ПОДЪЕМНЫЙ САМОХОДНЫЙ АГРЕГАТ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ ЛЕБЕДКИ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована для спускоподъемных операций при ремонте скважин.
Известно устройство для спуска-подъема колонны труб в скважину, находящуюся под давлением (а.с. SU № 1082928, МПК Е21В 19/00, опубл. 30.03.1984), содержащее установленную на устье скважины вышку, подвижный и стационарный захваты для труб, транспортную платформу и расположенную на ней лебедку, полиспастную систему с прямой и обратной оснастками для хода колонны вверх и вниз, состоящую из стационарных блоков на верхнем и нижнем основаниях вышки и на транспортной платформе, снабжено жестким подкосом, соединенным шарнирно с верхним основанием вышки и транспортной платформой, ходовые концы канатов прямой и обратной оснасток направлены вдоль подкоса и закреплены на барабане лебедки с противоположным направлением намотки.
Известна установка для ремонта нефтяных скважин (патент RU № 89592, МПК Е21В 19/00, опубл. 10.12.2009), содержащая шасси автомобиля с платформой, мачту с талевой системой, гидравлические домкраты подъема мачты, ограничители грузоподъемности, ограничители подъема талевого блока, лебедку, аутригеры, кабину оператора, гидравлическую и электрическую системы управления. При этом задние аутригеры содержат металлический фундамент, а спуск в рабочее положение и подъем в транспортное положение металлического фундамента осуществляется при помощи гидравлической системы установки.
Известна установка для ремонта нефтяных скважин (патент RU № 11259, МПК Е21В 19/00, опубл. 16.09.1999), ближайшая по технической сущности к заявляемому устройству и принятая за прототип, содержащая шасси автомобиля, к раме которого прикреплена платформа, и установленные на платформе наклонную мачту с талевой системой, электронным индикатором веса и аутригерами, ограничитель подъема талевого блока, гидродомкраты подъема мачты, лебедку, систему управления установкой, кабину оператора, причем лебедка выполнена с гидравлическим приводом, насосы, питающие гидропривод, соединены с выходными валами коробок отбора мощности автошасси, а система управления установкой выполнена электрогидравлической от одного рычага.
Проблемой, решаемой созданием полезной модели, является недостаточная надежность работы агрегатов при спускоподъемных операциях (СПО) на скважине, ненадежная установка агрегатов на устье скважины и высокие эксплуатационные затраты.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание устройства с увеличенным сроком службы, повышенной надежностью его установки и работы.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в повышении надежности работы подъемного агрегата.
Также достигается повышение надежности установки агрегата на устье скважины, надежности фиксации наклонной мачты, сокращение эксплуатационных затрат.
Технический результат достигается за счет того, что подъемный самоходный агрегат содержит систему управления, состоящую из трех систем: гидравлической, пневматической и электрической систем, причем гидравлическая система выполнена с возможностью подъема и опускания мачты, пневматическая система выполнена с возможностью управления основной лебедкой, а электрическая система в сочетании с гидравлической и пневматической системами выполнена с возможностью управления при установке подъемного агрегата на скважине и для производства спускоподъемных операций.
Надежность фиксации наклонной мачты обеспечивается вспомогательной лебедкой выдвижения верхней секции мачты.
Заявляемое устройство поясняется на фигурах:
на фиг. 1 показан общий вид подъемного агрегата, установленного на шасси;
на фиг. 2 показана схема кинематическая подъемного агрегата;
на фиг. 3 показана схема расположения подъемного агрегата в спускоподъемном оборудовании при проведении СПО.
Заявляемое устройство (фиг. 1, 2) состоит из следующих элементов:
1 - шасси;
2 - платформа;
3 - наклонная мачта;
4 - талевая система мачты;
5 - привод дизельный;
6 - вал карданный;
7 - насосный редуктор;
8 - гидравлический насос правый;
9 - гидравлический насос левый;
10 - гидромотор лебедки основной;
11 - основная лебедка с гидравлическим приводом;
12 - гидромотор вспомогательной лебедки;
13 - вспомогательная лебедка для выдвижения верхней секции мачты.
Подъемный самоходный агрегат с гидравлическим приводом лебедки 11 является самоходной нефтепромысловой машиной и смонтирован на шасси 1 двухосного прицепа. Прицеп может быть автомобильным или тракторным.
К раме шасси 1 прикреплена платформа 2, на которой установлены наклонная мачта 3 с талевой системой 4 и с ограничителем подъема крюкоблока, гидродомкраты подъема мачты, основная лебедка 11 с гидравлическим приводом, гидравлические насосы 8, 9, питающие гидравлический привод лебедки 11.
Наклонная мачта 3 с талевой системой 4 установлена на передней и задней опорах.
Подъемный агрегат содержит систему управления, состоящую из трех систем: гидравлической, пневматической, электрической.
Подъемный агрегат размещается на устье скважины в составе оборудования для СПО (фиг. 3), состоящего из следующих элементов:
14 - подъемный агрегат.
15 - рабочая площадка;
16 - ключ-спайдер с гидроприводом с пультом управления;
17 - подставка под тумбу (козелок);
18 - лестница;
19 - приемные мостки;
20 - желоб приемных мостов;
21 - пульт управления оператора.
Основная лебедка 11 выполнена однобарабанной, содержит реверс и прижимной ролик.
Гидравлический привод основной лебедки 11 выполнен с маслоохладителем и управляется гидромотором 10 через планетарный редуктор, встроенный в основную лебедку 7.
Для торможения основная лебедка 11 снабжена тормозным клапаном, выполненным гидравлическим и дисковым.
Вспомогательная лебедка 13 выдвижения верхней секции мачты 3 управляется гидромотором 12 через червячный редуктор, встроенный во вспомогательную лебедку 13.
Управление движением барабана лебедок 11 и 13 осуществляется с помощью гидрораспределителей. Для этого от гидравлических насосов 8 и 9 через гидрораспределители к гидромоторам 10 и 12 подается рабочая жидкость, поступающая затем на барабаны лебедок 11 и 13.
Отбор мощности на привод гидравлических насосов 8 и 9 осуществляется от дизельного привода 5 через насосный редуктор 7.
Выводной вал привода дизельного 5 карданным валом 6 соединен с насосным редуктором 3.
Мачта 3 выполнена телескопической и двухсекционной.
Мачта 3 в транспортном положении располагается горизонтально над подъемным агрегатом 14 на своих передней и задней опорах, а в рабочем положении - вертикально, с наклоном 4° от вертикали в сторону устья скважины.
Подъем мачты 3 из транспортного положения в рабочее осуществляется гидравлическим домкратом, а выдвижение верхней секции - вспомогательной лебедкой 13.
Нижняя часть мачты 3, являясь задней опорой, жестко связана с рамой подъемного агрегата 14.
Мачта 3 подъемного агрегата 14 также снабжена звуковой и световой сигнализацией, позволяющей безопасно устанавливать и складывать ее в любое время суток и ограничителем подъема крюкоблока, обеспечивающим безопасность проведения СПО.
Управление мачтой 3 при СПО производится с переносного пульта оператора.
Установка мачты 3 в рабочее положение осуществляется от гидрораспределителя с ручным управлением.
Управление подъемным агрегатом 14 осуществляет совокупность трех систем: гидравлической, пневматической, электрической.
Гидравлическая система устройства обеспечивает следующие операции:
выдвижение (задвижение) задних аутригеров установки подъемного агрегата 2;
подъем (опускание) мачты 3;
подъем (опускание) верхней секции мачты 3;
грузоподъемные операции основной лебедкой 11;
работу гидравлических ключей.
Питание гидравлической системы обеспечивает работу основной лебедки 11.
Масло подается гидравлическими насосами 8, 9 через гидрораспределитель (управляется пневмоцилинром) на регулируемый гидромотор 10.
Манометр показывает давления в контуре управления основной лебедкой 11.
Гидравлическая система предусматривает работу гидроключом и выставлением подъемного агрегата 2.
Подъем (опускание) мачты 3 гидроцилиндром производится управлением золотника гидрораспределителя.
К гидрораспределителю подключен контрольный манометр. Аварийный клапан предназначен для исключения падения мачты в случае обрыва линии.
Тормозной клапан обеспечивает заданную скорость опускания мачты 3.
Подъем (опускание) верхней секции мачты 3 производится вспомогательной лебедкой 13 с гидромотором 12.
Для обеспечения нормальной работы гидравлическая система заправляется маслом ВМГЗ.
Пневматическая система устройства обеспечивает следующие операции:
управление цилиндром спайдера;
автоматическую блокировку основной лебедки 11, которая происходит:
при срабатывании системы ограничения подъема талевой системы;
при срабатывании системы ограничения грузоподъемности.
Пневматическая система в сочетании с электрической системой позволяет в значительной степени облегчить, упростить и обезопасить управление подъемным агрегатом 14 в целом.
Сжатый воздух в пневматическую систему подается с компрессора шасси, предварительно осушенный влагомаслоотделителем. Влагомаслоотделитель состоит из регулятора давления, фильтра, осушителя с адсорбирующим элементом, электроподогревателя воздуха (при эксплуатации в зимнее время года).
Регулятор давления с адсорбером необходим для поддержания рабочего давления и осушки воздуха с компрессора. Регенерационный ресивер предназначен для автоматической продувки осевшей влаги и масла на адсорбирующем элементе и фильтре. Ресивер создает дополнительный запас сжатого воздуха. Пневмоклапан быстрого выхлопа позволяет мгновенно сбросить давление воздуха в атмосферу.
Пневмоуправление основной лебедкой 11 происходит следующим образом.
Электропневмораспределитель в рабочем состоянии пневматической системы постоянно находится под напряжением, что позволяет контролировать (электрически) готовность системы ограничения подъема талевой системы 4 и системы защиты от перегруза.
Управление основной лебедкой 11 производится регулятором давления следящего действия с ручным приводом (на выносном пульте оператора). При открытии регулятора давление поступает в пневмоцилиндр, тем самым переключая гидрораспределитель.
Электрическая система устройства в сочетании с гидравлической и пневматической системами предназначена для управления механизмами при установке подъемного агрегата 14 на скважине, для производства СПО и для освещения мачты 3 и рабочей площадки устья скважины.
Электрическая система снабжена ограничителем подъема крюкоблока с автоматическим отключением привода основной лебедки 11 при достижении крюкоблоком предельно допустимой высоты подъема.
Электрическая система самовосстанавливается после начала опускания крюкоблока.
Питание подъемного агрегата 14 осуществляется как от бортовой сети агрегата, так и от внешнего источника питания переменного тока напряжением 380 В, 50 Гц с последующим преобразованием в постоянный ток напряжением 24 В.
Максимальная потребляемая мощность составляет:
при питании от генератора двигателя 400 Вт;
при питании от внешнего источника 5400 Вт.
При производстве СПО, а также при установке и опускании мачты 3 питание осуществляется от бортовой сети, а освещение подъемного агрегата 14, мачты 3 и рабочей площадки устья может осуществляться как от бортовой сети, так и от внешнего источника питания.
Питание пневматической системы воздухом и электрической системы - электроэнергией осуществляется от привода дизельного 5.
Питание и подзарядка аккумуляторных батарей при работающем двигателе (переезде агрегата, работа у скважины) осуществляется от генератора или через трансформатор от сети 220 В.
Талевая система устройства содержит оснастку, которая производится канатом диаметром 16,5 мм и длиной не менее 80 м, намотанным на барабан. Ходовой конец талевого каната крепится к барабану основной лебедки 11, другой конец - к приспособлению для крепления неподвижного конца талевого каната, расположенному на правой стороне палубы агрегата.
Груз ограничителя подъема крюкоблока подвешен на неподвижную ветвь талевого каната, идущую от кронблока.
Для обеспечения устойчивости мачты при производстве СПО подъемный агрегат снабжен системой оттяжек.
Грузовые и установочные оттяжки мачты 3, верхние концы которых крепятся к верхним частям соответственно верхней и нижней секций мачты 3, нижними концами через талрепы (винтовые оттяжки) крепятся к ушкам, приваренным к передней опоре мачты.
Подготовка устройства к использованию.
Для монтажа на агрегат мачты 3, снятой на время транспортирования на железнодорожном транспорте, проделывают следующие операции:
снимают ригели и вынимают пальцы из вилок, расположенных на нижнем поясе нижней секции мачты, снимают ригели и пальцы с шайбами из ушек в головках гидродомкратов;
подняв мачту 3 краном заводят ее вилки на ушки задней опоры, вставляют снятые пальцы и закрепляют их ригелями;
заводят на ушки, расположенные на 2-м поясе нижней секции мачты;
устанавливают шайбы с обеих сторон шарнирных подшипников;
вставляют пальцы и закрепляют их ригелями;
опускают мачту на переднюю опору и закрепляют на ней;
соединяют рукавами высокого давления гидродомкрат с трубопроводом, расположенным на нижней секции мачты;
соединяют шлангом пневмопровод на мачте с пневмопроводом, находящимся на задней опоре;
укладывают крюкоблок в гнездо, расположенное в нижней части верхней секции мачты;
оснащают талевую систему канатом, сматывая его с барабана лебедки.
Управление всеми вспомогательными и рабочими движениями узлов и механизмов подъемного агрегата производят с помощью гидравлической и пневматической систем.
Размещение устройства на скважине.
Подъемный агрегат 14 размещается в соответствии с технологической схемой размещения оборудования на скважине (фиг. 3) при выполнении ремонта скважин, при этом
подъемный агрегат 14 подают на горизонтальную площадку ремонтируемой скважины задним ходом таким образом, чтобы его продольная ось совпадала с осью скважины, а расстояние от оси домкратов задней опоры мачты до оси скважины составляло 1100+20 мм;
заземляют подъемный агрегат 14 тросом заземления к контуру заземления;
производят опрессовку гидравлической системы;
создают давление в гидравлической системе, равное 16 МПа;
опускают ноги гидроопор нивелировки на фундаментную балку с помощью гидрораспределителя, обеспечив горизонтальное положение агрегата;
устанавливают передние домкраты в рабочее положение;
центрируют мачту 3 относительно устья скважины;
поднимают мачту 3;
выдвигают верхнюю секцию мачты 3, причем под действием пружин выдвигаются все упоры верхней секции мачты 3, и верхняя секция мачты 3 опускается на свои упоры.
Перед началом производства СПО выпускают конденсат из влагомаслоотделителя и всех воздушных баллонов пневмосистемы;
Проверяют работу ограничителя подъема крюкоблока, для чего производят трехкратный подъем ненагруженного крюкоблока до «срабатывания», при этом основная лебедка 11 отключается и тормоз срабатывает. При этом тормозной путь должен быть не более 1,5 м, расстояние от оси кронблока до крюкоблока должно быть не менее 2,5 м;
Далее производят СПО.
Заявляемое устройство предназначено для
мобильного передвижения от скважины к скважине с помощью трактора или автомобиля;
монтаж и демонтаж на скважине;
проведения текущего ремонта скважин с нагрузкой на крюке до 12 т;
производство СПО в процессе текущего ремонта скважин;
механизированное свинчивание и развинчивание колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) и насосных штанг с применением ключа-спайдер с гидроприводом;
промывки скважин;
проведения СПО с насосными штангами d=16…25 мм, L=8,0-9,15 м;
проведения СПО насосно-компрессорными трубами d=48…89, L = до 11 м.
Использование для монтажа подъемного агрегата 14 шасси 1 прицепа двухосного позволяет мобильно перевозить подъемный агрегат 14 для выполнения ремонтных работ. Преимуществом данного шасси 1 является возможность перемещения нескольких агрегатов одним тягачом. Также прицеп более экономичен в техническом обслуживании и имеет возможность выбора тягача в зависимости от погодных условий.
Подъемный агрегат 14 может транспортироваться любым видом транспорта, годным по грузоподъемности, при соблюдении условий и правил, действующих на этих видах транспорта.
При транспортировании железнодорожным транспортом или водным видом транспорта мачта 3 демонтируется и закрепляется.
Погрузка и разгрузка подъемного агрегата 14 должна обеспечить сохранность агрегата и исключить возможность повреждения.
Использование в подъемном агрегате 14 гидравлических, пневматических и электрических систем позволяет в значительной степени упростить и облегчить управление его механизмами.
Полезная модель позволяет повысить устойчивость мачты 3 подъемного агрегата 14 в рабочем состоянии, при сокращении времени на подготовительные работы при монтаже и демонтаже подъемного агрегата 14 на устье скважины.