ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ СПУСКА И ПОДЪЕМА ПОДВОДНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
TOOL FOR LIFTING AND LIFTING UNDERWATER EQUIPMENT

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к оборудованию, предназначенному для спуска и подъема подводного модуля управления и его установки на подводную фонтанную арматуру.
Известно быстропогружное подвесное крюковое устройство, раскрытое в документе CN 105947869 В, опубликованном 14.11.2017, и предназначенное для подъема дистанционно управляемого подводного аппарата на палубу судна и спуска указанного аппарата с палубы судна для проведения подводных операций. Указанное устройство содержит кабель, несущий стальной трос, разъединяющую трубу и скобу, причем указанное крюковое устройство дополнительно содержит корпус устройства. Корпус устройства имеет внутреннюю полость. Часть устройства, совмещенная с корпусом устройства, и неподвижное посадочное гнездо последовательно соединены ниже корпуса устройства разъемным кабелем. Разъемный кабель последовательно проходит через центр корпуса устройства, центр совмещаемой части устройства и центр соединительного неподвижного посадочного гнезда, а затем жестко соединяется с дистанционно управляемым аппаратом. На корпусе устройства дополнительно предусмотрены соединяющие и разъединяющий механизмы. Разъединяющий механизм установлен на торцевой стороне корпуса устройства посредством скользящего шпилечного соединения. Соединяющие механизмы симметрично установлены на двух сторонах корпуса устройства посредством болтовых соединений. Разъединяющая труба соединена со скользящим шпилечным соединением разъединяющего механизма.
Известно многофункциональное устройство для подводной фонтанной арматуры, раскрытое в документе CN 108561094 А, опубликованном 21.09.2018. Указанное устройство содержит подъемное кольцо, шарнир подъемного кольца, шарнир бурильной колонны, крышку, крепежную втулку, поршневой шток, верхний уплотнительный сальник, поршень, испытательный стержень, корпус, фиксирующий цилиндр, стопорное кольцо, приемный рукав стопорного кольца, раструб, антиротационный штифт, втулку стопорного кольца, втулку фонтанной арматуры, направляющую шпонку, нижний уплотнительный сальник, цилиндр и отпирающую втулку.
Подъемное кольцо и шарнир подъемного кольца известного устройства соединены штифтом, при этом шарнир подъемного кольца прикручен к шарниру бурильной колонны. Шарнир бурильной колонны и испытательный стержень соединены посредством резьбового соединения, причем верхний оконечный участок испытательного стержня снабжен отпирающей втулкой, а с внешней стороны верхнего оконечного участка испытательного стержня привинчена крепежная втулка. Крышка навинчена на шарнир бурильной колонны. Корпус внутренней резьбой соединен с втулкой фонтанной арматуры, а также с внешней стороны втулки фонтанной арматуры размещена втулка стопорного кольца, и с внешней стороны втулки стопорного кольца размещен фиксирующий цилиндр, соединенный с поршневым штоком, при этом втулка стопорного кольца снабжена направляющей шпонкой. Фиксирующий цилиндр снабжен направляющей канавкой, совмещенной с направляющей шпонкой, а внутренняя полость корпуса дополнительно снабжена стопорным кольцом, которое находится в контакте с фиксирующим цилиндром. Приемный рукав и раструб зафиксированы, а раструб соединен с корпусом болтами. Поршневой шток снабжен поршнем, при этом поршень выполнен с возможностью перемещения внутри цилиндра. Верхний уплотнительный сальник и нижний уплотнительный сальник установлены на цилиндре, при этом цилиндр присоединен к корпусу болтами. Шарнир подъемного кольца снабжен гидравлическим каналом.
Нижняя концевая часть испытательного стержня расположена во внутренней полости корпуса и жестко закреплена болтами. Испытательный стержень снабжен на обоих концах центральными отверстиями, которые не сообщаются друг с другом, при этом каждое из центральных отверстий сообщается с внешней стороной испытательного стержня через гидравлические каналы. Втулка стопорного кольца соединена с втулкой фонтанной арматуры с помощью антиротационного штифта.
Известные устройства позволяют проводить операции по спуску оборудования на морское дно с палубы судна на тросе, как раскрыто в документе CN 105947869 В, либо на бурильной колонне, как раскрыто в документе CN 108561094 А.
Тем не менее, при эксплуатации устройств, известных из уровня техники, существует проблема, заключающаяся в необходимости обеспечения точности позиционирования инструмента для спуска и подъема при установке на оборудование под водой для обеспечения его подъема.
Кроме того, операция подъема оборудования с морского дна проводится на больших глубинах, что влечет за собой необходимость подвода линий управления инструментом, в частности, гидравлических, либо привлечение работы водолазов.
Известен инструмент для спуска подводного модуля управления, характерной особенностью которого является наличие опорного диска, фиксирующего устройства, поршневых гидравлических цилиндров и защитного кожуха. В центре верхней части вышеупомянутого опорного диска расположено фиксирующее устройство, поршневые гидравлические цилиндры размещаются по окружности опорного диска, защитный кожух располагается под опорным диском, поршневые гидравлические цилиндры представляют собой однопоршневые гидравлические цилиндры, верхние части поршневых штоков соединяются с защитным кожухом (патент на полезную модель КНР №42102, заявка №201420132521.8 от 2014.03.24, МПК: Е21В 23/00 - прототип).
Задачей изобретения является создание универсального инструмента для спуска и подъема оборудования, при использовании которого операции по установке и разъединению могут выполняться, в том числе, и на глубине, при помощи телеуправляемого необитаемого подводного аппарата (далее - ТНПА), исключая, таким образом, использование гидравлических линий управления инструментом и работу водолазов.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном инструменте для спуска и подъема подводного оборудования, преимущественно, подводного модуля управления, содержащего полый корпус, представляющий собой предпочтительно цилиндрический элемент, верхняя часть которого выполнена с диаметром, по существу превышающим диаметр средней части корпуса, причем в упомянутой верхней части корпуса установлены гидроцилиндры мягкой посадки, механизм захвата, представляющий сочлененные между собой полые элементы, преимущественно, цилиндрической формы, в полостях которых установлен механизм захвата и блокировки со стержнями с профилированными концами, выполненными с возможностью взаимодействия с ответными местами на устанавливаемом подводном оборудовании, при этом на корпусе механизма захвата расположены органы управления перемещением и блокировкой указанных стержней, согласно изобретению, механизм захвата и блокировки выполнен в виде зубчатых реек, выполненных с возможностью тангенциального перемещения, расположенных вокруг центральной шестерни и своими зубьями взаимодействующими с зубьями шестерни, причем, по крайней мере, один конец каждой зубчатой рейки выполнен профилированным для взаимодействия с ответным местом на устанавливаемом подводном оборудовании, при этом упомянутая центральная шестерня выполнена с возможностью радиального вращения и расположена на одном валу с ведомой конической шестерней, взаимодействующей с ведущей конической шестерней, расположенной на валу в стенке корпуса и имеющий привод снаружи корпуса, при этом механизм блокировки упомянутых зубчатых реек в заданном положении выполнен в виде кронштейна, имеющего возможность поступательного перемещения и фиксации относительно зубьев ведомой конической шестерни и взаимодействия с ними для блокировки упомянутой шестерни от проворачивания.
Универсальность настоящего изобретения заключается в том, что предложенный инструмент может использоваться для спуска и подъема любого оборудования, на котором установлен соответствующий захват.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в упрощении проведения операций спуска и подъема подводного оборудования за счет обеспечения соединения и разъединения инструмента для спуска и подъема подводного оборудования посредством ТНПА под водой и отсутствия необходимости точного позиционирования инструмента для спуска и подъема при вводе ответного захвата, установленного на оборудовании, в корпус заявленного инструмента.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан внешний вид предложенного инструмента для спуска и подъема, на фиг. 2 показан механизм захвата, на фиг. 3 показан продольный разрез механизма захвата, на фиг. 4 показан продольный разрез механизма захвата с механизмом блокировки, на фиг. 5 показан поперечный разрез с зубчатыми рейками, на фиг. 6 - инструмент для спуска и подъема с подводным оборудованием, на фиг. 7 - инструмент для спуска и подъема после установки подводного оборудования.
Инструмент для спуска и подъема подводного оборудования 1, (далее - инструмент) содержит полый корпус 2, верхняя часть 3 которого выполнена с диаметром, по существу превышающим диаметр средней части корпуса. В верхней части корпуса установлены гидроцилиндры мягкой посадки 4 и механизм захвата 5. На корпусе механизма захвата 5 расположены органы управления перемещением 6 и блокировкой 7. Механизм захвата 5 и блокировки выполнен в виде зубчатых реек 8, выполненных с возможностью тангенциального перемещения, расположенных вокруг центральной шестерни 9 и своими зубьями взаимодействующими с зубьями шестерни. Один конец 10 каждой зубчатой рейки 8 выполнен профилированным для взаимодействия с ответным местом на устанавливаемом подводном оборудовании. Центральная шестерня 9 выполнена с возможностью радиального вращения и расположена на одном валу 11 с ведомой конической шестерней 12, взаимодействующей с ведущей конической шестерней 13, расположенной на валу 14 в стенке корпуса и имеющий привод снаружи корпуса. Механизм блокировки упомянутых зубчатых реек в заданном положении выполнен в виде кронштейна 15, имеющего возможность поступательного перемещения и фиксации относительно зубьев ведомой конической шестерни 12 и взаимодействия с ними для блокировки упомянутой шестерни от проворачивания.
Предложенный инструмент для спуска и подъема предложенного оборудования работает следующим образом.
На подводное оборудование 1 устанавливается полый корпус 2 инструмента.
При помощи органов управления перемещением 6 приводится во вращение ведущая коническая шестерня 13, расположенная на валу 14.
От нее вращение передается ведомой конической шестерне 12, установленной на валу 11, и, соответственно, центральной шестерне 9, также расположенной на валу 11.
Центральная шестерня 9 начинает вращаться и сообщает поступательное движение зубчатым рейкам 8, выполненным с возможностью тангенциального перемещения, расположенным вокруг центральной шестерни 9 и своими зубьями взаимодействующими с зубьями шестерни. Один конец 10 каждой зубчатой рейки 8, выполненный профилированным для взаимодействия с ответным местом на устанавливаемом подводном оборудовании 1, выходит из отверстия в корпусе и взаимодействует с ответным местом на подводном оборудовании 1.
Для фиксации зубчатых реек 8 в заданном положении, при помощи органа управления блокировкой 7, кронштейну 15, имеющему возможность поступательного перемещения и фиксации относительно зубьев ведомой конической шестерни 12 и взаимодействия с ними для блокировки упомянутой шестерни от проворачивания, сообщается поступательное движение, до обеспечения взаимодействия с зубьями ведомой конической шестерни 12. Кронштейн 15 входит между зубьями конической шестерни 12 и фиксируется в данном положении при помощи органа управления блокировкой 7, исключая, таким образом, возможность проворачивания шестерни 12, вала 11 и центральной шестерни 9. Таким образом, зубчатые рейки 8 блокируются от перемещения и выхода из зацепления с ответными местами на корпусе подводного оборудования 1.
Инструмент с подводным оборудованием опускается на ответное основание (показано, но не обозначено), устанавливается на нем при помощи гидроцилиндров мягкой посадки 4, при этом гидравлические линии подводного оборудования соединяются с ответными линиями основания.
При помощи ТНПА, производится разблокировка ведомой конической шестерни 12 посредством выведения кронштейна 15 из зацепления с ее зубъями путем вращении органа управления блокировкой 7.
Далее, при помощи ТНПА, сообщается вращение ведущей шестерне 13 органами управления перемещением 6, которая, в свою очередь, приводит во вращение ведомую шестерню 12 и вал 11 с центральной шестерней 9.
Центральная шестерня 9 начинает вращаться и сообщает поступательное движение зубчатым рейкам 8, расположенным вокруг центральной шестерни 9 и своими зубьями взаимодействующими с зубьями шестерни. Один конец 10 каждой зубчатой рейки 8, выполненный профилированным для взаимодействия с ответным местом на устанавливаемом подводном оборудовании 1, выходит из зацепления с ответным местом на подводном оборудовании 1 и принимает исходное положение, т.е. располагается в корпусе 2, после чего инструмент без подводного оборудования 1 поднимается вверх.
Операция по закреплению инструмента для подъема подводного оборудования с глубины на поверхность производится аналогично, только в этом случае управление органами управления перемещением 6 и блокировкой 7, расположенными на корпусе механизма захвата 5, производится при помощи ТНПА.
Использование предложенного технического решения позволит создать универсальный инструмент для спуска и подъема подводного оборудования, при использовании которого операции по установке и разъединению могут выполняться, в том числе, и на глубине, при помощи ТНПА, исключая, таким образом, использование гидравлических линий управления инструментом и работу водолазов.