Мобильная установка для бурения с применением длинномерных труб

Полезная модель относится к области подземного ремонта и бурения нефтяных и газовых скважин и предназначена для спуска и подъема длинномерных стальных труб, наматываемых на барабан. Повышенная технологичность в мобильной установке для бурения с применением длинномерных труб, содержащей два транспортных средства, причем на первом из них установлен барабан с навитой длинномерной трубой с приводом и укладчиком, а на втором транспортном средстве установлена мачта, с которой связан инжектор, снабженный направляющим желобом для подачи указанной трубы с барабана, а также механизмом вертикального перемещения и механизмом горизонтального перемещения, достигнута за счет того, что мачта выполнена П-образной, причем вертикальные стойки мачты установлены на втором транспортном средстве с возможностью поворота из горизонтального в вертикальное положение и снабжены двумя гидравлическими цилиндрами, шарнирно связанными как с соответствующей стойкой мачты, так и с транспортным средством.

Полезная модель относится к области подземного ремонта и бурения нефтяных и газовых скважин и предназначена для спуска и подъема длинномерных стальных труб, наматываемых на барабан.

Известен колтюбинговый буровой комплекс КМ4001 [1], включающий в себя монтируемые в заданном месте мачту и буровую площадку, на которой установлен инжектор, снабженный направляющим желобом для подачи указанной трубы с барабана, а также механизмом горизонтального перемещения. Мобильность комплекса обеспечивает тягач с полуприцепом, на котором установлен барабан с навитой длинномерной трубой с приводом и укладчиком.

Недостатком данной установки является ее недостаточная мобильность.

Другая мобильная установка для бурения с применением длинномерных труб [2], представляет собой попытку устранить указанный недостаток. Установка включает в себя тягач с полуприцепом, на котором установлен барабан с навитой длинномерной трубой с приводом и укладчиком трубы. На этом же полуприцепе имеется мачта, выполненная с возможностью перевода в транспортное положение. На эту мачту, поднятую на заданном месте, устанавливают инжектор, снабженный направляющим желобом для подачи указанной трубы с барабана.

Такое решение обеспечивает мобильность, но грузоподъемность и габариты установки ограничены.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является техническое решение [3]. Мобильная установка для бурения с применением длинномерных труб содержит два транспортных средства, причем на первом из них установлен барабан с навитой длинномерной трубой с приводом и укладчиком, а на втором транспортном средстве установлена мачта, с которой связан инжектор, снабженный направляющим желобом для подачи указанной трубы с барабана, а также механизмом вертикального перемещения и механизмом горизонтального перемещения. Мачту перевозят на указанном втором транспортном средстве, монтируют на нем, монтируют на ней инжектор. При работе можно регулировать высоту размещения инжектора и его положение в продольном направлении. Регулировка положения инжектора в поперечном направлении невозможна. Кроме того, возникают сложности с установкой компоновки низа буровой колонны (КНБК), поскольку поднять и установить ее возможно только, пока инжектор не установлен на мачте. В особенности при больших размерах КНБК.

Задачей настоящей полезной модели является создание мобильной установки для бурения с применением длинномерных труб повышенной технологичности, обеспечивающей простоту перехода от транспортного в рабочее положение и позиционирования КНБК и инжектора.

Поставленная задача в мобильной установке для бурения с применением длинномерных труб, содержащей два транспортных средства, причем на первом из них установлен барабан с навитой длинномерной трубой с приводом и укладчиком, а на втором транспортном средстве установлена мачта, с которой связан инжектор, снабженный направляющим желобом для подачи указанной трубы с барабана, а также механизмом вертикального перемещения и механизмом горизонтального перемещения, решена за счет того, что мачта выполнена П-образной, причем вертикальные стойки мачты установлены на втором транспортном средстве с возможностью поворота из горизонтального в вертикальное положение и снабжены двумя гидравлическими цилиндрами, шарнирно связанными как с соответствующей стойкой мачты, так и с транспортным средством.

Установка дополнительно снабжена кареткой для вертикального перемещения инжектора, установленной между вертикальными стойками мачты и связанной с механизмом вертикального перемещения в виде двух вторых гидравлических цилиндров, причем вертикальные стойки мачты представляют собой направляющие.

Вторые гидравлические цилиндры могут быть закреплены вертикально на внутренних поверхностях вертикальных стоек мачты, а их штоки непосредственно соединены с кареткой.

Предпочтительно вторые гидравлические цилиндры закреплены вертикально на внешних поверхностях вертикальных стоек мачты, а их штоки связаны с кареткой через соответствующие системы талей.

На каретке установлен механизм продольного перемещения, связанный с инжектором через вторую каретку. Механизм продольного перемещения может включать в себя хотя бы один третий гидравлический цилиндр, непосредственно соединенный со второй кареткой, и установленные на боковых элементах первой каретки горизонтальные направляющие для движения по ним второй каретки.

Механизм продольного перемещения предпочтительно включает в себя два двухходовых винта, каждый из которых установлен на соответствующем из боковых элементов первой каретки и связан как со второй кареткой, так и с гидравлическим приводом, установленным на ней. Механизм продольного перемещения также включает в себя установленные на боковых элементах первой каретки горизонтальные направляющие для движения по ним второй каретки.

Установка снабжена механизмом перемещения в поперечном направлении, установленным на второй каретке и связанным с инжектором, причем механизм

перемещения в поперечном направлении. выполнен в виде горизонтальных направляющих для движения по ним третьей каретки и хотя бы одного четвертого гидравлического цилиндра, шток которого непосредственно соединен с третьей кареткой, жестко соединенной с инжектором.

Инжектор снабжен рабочей площадкой для размещения обслуживающего персонала под ним.

Направляющий желоб для подачи трубы с барабана выполнен из двух частей, соединенных шарниром, между которыми установлен пятый гидравлический цилиндр.

Поверхность второго транспортного средства, предназначенная для размещения мачты в транспортном положении, может использоваться в качестве рабочей площадки для сборки и обслуживания оборудования в рабочем положении.

Установка дополнительно снабжена лебедкой, установленной на верхней части мачты, для подъема оборудования с указанной рабочей площадки.

Установка дополнительно снабжена хотя бы двумя выдвижными упорами, установленными в задней части второго транспортного средства под углом 30-60° к его продольной оси.

Установка может быть дополнительно снабжена подъемным устройством, установленным в задней части первого транспортного средства.

На сриг.1 показан общий вид заявляемой установки в рабочем положении, на фиг.2 - вид сзади одного из вариантов выполнения мачты в рабочем положении, на фиг.3 - вид сверху второго транспортного средства в рабочем положении, а на сриг.4 - общий вид установки в транспортном положении.

Установка содержит два транспортных средства 1 и 2. На первом транспортном средстве 1 установлен барабан 3 с навитой на него длинномерной трубой 4, смонтированный на раме 5 с приводом 6 и укладчиком 7. Кроме того, в задней части транспортного средства 1 смонтировано подъемное устройство в виде подъемного крана 8 с телескопической стрелой. В передней части транспортного средства 1 установлена кабина 9 оператора и силовой блок 10 установки.

На втором транспортном средстве 2 установлена мачта 11, с которой связан инжектор 12, снабженный направляющим желобом 13 для подачи трубы 4 с барабана 3. Мачта 11 выполнена П-образной, причем вертикальные стойки мачты установлены на втором транспортном средстве 2 на шарнирах 14 и снабжены двумя первыми гидравлическими цилиндрами 15, шарнирно связанными как с соответствующей стойкой мачты 11, так и с транспортным средством 2.

Между вертикальными стойками мачты 11 установлена первая каретка 16, имеющая два вертикальных боковых элемента 17 и связанная с механизмом вертикального перемещения в виде двух вторых гидравлических цилиндров 18. В данном примере (фиг.2) гидравлические цилиндры 18 закреплены вертикально на внешних

поверхностях вертикальных стоек мачты 11, а их штоки связаны с кареткой 16 через соответствующие системы талей. В каждой системе талей один конец каждой тали19, закреплен за верх одного из боковых элементов 17, вверху таль 19 перекинута через первый верхний блок 20, закрепленный на верхушке мачты 11. Затем внизу таль 19 перекинута через второй блок 21, прикрепленный к соответствующему гидравлическому цилиндру 18. Затем вверху таль 19 перекинута через второй верхний блок 22, а второй конец тали закреплен за верх соответствующего бокового элемента 17 каретки 16.

В другом варианте исполнения (не показан) вторые гидравлические цилиндры 18 могут быть вертикально закреплены на внутренних поверхностях вертикальных стоек мачты, а их штоки непосредственно соединены с кареткой 16.

На каждом из боковых элементов 17 каретки 16 установлен механизм продольного перемещения, выполненный в данном примере в виде двухходового винта 23, связанного со второй кареткой 24 и с гидравлическим приводом 25, установленным на ней. Механизм продольного перемещения также включает в себя установленные на боковых элементах 17 первой каретки 16 горизонтальные направляющие 26 для движения по ним второй каретки 24.

В другом варианте исполнения, не показанном на чертежах, механизм продольного перемещения вместо винтов 23 может включать в себя хотя бы один третий гидравлический цилиндр, непосредственно соединенного со второй кареткой 24. Если использован один третий гидравлический цилиндр, его устанавливают непосредственно на первой каретке 16, а если таких гидравлических цилиндров два, их закрепляют к соответственным боковым частям 17 каретки 16.

На второй каретке 24 установлен механизм перемещения в поперечном направлении в виде горизонтальных направляющих 27 для движения по ним третьей каретки 28 и хотя бы одного четвертого гидравлического цилиндра 29, шток которого непосредственно соединен с третьей кареткой 28, жестко соединенной с инжектором 12.

Под инжектором 12 закреплена рабочая площадка 30 для размещения обслуживающего персонала.

Направляющий желоб 13 выполнен из двух частей 32 и 31, соединенных шарниром 33, между которыми установлен пятый гидравлический цилиндр 34.

Поверхность второго транспортного средства 2, предназначенная для размещения мачты 11 в транспортном положении, выполнена в виде рабочей площадки 35 для сборки и обслуживания оборудования в рабочем положении.

На поперечном горизонтальном элементе 36 П-образной мачты 11 установлена лебедка 37 для подъема КНБК с указанной рабочей площадки 35.

Второе транспортное средство 2 снабжено четырьмя выдвижными упорами 38, расположенными по два с каждой его боковой стороны под прямым углом к его продольной оси. Кроме того, оно снабжено двумя дополнительными выдвижными

упорами 39, установленными в задней части транспортного средства 2 под углом 30-60° к его продольной оси.

Установка в транспортном положении показана на фиг.4

Барабан 3 на первом транспортном средстве 1 застопорен, телескопическая стрела подъемного крана 8 сложена и закреплена в опущенном состоянии.

Мачта 11 вместе с установленными на ней лебедкой 37, инжектором 12, первой 16, второй 24 и третьей 28 каретками и механизмами вертикального, продольного и поперечного перемещения размещена в горизонтальном положении на втором транспортном средстве 2. Первые гидравлические цилиндры 15 опущены и расположены по бокам транспортного средства 2. Для размещения двухходовых винтов 23 в площадке 35 выполнен поперечный паз 40. Верхняя часть 31 желоба 13 за счет выдвижения штока гидравлического цилиндра 34 повернута относительно нижней части 32, жестко связанной с инжектором 12, практически до горизонтального положения. Выдвижные упоры 38 и 39 подняты и прижаты соответственно к боковой и задней поверхности транспортного средства 2.

Габариты установки в таком виде минимальны, однако при этом сохраняется высокая готовность оборудования.

По прибытии на место работ транспортное средство 2 располагают на необходимом расстоянии от устья скважины. Выдвижные упоры 38 и 39 выдвигают и опускают на грунт (см. фиг.3).

Первое транспортное средство 1 также устанавливают на заданном расстоянии от устья скважины напротив второго транспортного средства 2 или под углом к нему, так, чтобы устье скважины находилось в рабочей зоне подъемного крана 8. Приводы всех исполнительных механизмов, установленных на втором транспортном средстве 2:

подключают к силовому блоку 10. Управление работой механизмов осуществляется из кабины оператора 9.

Освобождают и выдвигают стрелу подъемного крана 8 и при его помощи устанавливают противовыбросовое оборудование (на чертежах не показано).

Затем начинают выдвигать штоки цилиндров 15 и переводить мачту 11 из транспортного горизонтального положения в вертикальное рабочее положение поворотом на шарнирах 14. Вместе с мачтой 11 поднимают инжектор 12 с каретками и механизмами перемещения. При достижении мачтой вертикального положения ее закрепляют растяжками (на чертежах не показаны). Наличие дополнительных упоров 39 и их оригинальное расположение увеличивает площадь опоры мачты 11.

С помощью пятого гидравлического цилиндра поворачивают верхнюю часть 31 желоба 13, совмещают ее с нижней частью 32 и устанавливают направляющий желоб 13.

Установка в рабочем положении показана на фиг 1 и 2.

Затягивают длинномерную трубу 4 по желобу 8 в инжектор 12.

Позиционируют инжектор 12 над устьем скважины следующим образом. Перемещение по вертикали вместе с первой кареткой 16 обеспечивают вторые гидравлические цилиндры 18 через систему талей 19 и блоков 20, 21 и 22.

Перемещение инжектора 12 в продольном (по оси транспортного средства 2) направлении осуществляют перемещением второй каретки 24 по направляющим 26 под действием привода 25 вдоль двухходовых винтов 23.

Перемещение инжектора 12 в поперечном направлении (под прямым углом к оси транспортного средства 2) осуществляют действием четвертого гидравлического цилиндра на третью каретку 28, с которой жестко связан инжектор 12, по направляющим 27.

Инжектор 12 переводят в крайнее верхнее и, одновременно, одно из крайних в поперечном направлении положений. При этом освобождается пространство внутри мачты 11 над устьем скважины. При помощи лебедки 37 поднимают КНБК (на чертежах не показана), предварительно собранную на рабочей площадке 35 на втором транспортном средстве 2 и помещают ее на устье скважины.

Инжектор 12 позиционируют описанным выше образом, обеспечивая параллельность оси подачи длинномерной трубы 4 центральной оси скважины, стыкуют трубу 4 с КНБК и опускают в скважину для проведения необходимых работ.

Рабочая площадка 30 под инжектором 12 используется в процессе указанной стыковки.

За счет выполнения мачты П-образной с возможностью поворота из горизонтального в вертикальное положение в заявляемой полезной модели достигнута возможность транспортировки мачты с установленными на ней инжектором и механизмами его перемещения и исключительная простота перехода из транспортного в рабочее положение и обратно. Возможности позиционирования инжектора расширены за счет введения третьего направления его перемещения.

Источники информации

1. Л.Груздилович. Колтюбинговое бурение - новый этап в развитии экологически чистых технологий вторжения в недра./ Технология ТЭК. М., 2002, №12, с.26-29

2. Славянский колтюбинговый максимализм. / Нефть и газ Евразии, М., 2003, №3, с.46-49.

3. W096/28633, 16.09.1996 (прототип).

Перечень позиций на чертежах

1. первое транспортное средство

2. второе транспортное средство

3. барабан

4. длинномерная труба

5. рама

6. привод

7. укладчик

8. подъемный кран

9. кабина оператора

10. силовой блок установки

11. мачта

12. инжектор

13. направляющий желоб

14. шарниры

15. первые гидравлические цилиндры

16.первая каретка

17. вертикальные боковые элементы

18. вторые гидравлические цилиндры

19. тали

20. первый верхний блок

21. второй блок

22. второй верхний блок

23. двухходовой винт

24. вторая каретка

25. гидравлический привод

26. горизонтальные направляющие

27. горизонтальные направляющие

28. третья каретка

29. четвертый гидравлический цилиндр

30. рабочая площадка

31. первая часть направляющего желоба

32. вторая часть направляющего желоба

33. шарнир

34. пятый гидравлический цилиндр

35. рабочая площадка для сборки и обслуживания оборудования в рабочем положении

36. поперечный горизонтальный элемент мачты

37. лебедка

38. выдвижные упоры

39. дополнительные выдвижные упоры

40. поперечный паз.

1. Мобильная установка для бурения с применением длинномерных труб, содержащая два транспортных средства, причем на первом из них установлен барабан с навитой длинномерной трубой с приводом и укладчиком, а на втором транспортном средстве установлена мачта, с которой связан инжектор, снабженный направляющим желобом для подачи указанной трубы с барабана, а также механизмом вертикального перемещения и механизмом горизонтального перемещения, отличающаяся тем, что мачта выполнена П-образной, причем вертикальные стойки мачты установлены на втором транспортном средстве с возможностью поворота из горизонтального в вертикальное положение и снабжены двумя гидравлическими цилиндрами, шарнирно связанными как с соответствующей стойкой мачты, так и с транспортным средством.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена кареткой для вертикального перемещения инжектора, установленной между вертикальными стойками мачты и связанной с механизмом вертикального перемещения в виде двух вторых гидравлических цилиндров, причем вертикальные стойки мачты представляют собой направляющие.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что вторые гидравлические цилиндры вертикально закреплены на внутренних поверхностях вертикальных стоек мачты, а их штоки непосредственно соединены с кареткой.

4. Установка по п.2, отличающаяся тем, что вторые гидравлические цилиндры вертикально закреплены на внешних поверхностях вертикальных стоек мачты, а их штоки связаны с кареткой через соответствующие системы талей.

5. Установка по п.2, отличающаяся тем, что на каретке установлен механизм продольного перемещения, связанный с инжектором через вторую каретку.

6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что механизм продольного перемещения выполнен в виде хотя бы одного третьего гидравлического цилиндра, непосредственно соединенного со второй кареткой, и установленных на вертикальных боковых элементах первой каретки горизонтальных направляющих для движения по ним второй каретки.

7. Установка по п.5, отличающаяся тем, что механизм продольного перемещения содержит два горизонтальных двухходовых винта, каждый из которых установлен на соответствующем из вертикальных боковых элементов первой каретки и связан со второй кареткой и с гидравлическим приводом, установленным на ней, а также горизонтальные направляющие для движения по ним второй каретки, установленные на вертикальных боковых элементах первой каретки.

8. Установка по п.5, отличающаяся тем, что она снабжена механизмом перемещения в поперечном направлении, установленном на второй каретке и связанным с инжектором.

9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что механизм перемещения в поперечном направлении выполнен в виде горизонтальных направляющих для движения по ним третьей каретки и хотя бы одного четвертого гидравлического цилиндра, шток которого непосредственно соединен с третьей кареткой, которая жестко соединена с инжектором.

10. Установка по п.1, отличающаяся тем, что инжектор снабжен рабочей площадкой для размещения обслуживающего персонала под ним.

11. Установка по п.1, отличающаяся тем, что направляющий желоб для подачи трубы с барабана выполнен из двух частей, соединенных шарниром, между которыми установлен пятый гидравлический цилиндр.

12. Установка по п.1, отличающаяся тем, что поверхность второго транспортного средства, предназначенная для размещения мачты в транспортном положении, выполнена в виде рабочей площадки для сборки и обслуживания оборудования в рабочем положении.

13. Установка по п.2, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена лебедкой, установленной на верхней части мачты, для подъема оборудования с указанной рабочей площадки.

14. Установка любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена хотя бы двумя выдвижными упорами, установленными в задней части второго транспортного средства под углом 30-60° к его продольной оси.

15. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена подъемным устройством, установленным в задней части первого транспортного средства.