Устройство для укладки скважинных труб
DOWNHOLE PIPE LAYING DEVICE

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности при ремонте скважин для укладки скважинных труб, штанг и направлено на улучшение безопасности труда, повышение культуры производства и на охрану окружающей среды.
Известна установка для укладки скважинных труб при бурении и ремонте нефтяных и газовых скважин (авторское свидетельство SU № 1008406, опубл. 30.03.1983), включающая раму, приемный мост с двумя тележками, накопитель, питатель с рычагом и приводы, при этом накопитель выполнен в виде дисков с прорезями под трубы, каждый из которых имеет дугообразные направляющие и механизм подъёма, причём дугооборазные направляющие установлены с возможностью вращения вокруг оси питателя и связаны с приводом питателя, который соединён с осью питателя рычагом, при этом диск с прорезями имеет шарнирно установленные створки с роликами, опирающимися на дугообразные направляющие.
Недостатки устройства:
- сложность и высокая металлоёмкость конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей (две тележки, накопитель, питатель с рычагом, приводы, механизм подъёма и т.д.);
- низкая культура производства и охрана труда в процессе работы установки. Это обусловлено изливом скважинной и технологической жидкости в процессе проведения спуско-подъёмных операций (СПО) на устье и на приёмном мосту, что приводит к излишнему замазучиванию территории скважины, приёмного моста и накопителя. Это увеличивает вероятность получения травм обслуживающим персоналом, так как детали устройства и территория скважины становятся скользкими, что отрицательно сказывается и на безопасности труда;
- загрязнение окружающей среды в процессе работы установки скважинной и технологической жидкостями, стекающими на почву территории скважины;
- высокая стоимость изготовления устройства, связанная с большим количеством технологически сложных в изготовлении деталей (механизм подъёма, диск с прорезями, оснащённый шарнирно установленными створками с роликами).
Известно устройство для укладки скважинных труб (патент SU № 1298335, опубл. 23.03.1987), содержащее раму, приёмный мост, один конец которого шарнирно связан с рамой, гидроцилиндр подъёма приёмного моста, основную и дополнительную тележки, установленные на приёмном мосту с возможностью перемещения, шарнирно связанный с основной тележкой лоток с роликами для взаимодействия с отклонителем, направляющий ролик для трубы упоры ограничения перемещения тележек, питатель и накопитель, при этом ролики лотка установлены с возможностью взаимодействия с приёмным мостом, лоток размещён между основной тележкой и отклонителем, причём отклонитель лотка выполнен в виде ската свободного конца приёмного моста, а направляющий ролик для трубы установлен на основной тележке.
Недостатки устройства:
- сложность и высокая металлоёмкость конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей (основная и дополнительная тележки, направляющий ролик, лоток, питатель, накопитель и т.д.);
- низкая надёжность конструкции связана с высокой вероятностью выхода из строя гидроцилиндра подъёмного моста;
- низкая культура производства и охрана труда в процессе работы установки. Это обусловлено изливом скважинной и технологической жидкости в процессе проведения спуско-подъёмных операций (СПО) на устье и на приёмном мосту, что приводит к излишнему замазучиванию территории скважины, приёмного моста и накопителя. Это увеличивает вероятность получения травм обслуживающим персоналом, так как детали устройства и территория скважины становятся скользкими, что отрицательно сказывается и на безопасности труда;
- загрязнение окружающей среды в процессе работы установки скважинной и технологической жидкостями, стекающими на почву территории скважины;
- высокая стоимость изготовления устройства, связанная с большим количеством технологически сложных в изготовлении деталей (гидроцилиндр, основная и дополнительная тележки, направляющий ролик, лоток) и их металлоёмкостью.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для укладки скважинных труб при строительстве и ремонте скважин (патент RU № 2138611, опубл. 27.09.1999), включающее раму, стойки, приемные мостки с металлическими мостками, смонтированные на стойках, и накопитель, при этом приемные мостки снабжены емкостью для скважинных и технологических жидкостей, установленной под мостками и жестко закрепленной к стойкам, а накопитель выполнен в виде откидных секций, расположенных по боковым сторонам приемного мостка, при этом секции накопителя, расположенные на одной из боковых сторон мостка, снабжены желобами для стока жидкости, размещаемыми на каждой секции, крайний из которых сообщен с емкостью, причем конец каждого предыдущего желоба в рабочем положении перекрывает начало последующего.
Недостатки устройства:
- загрязнение окружающей среды в процессе работы устройства скважинной и технологической жидкостями, стекающими на почву территории скважины в процессе извлечения (подъёма) труб из скважины. Это обусловлено тем, что при проведении СПО труб используют элеватор для захвата и удерживания колонны труб на устье скважины, при этом воронка, входящая в состав устройства препятствует установке элеватора на устьевой фланец, поэтому воронку необходимо устанавливать на устье скважины, а затем убирать с устья скважины после подъёма каждой трубы. Таким образом, воронку приходится постоянно перемещать, что приводит к загрязнению окружающей среды в процессе работы устройства скважинной и технологической жидкостями, стекающими на почву территории скважины;
- низкая культура производства и охрана труда. В процессе укладки на накопитель извлечённых из скважины труб на лотке приёмного моста скапливается технологическая и скважинная жидкость, кроме того, крайний желоб не имеет сливной направляющей, обеспечивающей стекание технологической и скважинной жидкостей в емкость, которая попадает на лоток приёмного моста. Поэтому в процессе укладки скважинных труб на накопители увеличивается вероятность получения травм обслуживающего персонала, находящегося на приёмном мосту при перекладывании скважинных труб на накопитель т.е. отрицательно сказывается и на безопасности труда;
- застаивание (накопление) технологической и скважинной жидкости на дне
желобов из-за отсутствия угла уклона желобов, размещённых в отдельных секциях накопителя. Кроме того желоба не имеют углублений, т.е. они плоские, что также  препятствует стеканию технологической и скважинной жидкостей в ёмкость и приводит к «размазыванию» скважинной и технологической жидкостей по всей поверхности желобов;
- высокая металлоемкость конструкции (ёмкость и сливные желоба выполнены из металла);
- высокая стоимость изготовления устройства, обусловленная металлоёмкостью желобов для стока жидкости, а также сложностью монтажа желобов на скважине.
Техническими задачами изобретения являются исключение загрязнения окружающей среды при извлечении труб из скважины и их укладке, повышение культуры производства и охраны труда, а также исключение застаивания скважинной и технологической жидкости на желобах отдельных секций накопителя, снижение металлоёмкости конструкции и стоимости изготовления и монтажа желобов на скважине.
Технические задачи решаются устройством для укладки скважинных труб, включающим приемный мост с лотком, приёмный мост жестко смонтирован на стойках, стойки приёмного моста опираются своим нижним концом на салазки, емкость для сбора технологической или скважинной жидкостей c возможностью крепления к стойкам приёмного моста, по обеим боковым сторонам приемного моста расположены накопители труб, выполненные в виде откидных секций, причём секция одного из накопителей снабжена сливными желобами для стока скважинной или технологической жидкости с поверхности труб, при этом желоба выполнены так, что конец каждого предыдущего желоба перекрывает в рабочем положении начало последующего, устройство также содержит сливной патрубок, обвязывающий устье скважины с ёмкостью, воронку.
Новым является то, что желоба, размещённые в секциях накопителя имеют угол наклона 2° в сторону крайнего желоба, при этом начальный желоб слева оснащён буртом, а крайний желоб оснащён поперечной сливной направляющей, обеспечивающей возможность стекания технологической и скважинной жидкостей в емкость, причем крепление желобов к секциям накопителя обеспечивается установкой штырей, вставляемых в стойки на разной высоте секций накопителя и вворачиваемых в тело желоба, при этом с целью исключения застаивания технологической и скважинной жидкости  желоба выполнены закруглёнными глубиной 0,1 от  ширины желобов, причём воронка ввернута в сливной патрубок и расположена выше устьевого фланца напротив муфты извлекаемой трубы, при этом воронка выполнена Г - образной и имеет скошенный верхний край под муфту  извлекаемой из скважины трубы с возможностью 50% охвата наружной поверхности муфты трубы извлекаемой из скважины, при этом лоток приёмного моста оснащён прорезями  для стекания скважинной и технологической жидкостей в ёмкость, а емкость  и желоба выполнены из неметаллического материала.
На фиг. 1 схематично изображено устройство для укладки скважинных труб.
На фиг. 2 схематично изображен вид А сбоку устройства для укладки скважинных труб.
На фиг. 3 схематично изображен вид Б спереди правой части устройства для укладки скважинных труб.
Устройство для укладки скважинных труб включает приемный мост 1 (см. фиг. 1-3) с лотком 2 (см. фиг. 1, 3). Приёмный мост 1 жестко смонтирован на стойках 3 (см. фиг. 1-3). Стойки 3 опираются своими нижними концами на салазки 4. Приемный мост 1 снизу снабжен емкостью 5 для сбора технологической или скважинной жидкостей. Ёмкость 5 имеет возможность крепления к стойкам 3 приёмного моста 1, например с помощью угловых фиксаторов (на фиг. 1-3 не показано). По обеим боковым сторонам приемного моста 1 (см. фиг. 1) расположены накопители 6 (см. фиг. 1-3) и 7 (см. фиг. 1) для скважинных труб 8 (см. фиг. 1-3).
Накопители 6 и 7 выполнены в виде откидных секций. Например накопитель 6 выполнен из четырёх секций, соответственно каждая секция накопителя 6 снабжена четырьмя желобами 9', 9", 9"', 9"" (см. фиг. 1 и 2) для стока скважинной или технологической жидкости с поверхности труб 8 после их укладки на накопитель 6 в горизонтальном положении.
Начальный желоб 9' (см. фиг. 3) слева оснащён буртом 10 (см. фиг. 3), а крайний желоб оснащён поперечной сливной направляющей 11 (см. фиг. 1), обеспечивающей возможность стекания технологической и скважинной жидкостей в емкость 5.
Желоба 9', 9", 9"', 9"" имеют одинаковую длину L, например L = 2 м (см. фиг. 2) и толщину с = 50 мм (см. фиг. 3) и размещены друг под другом (см. фиг. 2) так, что конец каждого предыдущего желоба, например 9' перекрывает начало последующего 9", например на расстоянии - А, например 20 см (см. фиг. 2).
Дополнительно каждый желоб 9', 9", 9"', 9"", размещённый в секции накопителя 6 имеет угол наклона α = 2° в сторону крайнего желоба 9"''.
Крепление желобов 9', 9", 9"', 9"" к секциям накопителя 6 обеспечивается установкой штырей 12 (см. фиг. 2 и 3), выполненных металлическими, и вставляемых в соответствующие желоба 9', 9", 9"', 9"" через секции накопителя 6 на разной высоте для обеспечения угла наклона α = 2°.
Например, желоб 9' имеющий длину L = 2 м и ширину например Н = 1,2 м с двух сторон к секции накопителя 6 крепят штырями 12. Штырь 12 установлен на секции 13' (см. фиг. 1-3) накопителя 6 на высоте: а = 1 м, тогда с учетом угла наклона α = 2° определим высоту - b установки  штыря 12 на секции накопителя 13".
Тангенс угла α = 2° равен 0, 0349. Тогда: высота - b= 1 м - (2 м ×0, 0349) = 1 м – 0,07 м = 0,93 м. Таким образом штырь 12 установлен на секции 13" (см. фиг. 1-2) накопителя 6 на высоте b = 0,93 м.
Аналогично определяют высоты установки штырей 12 на остальных секциях накопителя 6 для крепления желобов 9", 9"', 9"".
Также с целью исключения застаивания технологической и скважинной жидкостей на дне желобов 9', 9", 9"', 9"" они выполнены закруглёнными глубиной h равной 0,1 от ширины (Н) желоба 9', 9", 9"', 9"", т.е. h = 0,1 × Н. Данная формула получена опытным путем и обеспечивает эффективное стекание скважинной и технологической жидкости с поверхности труб 8 на дно желобов 9', 9", 9"', 9"", что исключает «размазывание» скважинной и технологической жидкостей по поверхности желобов 9', 9", 9"', 9"".
Так как желоба 9', 9", 9"', 9"" имеют одинаковую ширину – Н = 1,2 м (см. фиг. 1 и 3). Тогда глубина желобов 9', 9", 9"', 9"" равна:
h = 0,1 ×1, 2 м = 0,12 м = 12 см.
Устройство содержит сливной патрубок 14 (см. фиг. 1-2), обвязывающий устьевой фланец 15 скважины с ёмкостью 5, а также воронку 16 (см. фиг. 1-2). Воронка 16 по резьбе (на фиг. 1-3 не показано) ввёрнута в сливной патрубок 14. Воронка 16 расположена выше устьевого фланца 15 напротив муфты 17 извлекаемой трубы 8. Воронка 16 выполнена Г- образной формы и имеет скошенный верхний край 18 под муфту 17 извлекаемой из скважины трубы 8 с возможностью 50% охвата наружной поверхности муфты 17.
Лоток 2 приёмного моста 1 оснащён прорезями 19 (см. фиг. 1) для стекания скважинной и технологической жидкостей в ёмкость 5. Прорези могут быть выполнены любой формы, не препятствующей перемещению извлекаемой из скважины трубы при укладке её на лоток 2 приёмного моста 1.
Емкость 5 и желоба 9', 9", 9"', 9"" выполнены из неметаллического материала, например пластмассы. Например, по ГОСТ 25288-82 «Пластмассы конструкционные».
Устройство работает следующим образом.
Перед извлечением труб 8 из скважины монтируют устройство, как показано на фиг. 1-3.  Высота - В (см. фиг. 2) размещения воронки 16 от верхнего торца устьевого фланца 15 должна быть не более суммы высот: элеватора 20 (см. фиг. 2) и муфты 17 извлекаемой из скважины трубы 8, например: В = 28 см.
С помощью штырей 12 крепят желоба 9', 9", 9"', 9"" к секциям накопителя 6. Например штыри 12 (см. фиг. 3 и 2) с двух сторон продевают сквозь секции 13' накопителя 6 высотой - а и устанавливают в отверстия 21 (см. фиг. 3) желоба  9'. Тоже самое проделывают с другого конца желоба 9', но штыри 12 крепят к желобу 9' сквозь секции 13" высотой - б (см. фиг. 1). Аналогичным образом крепят к секциям накопителя 6 оставшиеся желоба 9", 9"', 9"".
При подъеме труб 8 из скважины устанавливают муфту 17 на элеватор 20 (см. фиг. 2). После чего отворачивают верхнюю трубу 8 с муфты 17 и заводят нижний конец трубы 8 над скошенным верхним краем 18 воронки 16.
Так как воронка 16 выполнена Г- образной формой и имеет скошенный верхний край 18 под муфту 17 извлекаемой из скважины трубы 8 с возможностью 50% охвата наружной поверхности муфты 17, то технологическая и скважинная жидкость из верхней трубы 8 стекает через воронку 16 и сливной патрубок 14 и попадает в емкость 5 для сбора технологической жидкости. Если скважина при этом изливает, то скважинная жидкость напрямую через сливной патрубок 14 переливается в ёмкость 5.
Далее при движении талевой системы вниз отводят извлеченную из скважины трубу 8 на приемный мост 1 и укладывают на лоток 2. На лотке 2 технологическая и скважинная жидкость, стекающая из извлечённой трубы 8, через прорези 19 лотка 2 сверху вниз попадает в ёмкость 5, находящуюся под приёмным мостом 1.
После опускания трубы 8 на приемный мост 1 ее с лотка 2 оттаскивают на накопитель 6. Под накопителем 6 установлены под углом α = 2° наклонные желоба 9', 9", 9"', 9"". Технологическая и скважинная жидкость с поверхности трубы 8, находящейся на накопителе 6 сначала стекает на желоба 9', 9", 9"', 9"", а затем  по желобам 9', 9", 9"', 9""и через поперечную сливную направляющую 11, выполненную на последнем желобе  9"", технологическая и скважинная жидкость стекает вниз (направление движения жидкости на фиг. 1 и 2 показано стрелками) и попадает в емкость 5, находящуюся под приемным мостом 1.
Из емкости 5 технологическую и скважинную жидкости с содержимыми примесями с помощью насоса откачивают через выкидной патрубок 22 (см. фиг. 1-2) и утилизируют.
Так происходит извлечение и укладка на накопитель 7 одной скважинной трубы. В дальнейшем процесс повторяют со всеми извлекаемыми трубами 8 из скважины.
После проведения спуско-подъемных операций с трубами накопители 6 и 7 откидывают на приемный мост 1 вместе со стойками и устройство принимает транспортное положение, после чего устройство перевозят на другую скважину.
Исключается загрязнение окружающей среды в процессе работы устройства скважинной и технологической жидкостями. Это достигается за счёт того, что воронка ввернута в сливной патрубок 14 и не снимается после извлечения каждой трубы из скважины. Кроме того, воронка 16 выполнена Г-образной формой и размещена выше элеватора напротив муфты 17, извлекаемой из скважины трубы 8, при этом верхний край 18 воронки 16 скошен с возможностью 50% охвата наружной поверхности муфты 17. Это полностью исключает стекание на почву территории скважины в процессе подъёма труб из скважины.
Повышается культура производства и охрана труда. В процессе укладки на накопитель извлечённых из скважины труб 8 на лоток 2 приёмного моста 1 благодаря прорезям 19 исключается скапливание технологической и скважинной жидкостей. Кроме того крайний желоб оснащён поперечной сливной направляющей 11, обеспечивающей стекания технологической и скважинной жидкостей в емкость, которая не попадает на лоток 2 приёмного моста 1, так как свободный конец поперечной сливной направляющей 11 расположен ниже лотка 2 приёмного моста 1.
Поэтому в процессе укладки скважинных труб на накопители снижается вероятность получения травм обслуживающего персонала, находящегося на приёмном мосту при перекладывании скважинных труб на накопитель, что благоприятно сказывается и на безопасность труда.
Исключается застаивание (накопление) технологической и скважинной жидкостей на дне желобов 9', 9", 9"', 9"", так как все желоба, размещённые в отдельных секциях накопителя  оснащены углом уклона α = 2° и желоба 9', 9", 9"', 9"" не плоские как в прототипе, а с закруглением и  имеют глубину h = 12 см (см. фиг. 3), что благоприятствует стеканию технологической и скважинной жидкостей в ёмкость и не приводит к «размазыванию» скважинной и технологической жидкостей по всей поверхности желобов 9', 9", 9"', 9"".
Снижается металлоемкость конструкции, так как ёмкость 5 и сливные желоба 9', 9", 9"', 9"" выполнены из неметаллического материала (пластмассы).
За счёт применения неметаллического материала для изготовления ёмкости и желобов снижается стоимость изготовления устройства. Упрощается монтаж желобов 9', 9", 9"', 9"", который осуществляется установкой штырей 12 через стойки накопителя 7 в отверстия 21 соответствующих желобов 9', 9", 9"', 9"".
Предлагаемое устройство позволяет:
- исключить загрязнения окружающей среды при извлечении труб из скважины;
- повысить культуру производства и охрану труда в процессе работы;
- исключить застаивание скважинной и технологической жидкостей на желобах отдельных секций накопителя;
- снизить металлоёмкость конструкции;
- снизить стоимость изготовления устройства и упростить монтаж желобов на скважине.