ВЫШЕЧНЫЙ БЛОК БУРОВОЙ УСТАНОВКИ И ОПОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНТАЖА-ДЕМОНТАЖА ВЫШКИ

Объекты полезной модели относится к нефтегазовому оборудованию, предназначенному для бурения нефтяных и газовых скважин, а именно, к вышечным блокам буровых установок с отдельно транспортируемыми буровыми вышками и к устройствам для монтажа-демонтажа вышки.
В зависимости от монтажной базы и схемы монтажа конструкция вышечного блока буровых установок различных классов должна предусматривать транспортировку, в частности, на самоходом транспортном средстве, на прицепах тягачами, седельными тягачами с подкатными колесными тележками, или на гусеничных тележках тягачами.
От поколения к поколению характеристики монтажеспособности и транспортабельности буровых установок повышаются за счет новых конструктивных решений, компоновки оборудования по блокам, секциям, модулям (мобильные буровые установки).
Известна мобильная буровая установка (см. свидетельство на полезную модель RU №28721, «Буровой комплекс. Буровая установка» МПК Е21В 7/02, Е21В 15/00), выполненная с возможностью размещения на самоходном транспортном средстве, установленном на раме-аппарели. Буровая установка содержит телескопическую двухсекционную мачту (вышку), оснащенную кронблоком, талевой системой, подвышечное основание, механизм подъема - опускания мачты из горизонтального транспортного положения в рабочее положение, размещенный на самоходном шасси. Нижняя часть мачты снабжена двумя парами ног, причем одна пара ног выполнена с возможностью закрепления на шасси, а другая пара - снабжена соответствующими винтовыми опорами.
В транспортном положении вышка опирается на соответствующую стойку, расположенную за кабиной водителя самоходного транспортного средства.
Размещение вышечного блока на самоходном транспортном средстве, где дополнительно установлены силовая и гидравлическая системы, буровая лебедка, позволяет обеспечить высокую транспортабельность и монтажеспособность только для вышек с ограничением по высоте и грузоподъемности.
При увеличении грузоподъемности - главного параметра вышки, соответственно увеличивается высота и другие габариты вышки буровой установки, транспортирование которой на самоходном транспортном средстве становится невозможным.
Кроме того, из-за высокого расположения центра тяжести не допускается транспортировка буровой установки на самоходном транспортном средстве по дорогам с уклоном больше 10°.
Известна буровая установка БУ-2900/200 ЭПК-БМ, включающую основание вышечного блока, вышку, которая в собранном виде представляет А-образную конструкцию, состоящую из шести четырехгранных секций (модулей) и одной четырехгранной верхней секции (модуля) (Колчерин В.Г., Колесников И.В., Копылов B.C., Баренбойм Ю.Л. Новое поколение буровых установок Волгоградского завода в Западной Сибири, ГУЛ ХМАО «Сургутская типография», 2000 г., стр.98-100, рис.9.19а на стр.122). Секции вышки по концам имеют фланцы и собираются с помощью полухомутов. При монтаже верхняя секция вышки соединяется с секциями шарнирно с помощью осей. Нижние секции вышки оканчиваются проушинами, которыми вышка устанавливается в регулируемые опоры вышечного блока и закрепляется пальцами. Механизм подъема вышки из горизонтального положения в врабочее положение выполнен в виде подъемных канатов, подсоединенных к лебедке. Для подъема вышки в рабочее положение при монтаже предварительно устанавливают при помощи крана на определенном расстоянии от оси опор ног вышки монтажную опору, выполненную в виде козел.
Транспортирование вышечного блока осуществляют несколькими гусеничными тяжеловозами или тяжеловозами на пневмоколесном ходу.
Недостатком данного вышечного блока при монтаже-демонтаже вышки является потребность в подготовке монтажной площадки больших размеров и определенные затраты времени для монтажа шести секций вышки. Установка монтажной опоры краном под вышку перед подъемом ее в рабочее положение также требует определенных затрат времени и трудоемка.
Наиболее близким аналогом по первому объекту полезной модели по совокупности существенных признаков является вышечный блок мобильной буровой установки БУ 2500/160 ДПБМ, включающий модули секций вышки УМ 31/160-ОГР полной заводской готовности, установленные на транспортные средства при транспортировке, раму-аппарель с размещенной на ней стойкой под вышку, телескопические гидроцилиндры подъема вышки, установленные на модуле трансмиссии ротора, складное подвышечное основание. (Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование / Коллектив авторов; Под общей редакцией A.M.Гусмана и К.П.Порожского: Научное издание. Екатеринбург, УГГГА, 2002 стр.378-379, 455-461). Вышка буровой установки состоит из трех секций: верхней, нижней и средней. Модуль верхней секции содержит талевую систему с кронблоком, модуль средней
секции - платформу верхнего рабочего. Три модуля вышки при монтаже соединяются между собой пальцами и устанавливаются на стойку под вышку.
Транспортирование модулей секций со скважины на новое место монтажа осуществляется на двухзвенном транспортере или на полуприцепе тяжеловозе. Модули нижней и верхней секций транспортируются на одном транспортном средстве, при этом одна секция вложена в другую. Модуль средней секции транспортируется со сложенной платформой на отдельном транспортном средстве.
В качестве опорного устройства при монтаже-демонтаже используют отдельно стоящие металлические опоры, выполненные в виде козел, на которые при помощи крана устанавливается вышка.
Недостатком указанного вышечного блока является трудоемкость при монтаже, обусловленная стыковкой трех секций вышки. Кроме того, монтаж такой вышки требует крана для установки металлической опоры под вышку и дополнительного крана для подъема и установки вышку на металлическую опору, что требует определенных затрат времени и является трудоемкой операцией. Вышечный блок мобильной установки, оснащенный такой вышкой, создает проблемы с размещением вышки по горизонтали на монтаже, поскольку отводимая площадка для бурения скважин ограничена. При этом для транспортировки секций вышки требуются две транспорты единицы.
Наиболее близким аналогом по второму объекту по совокупности существенных признаков является устройство (приспособление) для монтажа вышки из горизонтального положения в рабочее, представляющее собой козлы. Собранную из секций вышку с помощью стрелы поднимают на необходимую высоту и устанавливают под верхнюю секцию вышки козлы (Денисов П.Г. Сооружение буровых. М. «Недра», 1974, стр.103, 104 рис.38, стр.121). При сборке вышки мачтового типа А-образной формы также используются козлы.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в повышении монтажеспособности и транспортабельности, за счет сокращения сроков монтажных работ и транспортных единиц при перевозке вышечного блока, снижения трудоемкости при монтаже-демонтаже.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается по первому объекту полезной модели тем, что в вышечном блоке буровой установки, включающем вышку с кронблоком, выполненную с возможностью транспортировки транспортным средством, содержащую модули секций вышки, механизм подъема-опускания вышки из горизонтального транспортного положения в рабочее, раму-аппарель, складное подвышечное основание, согласно полезной модели, вышка выполнена телескопической, снабжена устройством телескопирования секций вышки, кронблок снабжен
приспособлением для установки вышки на транспортное средство, при этом при транспортировке вышка установлена на подкатную тележку и седельный тягач, снабжена опорным устройством для монтажа-демонтажа вышки и телескопическими гидроцилиндрами механизма подъема-опускания вышки из горизонтального положения в рабочее, закрепленными на элементах вышки, нижняя секция вышки содержит шарнирно соединенную с ней У-образную секцию с шарнирными опорами для фиксации ее на раме-аппарели, причем на раме-аппарели соответственно выполнены гнезда для установки элементов опорного устройства, телескопических гидроцилиндров механизма подъема и опускания вышки, шарнирных опор У-образной секции.
В частном случае устройство телескопирования вышки выполнено в виде гидролебедки, установленной на нижней секции вышки, шкивов, расположенных на нижней и верхней секциях вышки, подъемного каната, взаимодействующего со шкивами, неподвижный конец которого закреплен на нижней секции вышки.
Выполнение вышечного блока с телескопической вышкой и снабжение вышки устройством телескопирования секций позволило обеспечить перевозку вышки одной транспортной единицей, обеспечить монтаж на небольших площадках, повысить монтажеспособность за счет исключения трудоемких операций, связанных со сборкой вышечных секций.
Снабжение кронблока приспособлением для установки вышки на транспортное средство, снабжение вышки опорным устройством для монтажа-демонтажа, закрепленным при транспортировке на элементах вышки, обеспечило быстрое освобождение седельного тягача, позволило исключить при монтаже установку монтажных опор краном под вышку и подъем вышки на опоры, что привело к сокращению времени при монтаже-демонтаже вышечного блока, к снижению трудоемкости и повышению монтажеспособности.
Закрепление при транспортировке на нижней секции вышки телескопических гидроцилиндров механизма подъема и опускания вышки из горизонтального транспортного положения в рабочее позволило исключить трудоемкую операцию закрепления их при помощи крана на вышке, заменив установкой концов телескопических гидроцилиндров на раме-аппарели, что наиболее удобно для проведения монтажных работ.
Снабжение нижней секции вышки шарнирно соединенной с ней У-образной секцией с шарнирными опорами для фиксации ее на раме-аппарели, позволило сократить время для монтажа-демонтажа вышки, за счет исключения установки стойки под вышку на четырех опорах, облегчило центровку вышки при эксплуатации.
Выполнение устройства телескопирования вышки в виде гидролебедки, установленной на нижней секции вышки, шкивов, расположенных на нижней и верхней
секциях вышки, каната, взаимодействующего со шкивами, неподвижный конец которого закреплен на нижней секции, позволило обеспечить телескопирование секций вышки в рабочем положении.
Возможно иное исполнение устройства телескопирования, например, при помощи гидроцилиндров.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается по второму объекту полезной модели тем, что опорное устройство для монтажа-демонтажа вышки, согласно полезной модели, выполнено в виде двух соединенных между собой раскосами телескопических стоек, каждая из которых содержит корпус, и, по крайней мере, одно звено, выполненные с элементами фиксации длины телескопической стойки, причем с одной стороны корпуса закреплена опорная площадка, с другой стороны корпуса на подпружиненном относительно корпуса звене установлена винтовая опора, при этом на боковой поверхности корпуса с обеих сторон установлены с возможностью поворота относительно оси крепления регулируемые по длине тяги, снабженные на концах элементами их фиксации.
Выполнение опорного устройства для монтажа-демонтажа вышки в виде двух соединенных между собой раскосами телескопических стоек, каждая из которых содержит корпус и, по крайней мере, одно звено, выполненные с элементами фиксации длины телескопической стойки, позволило обеспечить регулировку высоты телескопической стойки при установке вышки в горизонтальном положении на опорном устройстве при монтаже вышки перед подъемом ее в рабочее положение.
Выполнение нижнего элемента телескопической стойки подпружиненным относительно верхнего элемента и снабжение его винтовой опорой, установленной на одном конце стойки, позволило при установке стойки на раму-аппарель скомпенсировать вес звена с винтовой опорой, тем самым облегчить установку и регулировку положения телескопической стойки относительно опорной поверхности, что обеспечило снижение трудоемкости при проведении монтажных работ.
Закрепление с одной стороны корпуса опорной площадки, служащей ложементом для элементов вышки, позволило расположить элементы вышки на опорной площадке.
Установка на боковой поверхности корпуса с обеих сторон с возможностью поворота относительно оси крепления регулируемых по длине тяг, снабженных на концах элементами их фиксации, позволила обеспечить крепление опорного устройства при транспортировке на элементах вышки и устойчивое положение его на раме-аппарели при монтаже вышки, что привело к повышению монтажеспособности.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков каждого из заявленных объектов полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии объектов полезной модели условию патентоспособности «новизна».
Сущность объектов по полезной модели поясняются чертежами, где
на фиг.1 - общий вид вышечного блока мобильной буровой установки с телескопической вышкой, размещенной на раме-аппарели перед началом монтажа вышки;
на фиг.2 - опорное устройство для монтажа-демонтажа вышки, положение при закреплении его тягами на элементах вышки;
на фиг.3 - вид по стрелке А на фиг.2;
на фиг.4 - опорное устройство для монтажа-демонтажа вышки, положение при установке его на раме-аппарели;
на фиг.5 - общий вид вышечного блока мобильной буровой установки в различных стадиях монтажа вышки.
Вышечный блок мобильной буровой установки по первому объекту включает складное параллелограммное основание 1, телескопическую вышку 2, транспортируемую при помощи подкатной тележки 3 и седельного тягача 4, раму-аппарель 5, механизм подъема-опускания вышки из горизонтального положения в рабочее, выполненный в виде двух телескопических гидроцилиндров 6.
Рама-аппарель 5 предназначена для размещения на ней буровой вышки 2 и модуля буровой лебедки (на чертежах не показано). Для установки вышки 2 на раме-аппарели 5 при монтаже-демонтаже вышки предусмотрено опорное устройство 7.
Телескопическая вышка 2, включает две секции: верхнюю 8 и нижнюю 9, снабжена устройством телескопирования 10 и поставляется на буровую в виде модуля полной заводской готовности, содержит все необходимое оборудование (на чертежах не показано).
Верхняя секция включает кронблок 11 снабженный опорной плитой 12 и транспортным шкворнем (на чертежах не показан).
Нижняя секция 9 телескопической вышки 2 содержит шарнирно соединенную с ней У-образную секцию 13 с двумя шарнирными опорами 14 для установки У-образной секции 13 на раму-аппарель 5.
Устройство телескопирования 10, включает гидролебедку 15 со шкивами 16, установленными на нижней 9 и верхней 8 секциях вышки 2, подъемный канат 17, взаимодействующий со шкивами 16. Неподвижный конец подъемного каната 17 закреплен на нижней секции 9 вышки 2. Кроме того, на нижней секции 9 установлены поворотные упоры механизма фиксации (на чертежах не показаны) секций 8, 9, выполнены проушины 18
для крепления при транспортировке опорного устройство 7 и телескопических гидроцилиндров 6.
На раме-аппарели 5 соответственно в месте крепления телескопических гидроцилиндров 6, шарнирных опор У-образной секции 13, опорного устройства 7 выполнены проушины 19.
Опорное устройство 7 (фиг.2, 3, 4) для монтажа-демонтажа вышки 2 по второму объекту выполнено в виде двух соединенных между собой раскосами 20 (фиг.2) телескопических стоек 21. Каждая из телескопических стоек 21 содержит корпус 22 (фиг.3) и установленное в корпусе 22 выдвижное звено 23. Звено 23 подпружинено относительно корпуса 22 пружинами 24. В корпусе 22 и звене 23 для регулирования и фиксации длины телескопической стойки выполнены гнезда 25, в которые установлены пальцы 26. При этом каждая из телескопических стоек 21 снабжена вилкообразной опорной площадкой 27. В звене 23 установлена винтовая опора 28.
На боковых поверхностях корпуса 22 каждой телескопической стойки 21 симметрично относительно продольной оси выполнены проушины 29, в которых шарнирно закреплены одним концом четыре регулируемые по длине винтовые тяги 30. На другом конце винтовых тяг 30 выполнены проушины 31.
Вышка 2 содержит платформу верхнего рабочего 32 (фиг.5), которая транспортируется отдельно.
Устройство работает следующим образом.
При транспортировке телескопической вышки 2 вышечного блока верхняя секция 8 задвинута в нижнюю секцию 9, при этом вышка 2 установлена на подкатную тележку 3 и через опорную плиту 12 и шкворень закреплена на седельном тягаче 4.
Монтаж вышечного блока осуществляется следующим образом. Тягач 4 закатывает вышку 2 на подкатной тележке 3 на раму-аппарель 5. Для установки вышки 2 на опорное устройство 7 вынимают из гнезд 25 пальцы 26, при этом пружина 24 уравновешивает массу звена 23. Звено 23 опорного устройства 7 под действием своего веса выдвигается до соприкосновения винтовой опоры 28 с рамой-аппарелью 5. Положение звена 23 фиксируется в корпусе 22 пальцами 26. При помощи винтовых опор 28 телескопические стойки 21 опорного устройства 7 регулируются до принятия устойчивого положения на раме-аппарели 5. Нижний ряд тяг 30 отсоединяется от элементов вышки 2, и закрепляются на раме-аппарели 5, а затем от вышки 2 отсоединяется верхний ряд тяг 30. Элементы вышки 2 оказываются свободно лежащими на опорной площадке 27 опорного устройства 7. После установки опорного устройства 7 на раме-аппарели 5 тягач 4 освобождается от вышки 2.
При помощи крана раскрепляют верхнее шарнирное соединение нижней секции вышки 9 с У-образной секцией 13, поворачивают У-образную секцию 13 относительно нижнего шарнирного соединения секции вышки 9, устанавливают две шарнир но опоры 14 У-образной секции 13 на раме-аппарели 5 с заданным углом наклона вышки. Для повышения устойчивости вышки 2 в поперечном направлении У-образная секция 13 соединяется с помощью винтовых тяг (на чертежах не показано) с боковыми кронштейнами на раме-аппарели 5. На вышке 2 устанавливается платформа верхнего рабочего 32. Освобожденные при помощи крана концы телескопических гидроцилиндров 6 закрепляют на раме-аппарели 5. Телескопические гидроцилиндры 6 подсоединяют к отдельно стоящей гидросистеме (на чертежах не показана) и осуществляют подъем телескопической вышки 2 в рабочее положение до полной установки нижней секции 9 на У-образную секцию 13. Во время подъема вышки складное подвышечное основание 1, соединенное с рамой-аппарелью 5, служит как противовес. Закрепляют нижнюю секцию 9 с У-образной секцией 13, раскрепляют верхнюю 8 и нижнюю 9 секции вышки 2, после чего подъемным канатом 17 устройства телескопирования 10 производят телескопирование верхней секции 8 до рабочей отметки.
Складное параллелограммное основание 1 поднимают в рабочее положение после подъема вышки 2 с помощью отдельного подъемного устройства (на чертежах не показано).
При монтаже вышки 2 может применяться отдельная от вышки установка У-образной секции 13 на раме-аппарели 5 под заданным углом наклона вышки 2. Затем с помощью крана вышка 2 в горизонтальном положении соединяется с верхними шарнирами У-образной секции 13 с опорой противоположного конца нижней секции 9 на опорное устройство 7, после этого производится открепление опорного устройства 7 от вышки 2.
При демонтаже бурового блока производят опускание параллелограммного основания 1, а затем производят обратное телескопирование верхней секция 8 вышки 2 в нижнюю секцию 9. После скрепления секций 8, 9 закатывают на раму-аппарель подкатную тележку 3, устанавливают на раме-аппарели 5 опорное устройство 7, отсоединяют с одной стороны вышку 2 от У-образной стойки и производят телескопическими гидроцилиндрами 6 опускание вышки 2 в горизонтальное положение.
С помощью крана отсоединяют У-образную секцию 13 от рамы-аппарели 5, поворачивают в горизонтальное положение и закрепляют на нижней секции 9. Отсоединяют концы телескопических гидроцилиндров 6 от рамы-аппарели 5 и закрепляют на вышки 2 Вышка 2 устанавливается и закрепляется на подкатной тележке 3.
В горизонтальном положении вышка 2 опирается на опорное устройство 7 и подкатную тележку 3. Подкатывают тягач 4, устанавливают верхний конец вышки 2,
снабженный опорной плитой с транспортным шкворнем, на тягач 4. Тяги 30 отсоединяют от рамы-аппарели 5 и закрепляют на элементах вышки 2. Пальцы 26 выводят из гнезд 25, подпружиненное звено 23 устанавливается в корпус 22 опорного устройства 7 и фиксируется в транспортном положении пальцами 26. Опорное устройство 7, гидроцилиндры 6 готово для транспортирования вместе с вышкой 2.
Выполнение вышечного блока буровой установки с телескопической вышкой, снабженной устройством телескопирования секций вышки, опорным устройством для монтажа-демонтажа вышки и телескопическими гидроцилиндрами механизма подъема-опускания вышки из горизонтального положения в рабочее, закрепленными при транспортировке вышки на ее элементах, снабжение нижней секции вышки У-образной секцией, шарнирно соединенной с ней и снабженной шарнирными опорами для установки на раму-аппарель, позволило повысить монтажеспособность и транспортабельность за счет сокращения как транспортных единиц при перевозке вышки, так и времени на монтаж-демонтаж вышечного блока.
Выполнение опорного устройства для монтажа-демонтажа вышки в виде двух соединенных между собой раскосами телескопических стоек, закрепленных при транспортировке на элементах вышки и устанавливаемых на раму-аппарель при монтаже, позволило снизить трудоемкость и сократить время на монтаж-демонтаж вышки.