БАРАБАН КОЛТЮБИНГОВОЙ УСТАНОВКИ

Предполагаемая полезная модель относится к области подземного капитального и текущего ремонта нефтяных и газовых скважин. Колтюбинговые установки предназначены для спуска и подъема непрерывных стальных труб, наматываемых на барабан. Колтюбинг используется для промывки песчаных, гидратных и парафиновых пробок, а также для исследования скважин.
Известен агрегат подземного ремонта скважин с использованием непрерывной колонны гибких труб, содержащий транспортную базу, на раме которой установлена кабина управления, трансмиссия, барабан для намотки гибкой трубы, эжектор, обеспечивающий принудительное перемещение гибкой трубы, механизмы перевода эжектора и кабины управления в рабочее положение, герметизатор устья, в котором ось вращения барабана для намотки колонны гибких труб параллельна оси транспортной базы, которая при рабочем положении агрегата проходит через ось скважины. [Патент РФ №2154146, кл. E21B 19/22, 2000.]
Недостатком указанного агрегата подземного ремонта скважин с использованием непрерывной колонны гибких труб является наличие конструкции цепного привода внутреннего зацепления, способствующим высоким нагрузкам на привод, препятствующего достижению плавности вращения барабана и достаточной надежности работы тормоза.
Известно устройство для намотки длинномерной стальной трубы, содержащее барабан, закрепленный на раме, привод барабана, механизм укладки витков трубы, включающий ходовой винт, привод ходового винта, каретку, выполненную с возможностью перемещения по ходовому винту, ролики охвата трубы, устройство для регулировки положения механизма укладки витков трубы по высоте, наружный и внутренний манифольды, а также, механизм укладки витков трубы дополнительно содержит направляющую с корпусом и двумя парами горизонтально расположенных роликов охвата трубы, установленную на каретке с возможностью вертикального перемещения, при этом корпус снабжен системой смазки трубы и механическим счетчиком длины трубы, а на вал барабана установлено устройство для передачи сигнала с геофизического оборудования, расположеннного на конце длинномерной стальной трубы, наружный манифольд имеет два входа с кранами, а на конце вала барабана установлен вертлюг, при этом, привод барабана выполнен гидравлическим с гидромотором и редуктором с тормозом, а также, барабан и механизм укладки витков трубы в транспортном положении прикреплены к раме с помощью талрепов. [Патент РФ №103127, кл. E21B 19/22, 2010.]
Недостатком указанного устройства для намотки длинномерной стальной трубы является наличие конструкции цепного привода внутреннего зацепления и отсутствие возможности поворота барабана, что препятствует достижению плавности вращения барабана, достаточной надежности работы тормоза и удобству сматывания-наматывания непрерывных стальных труб при работе на скважинах.
Наиболее близким к заявляемому барабану колтюбинговой установки по совокупности существенных признаков, является барабан колтюбинговой установки, состоящий из рамы, барабана, привода, тормоза, опор барабана, укладчика с приводом, каретки, обечайки и двух реборд, в котором, на периферии приводной реборды используется цевочная передача внешнего зацепления привода и тормоза. [Заявка РФ №2009145848, приоритет от 11.12.2009, кл. E21B 19/22, 2010.]
Недостатком указанного барабана колтюбинговой установки является отсутствие возможности поворота барабана с управлением из кабины машиниста.
Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи создания устройства барабана, с повышением надежности его работы и расширения функциональных возможностей, посредством использования внешнего нижнего цевочного зацепления привода и тормоза, а также возможности поворота барабана с управлением из кабины машиниста.
Заявляемый барабан колтюбинговой установки характеризуется достижением технических результатов, объективно проявляющихся при использовании, а именно:
- повышение надежности работы привода и тормоза;
- снижение нагрузок на привод и тормоз;
- увеличение плавного регулирования скорости вращения барабана;
- повышение унификации конструкции привода и тормоза барабана;
- расширения функциональных возможностей, посредством поворота барабана с управлением из кабины машиниста;
- обеспечении безопасности при транспортировке, с использованием стопора;
- снижение материальных затрат.
Указанные результаты при использовании заявляемой полезной модели достигаются за счет того, что в устройстве барабана колтюбинговой установки используется цевочная передача внешнего нижнего зацепления привода и тормоза, а также обеспечение поворота барабана с управлением из кабины машиниста и стопора для транспортного положения.
В графических материалах заявляемой полезной модели представлены рисунки, где на фиг.1 приведен общий вид барабана, на фиг.2 - разрез А-А, на фиг.3 - вид Б, на фиг.4 - местный вид В, на фиг.5 - схема барабана колтюбинговой установки с кабиной машиниста.
Сущность заявляемой полезной модели состоит в следующем.
Барабан колтюбинговой установки состоит из рамы 1, барабана 2, двух опор барабана 3, укладчика 4 с приводом 5, каретки 6, цевочной передачи 7, стопора барабана 8, цевочного колеса 9, обечайки 10 и реборды 11. Устройство привода барабана 12 состоит из приводной звездочки 13, редуктора 14 и реверсивного гидромотора 15. Устройство тормоза барабана 16 состоит из звездочки 17, тормоза (например, дискового) 18 и приводного гидроцилиндра 19. Цевочное колесо 9 состоит из цевок 20, свободно вращающихся на осях 21, расположенных по периферии цевочного колеса 9. Устройство поворота барабана состоит из оси 22, гидроцилиндра 23, подвижного 24 и неподвижного 25 кронштейнов, гидрораспределителя 26 на пульте 27 кабины машиниста 28. Опора оси 22 и неподвижный кронштейн 25 расположены на раме 29 колтюбинговой установки (показана частично). Устройство поворота барабана оснащено стопором 30, для фиксации барабана колтюбинговой установки в транспортном положении.
Барабан колтюбинговой установки работает следующим образом.
Устройство привода барабана 12, посредством гидромотора 15, редуктора 14, шестерни 13 и цевочной передачи 7 в цевочном колесе 9, передает крутящий момент на барабан 2. Непрерывная стальная труба (не показана) на барабане 2 разматывается, либо сматывается в зависимости от производственного процесса при проведении подземного капитального и текущего ремонта нефтяных и газовых скважин. Укладчик 4, посредством реверсивного движения каретки 6, способствует плотному расположению витков непрерывной стальной трубы рядом друг с другом на обечайке 10. Цевочное колесо 9 и реборда 11 ограничивают витки непрерывной стальной трубы по ширине и высоте барабана 2.
При проведении производственного процесса на скважине, требуется периодически уменьшать скорость вращения барабана 2 посредством работы устройства тормоза барабана 16. Для этого приводной гидроцилиндр 19 включает тормоз 18. В следствии наличия наружного зацепления звездочки 17 с цевочной передачей 7 в цевочном колесе 9, происходит приложение дополнительного тормозного крутящего момента к барабану 2, что приводит с уменьшению у него скорости вращения. При необходимости, устройства тормоза барабана 16 полностью фиксирует барабан 2 в неподвижном положении.
Для дублирования работы устройства тормоза барабана 16 и с целью обеспечения дополнительной безопасности при проведении работ на скважинах, стопор барабана 8 вручную фиксирует барабан 2 в неподвижном положении.
При работе приводной звездочки 13 и звездочки 17, их зубья воспринимают минимальную и достаточную нагрузку, в следствии расположения цевочной передачи 7 на периферии цевочного колеса 9. Таким образом, зубья звездочек 13 и 17 обеспечивают: повышение надежности работы привода и тормоза с одновременным снижением нагрузок на привод и тормоз, а также повышают унификацию конструкции привода и тормоза барабана.
Расположение цевочной передачи 7 на периферии цевочного колеса 9, с наружным нижним зацеплением приводной звездочки 13 привода барабана 12 и одновременным наружным нижним зацеплением звездочки 17 тормоза барабана 16, позволяет использовать реборду барабана в виде дополнительной понижающей ступени редуктора, как на приводе 12, так и на тормозе 16. Звездочки 13 и 17 конструктивно выполнены одинаковыми. Использование периферии цевочного колеса 9 позволяет применить наибольшее плечо в крутящем моменте при вращении барабана 2, увеличивая, таким образом, усилие крутящего момента. Наружное нижнее зацепление приводной звездочки 13 и звездочки 17 в цевочной передаче 7, располагается ниже центра тяжести барабана колтюбинговой установки, а также, звездочки 13 и 17 расположены диаметрально противоположно друг другу, что способствует увеличению плавности регулирования скорости вращения барабана 2.
Перед проведением производственного процесса на скважине, производят расфиксацию барабана колтюбинговой установки из транспортного положения в рабочее, путем демонтажа фиксатора 30. Машинист колтюбинговой установки, находясь в кабине 28, посредством гидрораспределителя 26 на пульте 27, управляет поворотом барабана на оси 22. От гидрораспределителя 26, гидравлическая жидкость (масло) поступает в гидроцилиндр 23. При этом, гидроцилиндр 23, посредством шарнирного соединения с рамой 1 и рамой 29, проворачивает барабан на угол, определяемый машинистом в конкретной производственной ситуации. Угол поворота барабана достигает 10° от транспортного положения. Реверсивность поворота барабана на оси 22, обеспечивается реверсивностью работы гидроцилиндра 23 от управления гидрораспределителя 26.
Использование заявленного барабана колтюбинговой установки позволяет достичь технологических и экономических результатов, в т.ч. повышение надежности работы привода и тормоза, снижение нагрузок на привод и тормоз, увеличение плавного регулирования скорости вращения барабана, повышение унификации конструкции привода и тормоза барабана, расширения функциональных возможностей, обеспечении безопасности при транспортировке, а также снижение материальных затрат.
Заявляемая полезная модель используется в барабане колтюбинговой установки, выпускаемого ООО «РГМ-Нефть-Газ-Сервис». Конкурентоспособность и промышленная применимость указанного барабана колтюбинговой установки подтверждается наличием постоянного спроса в рыночной нише нефтегазового машиностроения РФ и стран СНГ.