СТЕНД ДЛЯ ОПРЕССОВКИ И ОБКАТКИ БУРОВЫХ ВЕРТЛЮГОВ

Полезная модель относится к технике испытания приборов, устройств и оборудования, работающих при высоких давлениях, и может быть использована в нефтегазовой промышленности.
Известен стенд для опрессовки и испытания оборудования (патент на полезную модель №40649, МПК Е21В 47/00, опубл. 20.09.2004 г., в бюл. №26), включающий испытательную камеру, насосы низкого и высокого давления, резервуары для хранения рабочей и чистой жидкости и соединительные трубопроводы, при этом стенд снабжен дополнительным насосом высокого давления малой производительности и регулируемым предохранительным клапаном, установленным на выходе насосов высокого давления, а реверсивный насос низкого давления соединен, с одной стороны, с резервуаром для хранения рабочей жидкости, с другой стороны, соединен с нижней частью испытательной камеры через фильтры и обратные клапаны, а также соединен с ними через байпасные линии с обратными клапанами, в верхней части испытательной камеры установлен штуцер для сброса и подсоса воздуха, а также для сброса давления.
Недостатки данного стенда:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества узлов и деталей (три насоса, фильтр, обратные клапана);
- во-вторых, низкая надежность работы, обусловленная высокой вероятность выхода из строя в процессе опрессовки одного из трех насосов двух высокого и одного низкого давления.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является стенд для опрессовки газонефтепромыслового оборудования (патент RU №2190081, МПК Е21В 33/03, опубл. 27.02.2002 г., бюл. №6), состоящий из насосной установки высокого давления и линии нагнетания рабочей жидкости, а также системы управления, регулирования и контроля давления, при этом он снабжен двумя линиями нагнетания, управления, регулирования и контроля давления нагнетаемой рабочей жидкости, узлом механизированной герметизации стыка между опрессовочным и арматурным фланцами, а также системой раздельной подачи рабочей жидкости с регулируемыми давлениями в полости испытываемого оборудования и в узел механизированной герметизации стыка.
Недостатки данного стенда:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества узлов и деталей (системы управления, регулирования и контроля давления, две линии нагнетания и т.д.);
- во-вторых, ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в том, что стенд не позволяет вращать (обкатывать) испытуемое оборудование, например буровой вертлюг, имеющий вращающуюся деталь полый ствол, воспринимающий вес бурильной колонны.
Технической задачей предложения является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей стенда для опрессовки.
Поставленная задача решается стендом для опрессовки и обкатки буровых вертлюгов, состоящим из насосной установки и линии нагнетания рабочей жидкости.
Новым является то, что стенд оснащен рамой, на раме размещен электродвигатель, соединенный с червячным редуктором, при этом выходной вал червячного редуктора глухим фланцем жестко соединен с полым стволом бурового вертлюга, установленного на раму, причем линия нагнетания рабочей жидкости гидравлически связана с полым стволом бурового вертлюга отводом, а в раме под буровым вертлюгом выполнена сливная емкость.
На фигуре схематично изображен предлагаемый стенд для опрессовки и обкатки буровых вертлюгов.
Стенд для опрессовкии обкатки буровых вертлюгов оснащен рамой 1. Рама 1 может быть выполнена, например, из двух продольно установленных швеллеров №30, соединенных при помощи сварки между собой тремя поперечно соединенными швеллерами №30.
На раме 1 размещен электродвигатель 2, соединенный с червячным редуктором 3.
В качестве электродвигателя применяют, например, электродвигатель марки ВА112М4, а в качестве червячного редуктора применяют, например, одноступенчатый червячный редуктор марки 1 ч-160, который создает такие же обороты (частоту вращения), как и буровая установка в процессе вращения бурового вертлюга (на фиг. не показано).
Выходной вал 4 червячного редуктора 3 соединен с глухих фланцем 5, например, с помощью шпилек (на фиг. показано условно), а глухой фланец 5 соединен резьбовым соединением 6 с полым стволом 7 бурового вертлюга 8 (на фигуре изображен условно), размещенного на раме 1.
Линия нагнетания 9, подающая рабочую жидкость от насосной установкой 10 гидравлически связана с полым стволом 7 бурового вертлюга 8 отводом 11.
В раме 1 под буровым вертлюгом 8 выполнена сливная емкость 12, например, сварена из листовой стали толщиной 5 мм. Сливная емкость 12 (на фигуре показана условно) предназначена для слива отработанной рабочей жидкости при демонтаже по окончанию опрессовки и обкатки вертлюга.
Стенд для опрессовки и обкатки вертлюгов работает следующим образом.
Буровой вертлюг 8 является пятой, обеспечивающей возможность свободного вращения бурильной колонны и его полого ствола 7 при невращающемся его корпусе 13.
Буровой вертлюг 8 висит на крюке или крюкоблоке, связан с буровым рукавом (на фиг. не показано) и представляет собой устройство, служащее для нагнетания под большим давлением бурового раствора во вращающуюся бурильную колонну. Буровой вертлюг является весьма ответственным узлом буровой установки, и от правильной эксплуатации во многом зависит безотказность и долговечность его работы, поэтому на базе обслуживания бурового предприятия возникает необходимость проверки его работоспособности путем опрессовки и обкатки с частотой вращения, создаваемых буровой установкой.
На раму 1 над сливной емкостью 12 устанавливают буровой вертлюг 8, например вертлюг БУ-75Бр, имеющий в процессе работы частоту вращения 170 об/мин.
Затем на резьбовое соединение 6 полого ствола 7 бурового вертлюга 8 наворачивают глухой фланец 5, после чего глухой фланец 5 при помощи шпилек жестко соединяют с выходным валом 4 одноступенчатого червячного редуктора 3.
Гидравлически обвязывают линию нагнетания 9 рабочей жидкости от насосной установки 10 с отводом 11 бурового вертлюга 8.
С помощью насосной установки 10 по нагнетательной линии 9 через отвод 11 закачивают рабочую жидкость, например пресную воду, в полый ствол 7 бурового вертлюга 8 до достижения давления 15,0 МПа на манометре 14 насосной установки 10.
При достижении давления 15,0 МПа подачу рабочей жидкости в полый ствол 7 бурового вертлюга 8 прекращают, включают электродвигатель 2, который передает вращение на одноступенчатый червячный редуктор 3.
Одноступенчатый червячный редуктор 3, в свою очередь, вращает выходной вал 4 с частотой вращения 170 об/мин, который передает эту же частоту вращения на полый ствол 7 бурового вертлюга 8, при этом корпус 13 бурового вертлюга 8 остается неподвижным.
Вращение полого ствола 7 бурового вертлюга 8 производят под давлением 15,0 МПа в течение 10 минут. В течение этого времени все сальники (на фиг. не показаны) бурового вертлюга 8 подвергаются испытанию на герметичность, а опоры (на фиг. не показаны) на нагрузку вращением.
Буровой вертлюг 8 считается выдержавшим испытание, если в течение обкатки - 10 минут он не потерял герметичность, т.е. не появилась течь по корпусу 13 и свист в опорах и давление на манометре 14 насосной установки не снизилось менее 15,0 МПа.
Далее разбирают стенд в обратной последовательности, описанной выше, т.е. отсоединяют линию нагнетания 9 рабочей жидкости от отвода 11 бурового вертлюга 8.
Затем отсоединяют глухой фланец 5 от выходного вала 4 одноступенчатого червячного редуктора 3 путем отворачивания шпилек. Отворачивают глухой фланец 5 с резьбового соединения 6 полого ствола 7 бурового вертлюга 8. Сливают отработанную рабочую жидкость из полости полого корпуса 7 бурового вертлюга в емкость 12.
Стенд готов для опрессовки и обкатки следующего бурового вертлюга.
Предлагаемый стенд для опрессовки и обкатки буровых вертлюгов имеет простую конструкцию, а также позволяет не только опрессовывать буровой вертлюг, но и обкатывать его, что расширяет функциональные возможности стенда. Кроме того, повышается качество и точность ремонта, так как этот стенд позволяет выявить неисправные узлы перед началом ремонта оборудования.