Установка хранения, выдачи и приема труб при спуско-подъемных операциях
INSTALLATION OF STORAGE, DISPENSING AND RECEPTION OF PIPES DURING LOWERING AND RAISING OPERATIONS

Изобретение относится к области бурения нефтяных, газовых и других скважин.
Установка хранения, выдачи и приема труб при спуско-подъемных операциях может быть использована при бурении наземных и морских скважин.
Известно техническое решение «Устройство для хранения и автоматической манипуляции буровыми штангами и соответствующая буровая установка» (патент на изобретение № RU 2576749 С2, МПК: Е21В 15/00, Е21В 19/14), содержащее карусельный накопитель для контейнеров с буровыми штангами и устройство манипуляции штангами, расположенное на буровой установке и содержащее манипуляционную консоль для перемещения указанных буровых штанг из указанного карусельного накопителя, причем карусельный накопитель определяет замкнутый контур, по которому расположены указанные контейнеры с буровыми штангами, и содержит внутреннюю конструкцию, поддерживающую указанные контейнеры, при этом контейнеры выполнены с возможностью перемещения и поворота по указанному замкнутому контуру относительно указанной внутренней конструкции. При этом указанный замкнутый контур имеет длину, равную по меньшей мере расстоянию между парой смежных буровых скважин, в которые вставляются указанные буровые штанги. Контейнеры проходят в радиальном направлении относительно указанного контура. Устройство содержит передаточный механизм для манипуляции контейнерами. Передаточный механизм содержит по меньшей мере цепь и пару зубчатых колес, приводимых в действие по меньшей мере электродвигателем. Устройство содержит опорные держатели для контейнеров, содержащие L-образную конструкцию для поддержания указанных контейнеров. Устройство содержит опорные держатели для контейнеров, содержащие L-образную конструкцию для поддержания указанных контейнеров, причем каждый держатель взаимодействует по меньшей мере с одной из указанных цепей. Карусельный накопитель содержит предотвращающие падение устройства, предназначенные для предотвращения выпадения буровых штанг из держателей, причем указанные предотвращающие падение устройства выполнены в количестве, при котором на каждый из указанных контейнеров приходится по меньшей мере одно указанное устройство. Каждый из указанных контейнеров содержит несколько рядов буровых штанг, при этом предотвращающие падение устройства выполнены в количестве, при котором на каждый ряд в каждом из указанных контейнеров приходится одно указанное устройство. Указанное предотвращающее падение устройство содержит поворотный рычаг, имеющий противовес и поворачивающийся вокруг горизонтальной оси, причем указанное предотвращающее падение устройство имеет первое открытое положение и второе закрытое положение, при этом оно переходит из второго положения в первое положение с помощью открывающей системы, когда указанный контейнер находится в соответствии с указанным манипуляционным устройством. Буровая установка закреплена и имеет головку, закрепленную с возможностью скольжения на буровой мачте, причем головка выполнена с возможностью перемещения между первым положением с остановкой над разрабатываемой скважиной и вторым положением с остановкой над вспомогательной скважиной, выполненной в грунте. Буровая установка выполнена с возможностью перемещения относительно грунта и содержит головку, закрепленную с возможностью скольжения на буровой мачте, причем указанная головка выполнена с возможностью перемещения между первым положением с подвешиванием над одной скважиной из нескольких последовательно расположенных скважин и вторым положением с подвешиванием над устройством ограничения буровой штанги, расположенным вне грунта.
Недостатками известного технического решения являются пониженная надежность работы данного устройства, вызванная большим количеством использованных в конструкции данного устройства элементов, в том числе подвижных элементов, а также ограничения по диаметрам хранимых буровых штанг, связанная с хранением буровых штанг в контейнерах.
Известно техническое решение «Система хранения и погрузки-разгрузки труб» (патент на изобретение № RU 2549634 С1, МПК: Е21В 19/14), взятое за прототип, содержащее основание с центральной вертикальной стойкой, стеллажи, выполненные с возможностью вращения по вертикальной оси и в каждом из которых выполнены щели для хранения труб в вертикальном положении, привод для вращения стеллажей и устройство захвата для труб. При этом все стеллажи выполнены с возможностью вращения вокруг одной центральной вертикальной стойки, габариты которых зависят от типоразмеров труб, причем первый стеллаж, размещенный у центральной вертикальной стойки, выполнен не разрезным, а последующие стеллажи выполнены разрезными на разных диаметрах. Каждый стеллаж состоит из кольцевых опор, размещенных на основании, и устройств удержания, соединенных между собой стойками, причем количество устройств удержания зависит от длины труб, а привод для вращения стеллажей размещен внутри основания, в каждом устройстве удержания выполнены щели под каждую трубу, где щели оборудованы захватами с приводом для удержания в вертикальном положении труб. Также на каждом устройстве удержания и центральной вертикальной стойки напротив устройства удержания размещены ролики, причем на каждом устройстве удержания ролики закреплены между щелями и расположены на внешнем диаметре, а роликовые направляющие расположены на внутреннем его диаметре, а устройство захвата труб закреплено, например, на своей вертикальной стойке и размещено на линии подачи труб напротив разрезных стеллажей.
Недостатками известного технического решения являются пониженная надежность работы данной системы хранения, вызванная наличием множества поворотных стеллажей, состоящих из кольцевых опор и конструктивно соединенных с ними и между собой открывающихся устройств удержания. Указанная техническая сложность влечет за собой снижение надежности работы данного технического устройства, а также повышенные затраты на его изготовление и эксплуатацию. Кроме того, в данном устройстве присутствует ограничение на количество типоразмеров хранимых труб, связанное с удержанием труб в щелях ограниченного размера.
Задачами предлагаемого изобретения являются:
- повышение надежности установки хранения, выдачи и приема труб (включающих буровые штанги и обсадные трубы) при спуско-подъемных операциях за счет выполнения стеллажей в виде единой жесткой конструкции, элементы которой неподвижны друг относительно друга;
- сокращение затрат на изготовление и эксплуатацию за счет выполнения стеллажей из неподвижных относительно друг друга элементов и повышения надежности установки;
- обеспечение хранения труб с расширенной номенклатурой диаметров.
Поставленные задачи достигаются тем, что установка хранения, выдачи и приема труб при спуско-подъемных операциях содержит основание с центральной вертикальной стойкой, стеллажи, выполненные с возможностью вращения по вертикальной оси, привод для вращения стеллажей, размещенный внутри основания, устройство захвата труб, которое закреплено, например, на своей вертикальной стойке и размещено на линии подачи труб. При этом стеллажи, выполнены в виде единой жесткой кассеты и снабжены сменными опорными решетками, расположенными в верхней и нижней ее частях, сменные опорные решетки образованы стержневыми элементами, образующими ячейки различного размера и снабженными узлами соединения между собой и со стеллажами, а также установка снабжена вторым устройством захвата, размещенным на телескопически раздвигаемой стойке, содержащим поворотную в вертикальной плоскости консоль с рабочим органом, служащим для удержания труб.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 показан изометрический вид установки;
- на фиг. 2 показан изометрический вид сменных опорных решеток.
Установка хранения, выдачи и приема труб при спуско-подъемных операциях содержит основание 1 с центральной вертикальной стойкой 2, стеллажи 3, выполненные с возможностью вращения по вертикальной оси, привод 4 для вращения стеллажей 3, размещенный внутри основания 1, устройство захвата труб 5, которое закреплено, например, на своей вертикальной стойке 6 и размещено на линии подачи труб. При этом стеллажи 3, выполнены в виде единой жесткой кассеты и снабжены сменными опорными решетками 7 и 8, расположенными в верхней и нижней ее частях соответственно, сменные опорные решетки 7 и 8 образованы стержневыми элементами 9, образующими ячейки различного размера и снабженными узлами соединения 10 между собой и со стеллажами 3, а также установка снабжена вторым устройством захвата 11, содержащим поворотную в вертикальной плоскости консоль 12 с рабочим органом 13, служащим для удержания труб 15, второе устройство захвата 11 размещено на телескопически раздвигаемой стойке 14.
Работа установки хранения, выдачи и приема труб при спуско-подъемных операциях при подаче труб 15 на ось скважины происходит следующим образом.
Перед началом спуско-подъемных операций в нижней части стеллажей 3 устанавливают нижние сменные опорные решетки 8, а в верхней части стеллажей 3 устанавливают верхние сменные опорные решетки 7. Стеллажи 3 загружают необходимыми трубами 15. Положение и типоразмеры верхних и нижних сменных опорных решеток 7 и 8 должны соответствовать типоразмерам труб 15, необходимым для текущих спуско-подъемных операций.
Для извлечения труб 15 стеллажи 3 поворачивают таким образом, чтобы извлекаемая труба 15 стала доступна второму устройству захвата 11 для фиксации на конце трубы 15 рабочего органа 13.
Второе устройство захвата 11 перемещают с помощью телескопически раздвигаемой стойки 14 для занятия положения по высоте, достаточного, чтобы достать из стеллажей 3 необходимую трубу 15. Поворачивая поворотную в вертикальной плоскости консоль 12 второе устройство захвата 11 опускает рабочий орган 13 к верхнему концу трубы 15 и фиксирует рабочий орган 13 на нем. Второе устройство захвата 11 путем перемещения вверх с помощью телескопически раздвигаемой стойки 14 извлекает трубу 15 из стеллажей 3 и путем дополнительного поворота поворотной в вертикальной плоскости консоли 12 (если требуется) и перемещения с помощью телескопически раздвигаемой стойки 14 (если требуется) перемещает трубу 15 в зону работы устройства захвата труб 5. Устройство захвата труб 5 разворачивается в сторону извлеченной трубы 15, захватывает ее и перемещает на ось скважины.
При приеме труб 15 от оси скважины для хранения в стеллажи 3 установка хранения, выдачи и приема труб при спуско-подъемных операциях работает в обратном порядке.
Предлагаемое изобретение позволит достичь:
- повышения надежности работы установки путем выполнения стеллажей в виде единой жесткой конструкции, элементы которой неподвижны друг относительно друга;
- сокращения затрат на изготовление и эксплуатацию путем выполнения стеллажей из неподвижных относительно друг друга элементов и повышения надежности установки;
- обеспечения хранения труб с расширенной номенклатурой диаметров путем формирования ячеек необходимого размера в виде сменных опорных решеток для хранения требуемых труб из сменных стержневых элементов, имеющих узлы соединения для соединения между собой и со стеллажами.