Результат интеллектуальной деятельности: Мобильная установка для ремонта скважин

Изобретение относится нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области эксплуатации и подземного ремонта нефтяных и газовых скважин при помощи непрерывных стальных труб и/или буровых штанг или труб.

Известна мобильная установка для ремонта скважин (патент на ПМ RU № 96906, МПК Е21В 19/22, 20.08.2010 в Бюл. № 23), содержащая автомобильное шасси, насосную станцию, соединенную с двигателем шасси автомобиля, на раме которого расположены кабина оператора, барабан для намотки гибкой трубы и платформа с установленными на ней инжектором, жестко связанным с герметизатором устья скважины и с направляющей дугой, противовыбросовым превентором, установщиком оборудования с пультом дистанционного управления, причем в качестве автомобильного шасси используют шасси с пятью осями с колесной формулой 10×10, а в качестве установщика оборудования - телескопический кран, инжектор в транспортном положении установлен с наклоном в сторону барабана для намотки гибкой трубы на качающейся рамке, шарнирно соединенной со стойками, жестко закрепленными на платформе, при этом на платформе дополнительно установлены барабаны намотки рукавов высокого давления.

Недостатками данного устройства являются узкая область применения из-возможности работы только с гибкими трубами, отсутствие фиксации качающейся рамки инжектора в транспортном положении, что может привести к выходу из строя качающейся рамы или срыва с качающейся рамки инжектора из-за ударных нагрузок при езде по пересечённой местности, сложность использования из-за большого количества степеней свободы телескопического крана, а также необходимость поддерживать в гидравлической системе крана постоянного давления после установки инжектора на устье скважины из-за отсутствия фиксации, нет возможности поводить спуско-подъемные операции при выходе из строя телескопического крана, что может привести к большим задержкам в работе до устранения неполадок.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является мобильная установка для ремонта скважин с использованием непрерывных гибких труб (патент RU № 2262583, МПК Е21В 19/22, 20.10.2005 в Бюл. № 29), включающая транспортную базу, на раме которой смонтирована платформа, на которой расположены кабина оператора, барабан для намотки гибкой трубы, инжектор, направляющая дуга, редуктор привода насосов, герметизатор устья скважины, противовыбросовое оборудование, П-образная мачта, шарнирно соединенная в кормовой части с платформой, при этом барабан для намотки трубы и кабина оператора в транспортном положении расположены между стойками П-образной мачты, причем инжектор установлен на площадке, расположенной в нижней части П-образной мачты и шарнирно закрепленной одними концами на стойках мачты, а другими связанную через тяги с кормовой частью платформы, а в верхней части мачты расположен механизм центрирования с крюковой подвеской, выполненный в виде двух направляющих и каретки с роликами, связанной с гидроцилиндром.

Недостатками данного устройства являются узкая область применения из-возможности работы только с гибкими трубами, отсутствие фиксации площадки инжектора в транспортном положении, что может привести к выходу из строя площадки и стоек мачты и/или срыва с качающейся площадки инжектора из-за ударных нагрузок при езде по пересечённой местности, необходимость поддерживать в гидравлической системе установки постоянное давление в гидравлической системе П-образной мачты после установки инжектора на устье скважины из-за отсутствия фиксации, низкая надежность крюковой подвески при больших нагрузках из-за подвижности на верхней части мачты.

Техническими задачами предполагаемого изобретения являются расширение функциональных возможностей за счет возможности работы трубами и штагами, спущенными или спускаемыми в скважину, увеличение надежности благодаря механическому креплению площадки с инжектором в транспортном положении, возможности отключения гидравлической системы П-образной мачты за счет тросовой фиксации в рабочем положении, повышение надежности при больших нагрузках за счет фиксации крюковой подъемной подвески на верхнем конце мачты.

Технические задачи решаются мобильной установкой для ремонта скважин, включающей транспортную базу с платформой, оснащенной выдвижными аутригерами, на которой расположены кабина оператора, барабан для намотки гибкой трубы, инжектор, направляющая дуга, редуктор привода насосов, герметизатор устья скважины, противовыбросовое оборудование, П-образная мачта, шарнирно соединенная в кормовой части с платформой, при этом барабан для намотки трубы и кабина оператора в транспортном положении расположены между стойками П-образной мачты, причем инжектор установлен на площадке, расположенной в нижней части П-образной мачты и шарнирно закрепленной одними концами и связанной с кормовой частью платформы, а в верхней части мачты расположен подъемный механизм с крюковой подвеской, при этом направляющая дуга жестко связана с инжектором и выполнена в виде двух секций, шарнирно соединенных между собой, при этом секции снабжены гидроприводом, что обеспечивает их поворот относительно друг друга и позволяет складываться при транспортировании.

Новым является то, что кормовая часть платформы снабжена вертикальными опорами, перед которыми расположен упор, выдвижные гидравлические аутригеры расположены по углам платформы и выполнены с возможностью независимой друг от друга работы, подъёмный механизм с крюковой подвеской жестко закреплен на верхней части П-образной мачты, которая шарнирно соединена в кормовой части с платформой через вертикальные опоры, соединённые шарнирно комовой частью площадки, в передней части которой выполнен ограничитель, изготовленный с возможностью опоры на упор платформы с фиксацией в транспортном положении, при этом П-образная мачта снабжена тросовыми оттяжками, фиксирующими ее относительно платформы в рабочем положении – расположении крюковой подвески над устьем скважины.

Новым является то, что платформа снабжена ограничивающими упорами, устанавливаемыми после фиксации П-образной мачты в рабочем положении для ограничения наклона в сторону барабана для расположения над инжектором перед его захватом и установкой на устье скважины.

Новым является также то, что ограничивающие упоры, фиксирующиеся на вертикальных опорах платформы, могут быть выполнены механическими или в виде концевых гидравлических или электрических выключателей, отключающих гидравлическую систему.

На фиг. 1 изображен вид сбоку мобильной установки в транспортном положении с тягачом.

На фиг. 2 изображен вид сбоку мобильной установки в транспортном положении.

На фиг. 3 изображён вид сбоку мобильной установки в рабочем положении.

Мобильная установка для ремонта скважин включает транспортную базу 1 (фиг. 1) с платформой 2, оснащенной выдвижными аутригерами 3 (фиг. 2 и 3) по углам, на которой расположены кабина оператора 4 (фиг. 1, 2 и 3), барабан 5 для намотки гибкой трубы (не показана), инжектор 6, направляющая дуга 7, редуктор привода насосов 8 (фиг. 1), герметизатор 9 (показан условно) устья скважины, противовыбросовое оборудование 10 (показан условно), П-образная мачта 11 (фиг. 1, 2 и 3), шарнирно соединенная в кормовой части с платформой 2. Барабан 5 (фиг. 3) для намотки трубы и кабина оператора 4 (фиг. 1 и 2) в транспортном положении расположены между стойками П-образной мачты 11. Инжектор 6 (фиг. 3) установлен на площадке 12, расположенной в нижней части П-образной мачты 11 и шарнирно закрепленной одними концами 13 и связанной с кормовой частью платформы 2. В верхней части мачты 11 расположен подъемный механизм – лебедка 14 с крюковой подвеской 15. Направляющая дуга 7 жестко связана с инжектором 6 и выполнена в виде двух секций 16 и 17, шарнирно соединенных между собой. Секции 16 и 17 снабжены гидроприводом 18, что обеспечивает их поворот относительно друг друга и позволяет складываться при транспортировании (фиг. 1). Кормовая часть платформы 2 снабжена вертикальными опорами 19, перед которыми расположен упор 20. Выдвижные гидравлические аутригеры 3 (фиг. 3) выполнены с возможностью независимой друг от друга работы и фиксации в рабочем положении – расположении крюковой подвески над устьем 21 (показано условно) скважины. Подъёмный механизм 14 с крюковой подвеской 15 жестко закреплен на верхней части П-образной мачты 11, которая шарнирно соединена в кормовой части с платформой через вертикальные опоры 19, соединенные также шарнирно с комовой частью площадки 12, в передней части которой выполнен ограничитель 22 (фиг. 1), изготовленный с возможностью опоры на упор 20 платформы 2 с фиксацией в транспортном положении (например, штырем болтом, винтом с гайкой или т.п. – не показано). П-образная мачта 11 (фиг. 3) снабжена тросовыми оттяжками 23, фиксирующими ее относительно платформы 2 в рабочем положении. Платформа 2 может быть снабжена ограничивающими упорами 24 (показаны условно) устанавливаемыми после фиксации П-образной мачты 11 в рабочем положении для ограничения наклона в сторону барабана 5 для расположения над инжектором 6 перед его захватом крюковой подвеской 15 и установкой на устье 21 скважины. Ограничивающие упоры 24 могут быть выполнены механическими (например, жесткий съемный уголок, поворотная пластина или т.п.) или в виде концевых гидравлических или электрических выключателей (см. патенты RU № 2375784, ПМ № 34035, № 13935, № , 162377 или т.п.) на упорах 24, отключающих гидравлическую систему. На конструкцию и вид ограничивающих упоров 24 авторы не претендуют. Редуктор привода насосов 8 (фиг. 1) снабжен типовыми защитными выключателями (не показаны), которые не дают использовать насосы с нагрузкой превышающей допустимую. На защиту насосов в редукторе 8 авторы также не претендуют. Конструктивные элементы не влияющие на работоспособность мобильной установки на чертежах не показаны или показаны условно.

Мобильная установка работает следующим образом.

Транспортную базу 1 (фиг. 1) с платформой 2 на тягаче 25 перемещают к месту дислокации – к скважине. При этом ограничитель 22 площадки 12 соединен жестко с упором 20 платформы 2, не позволяя на кочках болтаться площадки 12 с инжектором 6 и исключая выход из строя площадки 12 и вертикальных опор 19 и/или срыв с качающейся площадки 12 инжектора 6 из-за ударных нагрузок при езде по пересечённой местности. Тягач 25 комой платформы 2 подвозит транспортную базу 1 к устью 21 (фиг. 3) скважины так, чтобы устье 21 примерно оказалось в рабочей зоне платформы 2 (примерно посредине кормовой части платформы 2 и на определённом расстоянии от нее – 0,75 – 1,5 м для данной установки). После чего транспортную базу 1 (фиг. 3) с платформой 2 приподнимают аутригерами 3, тягач 25 (фиг. 1) отсоединяется и может быть применен на других работах. Отсоединяют от платформы 2 (фиг. 3) П-образную мачту 11, которую гидродомкратами 26 поднимают. Управляя из кабины оператора 4 (фиг. 1) отдельно через блок привода насосов 8 аутригерами 3 (фиг. 3) для изменения наклона платформы 2 (вперед-назад и/или влево-вправо) и гидродомкратами 26 для изменения наклона П-образной мачты 11 в продольном направлении, добиваются расположения крюковой подвески 15 над устьем 21 скважины, переводя в рабочее положение. Так как продольная ширина платформы 2 небольшая, а вылет мачты 11 большой, то и отклонения, особенно в поперечном направлении достаточные для установки платформы 2 с мачтой 11 в необходимом – рабочем положении. После установки в рабочем положении фиксируют аутригеры 3 (например, контргайками, шплинтами или т.п – авторы не претендуют) месте с платформой 2 и П-образную мачту 11 относительно платформы 4 при помощи тросовых оттяжек 23. На корме платформы 2 размещают ограничивающие упоры 24, места установки которых изготовлены при производстве мобильной установки для ограничения отклонения мачты 11 в сторону барабана 5 для размещения крюковой подвески 15 над инжектором 6 для его подъема в случае необходимости.

После механической фиксации мобильной установки в рабочем положении насосы в редукторе 8 (фиг. 1) отключают, что позволяет экономить горючее и/или электроэнергию. При помощи лебедки 14 (фиг. 3) и крюком подвески 15 из скважины достают последовательно спущенные в нее штанги и/или трубы (не показаны), складывая их на мостки (не показаны). Жесткая фиксация лебедки 14 и крюковой подвески 15 на верхнем конце мачты 11 позволят повысить грузоподъемность мобильной установки по отношению к наиболее близкому аналогу, так как подвижные элементы имеют большую свободу и меньшую грузоподъемность. Для установки инжектора 6 гидродомкратами 26 П-образную мачту 11 отклоняют в сторону барабана 5 до взаимодействия с ограничительными упорами 24. Крюком подвески 15 зацепляются за инжектор 6 и после отсоединения ограничителя 22 площадки 12 от упора 20 платформы 2 переводят его в вертикальное положение вместе с площадкой 12, поворачивая ее концы 13 в шарнирах. После этого площадку 12 фиксируют (например, шплинтов, болтом, винтом с гайкой или т.п.). Секции 16 и 17 направляющей дуги 7 раздвигают гидроприводом 18 до установки перехода в единую дугу, в которой ее фиксируют (например, хомутами, шплинтами или т.п.). Инжектор 6 отсоединяют от площадки 12, приподнимают его лебедкой 14, а мачту 11 гидродомкратами 26 возвращают в рабочее положение (до натяжения тросовых оттяжек 23). Инжектор 6 опускают на устье 21 скважины и вместе с герметизатором 9 (фиг. 1) и противовыбросовым оборудованием 10 фиксируют на устье 21 (фиг. 3). Гибкую трубу из барабана 5 направляют через направляющую дугу 7 в инжектор 6 для спуска через устье 21 в скважину. Насосы при этом в редукторе 8 (фиг. 1) отключают.

После завершения всех необходимых операций гибкую трубу наматывают на барабан 5 (фиг. 3), инжектор 6 с герметизатором 9 (фиг. 1) и противовыбросовым оборудованием 10 отсоединяют от устья 21 (фиг. 3) скважины и лебедкой 14 приподнимают. Гидродомкратами 26 П-образную мачту 11 отклоняют в сторону барабана 5 до взаимодействия с ограничительными упорами 24, лебедкой 14 инжектор опускают на площадку 12, на которой его фиксируют. Освобождают площадку 12 от соединения с платформой 2 и при помощи лебедки 14, поворачивая вокруг концов 13 опускают инжектор 6 (фиг. 1) до взаимодействия ограничителя 22 площадки 12 с упором 20 платформы 2 с последующей фиксацией.

При необходимости проведения дополнительных работ мачту 11 (фиг. 3) гидродомкратами 26 возвращают в рабочее положение (до натяжения тросовых оттяжек 23). При помощи лебедки 14 и крюка подвески 15 в скважину через устье 21 спускают оборудование на штангах и/или трубах.

По завершении всех необходимых спускоподъемных операций крюк подвески 15 лебедкой 14 поднимают верхнее положение П-образной мачты 11, ограничительные упоры 24 снимают или отклоняют в сторону. После чело отсоединяют тросовые оттяжки 23 от платформы 2, гидродомкратами 26 мачту 11 отклоняют в сторону барабана 5 до возвращения в транспортное состояние (фиг. 2) с последующей фиксацией. Аутригеры 3 (фиг. 3) освобождают от механической фиксации, подгоняют тягач 25 (фиг. 1), аутригеры 3 (фиг. 2) опускают транспортную базу 1 с платформой 2 на колеса. После соединения с тягачом 25 (фиг. 1) мобильная установка готовка переезду.

Предлагаемая мобильная установка для ремонта скважин позволяет расширить функциональные возможности за счет работы трубами и штагами, спущенными или спускаемыми в скважину, увеличить надежность благодаря механическому креплению площадки с инжектором в транспортном положении, отключать гидравлическую систему П-образной мачты за счет тросовой фиксации в рабочем положении после установки, повысить надежность при больших нагрузках за счет жёсткой фиксации крюковой подъемной подвески с лебедкой на верхнем конце мачты.