10. Если секции труб или емкости повышенной длины грузятся на полуприцеп 210, система 10 может использоваться для разгрузки труб или емкостей повышенной длины с полуприцепа 210. Аналогично небольшие связки арматурных стержней или стальные отформованные изделия повышенной длины, такие как швеллеры или уголки, могут разгружаться с полуприцепа 210 с использованием системы 10 и способа.
В установке для склада, как показано на фиг.7, система 10 может крепиться к концу стеллажей 310 хранения и использоваться для разгрузки рулонов 300 ковра или пластикового покрытия повышенной длины. Для более тяжелых изделий может быть необходимым поставить второй ролик сверху изделия, которое перемещается, чтобы приложить добавочную силу трения к изделию, которое перемещается.
В альтернативном варианте 400 осуществления изобретения, показанном на фиг.8, роликовый узел 440 монтируется на рычаге 426, имеющем возможность поворота на шарнире 427 к основанию 420. Выдвижением гидравлического цилиндра или толкателя 436 узел 440 поднимается по траектории дуги от положения снизу по существу горизонтальной приподнятой платформы 132 приемного моста 130 в положение над, по существу, горизонтальной приподнятой платформой 132 приемного моста 130. Ролик 446 затем входит в контакт с концом секции трубы. Вращение ролика 446 перемещает секцию трубы по траектории, параллельной продольной оси секции трубы.
Хотя раскрытое изобретение иллюстрируется описанием предпочтительных и альтернативных вариантов его осуществления, специалисты обычного уровня техники должны обеспечивать другие варианты использования и другие конструкции, чтобы повысить его полезность. Такие иные варианты использования и другие конструкции должны подпадать под действие объема и сущности прилагаемой формулы изобретения.
1. Устройство для подъема или опускания одного конца секции, по существу, горизонтально ориентированной трубы и перемещения секции трубы в направлении, параллельном продольной оси секции трубы, содержащее компоновку выдвижной мачты, предназначенной для размещения вблизи конца секции трубы, роликовый узел с силовым приводом, прикрепленный к компоновке мачты в положении, обеспечивающем контакт между роликовым узлом и концом секции трубы, при этом при перемещении компоновки мачты роликовый узел способен сначала контактировать и затем изменять положение по вертикали одного конца секции трубы, и при вращении роликового узла секция трубы перемещается в направлении, параллельном продольной оси секции трубы.
2. Устройство по п.1, в котором компоновка мачты включает в себя основания.
3. Устройство по п.2, в котором компоновка мачты включает в себя мачту, приспособленную располагаться относительно основания.
4. Устройство по п.1, в котором компоновка мачты включает в себя гидравлический цилиндр для подъема мачты.
5. Устройство по п.4, в котором мачта является телескопической мачтой.
6. Устройство по п.5, в котором гидравлический цилиндр установлен в телескопической мачте.
7. Устройство по п.1, в котором роликовый узел имеет, по существу, V-образное поперечное сечение.
8. Устройство по п.1, в котором роликовый узел покрыт материалом, выбранным в связи с высоким коэффициентом трения качения относительно наружной поверхности секции трубы.
9. Устройство по п.8, в котором материалом является полиуретан.
10. Устройство по п.8, в котором материал имеет твердость от около 45 до около 90 условных единиц.
11. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит гидравлическую систему силового привода для обеспечения одной или нескольких функций, выбранных из группы, состоящей из следующего: подъем и опускание мачты, установка мачты и вращение роликового узла.
12. Устройство по п.11, в котором гидравлическая система питания размещена в положении, удаленном от компоновки мачты.
13. Система для размещения секций труб в положение их захвата установкой для бурения нефтяных скважин для подъема в, по существу, вертикальное положение для соединения с другой секцией трубы перед спуском в ствол скважины, содержащая приемный мост, который включает в себя, по существу, горизонтальную приподнятую поверхность для хранения одной или нескольких секций труб, выдвижную мачту, располагаемую вблизи участка, по существу, горизонтальной приподнятой поверхности, на которой размещены концы секций труб, роликовый механизм роликов с силовым приводом, расположенный, по существу, перпендикулярно мачте и приспособленный контактировать с половиной секции трубы, ближайшей к установке для бурения, поднимать конец секции трубы и перемещать секции трубы по траектории, параллельной ее продольной оси к положению ее захвата установкой для бурения нефтяных и газовых скважин.
14. Система по п.13, в которой мачта установлена на основании.
15. Система по п.14, в которой основание установлено на одном конце приемного моста.
16. Система по п.14, в которой мачта выполнена с возможностью горизонтальной перестановки относительно основания.
17. Система по п.13, в которой мачта способна выдвигаться посредством присоединения к одному концу выдвижного узла поршня и цилиндра.
18. Система по п.13, в которой мачта включает в себя первую секцию для направления перемещения и вторую секцию для установки роликового механизма.
19. Система по п.13, в которой роликовый механизм включает в себя приводной ролик на любой стороне мачты.
20. Система по п.13, в которой роликовый механизм включает в себя, по меньшей мере, один ролик с канавкой.
21. Система по п.20, в которой ролик с канавкой имеет неметаллическое покрытие, имеющее высокий коэффициент трения качения.
22. Система по п.13, в которой высокий коэффициент трения качения обеспечивает скольжение неподнятого конца секции трубы вдоль, по существу, горизонтальной поверхности приемного моста.
23. Способ перемещения конца секции трубы из первой, по существу, горизонтальной ориентации относительно продольной оси трубы во вторую, в другом месте, по существу, угловую ориентацию относительно продольной оси секции трубы, содержащий следующие этапы:
сцепление наружной поверхности секции трубы на одном конце секции трубы с роликом;
подъем ролика для перемещения секции трубы в, по существу, наклонную ориентацию;
вращение ролика с канавкой для перемещения конца секции трубы в другое место вдоль продольной оси секции трубы.
24. Способ по п.23, в котором используют ролик, покрытый материалом, обеспечивающий перемещение секции трубы вдоль траектории, параллельной продольной оси секции трубы.
25. Способ по п.23, в котором ролик монтируется на несущем устройстве, поднимаемом посредством выдвижения гидроцилиндра.
26. Способ по п.25, в котором нижняя часть мачты имеет возможность менять положение в направлении, по существу, перпендикулярном продольной оси секции трубы.
27. Способ по п.23, в котором ролик механически соединен с источником вращения.
28. Устройство для перестановки секции трубы, содержащее: монтажное основание, определяющее ось х и ось у, выдвижную мачту, проходящую вдоль оси у относительно монтажного основания, роликовый механизм, способный располагаться, по существу, вертикально с помощью мачты, приводной механизм для вращения роликового механизма, при этом при перемещении мачты роликовый механизм способен зацепляться с концом секции трубы для последующей перестановки секции трубы в, по существу, вертикальное положение, а при вращении роликового механизма секции трубы перемещается, по существу, в линейном направлении.
29. Устройство для перестановки секции трубы по п.28, в котором монтажное основание сконструировано для установки плоской платформы для хранения секции трубы.
30. Устройство по п.29, в котором мачта имеет, по существу, возможность перестановки вдоль упомянутой оси х.
31. Устройство по п.28, в котором роликовый механизм имеет, по существу, возможность перестановки вдоль упомянутой оси у с места ниже плоской платформы в положение над плоской платформой.
32. Устройство по п.28, в котором роликовый механизм способен фрикционно контактировать с наружной поверхностью секции трубы.
33. Устройство по п.28, в котором фрикционный контакт роликового механизма с наружной поверхностью секции трубы увеличивается использованием песка или грязи.
34. Устройство для подъема и опускания цилиндрических объектов увеличенной длины, содержащее, по меньшей мере, один ролик, выполненный с возможностью фрикционного контакта с наружной поверхностью одного конца цилиндрического объекта повышенной длины, подъемный механизм для регулирования вертикального положения, по меньшей мере, одного ролика, силовой механизм для вращения, по меньшей мере, одного ролика подачи труб на наружной поверхности одного конца цилиндрического объекта повышенной длины, механизм бокового сдвига для регулирования положения, по меньшей мере, одного ролика, при этом посредством регулирования вертикального положения и вращения, по меньшей мере, одного ролика цилиндрический объект повышенной длины может быть поднят или опущен.
35. Устройство по п.34, которое дополнительно включает в себя монтажное основание с направляющей штангой для перекатывания цилиндрического объекта на одну сторону при опускании.
36. Устройство по п.35, в котором монтажное основание включает в себя вертикальные стойки для телескопического монтажа на вертикальные стойки.
37. Устройство по п.35, в котором монтажное основание сконструировано для монтажа на прицеп с безбортовой платформой для погрузки цилиндрических объектов.
38. Устройство по п.35, в котором монтажное основание сконструировано для монтажа на стеллаж для хранения цилиндрических объектов.
39. Способ перемещения секции трубы из, по существу, горизонтального положения на стеллаже для хранения труб во второе, по существу, вертикальное положение над стволом скважины, содержащий следующие этапы:
перекатывание секции трубы со стеллажа хранения труб на приемный мост, имеющий, по существу, горизонтальную приподнятую платформу;
перемещение ролика в контакт с первым концом секции трубы и затем в положение над, по существу, горизонтальным участком приподнятой платформы приемного моста;
вращение ролика на наружной поверхности секции трубы для перемещения секции трубы из одного положения в другое вдоль, по существу, горизонтальной поверхности приемного моста;
непрерывный подъем и поступательное перемещение секции трубы относительно приемного моста;
захват поднятого и поступательно перемещенного конца секции трубы элеватором для перемещения секции трубы в, по существу, вертикальное положение над стволом скважины.
40. Устройство для установки в заданное положение секции трубы, спускаемой в ствол скважины, относительно пола буровой установки, расположенной над стволом скважины, содержащее монтажное основание, определяющее исходную точку пересечения оси х, оси у и оси z, ролик с силовым приводом, выполненный с возможностью фрикционного контакта с наружной поверхностью секции трубы, подвижное несущее устройство для монтажа и позиционирования ролика относительно пола буровой установки, механизм для позиционирования несущего устройства в ряде мест, по существу, параллельно оси х, механизм позиционирования несущего устройства в ряде мест, по существу, параллельно оси у, механизм позиционирования несущего устройства в ряде мест на оси z, по существу, перпендикулярно упомянутым оси х и оси у.
41. Устройство по п.40, в котором монтажное основание приспособлено нести нагрузку от веса секции трубы без опрокидывания при перемещении секции трубы роликом.
42. Устройство по п.40, в котором механизм для позиционирования несущего устройства в ряде мест, по существу, параллельно оси у является компоновкой выдвижной мачты.
43. Устройство по п.42, в котором механизм позиционирования несущего устройства в ряде мест, по существу, параллельно оси х переставляет компоновку выдвижной мачты.
44. Устройство по п.40, в котором механизм позиционирования несущего устройства в ряде мест на оси z является шарнирно смонтированным рычагом.
