Система рам и способ ее эксплуатации
FRAME SYSTEM AND METHOD OF ITS OPERATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области пространственных каркасных конструкций для надводной фонтанной арматуры, в частности к системе рам и способу ее эксплуатации.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известны различные рамы как для надводной фонтанной арматуры, так и для необитаемых подводных аппаратов. В частности, одним из аналогов является источник CN 206230551 U, опубл. 09.06.2017, в котором раскрыта рама для необитаемого подводного аппарата. Кроме того, из источника RU 2505664, опубл. известно использование вспомогательной рамы, в которую устанавливают фонтанную арматуру, соединяют и скрепляют раму. Еще одним релевантным источником является патент US 9702220 B2, опубл. 11.07.2017, в котором раскрыто использования опорной рамы для фонтанной арматуры. Рама согласно US 9702220 B2 включает в себя проушину для приема устройства подъемного крана. В источнике US 9738199 B2, опубл. 22.08.2017, раскрыто использование транспортировочной рамы для противовыбросового превентора. Известная транспортировочная рама может включать в себя заднюю часть и платформу, проходящую перпендикулярно задней части транспортировочной рамы. Транспортировочная рама может находится в положении, когда задняя часть расположена вертикально, а платформа расположена горизонтально. Это положение может использоваться, например, при монтаже или хранении противовыбросового превентора. При транспортировке превентора на грузовом автотранспорте, в вагоне или лодке, раму располагают так, что платформа в целом размещена вертикально, а задняя часть транспортировочной рамы размещена горизонтально. Процесс транспортировки превентора на транспортировочной раме может быть назван «буксировка методом полупогрузки». Транспортировочная рама включает одну или несколько балок, соединенных с платформой, например, болтовым или сварным соединением. Балки транспортировочной рамы могут быть соединены вместе на конце, противоположном платформе, с местом подъема. Место подъема может быть расположено так, чтобы можно было поднимать раму, например, с применением лебедки или крана.
Таким образом, из источника US 9738199 известна транспортировочная рама, имеющая следующие общие признаки с предлагаемым техническим решением: используется в двух положениях: транспортировочном и рабочем (для хранения); возможность поднимать и транспортировать раму с использованием лебедки или крана.
Отличительными признаками предлагаемого технического решения от известного согласно US 9738199 являются следующие: на предлагаемую транспортировочную раму погружают оборудование, установленное в защитной раме, в то время как на известную транспортировочную раму оборудование установлено без защитной рамы; в предлагаемом техническом решении перевод транспортировочной рамы с установленной на ней защитной рамой с надводной фонтанной арматурой из одного положения в другое осуществляется посредством проушин, расположенных на защитной раме или посредством проушин, расположенных на транспортировочной раме.
Надводная фонтанная арматура является объектом, имеющим смещенный центр тяжести, то есть негабаритным грузом. Транспортировка таких грузов всегда затруднена.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технический результат, достигаемый в предлагаемом техническом решении заключается в обеспечении перевода предлагаемой системы рам из горизонтального положения в вертикальное при установленной в защитную раму фонтанной арматуре, имеющей смещенный центр тяжести. Технический результат достигается благодаря тому, что защитная рама защитная рама выполнена с возможностью установки в нее надводной фонтанной арматуры путем крепления надводной фонтанной арматуры в местах крепления, а также благодаря тому, что защитная рама с установленной в ней надводной фонтанной арматурой выполнена с возможностью установки на транспортировочной раме посредством средств фиксации. В отличие от смещенного центра тяжести, который имеется при транспортировке надводной фонтанной арматуры, являющейся негабаритным грузом, отдельно, то есть только в защитной или только в транспортировочной раме, предлагаемая система рам обеспечивает образование общего центра тяжести, располагаемого в центре конструкции. Это позволяет повысить устойчивость нагруженной системы рам при транспортировке, переводе из рабочего положения в транспортировочное, и удобство эксплуатации, включая расширение возможностей сборки, проведения испытаний надводной фонтанной арматуры и ее хранении.
В рамках заявленного изобретения возможно достижение и иных технических результатов, прямо не предусмотренные предлагаемым техническим решением.
Согласно первому аспекту заявленного технического решения предложена система рам для надводной фонтанной арматуры,
защитная рама представляет собой пространственную конструкцию, включающую первый рамный модуль и второй рамный модуль, каждый из которых содержит балки по существу прямоугольного поперечного сечения, соединенные между собой сварным соединением с образованием конструкции в форме параллелепипеда, по меньшей мере две стороны которого образованы сеткой, соединенной с балками болтовым соединением, в двух крайних вершинах каждого рамного модуля на балках расположены первые транспортировочные проушины с одним отверстием, между которыми на балках расположены многопозиционные проушины с множеством отверстий;
защитная рама выполнена с возможностью установки в нее надводной фонтанной арматуры путем крепления надводной фонтанной арматуры в по меньшей мере двух местах крепления, причем по меньшей мере одно первое место крепления расположено на балке первого рамного модуля, и по меньшей мере одно второе место крепления расположено на балке второго рамного модуля;
защитная рама с установленной в ней надводной фонтанной арматурой выполнена с возможностью установки на транспортировочной раме посредством средств фиксации;
транспортировочная рама представляет собой пространственную конструкцию, включающую рабочую часть и транспортировочную часть, расположенные взаимоперпендикулярно, рабочая и транспортировочная части содержат балки по существу двутаврового сечения, соединенные между собой сварным соединением,
рабочая часть включает в себя по меньшей мере две полых балки для вил погрузчика,
рабочая часть содержит вторые транспортировочные проушины, расположенные на концах балок рабочей части, а транспортировочная часть содержит третьи транспортировочные проушины, расположенные на концах балок транспортировочной части;
транспортировочная рама находится в рабочем горизонтальном положении, когда ее рабочая часть расположена в горизонтальном положении, а ее транспортировочная часть расположена в вертикальном положении, и
транспортировочная рама находится в транспортировочном вертикальном положении, когда ее рабочая часть расположена в вертикальном положении, а ее транспортировочная часть расположена в горизонтальном положении;
транспортировочная рама выполнена с возможностью ее перевода из рабочего горизонтального положения в транспортировочное вертикальное положение и наоборот с использованием по меньшей мере первых проушин.
В предлагаемой системе рам защитная рама может содержать индикаторы визуального контроля расположения задвижек надводной фонтанной арматуры, выполненные с нанесением эластомерного покрытия.
В предлагаемой системе рам защитная рама может содержать опоры для жестких выкидной линии и линии глушения надводной фонтанной арматуры, выполненные с нанесением эластомерного покрытия.
В предлагаемой системе рам защитная рама и транспортировочная рама снабжены защитными бамперами, установленными в местах, где имеются части надводной фонтанной арматуры, выступающие относительно защитной и транспортировочной рам.
Согласно еще одному варианту заявленного технического решения предлагается способ эксплуатации системы рам для надводной фонтанной арматуры, включающей защитную раму и транспортировочную раму,
защитная рама представляет собой пространственную конструкцию, включающую первый рамный модуль и второй рамный модуль, каждый из которых содержит балки по существу прямоугольного поперечного сечения, соединенные между собой сварным соединением с образованием конструкции в форме параллелепипеда, по меньшей мере две стороны которого образованы сеткой, соединенной с балками болтовым соединением, в двух крайних вершинах каждого рамного модуля на балках расположены первые транспортировочные проушины с одним отверстием, между которыми на балках расположены многопозиционные проушины с множеством отверстий;
защитная рама выполнена с возможностью установки в нее надводной фонтанной арматуры путем крепления надводной фонтанной арматуры в по меньшей мере двух местах крепления, причем по меньшей мере одно первое место крепления расположено на балке первого рамного модуля, и по меньшей мере одно второе место крепления расположено на балке второго рамного модуля;
защитная рама с установленной в ней надводной фонтанной арматурой выполнена с возможностью установки на транспортировочной раме посредством средств фиксации;
транспортировочная рама представляет собой пространственную конструкцию, включающую рабочую часть и транспортировочную часть, расположенные взаимоперпендикулярно, рабочая и транспортировочная части содержат балки по существу двутаврового сечения, соединенные между собой сварным соединением,
рабочая часть включает в себя по меньшей мере две полых балки для вил погрузчика,
рабочая часть содержит вторые транспортировочные проушины, расположенные на концах балок рабочей части, а транспортировочная часть содержит третьи транспортировочные проушины, расположенные на концах балок транспортировочной части;
транспортировочная рама находится в рабочем горизонтальном положении, когда ее рабочая часть расположена в горизонтальном положении, а ее транспортировочная часть расположена в вертикальном положении, и
транспортировочная рама находится в транспортировочном вертикальном положении, когда ее рабочая часть расположена в вертикальном положении, а ее транспортировочная часть расположена в горизонтальном положении;
транспортировочная рама выполнена с возможностью ее перевода из рабочего горизонтального положения в транспортировочное вертикальное положение и наоборот с использованием по меньшей мере первых проушин;
способ включает
установку надводной фонтанной арматуры в защитную раму
путем крепления надводной фонтанной арматуры в указанных по меньшей мере двух местах крепления
и
путем взаимного соединения первого рамного модуля защитной рамы и второго рамного модуля защитной рамы относительно надводной фонтанной арматуры;
установку защитной рамы с установленной в ней надводной фонтанной арматурой на транспортировочную раму, когда транспортировочная рама находится в рабочем горизонтальном положении;
перевод транспортировочной рамы вместе с защитной рамой из рабочего горизонтального положения в транспортировочное вертикальное положение с использованием по меньшей мере одного подъемного крана;
при переводе транспортировочной рамы из горизонтального положения в вертикальное
используют первые проушины защитной рамы; либо
используют вторые проушины транспортировочной рамы, расположенные на концах балок рабочей части, заодно с третьими проушинами транспортировочной рамы, расположенными на концах балок транспортировочной части.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 проиллюстрирован общий вид системы рам, на котором видно, что надводная фонтанная арматура установлена в защитную раму, а защитная рама установлена на транспортировочную раму;
На фиг. 2 проиллюстрирована защитная рама в разобранном виде, включающая два модуля;
На фиг. 3 проиллюстрирована защитная рама в собранном виде, включающая два модуля;
На фиг. 4 проиллюстрирована транспортировочная рама;
На фиг. 5 схематично проиллюстрирована система рам в рабочем горизонтальном положении для тестирования надводной фонтанной арматуры;
На фиг. 6 схематично проиллюстрирована система рам в положении при переводе из рабочего горизонтального положения для тестирования надводной фонтанной арматуры в транспортировочное вертикальное положение для транспортировки;
На фиг. 7 схематично проиллюстрирована система рам в транспортировочном вертикальном положении для транспортировки.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Система 1 рам для надводной фонтанной арматуры 2 включает защитную раму 3 и транспортировочную раму 4. На фиг. 1 проиллюстрирован общий вид системы 1 рам, на котором видно, что надводная фонтанная арматура 2 установлена в защитную раму 3, а защитная рама 3 установлена на транспортировочную раму 4.
Защитная рама 3 для надводной фонтанной арматуры 2 может быть использована для эксплуатации надводной фонтанной арматуры, которая не является стационарной, а является плавучей или мобильной, иными словами ее перемещают от одной скважины к другой для заканчивания и ремонта скважин. Конструкция защитной рамы 3 позволяет надежно крепить надводную фонтанную арматуру 2 к транспортировочной раме 4. Однако, защитная рама 3 также может быть присоединена к любому подходящему транспортировочному средству. Средства крепления защитной рамы 3 к транспортировочной раме 4 могут представлять собой любые подходящие средства крепления, в частности, болтовое или шпилечное соединение.
Защитная рама 3 представляет собой пространственную конструкцию, включающую первый рамный модуль 5 и второй рамный модуль 6, как изображено на фиг.  и фиг. 3. Первый модуль 5 и второй модуль 6 в целом выполнены одинаковыми с соблюдением симметрии и могут отличаться только расположением площадок 7 для задвижек 8 надводной фонтанной арматуры 2 и расположением индикаторов 9 визуального контроля расположения задвижек, поскольку расположение площадок 7 зависит от расположения трубопроводов на самой фонтанной арматуре.
Индикаторы 9 установлены возле каждой задвижки надводной фонтанной арматуры 2 для определения ее положения, то есть положения «открыто» и положения «закрыто», оператором буровой установки при визуальном контроле. Индикаторы 9 могут быть окрашены в разные цвета и иметь различную форму для обеспечения операторам возможности видеть положение задвижек из различных положений оператора, например, при нахождении оператора под защитной рамой с надводной фонтанной арматурой.
Каждый из рамных модулей 5, 6 содержит балки 10 по существу прямоугольного поперечного сечения, соединенные между собой сварным соединением с образованием конструкции в форме параллелепипеда, две из сторон которого образованы сеткой, соответственно первой сеткой 11 и второй сеткой 12, соединенными с балками 10 болтовым соединением 13. Первая сетка 11, перекрывает ту сторону защитной рамы 3, через которую проходят задвижки 8 фонтанной арматуры 2, а вторая сетка 12 перекрывает ту сторону защитной рамы, через которую проходит патрубок 14 под элеватор. В первой сетке 11 выполнены площадки 7 для задвижек фонтанной арматуры 2.
Защитная рама 3 снабжена проушинами нескольких видов, в частности, в двух крайних вершинах каждого рамного модуля 5, 6 на балках расположены первые транспортировочные проушины 15 с одним отверстием, между которыми на балках 10 расположены многопозиционные проушины 16 с множеством отверстий. Кроме того, на балках 10 могут быть расположены и другие дополнительные транспортировочные проушины с одним отверстием.
Оба вида проушин позволяют осуществлять грузоподъемные операции с надводной фонтанной арматурой, находящейся в защитной раме 3, установленной на транспортировочную раму 4, как в рабочем горизонтальном положении, так и в транспортировочном вертикальном положении, а многопозиционные проушины дополнительно обеспечивают возможность грузоподъемных операций при эксплуатации системы рам, содержащей надводную фонтанную арматуру 2, имеющую смещенный центр тяжести как у любого негабаритного груза. Рабочее горизонтальное положение рамы 4 и транспортировочное вертикальное положение рамы 4 отличаются друг от друга и проиллюстрированы на Фиг. 5-7.
Проушины также применяются для строповки тросами системы 1 рам с установленной в ней надводной фонтанной арматурой, то есть надводной фонтанной арматурой в сборе с защитной и транспортировочной рамами, во время ее транспортировки на грузовом автомобиле или судне из цеха на площадки и на буровую установку. Систему 1 рам закрепляют тросами от проушин к кронштейнам на прицепе автомобиля или палубе судна.
Схема перевода транспортировочной рамы 4 из рабочего горизонтального положения в транспортировочное вертикальное положение показана на Фиг. 5-7.
Защитная рама 3 выполнена с возможностью установки на транспортировочной раме 4 посредством средств фиксации, включающих, например, болтовое или шпилечное соединение. Надводную фонтанную арматуру 2 устанавливают в защитную раму 3 в места 17 для крепления, содержащие множество отверстий для крепления надводной фонтанной арматуры 2 посредством болтов. Каждый рамный модуль 5,6 снабжен таким местом 17 для крепления. Защитная рама 3 содержит по меньшей мере два места 17 крепления, в рассматриваемом варианте осуществления защитная рама 3 содержит четыре места крепления: на первом рамном модуле 5 имеется два места 17 крепления, причем первое место 17 крепления расположено на нижней части первого рамного модуля 5, как видно из Фиг.2, а второе место 17 крепления расположено в верхней части первого рамного модуля 5, второе место 17 на чертежах не отображено. Аналогично расположены места 17 крепления на втором рамном модуле 6.
Таким образом, защитная рама 3 выполнена с возможностью установки в нее надводной фонтанной арматуры 2 путем крепления надводной фонтанной арматуры 2 в по меньшей мере двух местах 17 крепления, причем по меньшей мере одно первое место 17 крепления расположено на балке 10 первого рамного модуля 5, и по меньшей мере одно второе место 17 крепления расположено на балке 10 второго рамного модуля 6.
Таким образом, первый рамный модуль 5 и второй рамный модуль 6 присоединяют к надводной фонтанной арматуре 2 и соединяют рамные модули между собой относительно надводной фонтанной арматуры 2.
При установке надводной фонтанной арматуры 2 в защитную раму 3 ее ориентируют таким образом, чтобы задвижки 8 фонтанной арматуры 2 были расположены в соответствии с расположением площадок 7 для задвижек на защитной раме 3.
Защита надводной фонтанной арматуры 2 от падающих объектов и других повреждений в рабочем горизонтальном и транспортировочном вертикальном положении системы 1 рам осуществляется за счет первой сетки 11 и второй сетки 12, которая в неограничивающем варианте осуществления изобретения выполнена из стеклопластика, и которая крепится к защитной раме 3 при помощи болтового соединения 13. Использование сеток из стеклопластика позволяет снизить вес защитной рамы 3 при сохранении ее защитных функций.
Также на защитная рама 3 снабжена бамперами предусмотрены бамперы 18, предназначенные для защиты выступающих частей надводной фонтанной арматуры 2, в частности задвижек 8, патрубка 14 под элеватор, а также индикаторов 9 визуального контроля задвижек 8.
Для упрощения сборки модулей 5 и 6 защитной рамы 3 на стыкующейся стороне первого модуля 5 предусмотрены направляющие стержни 19, а на ответной стыкующейся стороне второго модуля 6 предусмотрены углубления (не показано на чертежах) для стержней 19. Это обеспечивает увеличение жесткости конструкции защитной рамы 3 и перераспределение создаваемых в ней напряжений в процессе эксплуатации. Таким образом, описанная конструкция защитной рамы 3 позволяет установить в защитную раму 3 различные модификации надводной фонтанной арматуры, если существует возможность просверлить в ней резьбовые отверстия в местах соединения с рамой.
Защитная рама 3 также содержит опоры 20 для жестких выкидной линии и линии глушения надводной фонтанной арматуры 2, выполненные с нанесением эластомерного покрытия для обеспечения демпфирования.
А для фиксации подключенных гибких выкидной линии и линии глушения (на чертежах не показаны) защитная рама 3 имеет регулируемые кронштейны 21, обеспечивающие безопасность как самого соединения, так и персонала.
Универсальность защитной рамы 3 достигается благодаря тому, что она сборная, состоит из двух модулей 5 и 6, бамперы 18 выполнены отсоединяемыми, что также вносит свой вклад в возможность установки защитной рамы 3 на различные модификации надводной фонтанной арматуры.
Как изображено на Фиг. 4 транспортировочная рама 4 представляет собой пространственную конструкцию, включающую рабочую часть 22 и транспортировочную часть 23, расположенные взаимоперпендикулярно, рабочая и транспортировочная части 22 и 23 рамы 4 содержат балки 24 двутаврового сечения, соединенные между собой сварным соединением. Рабочая часть 22 включает в себя две полых балки 25 для вил погрузчика. Рабочая часть 22 содержит вторые транспортировочные проушины 26, расположенные на концах балок 24 рабочей части 22, а транспортировочная часть 23 также содержит третьи транспортировочные проушины 27, расположенные на концах балок 24 транспортировочной части 23.
Защитную раму 3 устанавливают на транспортировочную раму 4 в таком положении, в котором патрубок 14 под элеватор располагается вдоль рабочей части 22 транспортировочной рамы 4.
Транспортировочная рама 4 расположена в рабочем горизонтальном положении, когда ее рабочая часть 22 расположена в горизонтальном положении, а транспортировочная часть 23 - в вертикальном положении; и транспортировочная рама 4 расположена в транспортировочном вертикальном положении, когда ее рабочая часть 22 расположена в вертикальном положении, а транспортировочная часть 23 - в горизонтальном положении.
При расположении транспортировочной рамы 4 в рабочем горизонтальном положении в сборе с защитной рамой 3 с установленной в ней надводной фонтанной арматурой 2 возможно проводить испытания надводной фонтанной арматуры 2, а также дополнять ее недостающими деталями.
Транспортировочная рама 4 выполнена с возможностью ее перевода из рабочего горизонтального положения в транспортировочное вертикальное положение и наоборот.
Способ эксплуатации рам включает следующие этапы. Сначала надводную фонтанную арматуру 2 устанавливают в защитную раму 3 путем размещения первого модуля 5 защитной рамы 3 и второго модуля 6 защитной рамы 3 вокруг фонтанной арматуры 2 с последующим соединением надводной фонтанной арматуры 2 с первым рамным модулем 5 и вторым рамным модулем 6 в месте 17 для крепления надводной фонтанной арматуры 2. Вместе с тем первый рамный модуль 5 и второй рамный модуль 6 защитной рамы 3 соединяют между собой использованием стержней 19 на первом рамном модуле 5 и ответных углублений на втором рамном модуле 6. Затем собранную защитную раму 3 с установленной в нее фонтанной арматурой 2 устанавливают на рабочую часть 22 транспортировочной рамы 4, когда транспортировочная рама 4 находится в рабочем горизонтальном положении. Для облегчения установки фонтанной арматуры 2 рабочая часть 22 транспортировочной рамы 4 снабжена направляющими 28, как наилучшим образом видно на фиг. 4, где проиллюстрирована транспортировочная рама 4 отдельно.
Далее, с использованием по меньшей мере одного подъемного крана систему 1 рам, то есть транспортировочную раму 4 вместе в сборе с защитной рамой 3 с установленной в ней надводной фонтанной арматурой, переводят из рабочего горизонтального положения в транспортировочное вертикальное положение. При переводе транспортировочной рамы из горизонтального положения в вертикальное используют первые транспортировочные проушины 15 защитной рамы 3, либо используют вторые транспортировочные проушины 26, расположенные на концах балок 24 рабочей части 22 одновременно с третьими проушинами 21, расположенными на концах балок 24 транспортировочной части 23.
При переводе из рабочего горизонтального положения в транспортировочное вертикальное положение дополнительная устойчивость достигается благодаря подпятникам 29.
На фиг. 6 видно, что вторые проушины 26 и третьи проушины 27 могут быть использованы для перевода системы рам из рабочего положения в транспортировочное с помощью двух кранов, а также первые проушины 15 могут быть использованы для перевода системы рам из рабочего положения в транспортировочное с помощью одного крана.
Положение системы рам, проиллюстрированное на фиг. 7, используется как для транспортировки, так и для соединения надводной фонтанной арматуры со скользящей трубной секцией и дальнейшей транспортировки системы 1 рам с надводной фонтанной арматурой 2 и присоединенной к ней скользящей трубной секцией.
В контексте настоящего описания слова «первый», «второй», «третий» и т.д. используются в виде прилагательных исключительно для того, чтобы отличать существительные, к которым они относятся, друг от друга, а не для целей описания какой-либо конкретной связи между этими существительными. Так, например, следует иметь в виду, что использование терминов «первые проушины» и «третьи проушины» не подразумевает какого-либо порядка, отнесения к определенному типу, равно как и их само по себе наличие не предполагает, что некие «вторые проушины» обязательно должны существовать в той или иной ситуации, несмотря на то, что в конкретном случае существуют также и «вторые проушины».
Изложенный в тексте заявки вариант осуществления предлагаемого технического решения не является единственно возможным, в рамках формулы изобретения могут существовать и другие варианты осуществления предлагаемого технического решения, очевидные специалисту в данной области техники. Настоящее описание следует рассматривать только как обеспечение понимания предлагаемого технического решения, а не определение его объема и границ.