МОБИЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ БУРЕНИЯ И РЕМОНТА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН МБР (ВАРИАНТЫ)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к области машиностроения, преимущественно к области подъемной и буровой техники, а более конкретно - к мобильным установкам для бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин, и может быть использована и в других механизмах, где требуется создание больших усилий, плавный, управляемый подъем и перемещение тяжелых и крупногабаритных грузов.
Мобильная установка для бурения и ремонта скважин МБР с номинальной грузоподъемностью 80-200 тонн, преимущественно 125 тонн, может быть использована для бурения скважин, для спуска и подъема насосно-компрессорных и бурильных труб, штанг, разбуривания цементных мостов, ловильных работ и других операций при текущем и капитальном ремонте и освоении газовых, нефтяных и нагнетательных скважин.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ.
Известны мобильные установки для бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин, которые конструктивно различаются в зависимости от способности перемещения своим ходом, грузоподъемности, производительности, вида привода основной лебедки, возможности комплектации верхним силовым приводом, удобством выставки на скважине.
Специфика мобильных буровых агрегатов связана с ограничением габарита по ширине и в этой связи неприменимы наиболее часто используемые соосные схемы соединения барабанов лебедки с приводом и тормозом, когда момент вращения передается без приложения бокового усилия на консоль вала и опорный подшипник, который и так весьма нагружен от талевого каната.
Обычно на консоли вала бурового барабана монтируют две или три звездочки цепных трансмиссий и столько же оперативных муфт для соединения со вспомогательным тормозом и приводным редуктором. Если с помощью муфт осуществляют оперативное переключение скоростей при спускоподъемных операциях для оптимизации этого процесса: от максимальной - для подъема незагруженного элеватора до скорости, соответствующей нагрузке от поднимаемой трубной колонны - то кроме муфты и звездочки трансмиссии вспомогательного тормоза на консоли вала бурового барабана устанавливают еще две звездочки и две муфты (для двух скоростей).
Привод в некоторых агрегатах осуществляется от одной трансмиссии, но в этом случае в системе привода обычно используют автоматическую коробку скоростей (например, коробку Алиссона).
При жестком креплении ведомого элемента трансмиссии (тихоходной звездочки) на валу и жестком креплении корпуса ведущего элемента к раме агрегата на консоль вала, помимо момента вращения, передается боковое усилие, равное натяжению тяговой ветви цепи. Жесткое крепление приводного редуктора на раме агрегата и установка на нем ведущих элементов трансмиссий для привода барабана создает трудности регулировки цепных передач, требует высокой точности и, следовательно, удорожает производство.
Кроме того, при данной схеме монтажа трудно обеспечить герметичность цепных кожухов и организовать работы цепей в масляной ванне, значительно повышающей долговечность трансмиссии по сравнению с капельным методом смазки.
Известна разработанная в ОАО «Мобильные Буровые Системы» установка для бурения, испытания и ремонта нефтяных и газовых скважин УПА-80, которая для удешевления, упрощения и снижения металлоемкости конструкции с сохранением ее функциональных возможностей для выполнения работ при освоении и ремонте нефтяных и газовых скважин содержит самоходное транспортное средство, раму с установленным на ней оборудованием, лебедку, трансмиссию привода лебедки, раздаточный редуктор, телескопическую мачту с кронблоком, полати и оттяжки, талевую систему, гидроаутригеры и ремонтную площадку, в которой лебедка установки выполнена однобарабанной с цепным приводом, а раздаточный редуктор выполнен коническим - одноступенчатым, на консольном конце которого посредством трехрядной цепи закреплена звездочка для привода вала барабана лебедки, при этом на раме жестко установлены передняя опора мачты прямоугольной арочной конструкции и задняя опора мачты, выполненная в виде пространственной фермы, с которой шарнирно соединена нижняя секция мачты, а на верхней секции мачты установлены две скобы, предназначенные для крепления мачты в горизонтально-транспортном положении к передней опоре мачты, и полати, снабженные приспособлением для эвакуации верхового рабочего и связанные шарнирно с возможностью контактирования с нижней секцией мачты, при этом ремонтная площадка закреплена шарнирно на задней опоре мачты с возможностью трансформации из рабочего положения в транспортное, а талевая система снабжена талевым блоком, причем полати снабжены системой автоматической установки при выдвижении верхней секции вышки, а на ремонтной площадке установлен пульт управления [1, 2].
Известен разработанный ЗАО НПАК «РАНКО» мобильный ремонтно-буровой агрегат, включающий самоходную транспортную базу, например грузовой автомобиль, на платформе которой смонтированы мачта с талевой системой, буровая лебедка, механический привод основных механизмов, гидравлический привод вспомогательных механизмов, передние и задние гидравлические аутригеры, характерной особенностью которого является то, что он снабжен смонтированной на транспортной базе дополнительной регулировочной платформой, закрепленной на задних аутригерах и состоящей из двух подвижно соединенных между собой и расположенных друг над другом частей, причем верхняя часть дополнительной платформы соединена с задними аутригерами и опирается на ролики, смонтированные на нижней части на осях, параллельных продольной оси агрегата, с возможностью ограниченного перемещения поперек этой оси с помощью гидроцилиндров, приводимых от гидропривода агрегата, что позволяет обеспечить и упростить регулировку агрегата при установке его на скважине [3].
Известны мобильные ремонтные агрегаты фирмы KREMCO (США, филиал фирмы в Канаде) аналогичной конструкции, отличающиеся наличием вспомогательного тормоза. Последний, в силу специфики мобильных агрегатов, имеющих ограничение по ширине, расположен не соосно с буровым барабаном, а соединен с ним цепной трансмиссией, включаемой оперативной (например, дисковой пневматической) муфтой, что, тем не менее, увеличивает габарит лебедки по ширине [4].
Известны мобильные ремонтно-буровые агрегаты фирмы KIN RIG (Канада), у которых в отличие от вышеуказанных барабаны приводятся непосредственно от приводного редуктора, жестко установленного на основании, посредством цепи [5]. Такое техническое решение увеличивает нагрузки на валы барабанов из-за жесткой установки корпуса редуктора с ведущим элементом на основании.
Известен разработанный в ОАО «Мобильные Буровые Системы», предназначенный для ремонта и бурения нефтяных и газовых скважин агрегат ремонтно-буровой АР32/40, в котором для упрощения конструкции агрегата с облегчением и упрощением регулировки агрегата на устье скважины с сохранением его функциональных возможностей при использовании для бурения, обслуживания и ремонта скважин, используется шасси самоходной транспортной базы, например, грузового автомобиля, оборудование, в том числе, мачта с талевой системой, буровая лебедка, приводы механизмов, передние и задние аутригеры, причем оборудование агрегата расположено на раме, жестко установленной на шасси самоходной транспортной базы выше ее колес, мачта установлена в задней части рамы с возможностью трансформации в горизонтально-транспортное положение, для чего основание мачты шарнирно соединено с задней опорой и с гидравлическими домкратами, при этом в верхней части мачты установлен кронблок и элементы крепления силовых растяжек, которые соединены с передней частью рамы, причем сбоку к мачте прикреплен стояк с разъемным манифольдом, а буровая лебедка выполнена однобарабанной и расположена в центральной части рамы, при этом в задней части рамы установлены кабина оператора и вспомогательная гидроприводная лебедка, которыми дополнительно снабжен агрегат, а также приустьевая площадка, выполненная с возможностью изменения ее габаритов, соединенная с рамой агрегата передними стойками, причем передняя опора мачты, на которую мачта опирается в горизонтально-транспортном положении, закреплена на бампере самоходной транспортной базы, а мачта агрегата может быть выполнена односекционной с открытой передней гранью или двухсекционной телескопической [6].
Известна мобильная буровая установка, которая содержит многоосное шасси, буровую мачту, устройство для подъема мачты, в которой для облегчения и упрощения регулировки буровой установки на устье скважины мачта выполнена съемной, основание установки снабжено опорами, закрепленными с возможностью поворота и фиксации в рабочем и транспортном положениях [7], но съемная конструкция мачты требует дополнительного оборудования и это усложняет эксплуатацию самой установки при бурении скважин.
Известен мобильный ремонтно-буровой агрегат, содержащий многоосное шасси, буровую мачту, устройство для подъема мачты в вертикальное рабочее положение, опорные домкраты с тарелями для горизонтирования и регулировочную платформу, посредством которой происходит ориентирование агрегата по отношению к скважине. Установка предназначена для бурения и подземного ремонта скважин. Наличие регулировочной платформы облегчает и упрощает регулировку мачты на устье скважины, но функции агрегата ограничены использованием мачты определенной высоты. [8].
Известна разработанная ранее заявителем - ОАО "Специальное конструкторское бюро транспортного машиностроения" (ОАО «СПЕЦМАШ» установка подъемная для бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин К-703МБР-160Г, содержащая тракторное шасси К-703МТП, смонтированную на раме шасси платформу, на которую установлены телескопическая вышка, гидравлическая лебедка, талевая система, инструмент и оборудование для подачи бурового раствора, в которой для повышения производительности буровых работ применена гидравлическая лебедка, позволяющая максимально использовать мощность приводного двигателя за счет плавного регулирования частоты вращения барабана лебедки, причем для обеспечения режима бурения один из насосов гидравлической лебедки переключается на привод бурового ротора [9].
Техническими недостатками конструкции данной мобильной установки, ограничивающими технические возможности и производительность работ, являются использование шасси трактора К-703МТП с ломающейся рамой, ухудшающей условия управляемости при транспортировке, отсутствие в комплекте поставки верхнего силового привода, необходимость монтажа всего оборудования на специальной платформе, устанавливаемой на раме шасси.
Общим техническим недостатком описанных выше известных конструкций мобильных буровых установок является использование устанавливаемых на рамах шасси платформ, на которые обычно крепится установочное и буровое оборудование, что существенно усложняет и утяжеляет конструкции установок в целом и снижает их надежность, в частности монтаж бурового оборудования на переходной платформе, увеличивает вес всей установки до 5 тонн.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототипом) является разработанная ОАО «Мобильные Буровые Системы» установка буровая МБУ 125, содержащая подъемный блок на раме самоходного шасси марки (БАЗ-69099 с колесной формулой 12×12), оснащенный двухскоростной коробкой отбора мощности приводной двигатель, раздаточный редуктор, трансмиссии привода лебедки, телескопическую вышку с кронблоком, талевую систему с крюкоблоком, аварийный привод, характерной особенностью которой является то, что она снабжена, установленными на раме однобарабанной лебедкой с трансмиссиями тихого и быстрого хода, с трансмиссией аварийного привода, с двумя дисковыми пневматическими фрикционными муфтами, расположенной параллельно относительно продольной оси раздаточного редуктора, валы которого находятся в зацеплении с возможностью передачи крутящего момента через соединительные элементы на трансмиссии тихого и быстрого хода лебедки, причем трансмиссии тихого и быстрого хода лебедки и аварийного привода содержат цепные редукторы, которые снабжены цельносварными маслонаполненными корпусами со смотровыми окнами, причем редукторы тихого и быстрого хода закреплены на раме нижней частью, а верхней частью на валу барабана лебедки, при этом редуктор аварийного привода, находящийся в постоянном зацеплении с гидромоторами, шлицевым концом вала шарнирно соединен через соединительные элементы и рычаг включения с трансмиссией аварийного привода и трансмиссией тихого хода лебедки, причем на верхней секции телескопической вышки установлен поддон с возможностью укладки на него крюкоблока в транспортное положение. Все трансмиссии установки одеты на пустотелые шлицевые валы, которые установлены на подшипниках, большая дисковая пневматическая муфта состоит из зубчатого колеса, соединенного с пустотелым шлицевым валом ведущего и ведомого дисков и снабжена вкладышами, нажимными секторами, диафрагмой, с возможностью взаимного контактирования. Привод лебедки осуществляется с помощью редукторов, выполненных цепными с цельносварными маслонаполненными корпусами и смотровыми окнами, при этом редуктор аварийного привода служит для аварийного привода лебедки с помощью гидромоторов, которые установлены в крышку редуктора с возможностью передачи вращательного момента на вал редуктора. Вышка данной установки состоит из двух секций: нижней и верхней, представляющих собой сварные фермы П-образной формы (с открытой передней гранью), сваренные из труб прямоугольного и квадратного сечения, при этом к верхней секции приварена рама кронблока. На вышку монтируется ряд устройств и приспособлений для различных технологических целей при строительстве скважин, например, в опорные проушины и фланцы, которые имеются в нижней части нижней секции, подвешивается балкон верхового [10].
Общим техническим недостатком как установки-прототипа, так и большинства других известных мобильных буровых установок и агрегатов является применение механических трансмиссий, в состав которых входят различные редукторы, муфты и цепные передачи, существенно снижающие надежность привода и значительно повышающие трудоемкость обслуживания лебедок, при этом зубчатые зацепления в приводе создают высокие динамические нагрузки в элементах привода и снижают его надежность и долговечность.
Общим техническим недостатком известных мобильных буровых установок является также отсутствие нормально замкнутых тормозов и автоматической защиты от перегрузок, что существенно снижает надежность тормозной системы и уровень безопасности эксплуатации известных установок в целом.
ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ
Техническим результатом, достигаемым при реализации и использовании заявляемой полезной модели, является:
повышение производительности буровых и ремонтных работ;
повышение мощности рабочего оборудования установки;
сокращение энергоемкости функционирования установки;
расширение функциональных возможностей установки с обеспечением возможности бурения горизонтальных скважин и забуриванию вторых стволов,
повышение надежности и безопасности функционирования и эксплуатации рабочего оборудования установки;
снижение материалоемкости и веса оборудования, и соответственно, транспортной мобильности и проходимости установки;
улучшение управляемости рабочим оборудованием установки;
сокращение времени проведения спуско-подъемных операций снижение стоимости изготовления и эксплуатации установки;
упрощение эксплуатации оборудования установки;
упрощение технологических процессов изготовления, сборки и подготовки рабочего оборудования установки к эксплуатации;
повышение комфортности и безопасности работы обслуживающего персонала;
возможность модифицирования установки с повышением грузоподъемности до 200 тонн.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Поставленная цель и требуемый технический результат достигаются тем, что мобильная установка для бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин, содержащая установленные на раме шасси лебедку с приводом и вышку с рабочим оборудованием, согласно полезной модели содержит установленные непосредственно на раме многоосного шасси гидролебедку в безредукторном исполнении с приводом от гидронасосов и вышку с гидравлическими подъемниками и рабочим оборудованием с гидроприводами.
В качестве многоосного шасси установка содержит многоосное автомобильное шасси, например, четырехосное автомобильное шасси Минского завода колесных тягачей марки МЗКТ-652712, пятиосное шасси марки МЗКТ-7004 или шестиосное шасси марки МЗКТ-7003 или иное аналогичное по функциональным возможностям многоосное автомобильное шасси.
При этом мобильная установка в преимущественном варианте выполнена с возможностью функционирования от привода автомобильного шасси, например, непосредственно от карданного вала автомобильного шасси, на раме многоосного шасси смонтировано гидравлическое установочное оборудование, преимущественно в виде гидродомкратов, а гидролебедка изготовлена с приводом гидронасосов лебедки непосредственно от карданного вала шасси и/или установленного на раму многоосного шасси двигателя.
Вышка мобильной установки по полезной модели снабжена двумя гидроцилиндрами подъема вышки и выполнена состоящей из двух секций с открытой передней гранью и телескопическим двухсторонним гидроцилиндром выдвижения верхней секции, с шарнирной конструкцией сочленения и с возможностью функционирования верхней и нижней секций преимущественно на сжатие, а также снабжена гидравлическим верхним силовым приводом с гидротормозом.
При этом гидронасосы, гидролебедка, гидравлические подъемники вышки, гидравлический верхний силовой привод, гидротормоз гидравлического верхнего силового привода, гидродомкраты и гидроприводы рабочего оборудования присоединены к единой гидросистеме с гидробаком и гидрораспределителем с единой системой управления с единым пультом управления, расположенном в кабине оператора, изготовленной с возможностью вынесения на поворотной штанге к рабочей площадке и подъема на необходимую высоту.
Мобильная установка по полезной модели изготавливается с возможностью повышения грузоподъемности от 80 до 200 тонн посредством использования шасси с повышенным количеством осей, использования двух двигателей с суммирующим редуктором, установки гидролебедки с более мощными гидромоторами, талевой системы с повышенным количеством канатов и установки более высокой вышки.
Поставленная цель и требуемый технический результат достигается также тем, что согласного другого варианта конструктивного исполнения мобильная установка для бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин, содержащая шасси, вышку, талевую систему, лебедку, привод, пульт управления, установочное и рабочее оборудование, согласно полезной модели содержит многоосное автомобильное шасси, непосредственно на раму которого установлены вышка с гидравлическими подъемниками и гидравлическим верхним силовым приводом с гидротормозом, гидролебедка в безредукторном исполнении с приводом от гидронасосов и установочное и рабочее оборудование с гидроприводами.
В качестве многоосного шасси установка в данном варианте преимущественно содержит шестиосное полноприводное автомобильное шасси МЗКТ-7003-021 Минского завода колесных тягачей с колесной формулой 12×12, двигателем 8431.10 мощностью 345 кВт (470 л.с.), допустимой нагрузкой на ось 12 тн и скоростью движения 40 км/час или иное аналогичное по функциональным возможностям преимущественно многоосное полноприводное автомобильное шасси, гидролебедка изготовлена в безредукторном исполнении с приводом гидронасосов лебедки непосредственно от карданного вала шасси и/или установленного на раму многоосного шасси двигателя.
В данном варианте конструктивного исполнения вышка мобильной установки также выполнена двухсекционной с открытой передней гранью и изготовлена из крупногабаритных блоков, с преимущественной общей высотой от земли до оси кронблока 35 м, с 2-мя гидроцилиндрами подъема вышки и 1-м телескопическим двухсторонним гидроцилиндром выдвижения верхней секции, с высотой поднимаемой свечи 24 м при высоте подсвечников 5 м, с шарнирной конструкцией сочленения с возможностью функционирования верхней и нижней секций вышки преимущественно на сжатие.
Мобильная установка по данному варианту также имеет единую систему управления и единый пульт управления, расположенный в кабине оператора, изготовленной с возможностью вынесения на поворотной штанге к рабочей площадке и подъема на необходимую высоту, выполнена с возможностью функционирования от привода шасси, например, непосредственно от карданного вала шасси и/или дополнительно установленного на раму шасси двигателя двигателем и изготовлена с преимущественной грузоподъемностью 125 тонн с возможностью повышения грузоподъемности до 200 тонн посредством использования одного или двух двигателей с суммирующим редуктором, установки гидролебедки с более мощными гидромоторами, талевой системы с повышенным количеством канатов и/или установки более высокой вышки.
В мобильной установке по данному варианту гидронасосы, гидролебедка, гидравлические подъемники вышки, гидравлический верхний силовой привод, гидротормоз гидравлического верхнего силового привода, гидродомкраты, и гидроприводы рабочего оборудования присоеденены к единой гидросистеме с гидробаком и гидрораспределителем с единой системой управления.
Поставленная цель и требуемый технический результат достигается также тем, что согласного преимущественного варианта конструктивного исполнения мобильная установка для бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин, содержащая шасси, вышку, талевую систему, лебедку, привод, пульт управления, установочное и рабочее оборудования, содержит многоосное автомобильное шасси, непосредственно на раму которого установлены соединенные единой гиросистемой с гидронасосами вышка с гидравлическими подъемниками и гидравлическим верхним силовым приводом с гидротормозом, гидролебедка в безредукторном исполнении с приводом от гидронасосов и установочное и рабочее оборудованием с гидроприводами, при этом в качестве многоосного шасси установка преимущественно содержит шестиосное полноприводное автомобильное шасси МЗКТ-7003-021 Минского завода колесных тягачей с колесной формулой 12×12, двигателем 8431.10 мощностью 345 кВт (470 л.с.), допустимой нагрузкой на ось 12 тн и скоростью движения 40 км/час или иное аналогичное по функциональным возможностям преимущественно многоосное полноприводное автомобильное шасси, а вышка выполнена двухсекционной с открытой передней гранью и изготовлена из крупногабаритных блоков монтируемых посредством шарниров, с преимущественной общей высотой от земли до оси кронблока 30 м, с 2-мя гидроцилиндрами подъема вышки и 1-м телескопическим двухсторонним гидроцилиндром выдвижения верхней секции, с высотой поднимаемой свечи 24 м при высоте подсвечников 5 м, с шарнирной конструкцией сочленения с возможностью функционирования верхней и нижней секций вышки преимущественно на сжатие.
Мобильная установка по данному варианту исполнения выполнена с возможностью функционирования от привода шасси, например, непосредственно от карданного вала шасси и/или установленного на раму многоосного шасси двигателя, вышка мобильной установки выполнена двухсекционной с открытой передней гранью и изготовлена из крупногабаритных блоков монтируемых посредством шарниров, с преимущественной общей высотой от земли до оси кронблока 30 м, с 2-мя гидроцилиндрами подъема вышки и 1-м телескопическим двухсторонним гидроцилиндром выдвижения верхней секции, с высотой поднимаемой свечи 24 м при высоте подсвечников 5 м, с шарнирной конструкцией сочленения с возможностью функционирования верхней и нижней секций вышки преимущественно на сжатие.
При этом мобильная установка по данному варианту также имеет единую систему управления и единый пульт управления, расположенный в кабине оператора, изготовленной с возможностью вынесения на поворотной штанге к рабочей площадке и подъема на необходимую высоту и изготовлена с преимущественной грузоподъемностью 125 тонн с возможностью повышения грузоподъемности до 180-200 тонн посредством использования двух двигателей с суммирующим редуктором, установки гидролебедки с более мощными гидромоторами, талевой системы с повышенным количеством канатов и/или установки более высокой вышки.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Мобильная установка по полезной модели, схематично показанная на фиг.1, 2, 3 и 4, содержит: транспортно-технологическое многоосное, преимущественно, но не обязательно, автомобильное шасси 1, раму шасси 2, гидродомкраты 3, передние опоры вышки 4, гидролебедку 5, задние опоры вышки 6, вышку 7, направляющую 8, каретку 9, верхний силовой привод 10, крюкблок 11, стационарную рабочую площадку 12, спайдер 13, элеватор 14, рабочую кабину оператора с единым пультом управления.
На фиг.1 изображена полезная модель на основе четырехосного автомобильного шасси, например, марки МЗКТ-652712 Минского завода колесных тягачей или аналогичного по функциональным возможностям шасси, с высотой вышки 30 м и грузоподъемностью 80 тонн.
На фиг.2 изображена полезная модель на основе пятиосного автомобильного шасси, например, марки МЗКТ-7004 Минского завода колесных тягачей или аналогичного по функциональным возможностям шасси, с высотой вышки 30 м и грузоподъемностью 100 тонн.
На фиг.3 изображена полезная модель на основе шестиосного автомобильного шасси, например, марки МЗКТ-7003 Минского завода колесных тягачей или аналогичного по функциональным возможностям шасси, с высотой вышки 35 м и грузоподъемностью 125 тонн.
На фиг.4 изображена полезная модель на основе шестиосного автомобильного шасси, например, марки МЗКТ-7003 Минского завода колесных тягачей или аналогичного по функциональным возможностям шасси, с вторым (палубным) двигателем, с высотой вышки 35 м и грузоподъемностью 160 тонн.
На фиг.5 показана конструкция используемой в установке гидролебедки, которая содержит раму 15, гидробак 16, блок гидронасосов 17, барабан 18, гидромоторы 19, блок тормозов 20.
На фиг.6 показана конструкция используемой в установке вышки, содержащая кормовой блок 21, боковину 22 и оголовок 23.
На фиг.7 показана схема единой гидросистемы установки по полезной модели с подключенным верхним силовым гидроприводом, содержащая приводной двигатель 24, первый гидронасос 25, второй гидронасос 26, гидрораспределитель 27, гидромоторы лебедки 28, гидромотор верхнего силового привода 29 с гидротормозом.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.
В состав вариантов установки по полезной модели входят:
транспортно-технологическое многоосное шасси;
вышка, обеспечивающая при функционировании установки подъем-спуск колонны труб, бурового и другого оборудования при ремонте и бурении скважин;
гидравлическая лебедка с приводом от гидромоторов;
талевая система, включающая талевый блок, кронблок, адаптер, талевый канат;
опорные фундаменты под гидродомкраты;
вспомогательное оборудование: гидробак, гидронасосы, гидрораспределители;
комплект оборудования и инструмента с гидроприводом;
рабочая кабина оператора с единым пультом управления.
Талевая система преимущественно выполнена с оснасткой 5×4, диаметром талевого каната 28 мм, скоростью талевого блока 0-1,6 м/с.
Характерной особенностью заявляемых вариантов полезной модели является отсутствие специальной платформы и монтаж высокомоментной гидролебедки, вышки, установочного и бурового оборудования непосредственно на раме транспортно-технологического многоосного преимущественно автомобильного шасси.
Характерными отличиями вариантов установки является их комплектация гидравлическим верхним силовым приводом, включающим в себя направляющую, смонтированную на вышке, силовой блок, навешенный на крюкоблоке и снабженный гидравлическими тормозами, наличие единой гидросистемы и единой электросистемы, расположение в кабине оператора совмещенного с управлением ротором пульта управления, использование единой насосной станции, совмещенной со станцией гидролебедки.
Характерной особенностью вариантов полезной модели является также шарнирная конструкция вышки, при которой несущие элементы вышки работают только на сжатие.
Полезная модель в варианте с номинальной нагрузкой на крюке 125 тонн, обеспечивает наибольшую глубину скважин при бурении колонной БТ - 2500 м, а при работе колонной НКТ - 6000 м.
Модификация полезной модели для повышения производительности до 200 тонн осуществляется посредством установки двух двигателей с суммирующим редуктором, установки гидролебедки с более мощными гидромоторами, более мощной талевой системы и/или установки более высокой вышки.
Варианты конструктивного исполнения полезной модели соответственно могут различаться по количеству двигателей, высоте, количеству струн оснастки талевой системы, количеству осей шасси и виду привода.
В качестве транспортно-технологического шасси в полезной модели с номинальной грузоподъемностью 125 тонн преимущественно использовано шестиосное шасси МЗКТ-7003-021 Минского завода колесных тягачей с колесной формулой 12×12, двигателем 8431.10 мощностью 345 кВт (470 л.с.), допустимой нагрузкой на ось 12 тн и скоростью движения 40 км/час, могут быть использовано и иное аналогичное по функциональным возможностям преимущественно автомобильное или транспортируемое шасси.
В качестве транспортно-технологического шасси в полезной модели может быть использованы также четырехосное автомобильное шасси, например, марки МЗКТ-652712 Минского завода колесных тягачей для установок с грузоподъемностью 80 тонн, пятиосное автомобильное шасси, например, марки МЗКТ-7004 Минского завода колесных тягачей для установок с грузоподъемностью 100 тонн, шестиосное автомобильное шасси, например, марки МЗКТ-7003 Минского завода колесных тягачей для установок с грузоподъемностью 125 или 160 тонн, или другие аналогичные по функциональным возможностям шасси или передвижные платформы.
В качестве гидромоторов в полезной модели преимущественно использованы гидромоторы Хэгглундз СА-50, СА-100, СА-210, а в качестве гидронасосов преимущественно гидронасосы Зауер серии 90 или иные аналогичные по мощности и функциональным возможностям.
В качестве гидролебедки в полезной модели преимущественно используется изготовляемая заявителем - ОАО «СПЕЦМАШ» совместно с фирмой «Лидан Ойл Энд Газ АБ» (Швеция) гидролебедка с успокоителем талевого каната, с бесступенчатым регулированием скорости, с приводом гидронасосов от ходового двигателя шасси или от аварийного палубного двигателя или электромотора, с тормозной системой в виде 4-х комплектов постоянно замкнутых гидравлически управляемых дисковых тормозов.
Особенностями и преимуществами используемой гидролебедки является компоновка всех ее механизмов в одном компактном блоке, непосредственный привод гидролебедки с минимальными динамическими нагрузками на все системы, полная изолированность от атмосферы с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости гидросистемы, возможность управления процессом подъема и торможением при спуске одной рукояткой, плавный пуск и бесступенчатое регулирование скоростей, высокая эффективность пускового режима с к.п.д. не менее 0,97.
Вышка в полезной модели используется преимущественно телескопическая двухсекционная с открытой передней гранью, с высотой от земли до оси кронблока 35 м, с 2-мя гидроцилиндрами подъема вышки и 1-м телескопическим двухсторонним гидроцилиндром выдвижения верхней секции, с высотой поднимаемой свечи 24 м при высоте подсвечников 5 м, с шарнирной конструкцией, позволяющей верхней и нижней секциям вышки работать только на сжатие.
Установка по полезной модели (фиг.1-4) состоит из преимущественно автомобильного шасси 1, непосредственно на раме 2 которого установлены гидролебедка 5, передняя 3 и задняя 6 опоры, гидродомкраты 3, вышка 7 и другое установочное и рабочее оборудование.
На вышке 7 в развернутом положении установлена направляющая 8, по которой с помощью каретки 9 перемещается верхний силовой привод 10.
При использовании мобильная установка своим ходом перемещается в район нахождения скважины.
На спланированной площадке установку обычными методами выставляют относительно скважины, вывешивают и горизонтируют на гидродомкратах 3, разворачивают в рабочее положение.
На вышку 7 в развернутом виде с помощью элементов крепления навешивают направляющую 8, на крюкоблок 11 навешивают верхний силовой привод 10 и подключают его к гидро- и электросистемам установки, в том числе к линии ротора, к пульту управления и к гидронасосу.
При выполнении рабочих операций на скважине при наращивании колонны крюкоблок 11 с верхним силовым приводом 10 опускается в нижнее положение, захватывает элеватором 14 под муфту трубу, поднимает ее до уровня положения колонны на спайдере 13, с помощью гидроключа труба свинчивается с колонной, затем верхний силовой привод 10 свинчивается с полученной колонной, приподнимает колонну и снимает ее со спайдера 13 - колонна готова к процессу бурения.
При наращивании колонны при роторном бурении на крюкоблок 11 навешивается элеватор 14, крюкоблок 11 опускается в нижнее положение, захватывает под муфту трубу, поднимает ее до уровня положения колонны, с помощью гидроключа труба свинчивается с колонной, с крюкоблока 11 снимается элеватор 14 и на него навешивается вертлюг с ведущей трубой, сборка поднимается и свинчивается механическим ключем с колонной, колонна поднимается и снимается со спайдера 13, колонна готова к процессу бурения.
Время наращивания колонны с гидравлическим верхним силовым приводом практически в два раза меньше, чем при роторном бурении.
При бурении с верхним силовым приводом установки один из насосов гидростанции лебедки 5 переключается на работу верхнего силового привода, переключение происходит кнопкой на пульте в кабине оператора, при этом гидравлическая жидкость от насоса лебедки подается к гидромотору и гидротормозу верхнего силового привода, тормоз растормаживается и, в зависимости от положения штурвала управления, идет пропорциональное управление скоростью вращения колонны, в том числе и реверсирование. Второй гидронасос гидролебедки обеспечивает работу гидромоторов гидролебедки и соответственно подачу колонны с инструментом на забой.
Подробное описание конструктивных особенностей заявляемой полезной модели доказывает возможность ее промышленной реализации и достижения требуемого технического результата.
Использование автомобильного, преимущественно многоосного, преимущественно полноприводного автомобильного шасси, обеспечивает повышение управляемости, проходимости, минимизирует нагрузки на оси.
Монтаж оборудования непосредственно на раме многоосного шасси снижает материалоемкость, стоимость изготовления и вес установки, уменьшает нагрузки на оси, повышает устойчивость установки из-за более низкого расположения центра тяжести, и соответственно, повышает транспортную мобильность и проходимость установки.
Выполнение приводов насосов гидролебедки в безредукторном исполнении непосредственно от карданного вала шасси и/или специального двигателя сокращает энергоемкость функционирования установки, повышает мощность, надежность и производительность рабочего оборудования установки, снижает трудоемкость ее обслуживания и эксплуатации.
Выполнение вышки из крупногабаритных соединяемых шарнирами блоков снижает стоимость, материалоемкость и трудоемкость изготовления вышки и обеспечивает возможность использования универсального станочного парка.
Применение гидравлического верхнего силового привода и гидротормозами, обеспечивает дополнительную нагрузку на долото и позволяет расширить функциональные возможности установки, в частности позволяет проводить операции по горизонтальному бурению, обеспечивают возможность бурения горизонтальных скважин и забуривания вторых стволов.
Отсутствие обычно применяемой, требующей съема и установки при наращивании колонны при роторном бурении, приводной квадратной трубы, практически в два раза увеличивает производительность и управляемость спуско-подъемных операций.
Возможность выполнения привода гидролебедки от карданного вала автомобильного шасси и насосной станции гидролебедки для работы гидравлического верхнего силового привода повышает мощность и производительность установки, снижает стоимость ее изготовления и эксплуатации.
Наличие в составе установки единой гидравлической системы с мощной гидростанцией обеспечивает эффективную работу гидрофицированного инструмента, например, ротора, трубного ключа, верхнего силового привода, установочных гидродомкратов и т.п.
Повышение управляемости лебедкой, комфортности и безопасности работы обслуживающего персонала обеспечивается посредством использования единого пульта управления с двигаемого одной рукой электрического джойстика, отсутствия дополнительных педалей и переключателя передач, плавности работы гидролебедки лебедки и гидротормозов, а также точной подачей и работой гидроинструмента при бурении.
Повышение производительности спуско-подъемных оперций на основе бесступенчатого регулирования скоростей гидролебедки и сокращения времени подъема колонн за счет полного использования приводной мощности на каждой стадии подъема
Повышение точности управления спуско-подъемными операциями достигается благодаря совершенным динамическим характеристикам непосредственного привода барабана от высокомоментных гидромоторов и следящему дистанционному электрогидравлическому управлению.
Повышение надежности и безопасности эксплуатации рабочего оборудования и управления спуско-подъемными операциями обеспечивается благодаря регулируемому режиму спуска колонн методом растормаживания постоянно замкнутых дисковых тормозов.
Обеспечение комфортных условий работы оператора обеспечивается за счет дистанционного электрогидравлического управления всеми операциями из обогреваемой, регулируемой по высоте кабины.
Обеспечение возможности работы с гидроприводным оборудованием (ротор, ключ, верхний силовой привод, установочные гидродомкраты и т.д.) без обычно используемой дополнительной насосной станции.
В заявляемой полезной модели могут быть использованы следующие, принадлежащие заявителю - ОАО «СПЕЦМАШ» запатентованные им ранее изобретения и полезные модели:
1. Вышка телескопическая подъемной установки для ремонта скважин (Патент РФ ИЗ №2109913, 1998 г.);
2. Двойной телескопический гидроцилиндр (Патент РФ ИЗ №2140584, 1999 г.).
3. Высокомоментная гидролебедка (Патент РФ ПМ №20908, 2001 г.).
4. Верхний силовой привод для буровых установок (Патент РФ ПМ №38815, 2004 г.).
5. Гидравлический ротор для буровых установок (Патент РФ ПМ №37517, 2004 г.).
6. Гидравлическая лебедка ЛГР - 100 (Патент РФ ПМ №50212, 2005 г.).
7. Комплексный стенд для испытаний мобильной буровой техники и сопутствующего оборудования (Патент ПМ №73019, 2007 г.).
8. Установка подъемная для ремонта нефтяных и газовых скважин Патент на промышленный образец №41258, 1994 г. (заявка от 26.08.1993 г.).
9. Гидравлический тормоз (Патент РФ ИЗ 2087770, 1997 г.).
10. Опорное устройство грузоподъемной машины (Патент РФ ИЗ №2113397, 1997 г.).
11. Установка подъемная для ремонта нефтяных и газовых скважин (Патент РФ ПМ №45100, 2006 г..
12. Рабочая площадка для буровых установок (Свидетельство РФ ПМ №11829, 1999 г.
В качестве отдельных узлов, инструмента и комплектующих может быть использовано известное в автомобильной и буровой технике стандартное оборудование, изготовляемое из обычно используемых в буровой технике материалов по известным машиностроительным технологиям.
СООТВЕТСТВИЕ КРИТЕРИЯМ ОХРАНОСПОСОБНОСТИ.
В целом, учитывая новизну и неочевидность полезных моделей, существенность всех общих и частных признаков полезных моделей, промышленную применимость, практическую осуществимость полезной модели и достижение поставленных целей и единого технического результата заявленная группа полезных моделей удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к полезной моделям.
Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки полезных моделей являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели полезных моделей, но и позволяют реализовать полезную модель промышленным способом и достичь требуемых технических результатов.
Кроме этого детальное описание совокупности существенных признаков и достигаемого при использовании вариантов полезной модели единого технического результата показывает наличие единого изобретательского замысла, тесную и неразрывную связь вариантов конструктивного исполнения установки, что позволяет объединить несколько полезных моделей в одной заявке.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Заявка РФ ИЗ №2007138680, Е21В 3/00, опубл. 27.04.2008
2. Патент РФ ПМ №71138, Е21В 3/00. опубл. 27.02.2008
3. Патент РФ ИЗ №2162133, Е21В 7/02. опубл. 20.01.2001
4. Каталог фирмы KREMCO за 1982-83 гг., стр.5435-41
5. Каталог фирмы KIN RIG за 1982 г., стр.2, 5
6. Патент РФ ПМ №69554 Е21В 7/02, опубл. 27.12.2007
7. Патент №2190076, Е21В 7/02 от 2001.03.26
8. Патент РФ №2162133, Е21В 7/02 от 28.03.2000 г.
9. Патент РФ ПМ №38023 МПК Е21В 43/00, опубл. 20.05.2004
10. Патент РФ ПМ №67615 Е21В 3/00, опубл. 27.10.2007 (прототип)