УСТРОЙСТВО ГИДРОПРИВОДНОЕ КООРДИНАТНОГО ТИПА ДЛЯ НАВЕДЕНИЯ СБОРКИ ПВО НА УСТЬЕ ФОНТАНИРУЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ
HYDRAULICALLY ACTUATED DEVICE OF COORDINATE TYPE FOR GUIDANCE OF BLOWOUT PREVENTER ASSEMBLY TO HEAD OF FLOWING WELL

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для наведения противовыбросового оборудования (далее по тексту - сборка ПВО) на устье фонтанирующей скважины.
Известен гидронатаскиватель координатный (1), включающий тележку с переходной катушкой и двумя гидроцилиндрами прижима. На верхнем фланце переходной катушки установлена сборка ПВО. Тележка передвигается по двум направляющим, выполненным в виде двутавровых балок. Направляющие жестко закреплены одним концом на устье скважины с помощью установочных кронштейнов, а другими концами на винтовых домкратах. Тележка выполнена с возможностью удержания на направляющих с помощью кронштейнов с роликами, охватывающими верхнюю полку двутавровых балок направляющих. Тележка перемещается с помощью гидроцилиндра перемещения. Переходная катушка закреплена на штоках гидроцилиндров прижима с помощью кронштейнов подвески. Переходная катушка имеет нижний вращающийся фланец для обеспечения возможности совмещения его шпилечных отверстий со шпилечными отверстиями устьевого фланца скважины после наведения сборки ПВО на устьевой фланец скважины.
Однако известный гидронатаскиватель координатный обладает следующими недостатками:
- крепление сборки ПВО на двух гидроцилиндрах, выполняющих одновременно функцию несущих стоек, не обеспечивает необходимой устойчивости при перемещении ее по направляющим из исходного положения до устья скважины: при пересечении исполнительными гидроцилиндрами превенторов фонтанирующей струи высокодебитных скважин возможны недопустимые отклонения от вертикального положения ПВО, приводящие к необратимым деформациям узлов крепления, вплоть до их поломок;
- жесткое крепление переходной катушки на штоках несущих гидроцилиндров не позволяет герметично самоустанавливаться наводимому фланцу сборки ПВО на устьевой фланец скважины при часто имеющих место отклонениях от горизонтальности его привалочного торца;
- раздельное крепление винтовых домкратов к направляющим, без жесткой связи их друг с другом, не обеспечивает устойчивого положения направляющих в горизонтальной плоскости, что может привести к нежелательному раскачиванию сборки ПВО в стороны от направления движения при перемещении его к устью;
- наведение натаскивателем сборки ПВО на фонтанирующую скважину возможно лишь при наличии на ее устье трубной головки с неповрежденным устьевым фланцем, так как он укомплектован только опорными кронштейнами, устанавливаемыми между фланцами трубной головки;
- консольное расположение гидроцилиндра, производящего горизонтальное перемещение тележки по направляющим, неоправданно увеличивает габаритный размер длины натаскивателя, а также не исключает выхода его из строя при возможных случайных механических воздействиях на корпус при подготовке натаскивателя к работе, что уменьшает надежность выполнения операции наведения сборки ПВО.
Целью изобретения является техническое решение, реализация которого позволит обеспечить:
- надежное, жесткое крепление сборки ПВО при отсутствии его раскачивания в стороны в процессе транспортирования к устью;
- наведение сборки ПВО при различных вариантах обустройства устьевой базы;
- возможность самоустанавливаться сборке ПВО при прижатии ее к устьевому фланцу;
- повысить надежность и безопасность перемещения сборки ПВО по направляющим при уменьшенных габаритах приводного механизма.
Поставленная цель достигается устройством гидроприводным координатного типа для наведения сборки ПВО на устье фонтанирующей скважины, включающим платформу направляющую, выполненную из двутавровых балок и закрепленную передним концом на устье скважины, а задним - на винтовых домкратах, и несущий узел, обеспечивающий транспортирование сборки ПВО к устью скважины, в котором несущий узел собран из двух колесных тележек с двумя стойками каждая, жестко соединенными между собой посредством продольных и поперечных стяжек на верхнем и нижнем уровнях, образуя портальную конструкцию, и оснащен гидроприводными механизмами горизонтального перемещения портального несущего узла с закрепленной в нем сборкой ПВО по платформе направляющей к устью посредством гидромоторов, и вертикального ее перемещения внутри портального несущего узла на базу устья посредством гидроцилиндров, при этом крепление сборки ПВО к портальному несущему узлу выполнено посредством фланцевых секторов, жестко закрепленных на верхнем и нижнем ее фланцах и подвижно соединенных с кронштейнами подвески, которые закреплены на каретках с роликовыми опорами, имеющих возможность вертикального перемещения вдоль боковых стоек портального несущего узла под действием гидроцилиндров, установленных внутри кареток, причем подвижное соединение фланцевых секторов с кронштейнами подвески обеспечивает жесткое положение сборки ПВО при ее горизонтальном перемещении и возможность самоустанавливаться сборке ПВО при ее прижиме гидроцилиндрами к устьевому фланцу скважины, кроме того, винтовые домкраты соединены посредством перемычек в единый блок, обеспечивающий жесткость крепления платформы направляющей, а платформа направляющая укомплектована типоразмерным рядом, устанавливаемых на устье, кронштейнов, выполненных с возможностью обеспечения наведения сборки ПВО на фланцевую базу устья или трубными хомутами, позволяющими производить наведение сборки ПВО на безфланцевую базу устья.
Конструкция устройства гидроприводного координатного типа для наведения сборки ПВО на устье фонтанирующей скважины (далее по тексту - устройство) приведена на фигурах:
- 1 и 2, на которых показаны виды сбоку и спереди соответственно;
- 3 и 4 - платформа направляющая, виды сбоку и спереди соответственно;
- 5 и 6 - варианты крепления направляющей платформы на устье скважины при наличии колонной головки и при наличии трубной головки соответственно, а также при отсутствии фланца (голая труба) на фиг.2;
- 7 и 8 - портальный несущий узел (далее по тексту ПНУ), виды сбоку и спереди соответственно;
- 9 - конструкция гидропривода горизонтального перемещения ПНУ по направляющей платформе;
- 10 и 11 - взаимное расположение деталей нижнего узла крепления сборки ПВО при транспортировании к устью скважины;
- 12 - то же, при прижиме сборки ПВО к базовому фланцу устья;
- 13 - взаимное расположение деталей верхнего узла крепления сборки ПВО при транспортировании к устью скважины;
- 14 - то же, при прижиме сборки ПВО к базовому фланцу устья. Устройство состоит (фиг.1) из платформы направляющей 1 (далее по тексту - платформа) и перемещающемуся по ней ПНУ 2, снабженному четырьмя комплектами щек 3 с роликами, охватывающими верхние полки двутавровых балок с целью предотвращения опрокидывания ПНУ при действии фонтанирующей струи. Внутри ПНУ (фиг.2) крепится сборка ПВО, состоящая, как правило, из крестовины 4 с задвижками 5, двух превенторов 6 и отводной трубы 7.
Платформа (фиг.3) изготавливается из двух балок 8 двутаврового сечения, стянутых друг с другом стяжками 9 и имеет возможность регулирования положения по высоте от грунта на величину Н. На переднем и заднем ее концах установлены ограничительные кронштейны 10, посредством переднего кронштейна регулируется обеспечение соосности скважины и наводимой сборки ПВО. Выполнена (фиг.4) с колесной колеей L и опирается задним концом на блок домкратный 11, состоящий из двух винтовых домкратов, жестко соединенных между собой перемычками 12, а передним - на устье скважины.
В зависимости от состояния устья скважины, имеющей место после подготовки ее к наведению ПВО, устройство комплектуется типоразмерным набором специальных установочных кронштейнов для крепления к ним платформы, а именно:
- при голой трубе или при наличии колонной головки - трубными хомутами 13 (фиг.2 и 6);
- при наличии трубной головки - кронштейнами 14 (фиг.5);
В связи с этим сборка ПВО оснащается соответствующим образом:
- в случае голой трубы на устье к нижнему фланцу крестовины 4 крепится головка 15 (фиг.2) в различных вариантах исполнения, например, фланцы колонные неразъемные типа ФКН или ЗГТ, самоуплотняющаяся клиновая головка ГСК (2, стр.171…174), головка колонная клиновая самоуплотняющаяся (3);
- в случае наличия на устье колонного фланца, к нижнему фланцу крестовины 4 крепится переходная катушка 16 (фиг.5, 6) с нижним, обеспечивающим возможность совмещения шпилечных отверстий вращающимся фланцем, сопрягаемым по типоразмеру с колонным.
ПНУ (фиг.7, 8) состоит из двух колесных тележек 17 с двумя стойками 18 каждая, жестко связанных друг с другом на верхнем уровне продольными стяжками 19 и поперечными 20, на нижнем - поперечными стяжками 21 и 22, образуя жесткий четырехстоечный портал. Между боковыми стойками 18 с двух сторон размещены две каретки 23, которые, посредством встроенных по их углам роликов 24, имеют возможность вертикального перемещения вдоль стоек при действии гидроцилиндров 25, установленных внутри кареток. Штоки гидроцилиндров шарнирно соединены с корпусами кареток, а их корпусы - с кронштейнами 26, прикрепленными к стяжкам 19.
Сборка ПВО крепится посредством двух нижних фланцевых секторов 27 к нижним кронштейнам подвески ПНУ 28 и двух верхних фланцевых секторов 29 к верхним кронштейнам подвески ПНУ 30. Кронштейны подвески 28 и 30 закреплены на каретках 23.
Перемещение ПНУ по платформе осуществляется гидромоторами 31 (фиг.9), установленными в задней части тележек 17. Вращение их валов передается через коническую зубчатую передачу 32 на задние катки 33 тележек, оси которых соединены валом 34.
Устройство используется следующим образом.
После расчистки околоустьевой зоны и подготовки устья скважины, оно оборудуется соответствующими установочными кронштейнами, 13 или 14, к которым крепится передним концом платформа с последующей регулировкой ее горизонтальности винтовыми домкратами блока домкратного 11. На скомпонованную вне опасной зоны и спрессованную избыточным давлением сборку ПВО, с установленными на ее нижнем и верхнем фланцах фланцевыми секторами 27 и 29 соответственно, наводится ПНУ и крепится к ним посредством кронштейнов подвески 28 и 30 (фиг.8).
Собранную конструкцию устанавливают на заднюю часть смонтированной на устье платформы, оборудуют комплектами щек 3 (фиг.1) и подсоединяют к гидравлическим исполнительным механизмам устройства напорные рукава высокого давления от пульта гидростанции, находящегося вне опасной зоны.
Управлением с пульта ПНУ передвигают по платформе до упора в передний ограничительный кронштейн 10 с совмещением осей сборки ПВО и устья скважины, при этом сборка ПВО своим весом опирается нижними фланцевыми секторами 27 на опорные поверхности В нижних кронштейнов подвески 28 (фиг.10, 11). Отсутствие зазоров между диаметрами D отверстий фланцевых секторов 27, 29 и диаметрами D установленных в кронштейнах подвески пальцев 35, 37 (фиг.11, 13) обеспечивает жесткое положение сборки ПВО в ПНУ при ее транспортировке к устью, при этом сохраняется зазор величиной h между пятами 36 и фланцевыми секторами 27.
После доставки сборки ПВО на устье, гидроцилиндрами 25 ее опускают до упора на колонный фланец скважины. При дальнейшем движении кареток 23, после выборки расстояния h, сборка ПВО, усилиями F гидроцилиндров, которые локализуются в двух точках приложения Р, прижимается к устьевому фланцу, при этом возникают радиальные зазоры S между пальцами 35, 37 и стенками отверстий диаметром D (фиг.12, 14), что обеспечивает возможность отклонения вертикальной оси сборки ПВО на величину образовавшихся зазоров и самоустановиться при возможных отклонениях от горизонтальности его привалочного торца. Убедившись в герметичной стыковке торцев наводимого и базового фланцев, поворотом вращающегося фланца переходной катушки 16 совмещают их шпилечные отверстия и закрепляют образованное фланцевое соединение, после чего устройство демонтируют.
Источники информации
1. «Гидронатаскиватель координатный», патент на изобретение №2228425, 08.01.2002.
2. Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов. Справочник. Москва, «Недра», 1996.
3. «Головка колонная клиновая самоуплотняющаяся», патент на изобретение №2138614, 27.09.1999.