Мобильный роботизированный комплекс фонтанирующих скважин МРК-ФС
MOBILE ROBOTIC SYSTEM OF FLOWING WELLS MRK-FS

Изобретение относится к нефтедобывающей и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для наведения сборки ПВО на устье фонтанирующей скважины, в том числе горящей, а также ее герметизации и для проведения аварийных работ по подготовке приустьевой зоны фонтанирующей скважины к наведению сборки ПВО.
Известно подъемно-транспортное устройство [1] для проведения аварийных работ на устье фонтанирующей скважины, состоящее из тягового механизма, тележки, автономной гидростанции с пультом управления, полиспастного механизма, набора сменного навесного оборудования. Оно снабжено устройствами для гидропескоструйной резки металлических конструкций и труб, узлом создания водяной завесы и обдува паром оборудования в зимнее время, устройством для наведения противовыбросового оборудования (далее по тексту - ПВО), при этом каналами подачи воды и пара служат несущие трубы конструкций стрелы, снабженной дополнительными трубопроводами для подачи рабочей жидкости к гидроисполнительным механизмам и технологической жидкости к устройствам для гидропескоструйной резки, а полиспастный механизм снабжен дополнительно гидролебедкой для выполнения спуска-подъема стрелы при отсутствии лебедки на тяговом механизме, причем устройство для наведения ПВО снабжено приспособлением для вертикального перемещения последнего при зафиксированном положении стрелы.
Однако известное подъемно-транспортное устройство обладает существенными недостатками:
- сложность маневрирования длинномерной стрелой тяговым механизмом, представленным трактором, при использовании набора сменного навесного оборудования для осуществления намеченных операций и для соосного с устьем скважины размещения ПВО перед его вертикальным перемещением на устье при зафиксированном положении стрелы;
- длинномерное плечо стрелы устройства не позволяет наводить ПВО с условным проходом более 180 мм, обладающих большой массой, на устье фонтанирующей скважины с большим дебитом и аномально высоким (более 35 МПа) пластовым давлением;
- для транспортирования составных частей устройства, при необходимости выполнения аварийных работ на фонтанирующем устье скважины, требуется специальная техника.
Известно устройство гидроприводное координатного типа для наведения сборки ПВО на устье фонтанирующей скважины [2], включающее 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. При этом 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 несущего узла, 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. 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 бесфланцевую базу устья.
Однако данное устройство обладает существенными недостатками:
- необходимость установки вручную на устье фонтанирующей скважины кронштейнов для наведения сборки ПВО на фланцевую базу или трубного хомута для наведения на без фланцевую базу (колонну) в условиях, представляющих опасность для жизни и здоровья человека;
- увеличенные габарит длины платформы направляющей и ход горизонтального перемещения несущего узла из-за продольного размещения гидроцилиндров ПВО в портальной конструкции несущего узла для исключения воздействия фонтанирующей струи скважинной среды на выступающие габариты гидроцилиндров ПВО при установки портального несущего узла со сборкой ПВО на заднюю часть смонтированной на устье платформы;
- возможность пробуксовывания ведущих задних катков тележек портального несущего узла из-за орошения выносимыми из скважины нефтепродуктами поверхности качения двутавровых балок платформы направляющей, что снижает надежность перемещения портального несущего узла со сборкой ПВО к устью скважины.
Известна установка для закрытия фонтанирующих скважин при тушении пожаров [3], содержащая хомут, охватывающий обсадную колонну скважины, задвижку (превентор) и самоходное шасси с механизмом для перемещения задвижки. Установка имеет заряд взрывчатого вещества и систему дистанционного управления с телеустановкой, а механизм для перемещения задвижки выполнен в виде установленной шарнирно на самоходном шасси (на передней части платформы) вертикальной направляющей с опорой и приводом для поворота направляющей и перемещения по ней опоры, а хомут выполнен в виде смонтированного на опоре шарнирного захвата с приводом для зажима, причем задвижка смонтирована на опоре, а заряд взрывчатого вещества размещен на шарнирном захвате.
Однако известная установка обладает следующими недостатками:
- побочные действия взрыва при подрыве взрывчатого вещества. Присутствует возможность повреждения рабочих органов установки и наводимой сборки ПВО разлетающимися осколками;
- неустойчивость установки в случае размещения сборки ПВО с условным проходом более 180 мм и обладающей большой массой на опоре вертикальной направляющей, закрепленной на передней части платформы, при транспортировании сборки ПВО к устью скважины и наведении ее на устье фонтанирующей скважины с большим дебитом и аномально высоким (более 35 МПа) пластовым давлением;
- при необходимости наведения сборки ПВО на устье фонтанирующей скважины, с содержанием в скважинной среде сероводорода, фонтанирующую струю искусственно поджигают в целях предотвращения отравляющего воздействия сероводорода на окружающую среду, так как он является одним из токсичных сильнейших веществ. В этом случае при наезде установки на обсадную колонну, для монтажа колонного фланца на торец колонны, колонный фланец пересекает горящую фонтанирующую струю создавая распыленное огненное облако, охватывающее наводимую сборку ПВО и рабочие узлы установки, размещенные на передней части платформы, и лишает возможности видеонаблюдения за сближением установки с обсадной колонной, что затрудняет позиционирование установки в части ее остановки во избежание деформации колонны устья скважины и обеспечения соосного размещения колонного фланца перед его установкой на торец колонны;
- при сварке колонного фланца с торцом колонны воздействие теплового излучения горящей фонтанирующей струи на сварщика требует постоянного орошения его распыленной водяной струей, которая, в том числе, орошает и зону сварки, что не гарантирует качества сварного шва и его герметичности после закрытия превентора;
- нецелесообразность и невозможность использования установки при свободном фонтанировании скважинной среды при сохранившихся и неповрежденных устьевых фланцев трубной головки и колонных головок, так как в этом случае внутри обсадной колонны - кондукторе, концентрично размещены техническая и эксплуатационные колонны и рез обсадной колонны подрывом заряда взрывчатого вещества не освободит устье от ее остальных элементов для свободного фонтанирования и возможности наведения сборки ПВО с колонным фланцем на торец обсадной колонны.
Целью изобретения является техническое расширение, реализация которого на фонтанирующем устье скважины позволит:
- исключить распыление фонтанирующей струи при сближении установки с обсадной колонной;
- обеспечить возможность видеонаблюдения и точность позиционирования установки при ее сближении с обсадной колонной;
- обеспечить наведение сборки ПВО, в том числе с условным проходом более 180 мм, обладающей большой массой, как на безфланцевые базы-колонны различных диаметров, так и на сохранившиеся, не поврежденные фланцы колонных и трубных головок при больших дебитах и аномально высоких (более 35МПа) пластовых давлениях;
- исключить необходимость присутствия человека в условиях, представляющих опасность для жизни и здоровья человека;
- расширить диапазон функциональных возможностей,
а также обеспечить надежность перемещения несущего узла со сборкой ПВО к устью скважины, уменьшить габарит длинны направляющей платформы и ход узла, несущего сборку ПВО, для возможности транспортирования ее в зону фонтанирующей скважины в сборе с установкой в кузове автомобиля КАМАЗ.
Поставленная цель достигается мобильным роботизированным комплексом фонтанирующих скважин МРК - ФС с дистанционным управлением, предназначенным для наведения сборки ПВО на устье фонтанирующей скважины, в том числе горящей, а также герметизации ее и для проведения аварийных работ по подготовке приустьевой зоны фонтанирующей скважины к наведению сборки ПВО, состоящим из гусеничного шасси с платформой, скрепленной с поперечными балками шасси, оборудованной по углам спереди выносными и подъемными, шарнирно установленными на осях, а сзади стационарными грузовыми опорами (далее по тексту - аутригеры) с размещенными в них независимыми гидроцилиндрами подъема платформы шасси и оснащенной системой автоматического горизонтирования ее, захвата трубного, охватывающего обсадную колонну, устройства перемещения и наведения сборки ПВО, энергетической установки на базе двигателя внутреннего сгорания с гидравлическим насосным агрегатом с регулируемой подачей рабочей жидкости, блоков электро- и гидроавтоматики, систем дистанционной связи на базе цифрового радиоканала и командно-информационного кабеля с постами дистанционного управления и технического зрения, состоящего из отдельных видеокамер, заключенных в защитные кожуха, в котором для наведения сборки ПВО на устье фонтанирующей скважины трубный захват прикреплен к передней поперечной балке шасси, а устройство перемещения и наведения сборки ПВО размещено на платформе шасси и содержит платформу направляющую, выполненную из двутавровых балок, закрепленную передним концом посредством стоек к корпусу трубного захвата, а в средней части и задним концом на платформе шасси, и несущий узел, обеспечивающий, после сближения комплекса с обсадной колонной и ее охвата трубным захватом, транспортирование сборки ПВО к устью скважины и наведение ее на устье, в котором несущий узел собран из двух колесных тележек, соединенных между собой спереди перемычкой, размещенной сверху, а ближе к задним концам - опорой стяжной, с установленной на ее средней части стойкой, выполненной из двух двутавровых балок, верхние концы которых жестко соединены между собой поперечной стяжкой, образуя рамную конструкцию, и с каждой боковой стороны расходящимися к низу, в сторону колесных тележек, двумя укосинами, соединенными между собой продольными перемычками, а нижними концами с колесными тележками, причем несущий узел оснащен гидроприводными механизмами горизонтального перемещения несущего узла, с закрепленной перед ним сборкой ПВО, по платформе направляющей к устью посредством верхних ветвей цепных передач, размещенных между полками двутавровых балок внутри нее, и звенья которых скреплены с тележками несущего узла узлами крепления, а ведущие звездочки которых размещены в ее задней части, соединены между собой общим валом и через зубчатую передачу с валом гидромотора, скрепленного с ней, а ведомые звездочки размещены в ее передней части, и вертикального перемещения сборки ПВО перед несущим узлом на базу устья посредством гидроцилиндра, при этом крепление сборки ПВО к несущему узлу выполнено посредством кронштейнов, жестко закрепленных на верхнем и нижнем фланцах сборки ПВО и установленных, каждый, на двух тележках с роликами, размещенными по углам перед двутавровыми балками рамной стойки, а в средней части - за двутавровыми балками и охватывающими их, имеющих возможность вертикального перемещения по двутавровым балкам стойки под действием гидроцилиндра, установленного на опоре стяжной, причем трубный захват укомплектован сменными накладками с зубчатой насечкой, позволяющими выполнять захват обсадных колонн различных диаметров и оснащен механизмом отключения подачи рабочей жидкости к гидроприводной трансмиссии гусеничного хода шасси на ее движение вперед, включающим в себя подпружиненный шток, размещенный на продольной оси захвата и передний конец которого оснащен сменным наконечником переменной для колонн различных диаметров длины, со свободным концом, размещенным впереди зубчатой насечки сменной накладки, установленной в опорном вырезе корпуса трубного захвата, а другой - взаимодействует, при нажатии обсадной колонны на свободный конец наконечника и контакте опорной накладки с колонной, с бесконтактным индуктивным выключателем, при этом одна из видеокамер, выполняющая обзорные функции, направлена на открытый вырез-зев трубного захвата с обзором свободного конца наконечника, опорной накладки захвата и обсадной колонны при приближении к ней комплекса, а для проведения аварийных работ по подготовке приустьевой зоны фонтанирующей скважины к наведению сборки ПВО взамен захвата трубного и устройства перемещения и наведения сборки ПВО передняя поперечная балка гусеничного шасси и гидроцилиндры передних аутригеров для выполнения намеченных аварийных работ оборудуются либо стрелой с гидравлическим наклонно-поворотным устройством, размещенным на ее оголовке, для крепления к нему, в зависимости от вида работ, сменного навесного гидравлического оборудования, либо отвалом.
Конструкция мобильного роботизированного комплекса фонтанирующих скважин МРК - ФС (далее по тексту - комплекс) приведена на фигурах:
- 1, 2 и 3, на которых показаны виды, соответственно, сбоку, спереди и сверху комплекса, передняя поперечная балка гусеничного шасси которого оборудована трубным захватом, а платформа шасси - устройством перемещения и наведения сборки ПВО. При этом на фиг. 1 и 3 показан комплекс в исходном положении перед наведением сборки ПВО на колонну фонтанирующего устья скважины (подведен к колонне устья, платформа гусеничного шасси с трубным захватом сориентирована перпендикулярно колонне, трубный захват охватил колонну, сборка ПВО находится в нижнем, опущенном положении), а на фиг. 2 показан комплекс в положении с наведенной сборкой ПВО на колонну фонтанирующего устья скважины;
- 4 - укрупнено, захват трубный, виды сбоку в разрезе и сверху соответственно;
- 5 - увеличено, захват трубный по сеч. А-А, Б-Б и В-В на виде сверху и выносной элемент Г по разрезу (фиг. 4);
- 6 - укрупнено, платформа направляющая в сборе с приводом перемещения несущего узла виды сбоку и сверху соответственно;
- 7 - укрупнено, несущий узел (далее по тексту - НУ) виды сбоку и сзади соответственно, оборудованный четырьмя комплектами щек с роликами, два из которых оснащены узлами крепления к верхним ветвям цепных передач;
- 8 - укрупнено, конструкция верхних тележек НУ виды сбоку и спереди;
- 9 - увеличено, тележки верхние по сеч. К-К и Л-Л (фиг. 8);
- 10 - укрупнено, конструкция нижних тележек НУ виды сбоку и спереди;
- 11 - увеличено, тележки нижние по разрезу Н-Н и сеч. П-П (фиг. 10);
- 12 - укрупнено, привод горизонтального перемещения НУ по направляющей платформе по разрезу Р-Р на виде сверху (фиг. 6);
- 13 - уменьшено, виды сбоку и сверху комплекса, оборудованного стрелой, оснащенной гидравлическим наклонно-поворотным устройством для крепления к нему сменного гидравлического навесного оборудования;
- 14 - виды, сбоку и сверху комплекса, оборудованного отвалом;
- 15 - уменьшено, вид сбоку комплекса в сборе с платформой направляющей и трубным захватом, размещенного в автомобиле КАМАЗ,
а также на фотографии 1, на которой показаны фото известного гидравлического наклонно-поворотного устройства (далее - НПУ) и его комплекта сменного навесного оборудования: гидравлического захвата; гидравлического бетонолома; гидромолота; траншейного ковша и рыхлителя.
Комплекс (фиг. 1, 2 и 3) состоит из гусеничного шасси 1, платформы 2, скрепленной с поперечными балками шасси 8 и оборудованной по углам грузовыми опорами с независимыми гидроцилиндрами подъема платформы шасси - аутригерами спереди выносными и подъемными 3 и 4, шарнирно установленными на осях 96, а сзади стационарными 5 и 6. При этом передние аутригеры 3 и 4 оснащены опорными стойкам 97, скрепленными с рычагами 98, которые посредством пальцев 99 и 100 шарнирно соединены со штоками гидроцилиндров 87 и поворотными кронштейнами 101. Гидроцилиндры 87 передних аутригеров размещены в раздвижных кожухах и днищами посредством пальцев 102 шарнирно соединены с кронштейном 101. Опорные стойки 96 и штоки гидроцилиндров задних аутригеров 5 и 6 оснащены опорными башмаками 86. Рабочее - опущенное и разведенное в стороны положение каждого переднего аутригера фиксируется пальцем 93. Платформа 2 шасси 1 оснащена известной автоматической системой выравнивания платформы в горизонтальной плоскости (на чертежах не показана), а также энергетической установкой 7 на базе двигателя внутреннего сгорания с гидравлическим насосным агрегатом с регулируемой подачей рабочей жидкости, блоками гидро-, электроавтоматики, системами дистанционной связи на базе цифрового радиоканала и командно-информационного кабеля с постами дистанционного управления основного с дисплеем и выносного соответственно (на чертежах они не показаны) и технического зрения, состоящего из отдельных видеокамер 10…12, заключенных в защитные кожуха, размещенных одна спереди на передней поперечной балке 8 гусеничного шасси, две сверху по бокам энергетической установки и одна сзади сверху ее и обеспечивающих получение непрерывной визуальной информации о месте работы с нескольких ракурсов на дисплее основного поста управления.
Для наведения сборки ПВО на устье фонтанирующей скважины, в том числе горящей, а также ее герметизации передняя поперечная балка 8 гусеничного шасси оборудуется трубным захватом 13, а на платформу 2 шасси и корпус трубного захвата посредством стоек 9 монтируется устройство перемещения и наведения сборки ПВО, состоящее из платформы направляющей 14 и перемещающемуся по ней НУ 15, снабженному четырьмя комплектами щек 16 с роликами, охватывающими верхние полки двутавровых балок платформы направляющей с целью предотвращения опрокидывания НУ при действии фонтанирующей струи, два из которых оснащены узлами крепления 17 (фиг. 7) к верхним ветвям ценных передач привода перемещения НУ. Перед рамной стойкой НУ 15, установленного на заднюю часть платформы направляющей, размещается скрепленная с тележками НУ сборка ПВО, состоящая, как правило, из двух гидроуправляемых превенторов 18, крестовины 19 с гидроуправляемыми задвижками 20, отводной трубы 21 и прикрепляемой к нижнему фланцу крестовины в зависимости от состояния устья скважины, имеющей место после подготовки ее к наведению сборки ПВО либо, в случае выступающего оголовка обсадной колонны - гидроприводной головки 22, в различных вариантах исполнения, например, фланец колонный неразъемный типа ФКН [5, стр. 171], головка колонная клиновая самоуплотняющаяся [6], либо, в случае наличия на устье неповрежденного колонного фланца - переходной катушки с нижним фланцем (на чертежах не показана), обеспечивающим возможность совмещения шпилечных отверстий вращающимся фланцем, сопрягаемым по типоразмеру с колонным.
Трубный захват (фиг. 4 и 5), имеющий вырез-зев спереди, состоит из сварного корпуса 23 и размещенных внутри него двух рычагов 24, шарнирно установленных на осях 25 и гидроцилиндра 26, размещенного за опорной частью зева захвата, шток и корпус которого посредством пальцев шарнирно соединены с задними концами рычагов 24. На передних концах рычагов 24 шарнирно, посредством пальцев, установлены челюсти 27 с ограничением свободы вращения зазором «е» между корпусом рычага и буртом челюсти. Челюсти и опорная часть зева захвата, в зависимости от наружного диаметра обсадной колонны, оснащаются соответствующими наружному диаметру колонны сменными накладками, соответственно, 28 и 29 с зубчатой насечкой. При этом накладка 29, установленная в корпусе 23 в опорной части зева, служит опорой обсадной колонне при сближении комплекса с колонной. Корпус гидроцилиндра снизу оснащен пальцем 53, а в нижнем листе корпуса захвата выполнен ответный пальцу паз, взаимодействие которых обеспечивает симметричное, раскрытое положение челюстей 27 рычагов 24 при втянутом штоке гидроцилиндра 26 для возможности свободного прохода колонны устья в раскрытый зев захвата при сближении комплекса с колонной.
Кроме того трубный захват оснащен механизмом конечного выключателя (на фиг. 4 и 5 не показан), включающим в себя подпружиненный шток, размещенный на продольной оси захвата и передний конец которого оснащен сменным наконечником переменной для колонн различных диаметров длины со свободным концом, размещенным впереди зубчатой насечки опорной накладки, а другой - при нажатии колонны на свободный конец сменного наконечника, при приближении к ней комплекса и контакте опорной накладки трубного захвата с колонной, входит в зону чувствительного элемента индуктивного бесконтактного выключателя, который осуществляет коммутационную операцию на отключение подачи рабочей жидкости от энергетической установки к гидроприводной трансмиссии гусеничного хода шасси на ее движение вперед, а видеокамера 10, установленная на передней поперечной балке под платформой гусеничного шасси и выполняющая обзорные функции, направлена на открытый зев трубного захвата с обзором свободного конца сменного наконечника, опорной накладки 29 захвата и обсадной колонны при приближении к ней комплекса.
Платформа направляющая (фиг. 6) изготавливается из двух двутавровых балок 30, стянутых друг с другом стяжками 31. На переднем и заднем ее концах установлены ограничительные кронштейны 32 с регулировочными упорными винтами 33. Посредством винтов передних кронштейнов регулируется обеспечение соосности устья скважины и наводимой сборки ПВО при отработки комплекса по наведению сборки ПВО на «ложном» устье, идентичном устью фонтанирующей скважины. С внешних сторон двутавровых балок 30 на кронштейнах, прикрепленным к низу балок, размещены подкладные направляющие 54 для укладки в них кабель-каналов 66, с размещенными в них рукавами высокого давления (для подачи рабочей жидкости к гидроцилиндру НУ и гидроприводным рабочим органам сборки ПВО). Платформа направляющая выполнена с колесной колеей «L» и устанавливается посредством стоек 9 передним концом на корпус 23 трубного захвата, а средней частью и задним концом на выступающие опоры платформы 2 гусеничного шасси 1 и оснащена приводом горизонтального перемещения НУ 15.
НУ (фиг. 7) состоит из двух колесных тележек 34, соединенных между собой спереди стяжкой 35, размещенной сверху, а ближе к задним концам - опорой стяжной 36, на которой установлена стойка, выполненная из двух двутавровых балок 37, жестко соединенных в верхней части между собой поперечной стяжкой 38, образуя рамную конструкцию, и с каждого бока - расходящимися к низу в сторону тележек 34 двумя укосинами 39, соединенными между собой продольными перемычками, а нижними концами с тележками 34. Каждая тележка 34 НУ оснащена двумя комплектами щек 16 с роликами, один из которых, размещенный сзади опоры стяжной 36, оснащен узлом крепления 17 к звеньям верхней ветви 65 цепной передачи привода перемещения НУ. Сборка ПВО посредством кронштейнов 46 и 47, установленных, соответственно, на фланце отводной трубы 21 и нижнем фланце крестовины 19, крепится винтами 73 (фиг. 8 и 10) к верхним 40 и нижним 41 тележкам НУ, размещенных на каждой двутавровой балке 37 рамной стойки, которые посредством встроенными по их углам роликов 42, размещенных перед балками и в средней части - за балками, охватывают полки двутавровых балок и имеют возможность вертикального перемещения вдоль балок стойки под действием гидроцилиндра 43, установленного между балками 37 стойки на опоре стяжной 36, и шток которого посредством пальца 44 соединен с верхними тележками 40, а корпус - пальцем 45 с опорой стяжной 36. Верхние тележки 40 воспринимают общий вес сборки ПВО, который передается через шпонки 74, размещенные во вставках 58 (фиг. 9) тележек, на тележки и далее на шток гидроцилиндра 43.
Тележки НУ верхние (фиг. 8 и 9) и нижние (фиг. 10 и 11) состоят из роликов 42, охватывающих полки двутавровых балок 37 рамной стойки НУ и размещенных с возможностью вращения на осях 55, которые закреплены в щеках 56, размещенных с боковых сторон каждой балки 37. Щеки каждой верхней тележки скреплены винтами 57 со вставками 58, установленными между ними, а пальцем 44 внутренние щеки тележек соединены со штоком гидроцилиндра 43. Крепление щек между собой через проставки 59 каждой нижней тележки и тележек между собой через плиту 60 выполнено посредством винтов 61. Внешние щеки верхних тележек посредством кронштейнов 62 оборудованы коллекторами 63 для подсоединения к ним рукавов высокого давления (для подачи рабочей жидкости к гидроприводным рабочим органам сборки ПВО), размещенных в кабель-каналах 72, верхние концы которых скреплены с кронштейнами 62, а нижние кронштейнами 64 (фиг. 7) с укосинами 39 НУ.
Перемещение НУ по платформе направляющей осуществляется посредством верхних ветвей 65 цепных передач, звенья которых узлами крепления 17 (выносной элемент Т по сеч. Ж-Ж фиг. 7), соединены с тележками 34 НУ и гидромотором 48 (фиг. 12), установленного в задней части одной из двутавровых балок 30 платформы направляющей. Вращение его вала через зубчатую передачу передается на цепные передачи, размещенные между полками двутавровых балок 30 внутри платформы направляющей и цепи которых охватывают ведущие 67 и ведомые 76 звездочки. Каждая ведомая звездочка размещена в передней части двутавровых балок 30 на оси 77 с возможностью вращения между ее буртом и гайкой 78, законтренной в оси шплинтом 79, а ось размещена в продольном пазу стойки двутавровой балки 30 и опорном ползуне 80, которые скрепляются гайкой 81. Для натяжения ветвей, при ослабленном креплении гайки 81 каждой цепной передачи, служат винты 82, упирающиеся в ползуны 80 и размещенные в резьбовых цапфах 83, закрепленных на стойках балок 30 гайками 84. Ведущие звездочки 67 цепных передач посредством шпонок муфт 68 соединены между собой общим валом 69 и с валом 70 ведомого зубчатого колеса 75, находящегося в зацеплении с ведущей шестерней 85, закрепленной на валу гидромотора 48.
Размещение, скрепленной посредством кронштейнов 46 и 47 с тележками 40 и 41 НУ 15, в нижнем положении сборки ПВО на платформе направляющей 14, установленной передним концом на трубный захват, а в средней части и задним концом на выступающие опоры платформы шасси 2, обеспечивает устойчивость комплекса при транспортировании к устью сборки ПВО с условным проходом более 180 мм, обладающей большой массой и наведении ее, после охвата колонны трубным захватом, на устье фонтанирующей скважины с большим дебитом и аномально высоким (более 35 МПа) пластовым давлением. При этом:
- размещение трубного захвата, скрепленного с передней поперечной балкой шасси ниже среза фонтанирующего оголовка колонны, а наводимой сборки ПВО вне зоны трубного захвата и фонтанирующего оголовка, а также одной видеокамеры, направленной на открытый вырез-зев трубного захвата с обзором обсадной колонны при приближении к ней комплекса и оснащение комплекса механизмом отключения подачи рабочей жидкости к гидроприводной трансмиссии гусеничного хода шасси на ее движение вперед при нажатии обсадной колонны на свободный конец наконечника механизма и контакте опорной накладки с колонной исключают распыление фонтанирующей струи при сближении с ней комплекса, обеспечивая возможность видеонаблюдения и точность позиционирования комплекса с колонной для ее захвата;
- крепление тележек НУ, посредством узлов 17, охватывающих звенья верхних ветвей цепных передач привода перемещения обеспечивает надежность перемещения НУ со сборкой ПВО к устью скважины.
Для проведения аварийных работ по подготовке приустьевой зоны фонтанирующей скважины к наведению сборки ПВО с передних выносных аутригеров 3 и 4 демонтируются опорные стойки 96. После чего передняя поперечная балка 8 и штоки гидроцилиндров 87 передних аутригеров для выполнения намеченных аварийных работ оборудуются:
- либо стрелой 88 (фиг. 13), шарнирно соединенной посредством пальцев с двумя опорными кронштейнами 89, закрепленными на передней поперечной балке 8 шасси и со штоками гидроцилиндров 87 передних аутригеров. При этом оголовок стрелы оборудован известным гидравлическим наклонно-поворотным устройством 90 (фото 1) для крепления к нему необходимого, в зависимости от вида работ, известного сменного навесного оборудования, а именно: гидравлического захвата 91 - для растаскивания расчлененных металлоконструкций и устьевого оборудования, обрушившегося в результате горения фонтанирующей скважинной среды; гидравлического бетонолома 92 или гидромолота 93 - для разрушения бетонных приямков устья скважины с целью возможности доступа к обсадной колонне; траншейным ковшом 94 - для рытья канав с целью отвода от фонтанирующего устья выносимой из скважины жидкости и скопившейся воды от постоянного орошения устья и рыхлителем 95 при земляных работах на спекшимся от высокой температуры горения струи фонтанирующего устья скважины грунте;
- либо отвалом 103 (фиг. 14), шарнирно соединенным посредством пальцев с двумя опорными кронштейнами 89 и со штоками гидроцилиндра 87 - для среза и планирования уровня земли.
Энергетическая установка комплекса на базе двигателя внутреннего сгорания с гидравлическим с насосным агрегатом с регулируемой подачей рабочей жидкости обеспечивает ее подачу к гидроприводной трансмиссии гусеничного хода шасси, а также его гидроприводным исполнительным механизмам, а именно:
- при проведении аварийных работ по подготовке приустьевой зоны фонтанирующей скважины к наведению сборки ПВО - гидроцилиндрам передних аутригеров, шарнирно соединенных со стрелой, оснащенной наклонно-поворотным устройством (НПУ) и размещенному в нем, в зависимости от вида аварийных работ, сменному навесному оборудованию, либо отвалу;
- при наведении сборки ПВО (после переоборудования комплекса) на устье фонтанирующей скважины и ее герметизации - независимым гидроцилиндрам подъема платформы шасси для ее горизонтирования с целью автоматического ориентирования захвата трубного перпендикулярно вертикально выступающему оголовку обсадной колонны перед его захватом или вручную - оператором в случае отклонения выступающего оголовка колонны от вертикали, трубному захвату, механизмам устройства перемещения и наведения сборки ПВО, в том числе гидроприводным рабочим органам сборки ПВО (головке, задвижкам крестовины и превенторам).
При этом энергетическая установка комплекса на случай отказа двигателя внутреннего сгорания при наведении сборки ПВО на устье фонтанирующей скважины дополнительно оборудована пневмогидроаккумулятором (на чертежах и в описании не приводится) для возможности завершения действий гидроприводных исполнительных механизмов комплекса по наведению сборки ПВО после захвата обсадной колонны трубным захватом.
Для подачи рабочей жидкости от энергетической установки комплекса к его подвижным гидроприводным исполнительным механизмам, а именно выдвижным гидроцилиндрам передних аутригеров для управления стрелой либо отвалом, НПУ и размещенному в нем сменному навесному гидравлическому оборудованию, а также подъемным гидроцилиндрам аутригеров, трубному захвату, механизмам перемещения и наведения сборки ПВО и к ее гидроприводным рабочим органам (головке, задвижкам и превенторам) служат рукава высокого давления, размещенные в термозащитных, огнестойких чехлах-рукавах (РВД) и стальной трубопровод, размещенный на металлоконструкциях платформы гусеничного шасси, стрелы (на фиг. 13 не показан), двутавровой балки платформы направляющей и укосинах НУ. При этом РВД от энергетической установки к стальному трубопроводу укосины НУ и от него к коллекторам, прикрепленным посредством кронштейнов к внешним щекам верхних тележек рамной стойки НУ, размещены в металлических закрытых кабель-каналах 66 и 72 соответственно.
Управляется комплекс дистанционно одним оператором из штаба ликвидации фонтана с основного поста дистанционного управления, оснащенного дисплеем, через цифровой радиоканал или выносного поста по командно-информационному кабелю при нахождении оператора на безопасном расстоянии от фонтанирующего устья скважины. Для аварийных ситуаций комплекс оснащен ручным дублирующим управлением, размещенным сзади комплекса, внутри энергетической установки (на чертежах не показано).
Все операции по подготовке комплекса к работе проводятся вне опасной зоны с целью максимального сокращения времени их проведения, а также исключения пребывания людей в этой зоне, а именно:
- для проведения аварийных работ по подготовке приустьевой зоны фонтанирующей скважины к наведению сборки ПВО - на безопасном расстоянии от фонтанирующего устья скважины;
- для наведения сборки ПВО на устье фонтанирующей скважины и ее герметизации - на подготовленном «ложном» устье, идентичном устью фонтанирующей скважины, в зоне фонтанирующей скважины либо по месту дислокации комплекса на тренировочном полигоне склада аварийного запаса военизированной части.
Комплекс используется следующим образом.
Составные части комплекса, а именно: гусеничное шасси, оборудованное энергетической установкой, блоками гидро-, электроавтоматики, системами автоматического горизонтирования шасси и дистанционной связи, техническим зрением, аутригерами в транспортном положении (штоки подъемных гидроцилиндров аутригеров передних и задних, а также выдвижных передних втянуты) - стационарными задними и выносными передними в поднятом и сведенном состоянии (на чертежах не показано); стрела, оборудованная НПУ; комплект сменного навесного оборудования для стрелы; отвал; посты управления комплексом основной и выносной, а также сборка ПВО, трубный захват и составные части устройства перемещения и наведения сборки ПВО (НУ и платформа направляющая) транспортируются в безопасную зону фонтанирующей скважины.
Для проведения аварийных работ по подготовке приустьевой зоны фонтанирующей скважины к наведению сборки ПВО передняя поперечная балка гусеничного шасси посредством опорных кронштейнов 88 и штоки выдвижных гидроцилиндров 87 передних аутригеров оборудуются необходимым для выполнения намеченных аварийных работ навесным оборудованием, исполнительные гидроприводные механизмы которого, подсоединяются посредством РВД к энергетической установке комплекса. Дальнейшие работы выполняются дистанционно с основного поста управления маневрированием гусеничным шасси и установленным на него сменным навесным оборудованием путем подачи команд через цифровой радиоканал на подачу рабочей жидкости от энергетической установки к трансмиссии гусеничного шасси и гидроприводным исполнительным механизмам навесного оборудования при получении непрерывной визуальной информации о месте работы с видеокамер, отраженной на дисплее основного поста управления, осуществляются намеченные операции.
Во время расчистки около устьевой зоны и подготовки устья фонтанирующей скважины к наведению на нее сборки ПВО оборудуется «ложное» устье, идентичное подготавливаемому, намеченному решением штаба ликвидации фонтана. Нижний фланец крестовины сборки ПВО в зависимости от намеченного штабом ликвидации фонтана плана подготовки фонтанирующего устья скважины к наведению сборки ПВО оборудуется головкой соответствующей выступающему оголовку обсадной колонны либо переходной катушкой с нижним вращающимся фланцем сопрягаемым по типоразмеру с колонным.
После завершения подготовки «ложного» устья скважины к наведению на нее сборки ПВО гусеничное шасси с платформой комплекса оборудуются трубным захватом и устройством перемещения и наведения сборки ПВО. При этом штоки выдвижных гидроцилиндров передних выносных аутригеров оборудуются гидроцилиндрами подъема и аутригеры переводятся в исходное рабочее положение опущенное и разведенное состояние и фиксируются пальцами 93, а НУ устанавливают в исходное положение - на заднюю часть платформы направляющей, смонтированной посредством стоек 9 на трубном захвате и на выступающих опорах платформы 2 гусеничного шасси. После чего НУ оборудуют четырьмя комплектами щек 16, два из которых оборудованы узлами крепления 17 к верхним ветвям цепных передач привода перемещения НУ и подсоединяют посредством РВД гидроприводные исполнительные механизмы устройства к энергетической установке комплекса.
Оборудованный комплекс трубным захватом и устройством перемещения и наведения сборки ПВО и управляемый оператором с помощью выносного поста по командно-информационному кабелю подводится к скомпонованной вне опасной зоны, закрепленной на колонне либо на устьевом фланце «ложного» устья и опрессованной избыточным давлением сборке ПВО, с установленными на ее верхнем фланце отводной трубы 21 и нижнем фланце крестовины 19 кронштейнами 46 и 47 соответственно, таким образом, чтобы колонна оказалась между раскрытыми челюстями 27 трубного захвата напротив свободного конца, размещенного впереди зубчатой насечки опорной накладки 29, сменного наконечника подпружиненного штока механизма конечного выключателя, который во время сближения комплекса с колонной и нажатии колонны на свободный конец наконечника при контакте опорной накладки с колонной входит в зону чувствительного бесконтактного выключателя, отключая подачу рабочей жидкости от энергетической установки к гидроприводной трансмиссии гусеничного хода шасси на ее движение вперед.
После контакта колонны с опорной накладкой 29 зева трубного захвата и остановки комплекса по команде оператора, переводом тумблера в положение включения, автоматическая система горизонтирования платформы гусеничного шасси управляет работой каждого независимого подъемного гидроцилиндра аутригеров выдвигая их штока, до упора опорных башмаков в опорную поверхность, приподнимает платформу с гусеничным шасси и ориентирует платформу, скрепленную с трубным захватом, перпендикулярно колонне «ложного» устья.
Управлением с выносного поста последовательно выполняют посредством гидроцилиндра 26 захват колонны челюстями 27 трубного захвата, посредством гидромотора 48 передвигают НУ по платформе направляющей до упора верхних тележек 40 рамной стойки, установленных гидроцилиндром 43 НУ на высоту размещения верхнего кронштейна 46, закрепленного на фланце отводной трубы 21 сборки ПВО, в кронштейн 46 и скрепляют с ним верхние тележки НУ. Нижние тележки 41 рамной стойки краном поднимают на высоту размещения нижнего кронштейна 47, закрепленного на нижнем фланце крестовины 19 и скрепляют с ним нижние тележки НУ. Посредством регулировочных упорных винтов 33, размещенных в передних ограничительных кронштейнах 32 платформы направляющей фиксируют соосное положение сборки ПВО, соединенной с НУ, размещенном на платформе направляющей, установленной на трубном захвате и платформе гусеничного шасси, с колонной устья при ее охвате трубным захватом. Подсоединяют гидроприводные рабочие органы сборки ПВО (головки, превенторов и задвижек крестовины) посредством РВД к коллекторам, прикрепленным посредством кронштейнов к внешним щекам верхних тележек 40 рамной стойки НУ, и РВД, размещенных в кабель-каналах, к энергетической установке.
Далее, раскрепляют сборку ПВО от «ложного» устья (колонны - дистанционно, подачей рабочей жидкости в рабочую полость головки на освобождение ее от захвата или колонного фланца - вручную, раскреплением и удалением шпилек, крепящих фланцевое соединение) и управлением с выносного пульта последовательно выполняют гидроцилиндром 43 НУ подъем сборки ПВО над оголовком колонны либо фланцем устья, посредством гидромотора 48 НУ, с закрепленной сборкой ПВО, передвигают по платформе направляющей в исходное положение до упора в винты, размещенные в задних ограничительных кронштейнах 32 платформы направляющей, на полный ход гидроцилиндра 43 НУ опускают сборку ПВО головкой в проем платформы гусеничного шасси (между передней поперечной балкой 8 и следующей задней), освобождение от захвата колонны устья, раскрытием гидроцилиндром 26 трубного захвата, синхронно втягивают штоки гидроцилиндров аутригеров на полный их ход, опуская тем самым гусеничное шасси на грунт и обеспечивая подъем башмаков аутригеров, отводят комплекс от колонны «ложного» устья и подводят на безопасное расстояние к подготовленному к наведению сборки ПВО фонтанирующему устью скважины.
При необходимости транспортировки подготовленного комплекса к наведению сборки ПВО на устье фонтанирующей скважины на «ложном» устье по месту дислокации комплекса на тренировочном полигоне склада аварийного запаса военизированной части в зону фонтанирующей скважины с отведенного от колонны «ложного» устья подготовленного комплекса демонтируют НУ со сборкой ПВО, предварительно отсоединив от энергетической установки РВД гидролиний трубного захвата, механизмов устройства и рабочих органов сборки ПВО, а также демонтировав четыре комплекта щек 16 с двумя узлами крепления 17. После чего переводят передние аутригеры в транспортное положение (поднятое и сведенное состояние).
Далее, комплекс в сборе с платформой направляющей и трубным захватом размещают в кузове автомобиля КАМАЗ (фиг. 15). НУ со сборкой ПВО без отводной трубы укладывают превенторами и головкой либо переходной катушкой на специальный ложемент, размещенный в кузове другого автомобиля КАМАЗ (на чертежах и в описании не приводится). После чего составные части подготовленного комплекса транспортируются в зону фонтанирующей скважины и по прибытии выполняют монтаж НУ со сборкой ПВО на платформу направляющую и трубный захват, скрепленных с передней поперечной балкой и платформой гусеничного шасси.
Дальнейшие работы выполняют дистанционно с основного поста управления при получении непрерывной визуальной информации о месте работы с видеокамер, отраженной на дисплее основного поста управления, маневрированием гусеничным шасси подводят комплекс к колонне фонтанирующего устья скважины до упора зева трубного захвата в колонну, системой автоматического горизонтирования гусеничного шасси ориентируют платформу гусеничного шасси, скрепленную с трубным захватом, перпендикулярно колонне, охватывают ее трубным захватом, на полный ход гидроцилиндра 43 НУ поднимают сборку ПВО, передвигают НУ со сборкой ПВО, по платформе направляющей до упора колесных тележек 34 в регулировочные винты 33 передних ограничительных кронштейнов 32, опускают гидроцилиндром 43 НУ сборку ПВО на торец колонны устья фонтанирующей скважины либо на его колонный фланец и убедившись в герметичной стыковке сборки ПВО с фонтанирующим устьем скважины (отсутствии пропусков скважинной среды по манжетному уплотнению головки наружного диаметра колонны либо по торцам наводимого и базового фланца) и закрепляют сборку ПВО на фонтанирующем устье скважины подачей рабочей жидкости в рабочую полость головки на захват колонны либо посредством шпилек с гайками после поворота вращающегося нижнего фланца переходной катушки (на чертежах не показана) и совмещения его шпилечных отверстий с отверстиями базового фланца.
Далее, дистанционно открывают гидроуправляемые задвижки крестовины, последовательно закрывают гидроуправляемые превенторы, нижний и верхний, а затем задвижки крестовины, герметизируя тем самым устье фонтанирующей скважины. После чего отсоединяют РВД от рабочих органов сборки ПВО, отсоединяют тележки 40 и 41 рамной стойки НУ от кронштейнов 46 и 47, закрепленных на верхнем и нижнем фланцах сборки ПВО, отводят НУ в исходное положение, открывают трубный захват, синхронно втягивают штоки опорных гидроцилиндров на полный ход, опуская шасси на грунт и отводят комплекс от устья скважины.
Источники информации
1. «Подъемно-транспортное устройство», патент на изобретение №2134771, 17.12.97.
2. «Устройство гидроприводное координатного типа для наведения сборки ПВО на устье фонтанирующей скважины», патент на изобретение №24482261, 21 декабря 2011 г.
3. «Установка для закрытия фонтанирующих скважин при тушении пожаров», авторское свидетельство СССР №903561, 07.02.82. Бюллетень №5.
4. «Устройство автоматического выравнивания опорной платформы в горизонтальной плоскости», патент на полезную модель №94220, 21.12.2009.
5. Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов. Справочник. Москва. «Недра». 1996.
6. Головка колонная клиновая самоуплотняющаяся, патент на изобретение №2138614, 27.09.1999.
7. Наклонно-поворотное устройство и навесное оборудование (захват гидравлический, гидромолот, бетонолом, траншейный ковш, рыхлитель и др.). https://intehros.ru/katal/produktsiya-roin/naklonno-povorotnoe-ustrojstvo-intekh.