Мобильный комплекс для ремонта бурового оборудования
MOBILE COMPLEX FOR REPAIR OF DRILLING EQUIPMENT

Изобретение относится к строительным конструкциям, в частности, к мобильным, быстровозводимым сборным, модульным сооружениям. Может использоваться для строительства быстровозводимого производственного здания для ремонта бурового оборудования, в том числе, для ремонта бурильных труб. В разобранном состоянии модули комплекса могут транспортироваться стандартным автомобильным, железнодорожным, водным и авиационным транспортом. Мобильный комплекс с установленным внутри технологическим оборудованием может быть установлен вблизи добывающих или нагнетательных скважин, на трубных базах или иных приспособленных для этого площадках.
Известна модульная строительная система по международной заявке на изобретение WO 2012045149, Е04В 1/348, 2012, являющаяся аналогом для всех трех вариантов заявляемого изобретения. Отдельные модули строительной системы кубической формы собираются на производственном предприятии, оптимизируются для транспортировки и доставляются на строительную площадку с помощью обычных систем доставки. На месте модули собираются в здание путем соединения множества модулей. Модули могут быть прикреплены друг к другу по горизонтали или по вертикали, или расположены перпендикулярно друг другу. Недостатком является то, что из-за ограниченных габаритов модулей невозможно расположить в здании технологическое оборудование и длинномерные бурильные трубы, подлежащие ремонту. Недостаточная прочность конструкции не позволяет выдерживать вибрационные нагрузки от работающего оборудования.
Известно модульное здание по патенту РФ на изобретение №2678341, Е04В 1/348, 2016, состоящее из модульных строительных секций, являющееся аналогом для всех трех вариантов заявляемого изобретения. Модульная строительная секция содержит съемную наружную панель, прикрепленную к каждой стороне и торцевой поверхности несущего каркаса. Модульная строительная секция, содержащая несущий каркас, выполнена с возможностью взаимного соединения с другой модульной строительной секцией. Секция содержит палубу веранды, внутреннюю по отношению к несущему каркасу, но способную быть открытой наружу. Палуба веранды может быть соединена со смежной палубой веранды другой смежной строительной секции для обеспечения прохода между сменными палубами веранд. Недостатком является невозможность использования модульного здания в качестве производственного помещения. Ограничения по надежности, прочности и виброустойчивости не позволяют использовать его для работы технологического оборудования, в частности для размещения в нем станков для ремонта бурового оборудования.
Известна транспортируемая транспортабельная конструкция по а.с. SU 1598882, Е04В 1/348, 2004, являющееся аналогом для всех трех вариантов заявляемого изобретения. Конструкция содержит опорный блок, смонтированный на опорных элементах для перемещения и включающий соединенные между собой панели продольных и торцевых стен, пола и крыши. К опорному блоку по всей длине, с обеих сторон примыкают боковые отсеки, образованные откидными панелями пола, крыши и торцевых стен, которые шарнирно соединяются с соответствующими панелями опорного блока. Откидные панели пола выполнены с опорными элементами для перемещения. Опорные элементы снабжены кронштейнами для опирания откидных панелей пола и выполнены в виде полозьев двутаврового сечения. Недостаточная надежность конструкции для работы в ней технологического оборудования, сопровождаемой вибрационными нагрузками, большим весом оборудования и ремонтируемых труб, является недостатком транспортируемой системы.
В качестве ближайшего аналога всем вариантам заявляемого технического решения выбрано модульное здание контейнерного типа по патенту РФ на полезную модель №10201, Е041Н 1/02, 1999. Здание включает панели боковых и торцевых стен, пола и потолка, выполненные с утеплителем и обшивкой. Несущий каркас здания выполнен из профилей прямоугольного сечения. Модульное здание контейнерного типа, собранное и оснащенное необходимым оборудованием, доставляется на строительную площадку и устанавливается с помощью грузоподъемных механизмов. Съемная обшивка боковой стены демонтируется и с этой стороны устанавливается следующее модульное здание контейнерного типа. Недостатком является сложность осуществления технологического процесса ремонта бурового оборудования из-за возможного негоризонтального расположения станков вследствие перекоса, допущенного при установке модульного здания. Сложность осуществления технологического процесса ремонта бурового оборудования обуславливается и малыми размерами контейнеров модульного здания. Ограниченные габариты внутреннего рабочего пространства не позволяют размещать и обрабатывать в нем длинномерные бурильные трубы. Кроме того, отсутствие приспособлений для подачи внутрь здания узлов и деталей, подлежащих обработке на технологическом оборудовании, затрудняет технологический процесс этой обработки. Невысокая надежность здания не позволяет использовать технологическое оборудование, создающее вибрационную нагрузку на его конструкцию, что значительно ухудшает технологический процесс, ограничивает количество возможных операций, сокращает функциональные производственные возможности.
Технический результат группы заявляемых изобретений заключается в повышении технологичности процесса ремонта бурового оборудования, в увеличении надежности работы мобильного комплекса и размещенного внутри него технологического оборудования.
Технический результат по первому изобретению группы изобретений достигается  за счет того, что в мобильном комплексе для ремонта бурового оборудования, состоящем из модулей с установленным в них технологическим оборудованием, согласно изобретению, одни модули выполнены с откидными боковыми панелями и при установке являются центральными, другие модули выполнены со съемными боковыми панелями, на откидных боковых панелях центрального модуля размещены смежные боковые модули со съемными боковыми панелями, под откидными панелями с размещенными на них модулями, установлены домкраты, в качестве пола в модулях используются железобетонная плиты и/или металлические листы, под железобетонными плитами размещены виброопоры, торцевые стены модулей снабжены окнами для подачи оборудования.
Технический результат по второму изобретению группы изобретений достигается  за счет того, что в мобильном комплексе для ремонта бурового оборудования, состоящем из модулей с установленным в них технологическим оборудованием, согласно изобретению, одни модули выполнены с откидными боковыми панелями и при установке являются центральными, другие модули выполнены со съемными боковыми панелями, на откидных боковых панелях центрального модуля размещены смежные боковые модули со съемными боковыми панелями, под откидными панелями с размещенными на них модулями, установлены домкраты, в качестве пола в модулях используются железобетонная плиты и/или металлические листы, под железобетонными плитами размещены виброопоры, с наружной торцевой стороны хотя бы одного модуля размещена система подачи труб, торцевые стены модулей снабжены окнами для подачи труб.
Технический результат по третьему изобретению группы изобретений достигается  за счет того, что в мобильном комплексе для ремонта бурового оборудования, состоящем из модулей с установленным в них технологическим оборудованием, согласно изобретению, одни модули выполнены с откидными боковыми панелями и при установке являются центральными, другие модули выполнены со съемными боковыми панелями, на откидных боковых панелях центрального модуля размещены смежные боковые модули со съемными боковыми панелями, под откидными панелями с размещенными на них модулями, установлены домкраты, в качестве пола в модулях используются железобетонная плиты и/или металлические листы, под железобетонными плитами размещены виброопоры, торцевые стены модулей снабжены окнами для подачи труб, между наружными торцевыми сторонами соседних модулей, размещенных напротив друг друга, размещена система подачи труб, окна для подачи труб в этих модулях размещены напротив друг друга.
Технический результат для всех трех изобретений обеспечивается за счет того, что часть модулей выполнена со съемными боковыми панелями, часть модулей выполнена с откидными боковыми панелями, являющимися боковыми стенками. Это позволяет объединять внутреннее пространство смежных модулей в единое рабочее пространство. Общее внутреннее пространство образуется за счет откидывания вниз стенок одного модуля и размещения по бокам от него, на его горизонтально откинутых боковых стенках смежных модулей со снятыми боковыми стенками. Откидные стенки имеются только у средних модулей сборки. Пристыковываемые модули имеют только съёмные стенки. У крайних модулей снимается только одна стенка - та, которая примыкает к соседнему модулю.  Количество пристыкованных модулей не ограничено, это позволяет организовать единое рабочее пространство любой необходимой площади для размещения на нем любого количества оборудования, необходимого для технологического цикла. Кроме того, это позволяет размещать на технологическом оборудовании длинномерные изделия, например, бурильные трубы, требующие ремонта. Центральный модуль устанавливается на основание, которым служит усиленная железобетонная плита, а под его откинутые горизонтально стенки со смежными модулями устанавливаются домкраты. Это позволяет установить все части пола образованного производственного помещения горизонтально и без перекосов относительно друг друга, правильно установить на нем оборудование. Этим достигается повышение надежности работы оборудования и повышение технологичности ремонта бурового оборудования за счет сокращения времени на выверку положения и правильную установку ремонтируемых узлов в станках. Возможность использования в качестве основания модулей усиленных железобетонных плит, как предварительно смонтированных на заводе-изготовителе с установленным на них модульным оборудованием, так и устанавливаемых на месте сборке, позволяет усилить конструкцию пола. Это дает возможность установить внутри комплекса необходимое технологическое оборудование без снижения надежности здания и работы оборудования. В местах размещения более легкого вспомогательного оборудования, или в местах размещения персонала, применяют модули с металлическими листами в конструкции пола. Такое разделение модулей способствует повышению технологичности сборки мобильного комплекса. Выполнение в торцевых стенах модулей окон для подачи оборудования позволяет повысить удобство подачи подлежащих ремонту узлов и деталей бурового оборудования, в том числе, длинномерных труб и ускорить технологический процесс. Технический результат во втором и третьем изобретении группы изобретений так же достигается за счет установки виброопор под железобетонными плитами оснований модулей. Это способствует гашению вибрации при работе технологического оборудования, например, токарных станков, размещенных на железобетонных плитах оснований соответствующих модулей. В результате повышается как надежность работы технологического оборудования, так и надежность работы мобильного комплекса в целом. Для повышения технологичности процесса ремонта оборудования во втором изобретении группы с наружной торцевой стороны хотя бы одного модуля размещена система подачи труб, содержащая набор П-образных опор для труб и роликовых механизмов подачи, расположенных напротив окон для подачи труб, выполненных в торцевых стенах модулей. Это позволяет завести в рабочую зону длинномерные бурильные трубы и установить их на технологическом оборудовании. Для повышения технологичности процесса ремонта оборудования в третьем изобретении группы в модулях, размещенных напротив друг друга, окна для подачи труб тоже расположены напротив друг друга, а между модулями размещена система подачи труб. Это позволяет производить обработку двух концов трубы на двух станках, установленных в двух модулях, расположенных напротив друг друга без применения механизма для переворота трубы, за счет чего упрощается и ускоряется технологический процесс ремонта.
На фигуре 1 представлен мобильный комплекс из трех модулей в разобранном состоянии.
На фигуре 2 представлен мобильный комплекс, смонтированный из трех модулей.
На фигуре 3 представлено расположение системы подачи труб с торцевой стороны комплекса из трех смежных модулей.
На фигуре 4 представлена система подачи труб и торцевая поверхность комплекса.
Мобильный комплекс для ремонта бурового оборудования, собираемый из трех модулей содержит центральный модуль 1 и смежные боковые модули 2. Центральный модуль 1 выполнен с откидными боковыми стенками 3, откидывающимися книзу в горизонтальное положение, с усиленной железобетонной плитой-основанием 4. Смежные боковые модули 2 выполнены со съемными боковыми стенками (на чертеже не показаны). После откидывания боковых стен 3 в центральном модуле 1 образуются открытые боковые проемы 6. После снятия внутренних боковых стенок 5 смежных боковых модулей 2 образуются открытые боковые проемы 7. В торцевых стенках модулей 1, 2 выполнены окна 8 для подачи бурильных труб 9 и иного ремонтируемого оборудования внутрь комплекса. С торцевой стороны модулей выполнена площадка с установленной системой 10 подачи и раскладки труб 9. Система состоит из опор 11 П-образной формы и роликовых механизмов подачи 12. Под откидные боковые стенки 3 центрального модуля 1 устанавливают домкраты 13, под железобетонную плиту-основание 4 устанавливают виброопоры 14.
Мобильный быстровозводимый комплекс для ремонта бурового оборудования собирают из отдельных модулей, габариты которых не превышают габариты стандартных морских контейнеров двадцати- или сорокафутового размера, что позволяет перевозить их любым видом транспорта без каких-либо ограничений. Технологическое оборудование устанавливается в модулях один раз при первоначальном монтаже на заводе-изготовителе с возможностью его регулировки при необходимости. Этим достигается мобильность комплекса, простота его монтажа, демонтажа и перевозки. После расчистки и подготовки рабочей площадки на грунт, на виброопоры 14 устанавливают центральный модуль 1. Для сборки комплекса у центрального модуля 1 откидывают вниз, к земле боковые стены 3 и устанавливают под них домкраты 13, в качестве которых используют механические винтовые домкраты с опорными площадками. Установку домкратов 13 производят в специально обозначенных местах. С модулей 2 снимают боковые стены. На боковые стены 3 модуля 1 слева и справа от него устанавливают смежные модули 2, совмещая открытые боковые проемы 6 и 7 и создавая внутри здания единое рабочее пространство. Жесткое соединение модулей обеспечивают при помощи специальных крепежных элементов на основе болтовых соединений. На полу пристыкованных модулей установлены крепежные устройства и организованы места подвода сетей под заранее оговоренное оборудование. Все модули имеют двери или ворота для доступа персонала к оборудованию, возможна установка окон для естественного освещения. Модули имеют окна 8 для подачи обрабатываемых изделий в зону обработки. Всё размещаемое оборудование, как основное производственное, так и вспомогательное, а также технологическая мебель установлены на пол модуля, закреплены на нем и не требуют переустановки при сборке/разборке здания. Предусмотрена система выверки оборудования в горизонтальной плоскости, если она требуется. В здании монтируют единую систему отопления, вентиляции, кондиционирования и освещения как естественного, так и искусственного. Это позволяет организовать полноценное рабочее место, на котором работник может выполнять свои прямые обязанности в нормальных производственных условиях. На заводе-изготовителе изготавливается фундамент с учетом типа устанавливаемого оборудования. В зависимости от типа устанавливаемого оборудования применяют различные типы оснований. В одном случае это может быть железобетонная плита-основание 4. В случае установки размещения в модуле технологического оборудования, требующего учета вибрационных, динамических и ударных нагрузок, модуль может оснащаться собственной железобетонной плитой-основанием и усиленным полом. В полу выполнены крепежные элементы для крепления дополнительного технологического оборудования и выверки его в горизонтальной плоскости. Конструкция железобетонной плиты 4, состоит из стального каркаса, выполненного из профильного проката – уголка и швеллера, каркас заполнен высокопрочным цементным раствором. Плита-основание 4 может быть выполнена в виде единой конструкции с модулем, и может быть отдельной конструкцией, монтируемой при установке модуля в рабочее положение. Так же основание 4 может быть выполнена в виде пространственной рамы с усиленным полом без применения цементного раствора. В этом случае стальную цельную плиту крепят к стальному каркасу из швеллера и уголка. Такая конструкция применяется при расстановке оборудования легкого и среднего класса, не требующего высокопрочных оснований и высоких виброгасящих свойств. В этом случае основание является частью пола модуля, крепится к нему жестко и совместно транспортируется с ним без демонтажа. Под плитой-основанием 4 при необходимости устанавливают виброгасящие опоры 14, которые могут быть пневматическими или гидравлическими. Виброопоры 14 позволяют производить выверку установки оборудования в горизонтальной плоскости и поглощать виброколебания, возникающие во время его работы. Максимально допускаемая виброскорость, возникающая при обработке изделия на токарном оборудовании, установленном внутри модуля, составляет не более 4,0 м/с. Указанный параметр обеспечивается жесткостью системы «станок-приспособление-инструмент-деталь», конструкцией пола мобильного комплекса и плиты-основания 4, а также применяемыми виброгасящими опорами 14. В торцевых стенках модулей выполнены окна 8 для подачи бурильных труб 9 и иного ремонтируемого оборудования внутрь комплекса.
Во втором и третьем вариантах исполнения мобильного быстровозводимого комплекса для организации последовательного перемещения бурильных труб 9 и другого бурильного оборудования между технологическими операциями используют систему 10 для раскатки, перекладки и подачи бурильного оборудования на рабочее место. Система подачи 10 труб 9 является частью мобильного комплекса и поставляется заказчику вместе с ним. Система раскатки и подачи труб 10 включает набор П-образных опор 11 для расположения на них труб 9 и роликовые механизмы подачи 12. Роликовые механизмы подачи 12 устанавливают напротив окон 8 для подачи в них бурильных труб 9 и оборудования. Трубу приподнимают над П-образной опорой 11 и по сигналу оператора закатывают в окно по направляющим роликам механизма подачи 12.
В третьем варианте исполнения мобильного быстровозводимого комплекса устанавливают модули, или блоки из собранных модулей напротив друг так, чтобы окна 8 для подачи бурильных труб 9 в двух соседних модулях были так же расположены напротив друг друга. Между расположенными напротив друг друга модулями располагают систему 10 раскатки и подачи труб 9. При этом роликовые механизмы подачи 12 между двумя противолежащими окнами 8 подачи труб 9 двух соседних модулей расположены на одной линии. Трубу 9 с помощью роликового механизма подачи 12 заводят в окно 8 одного модуля, закрепляют в патроне станка и производят обработку одного торца трубы 9. После обработки одного конца трубу 9 выводят из одного модуля и с помощью другого роликового механизма подачи 12 заводят в окно 8 соседнего модуля, где так же на станке производят обработку второго конца трубы 9. Оба торца обрабатывают последовательно, без потерь времени на перекладку трубы 9. При такой схеме исключается необходимость переворота труб после окончания цикла ремонта. Трубы проходят полный ремонт за одну «раскатку». Это исключает необходимость использования механизма для их постоянного переворота, снижается время ремонта трубы, снижается трудоемкость обработки трубы, увеличивается пропускная способность мобильного комплекса в целом.
Основными преимуществами заявляемого мобильного комплекса является следующее:
- применение при проектировании комплекса промышленного оборудования стандартного исполнения без каких-либо его доработок, и предварительная установка оборудования в модули на заводе-изготовителе, что позволяет быстро установить комплекс на месте, время установки и запуска оборудования составляет не более 24 часов;
- не ограниченное количество сочленяемых модулей позволяет разместить в нем любой набор необходимого оборудования и любое количество рабочих мест;
- обеспечение высокой виброгасящей способности за счет использования массивных плит-оснований 4 и применения виброгасящих виброопор 14;
-создание единого рабочего пространства с нормальным микроклиматом и условиями труда за счет того, что при сборке комплекса у сочлененных между собой модулей удаляются боковые стенки и системы коммуникаций объединяются в единую сеть;
-система транспортировки заготовок в зону обработки минимизирует нахождение персонала на открытом воздухе;
-для снижения трудоемкости выполнения операций и увеличения пропускной способности комплекса имеется возможность установки блоков модулей друг напротив друга с размещением между ними системы подачи труб.
Таким образом, заявляемая группа изобретений позволяет повысить технологичность процесса ремонта бурового оборудования, увеличить надежность работы мобильного комплекса и размещенного внутри него технологического оборудования.