КОМПАКТНЫЙ ЭШЕЛОН КУСТОВОЙ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к нефтегазовому оборудованию, а именно к кустовым буровым установкам, работающим в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом.
Известны конструкции эшелонного расположения блоков кустовой буровой установки. Например, в описаниях к изобретению RU №2378482, полезной модели CN №201083084 содержатся сведения об эшелоне кустовой буровой установки с вышечно-лебедочным блоком и протяженными функциональными блоками, установленными на рельсовые направляющие балки с возможностью перемещения по ним, обеспечиваемого с помощью соответствующего механизма.
Протяженные функциональные блоки, содержащие, как правило, модули комплекса циркуляционной системы, модули насосного оборудования, модули электрооборудования и компрессорного оборудования, установлены в продольном направлении относительно рельсовых направляющих балок.
Данный фактор является отрицательным, т.к. для продольного расположение функциональных блоков необходимо строительство кустовой площадки значительной длины с использованием материальных, временных и трудовых ресурсов.
В качестве ближайшего аналога выбрана полезная модель RU №83280, в описании и чертежах к которой содержатся сведения об эшелоне кустовой буровой установки, состоящем из блоков, механизма перемещения, обеспечивающего перемещение эшелона с ходовыми колесами вдоль рельсовых направляющих балок. В эшелон установлены вышечно-лебедочный блок (ВЛБ) и протяженные функциональные блоки.
Протяженность функциональных блоков обусловлена модульным принципом их формирования. Так, функциональные блоки образованы технологическими и вспомогательными модулями, рамы которых расположены в каждом функциональном блоке в поперечном направлении, на рамах технологических модулей установлено оборудование циркуляционной системы и оборудование буровых насосов, на рамах вспомогательных модулей установлены контейнеры (называемые блоками или блок-боксами) с электрооборудованием, компрессорным оборудованием. Блоки с технологическими модулями содержат укрытие.
Для функционирования эшелона кустовой буровой установки, размещенное в блоках эшелона оборудование содержит коммуникации, объединенные в систему посредством межмодульных разъемных соединений.
К вышечно-лебедочному блоку примыкает приемный мост, имеющий протяженную конструкцию (в поперечном направлении относительно направляющих балок).
К причинам, препятствующим достижению технического результата, относится значительная длина кустовой площадки, предназначенная для монтажа эшелона кустовой буровой установки, вследствие тех же особенностей, которые отмечены в отношении аналогов RU №2378482, CN №201083084.
Кроме того, к причинам, препятствующим достижению технического результата, относится нерациональное использование кустовой площадки, ввиду того, что к рельсовым направляющим (вдоль эшелона) примыкает полотно кустовой площадки, предназначенное для размещения приемного моста, перемещаемого вместе с эшелоном от скважины к скважине в пределах куста. Наличие другого стационарного оборудования на примыкающем полотне исключено.
Таким образом, протяженные функциональные блоки содержат минимальное количество модулей, необходимых для работы кустовой буровой установки, однако, сохраняя свойство компактности при продольном расположении функциональных блоков, известный эшелон приводит к нерациональному использованию кустовой площадки.
Следует указать некоторые подробности о недостатках системы коммуникаций в известном эшелоне, связанных с их протяженностью. Протяженность коммуникаций обусловлена необходимостью соединить оборудование блоков, расположенных вдоль рельсовых направляющих балок.
Наиболее протяженными коммуникациями эшелона являются: линия цементирования обсадных колонн, нагнетательный манифольд и кабельные трассы электроснабжения эшелона. Так, линия цементирования связывает цементировочный комплекс с ВЛБ, нагнетательный манифольд связывает блок насосного оборудования с ВЛБ.
Кроме того, протяженные трубопроводы приводят к потерям давления, а это негативно сказывается на качестве строительства скважины.
Что касается кабельных трасс, то их протяженность обусловлена расположением модулей электрооборудования в конце эшелона (относительно ВЛБ). Следовательно, для энергоснабжения ВЛБ кабельные трассы имеют максимальную протяженность.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в сокращении площади кустовой площадки (за счет сокращения ее длины) для экономии временных, трудовых и материальных ресурсов, необходимых для ее подготовки.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в рациональном расположении протяженных блоков эшелона на территории кустовой площадки при сохранении модульного принципа образования протяженных блоков, а также в сокращении протяженности коммуникаций между блоками и модулями эшелона.
Задача решается тем, что в компактном эшелон кустовой буровой установки, содержащем вышечно-лебедочный блок с основанием, протяженные блоки, механизм, обеспечивающий перемещение блоков с ходовыми колесами по рельсовым направляющим балкам, при этом протяженные блоки образованы технологическими и вспомогательными модулями, рамы которых расположены в протяженных блоках в поперечном направлении, на рамах технологических модулей установлено оборудование циркуляционной системы, оборудование буровых насосов, на рамах вспомогательных модулей установлены контейнеры с электрооборудованием и компрессорным оборудование; блоки с технологическими модулями содержат укрытие, согласно полезной модели протяженные блоки снабжены связанной с основанием вышечно-лебедочного блока опорной конструкцией, содержащей соединенные между собой посредством тяг несущие балки, оснащенные ходовыми колесами, причем несущие балки расположены в поперечном направлении относительно рельсовых направляющих с образованием пролетов, в каждом пролете на несущие балки опираются рамы модулей одного протяженного блока, при этом технологические модули содержатся как минимум в двух блоках, вспомогательные модули содержатся как минимум в одном блоке.
Оптимальный вариант полезной модели возможен при следующих конструктивных особенностях.
Смежные пролеты образуют две пары несущих балок, причем балки выполнены в виде балок коробчатого сечения из металлического профиля.
Технологические модули содержатся в двух блоках, соответственно в первом и втором, причем в первом блоке располагаются модули буровых насосов.
Блоки с технологическими модулями содержат укрытие, объединяющее модули в пределах указанных блоков или в пределах каждого из них.
Компактный эшелон содержит дополнительные модули, на рамах которых установлены контейнеры с парогенератором и теплогенератором, при этом один из модулей установлен на вышечно-лебедочном блоке, а другой модуль - на вспомогательное несущее средство в виде кронштейнов, установленных на концевых участках соответствующих несущих балок, на которые опирается блок с технологическими модулями.
Блок со вспомогательными модулями содержит дополнительные модули, на рамах которых установлено оборудование цементировочного комплекса.
На рамах вспомогательных модулей установлены контейнеры резервной дизельэлектростанции, комплектного тиристорного устройства, комплектного распределительного устройства, низковольтного коммутирующего управления, компрессорного оборудования.
Вспомогательные модули электрооборудования выполнены в виде одного модуля с двухуровневой рамой, при этом на раме нижнего уровня установлены контейнеры комплектного тиристорного устройства, низковольтного коммутирующего устройства, на раме верхнего уровня - контейнеры комплектного распределительного устройства с немаслонаполненным оборудованием и резервной дизельэлектростанции.
Сущность полезной модели поясняется следующим.
Для создания компактного эшелона кустовой буровой установки протяженные блоки установлены в эшелоне в поперечном направлении относительно продольной оси рельсовых направляющих. (В данном описании используемые слова «продольный», «поперечный» выбраны по отношению к направлению продольной оси рельсовых направляющих балок.)
Возможность установить протяженные блоки в новом положении появляется благодаря наличию опорной конструкции. Опорная конструкция выполнена в виде несущих балок, расположенных в поперечном направлении; между собой несущие балки соединены посредством тяг. Новое положение протяженных блоков в эшелоне обеспечивается за счет того, что в опорной конструкции несущие балки образуют пролеты (в продольном направлении), при этом рамы модулей, образующих каждый блок, опираются на несущие балки одного пролета. Для расположения нескольких протяженных блоков в эшелоне несущие балки образуют соответствующее число пролетов.
Для образования смежных пролетов оптимальным решением является использование в опорной конструкции двух пар несущих балок. Иными словами, пара несущих балок образует один пролет, в каждом пролете на несущие балки опираются рамы модулей одного блока, следовательно, каждый протяженный блок установлен в эшелон в поперечном направлении (относительно рельсовых направляющих).
Для перемещения протяженных блоков в составе эшелона несущие балки оснащены ходовыми колесами, взаимодействующими с рельсовыми направляющими. Таким образом, при соединении основания ВЛБ с опорной конструкцией, также оснащенной ходовыми колесами, становится возможным перемещать весь эшелон кустовой буровой установки с помощью соответствующего механизма. В качестве такого механизма возможно использовать гидроцилиндры, корпуса которых установлены с помощью разъемных соединений на рельсовых направляющих со стороны ВЛБ. Из уровня техники известен подобный механизм перемещения (книга «Буровые комплексы. Современные технологии и обслуживание», под ред. А.М.Гусмана и К.П.Порожского, Научное издание. Екатеринбург, УГГГА, 2002 г., стр.402-403).
Расчет усилия перемещения с учетом трения качения подтвердил возможность перемещения по рельсовым направляющим балкам компактного эшелона кустовой буровой установки.
В данной области техники практично в качестве несущих балок использовать объемные балки коробчатого сечения, выполненные из металлического профиля. Коробчатая форма сечения характеризуется оптимальным сочетанием прочности и металлоемкости всей опорной конструкции.
Следует отметить, что в заявляемом техническом решении сохраняется модульный принцип образования протяженных блоков, более того, в компактном эшелоне возможно применять технологические и вспомогательные модули, идентичные соответствующим модулям, применяемым в эшелоне с продольным расположением протяженных блоков.
Для сокращения длины кустовой площадки за счет поперечного расположения протяженных боков в эшелоне при сохранении ее ширины, обусловленной наличием приемного моста в кустовой буровой установке, рационально в эшелоне устанавливать как минимум три протяженных блока. Для трех протяженных блоков опорная конструкция содержит три пары несущих балок, которые образуют три пролета. На несущие балки в первом и втором пролетах опираются рамы технологических модулей, соответственно образуются два смежных блока с технологическим оборудованием: первый и второй блоки, считая от ВЛБ; на несущие балки в третьем пролете опираются рамы вспомогательных модулей, таким образом, образуется третий блок со вспомогательным оборудованием.
Учитывая, что модули с насосным оборудованием и модули циркуляционной системы содержатся в двух смежных блоках, установленных рядом с ВЛБ, расстояние между оборудованием данных блоков в продольном направлении сокращается, следовательно, сокращается протяженность нагнетательного манифольда, идущего от модулей с насосами скважине, что приводит к сокращению потерь давления, положительно влияющему на качество строительства скважин.
Исходя из технологических особенностей строительства буровой скважины целесообразно, чтобы первый протяженный блок, установленный рядом в ВЛБ, содержал модули с насосным оборудованием.
Что касается блока со вспомогательным оборудованием, то данный блок образован как минимум модулями с электрооборудованием и компрессорным оборудованием, на рамах которых установлены контейнеры. К электрооборудованию относится: контейнер резервной дизельэлектростанции, контейнеры комплектного тиристорного устройства, комплектного распределительного устройства, контейнер низковольтного коммутирующего управления. Наличие резервной дизельэлектростанции в составе эшелона кустовой буровой установки исключает необходимость в разъединении кабельных коммуникаций для энергоснабжения оборудования при перемещении буровой установки от скважины к скважине в пределах куста.
В состав компактного эшелона кустовой буровой установки могут входить дополнительные модули, потребность в которых зависит от исходного задания, на основании которого создаются буровые установки.
Например, блок со вспомогательным оборудованием (третий блок) может содержать дополнительные вспомогательные модули, на рамах которых установлено оборудование цементировочного комплекса. При наличии дополнительных модулей цементировочного комплекса в составе третьего блока становится возможным электрооборудование и компрессорное оборудование устанавливать компактно с использованием двухуровневой рамы исходя из условия сохранения необходимой длины вспомогательного блока эшелона.
Кроме того, в состав компактного эшелона кустовой буровой установки могут входить как минимум два дополнительных вспомогательных модуля, на рамах которых установлено оборудование обогрева, а именно: контейнеры с парогенератором и контейнеры с теплогенератором. Причем один из модулей с парогенератором и теплогенератором устанавливается на ВЛБ, а другой - в непосредственной близости к первому технологическому блоку, содержащему оборудование циркуляционной системы, потребляющему тепло. Для расположения каждого из дополнительных модулей предусмотрено вспомогательное несущее средство. Например, для установки дополнительного модуля вблизи блока с оборудованием циркуляционной системы, целесообразно раму данного модуля устанавливать на вспомогательное несущее средство в виде кронштейнов, установленных на концевых участках соответствующих несущих балок.
Наличие дополнительных модулей в составе эшелона кустовой буровой установки оптимизирует процесс кустового бурения скважин и соответствует назначению эшелона - одновременно перемещать комплексы оборудования для строительства скважин в пределах куста.
Известно, что в эшелоне кустовой буровой установки технологические модули находятся под укрытием. Так, в данной полезной модели для сокращения межмодульных коммуникаций целесообразно, чтобы протяженные блоки с технологическими модулями содержали укрытие, объединяющее все модули, образующие упомянутые блоки. Возможен иной вариант выполнения укрытия, когда укрытие объединяло бы технологические модули в пределах каждого из упомянутых блоков.
Преимущество полезной модели заключается в рациональном использовании площади кустовой площадки за счет расположения протяженных блоков в компактном эшелоне в поперечном направлении (относительно рельсовых направляющих балок), при этом сокращается длина кустовой площадки при сохранении ее ширины, определяемой размерами вышечно-лебедочного блока с приемным мостом. Таким образом, кустовая площадка, примыкающая к рельсовым направляющим балкам, максимально используется для размещения на ней эшелона блоков кустовой буровой установки и оборудования приемного моста, примыкающего к вышечно-лебедочному блоку.
Кроме того, поперечное расположение протяженных блоков в эшелоне приводит к сокращению длины коммуникаций технологического и вспомогательного оборудования, следовательно, к сокращению межмодульных разъемных соединений.
Более подробно заявляемая полезная модель поясняется чертежами: на фигуре 1 изображен общий вид эшелона, на фигуре 2 - вид эшелона сверху, на фигуре 3 - разрез Б-Б, на фигуре 4 - разрез В-В.
Компактный эшелон кустовой буровой установки занимает кустовую площадку 1 к содержит установленные на рельсовые направляющие балки 2 основание 3 с оборудованием вышечно-лебедочного блока 4, к которому примыкает приемный мост 5, несущие балки 6 опорной конструкции, на которую установлены протяженные блоки 7. При этом несущие балки 6 расположены в поперечном направлении относительно рельсовых направляющих балок 2.
Основание 3 соединено с опорной конструкцией посредством винтовых тяг 8.
Для образования опорной конструкции несущие балки 6 соединены в поперечном направлении связями в виде поперечных тяг 9. Для формирования трех протяженных блоков 7 опорная конструкция содержит соответственно три пролета, образованных тремя парами несущих балок 6.
Для обеспечения возможности перемещения эшелона по рельсовым направляющим 2 основание 3 вышечно-лебедочного блока 4 (ВЛБ 4) и опорная конструкция оснащены ходовыми колесами 10, взаимодействующими с рельсовыми направляющими 2. При этом ходовые колеса 10 опорной конструкции установлены на несущих балках 6, выполненных в виде объемных балок с коробчатым сечением. Выполнение несущих балок 6 с коробчатым сечением обеспечивают возможность крепления ходовых колес 10 к нижней наружной поверхности несущей балки 10.
Для перемещения блоков 3, 7 служит механизм, содержащий гидроцилиндры 11, толкающие эшелон со стороны ВЛБ 4; корпус каждого гидроцилиндра 11 установлен на соответствующей рельсовой направляющей 2 с помощью разъемного соединения. Гидроцилиндры 11 связаны с гидравлическим приводом, обеспечивающим возможность выдвижения штоков гидроцилиндров, взаимодействующих с основание 3 ВЛБ 4.
На несущие балки 6 в первом и втором пролете опираются рамы технологических модулей. Так, технологические модули содержат: модуль 12 с буровыми насосами, модуль 13 технологический с емкостью долива бурового раствора, модуль 14 грубой очистки, модуль 15 обслуживания, модули 16 тонкой очистки, модули 17 бурового раствора, моду ль 18 водяной емкости с отсеком приготовления, модуль 19 подпорных насосов и приготовления.
Все технологические модули в пределах первого и второго блоков 7 объединены укрытием 20.
На несущие балки первого пролета установлены кронштейны 21, на которые опирается модуль 22 с контейнерами парогенератора и теплогенератора.
Для формирования третьего блока 7 на несущие балки в третьем пролете опираются рамы вспомогательных модулей, к ним относятся модули 23 цементировочного комплекса, модуль 24 с компрессорным оборудованием и двухуровневый модуль 25 электрооборудованием.
Модули 23 цементировочного комплекса содержат цементировочный насосный агрегат и склад цемента. Цементировочный насосный агрегат находится под укрытием 26.
В двухуровневом модуле 25 на раме нижнего уровня установлены: контейнер 27 комплектного тиристорного устройства и контейнер 28 низковольтного коммутирующего устройства, на раме верхнего уровня: контейнер 29 комплектного распределительного устройства (КРУ) и контейнер 30 резервной дизельэлектростанции (ДЭС). Расположение КРУ на верхнем уровне вызвано тем обстоятельством, что при таком расположении сохраняется необходимое изоляционное расстояние между токонесущим проводом, подводимым к КРУ, и землей.
Кроме того, немаслонаполненное оборудование КРУ позволяет установить контейнер 29 КРУ на верхний уровень модуля 25.
Двухуровневая рама модуля 25 аналогично традиционно применяемой раме опирается на несущие балки 6 в соответствующем пролете.
Рамы всех модулей прикреплены к несущим балкам 6 посредством разъемного соединения, например, болтового соединения.
Для функционирования кустовой буровой установки вне эшелона на кустовой площадке установлен энергоблок 31, содержащий дизель-электрические станции и топливный блок (фиг.2).
Монтаж компактного эшелона выполняется после подготовки кустовой площадки 1 под оборудование буровой установки, при этом длина кустовой площадки рассчитывается исходя из длины эшелона, ее ширина - исходя из длины наиболее протяженного приемного моста 5. При создании полезной модели установлено, что длина компактного эшелона короче длины эшелона с продольным расположением блоков примерно на 40 м.
На подготовленную кустовую площадку 1 укладываются рельсовые направляющие балки 2, на них устанавливается с помощью крановой техники основание 3, оснащенное ходовыми колесами 10, одновременно ведется монтаж опорной конструкции с несущими балками 6, также оснащенными ходовыми колесами 10. На основание 3 устанавливается соответствующее оборудование ВЛБ 4, на опорную конструкцию - технологические и вспомогательные модули (позиции с 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 23, 24, 25). Основание 3 ВЛБ 4 соединяется с несущими балками 6 опорной конструкции с помощью винтовых тяг 8.
При монтаже компактного эшелона осуществляют соединение всех коммуникаций, в том числе связь энергоблока 31 с КРУ 29 в единую систему, обеспечивающую функционирование эшелона.
Для перемещения от скважины к скважине в пределах куста штоки гидроцилиндров 11 выдвигаются, взаимодействуют с основанием 3 ВЛБ 4; усилие от выдвижения штоков гидроцилиндров 11 передается к основанию 3 ВЛБ 4, соединенному с опорной конструкцией. Таким образом, вышечно-лебедочный блок 4 вместе с протяженными блоками 7 перемещается на один ход. Наличие разъемного соединения корпуса гидроцилиндров 11 и рельсовых направляющих балок 6 позволяет устанавливать гидроцилиндры 11 на новое место на рельсовые направляющие 2 для перемещения компактного эшелона по рельсовым направляющим балкам 6 на следующий ход.
Таким образом, компактный эшелон кустовой буровой установки содержит необходимое оборудование для кустового бурения скважин и способен перемещаться вдоль рельсовых направляющих балок.
Заявляемая полезная модель адаптируется для макроклиматических районов с умеренным и холодным климатом благодаря применению соответствующих марок стали для изготовления металлоконструкций, предназначенных для создания компактного эшелона кустовой буровой установки.