RU2109915C1

RU2109915C1 - Device for lowering and lifting continuous steel pipes

Info

Publication number: RU2109915C1
Application number: RU96117597A
Authority: RU
Original assignee: Чехунов Александр Николаевич
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1998-04-27

Abstract

FIELD: oil and gas production industry. SUBSTANCE: this relates to operation and underground repair of oil and gas wells and is intended for lowering and lifting continuous steel pipes being wound on drum. Installed on mounting base of transport facility are hoisting device with feed mechanism, drum, and unit for placing steel pipe coils on drum. Drum is provided with sets of pressing rolls which embrace drum so that in one position they interact with pipe coils, and in other position they allow for removing and replacement of drum. Hoisting device is made in the form of rotatable post and carriage with extending frame. In one version, feed mechanism is installed on extending frame, in other version it is installed on additional removable section which is secured to extending frame. Aforesaid combination ensures lifting of feed mechanism up to 6 m height. EFFECT: higher efficiency. 7 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к области эксплуатации и подземного ремонта нефтяных и газовых скважин и предназначено для спуска и подъема непрерывных стальных труб, наматываемых на барабан. The invention relates to the field of operation and underground repair of oil and gas wells, and is intended for lowering and lifting continuous steel pipes wound on a drum.

Непрерывные стальные трубы используются для подвески погружного оборудования различных насосов для откачки жидкости из скважины, стайных аппаратов и насадок для промывки песчаных, гидратных и парафиновых пробок, а также для исследования скважин. Continuous steel pipes are used to suspend submersible equipment of various pumps for pumping fluids from a well, packs and nozzles for washing sand, hydrate and paraffin plugs, as well as for well research.

Известен агрегат для спуска и подъема непрерывных стальных труб, содержащий смонтированные на монтажной базе транспортного средства подъемное устройство с механизмом подачи, барабан и укладчик стальных труб на барабане [1]. A known unit for lowering and lifting continuous steel pipes containing mounted on the mounting base of the vehicle lifting device with a feed mechanism, a drum and a stacker of steel pipes on a drum [1].

Известный агрегат имеет ряд весьма существенных недостатков. Так, например, спуск и подъем трубы производится с ее натяжением между барабаном и механизмом подачи, что приводит к ослаблению витков трубы на барабане из-за ее упругости и при малейшем несоответствии скоростей ее движения на барабане и в механизме подачи. При работе с натяжением трубы имеет место дополнительная ее деформация, что значительно сокращает ее ресурс, усложняется возможность автоматизации спускоподьемных операций. Подъемное устройство имеет низкую надежность и не позволяет обслуживать нефтяные и газовые скважины с высотой арматуры 4 м и более. The known unit has a number of very significant drawbacks. So, for example, the descent and lifting of the pipe is carried out with its tension between the drum and the feed mechanism, which leads to a weakening of the turns of the pipe on the drum due to its elasticity and at the slightest discrepancy between the speeds of its movement on the drum and in the feed mechanism. When working with pipe tension, its additional deformation takes place, which significantly reduces its resource, and the possibility of automating tripping is complicated. The lifting device has low reliability and does not allow servicing oil and gas wells with a reinforcement height of 4 m or more.

Известен также принятый за прототип агрегат для спуска и подъема непрерывных стальных труб, содержащий смонтированные на монтажной базе транспортного средства подъемное устройство с механизмом подачи, барабан и укладчик стальных труб на барабане [2]. Also known is the prototype assembly for lowering and lifting continuous steel pipes, comprising a lifting device with a feed mechanism mounted on a vehicle’s mounting base, a drum and a steel pipe stacker on a drum [2].

Этому известному агрегату присущи те же недостатки, что и аналогу. This known unit has the same disadvantages as its counterpart.

Изобретение направлено на решение задачи по устранению отмеченных выше недостатков. The invention is aimed at solving the problem of eliminating the above disadvantages.

Сущность изобретения заключается в том, что агрегат для спуска и подъема непрерывных стальных труб, содержащий смонтированные на монтажной базе транспортного средства подъемное устройство с механизмом подачи, барабан и укладчик витков стальных труб на барабане, снабжен блоками прижимных валиков, смонтированных на раме барабана с возможностью его охвата для взаимодействия с витками стальных труб и разведения для замены барабана. Подъемное устройство может быть выполнено в виде вращающегося под действием приводного узла стояка с направляющими балками, каретки с направляющими коробами и роликами, установленной с возможностью вертикального перемещения по направляющим балкам под действием гидроцилиндра, размещенного внутри вращающегося стояка, соединенного с ним и связанного канатом через полистпастный блок с кареткой, и выдвижной рамы, установленной в направляющих коробах каретки с возможностью перемещения под действием привода, при этом механизм подачи шарнирно связан своей рамой с выдвижной рамой для изменения своего положения в продольной плоскости. The essence of the invention lies in the fact that the unit for lowering and lifting continuous steel pipes, comprising a lifting device with a feed mechanism mounted on a vehicle’s mounting base, a drum and a stacker of turns of steel pipes on a drum, is equipped with pressure roller blocks mounted on the drum frame with the possibility of Coverage for interaction with coils of steel pipes and dilution to replace the drum. The lifting device can be made in the form of a riser rotating under the action of the drive unit with guide beams, a carriage with guide boxes and rollers, mounted with the possibility of vertical movement along the guide beams under the action of a hydraulic cylinder located inside the rotating riser connected to it and connected by a rope through a multi-blast unit with a carriage and a retractable frame installed in the carriage guide boxes with the possibility of movement under the action of the drive, while the feed mechanism of the hinge RNO its associated frame with a sliding frame to change its position in the longitudinal plane.

Привод перемещения выдвижной рамы может быть выполнен в виде гидроцилиндров. The drive moving the retractable frame can be made in the form of hydraulic cylinders.

Приводной узел вращающегося стояка в конкретном случае выполнен в виде двухштокового гидроцилиндра с роликами на концах штоков, шкива, посаженного на вал стояка, и каната, охватывающего шкив и ролики, и закрепленного своими концами на корпусе гидроцилиндра, а серединой - на шкиве. The drive unit of the rotating riser in a particular case is made in the form of a two-rod hydraulic cylinder with rollers at the ends of the rods, a pulley mounted on the shaft of the riser, and a rope covering the pulley and rollers, and fixed at its ends on the hydraulic cylinder body, and the middle on the pulley.

Для обеспечения быстрой замены барабана его вал установлен в двух опорах своей рамы, каждая из которых выполнена в виде двух опорных роликов. To ensure quick replacement of the drum, its shaft is installed in two bearings of its frame, each of which is made in the form of two support rollers.

Снабжение агрегата средством регулирования скорости вращения барабана в зависимости от высоты расположения дуги стальной трубы между барабаном и механизмом подачи упрощает возможность автоматизации спускоподьемных операций. В конкретном случае это средство может быть выполнено в виде оснащенного роликом для взаимодействия со стальной трубой дросселя, регулирующего подачу масла в привод барабана. Providing the unit with a means for controlling the rotational speed of the drum depending on the height of the arc of the steel pipe between the drum and the feed mechanism simplifies the possibility of automating tripping operations. In a specific case, this tool can be made in the form of a throttle equipped with a roller for interacting with a steel pipe, regulating the supply of oil to the drum drive.

На фиг. 1 изображен общий вид агрегата в транспортном положении; на фиг. 2 - то же, в рабочем положении; на фиг. 3 - вращающийся стояк с кареткой, продольный разрез; на фиг. 4 - сечение по А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение по Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6 - общий вид подъемного устройства с дополнительной съемной секцией в транспортном положении; на фиг. 7 - то же, в рабочем положении; на фиг. 8 - кинематическая схема блоков прижимных валиков; на фиг. 9 - кинематическая схема приводного узла вращающегося стояка; на фиг.10 - кинематическая схема дополнительной съемной секции; на фиг. 11 - вид сзади на агрегат. In FIG. 1 shows a General view of the unit in transport position; in FIG. 2 - the same in working position; in FIG. 3 - a rotating riser with a carriage, a longitudinal section; in FIG. 4 is a section along AA in FIG. 3; in FIG. 5 is a section along BB in FIG. 3; in FIG. 6 is a general view of a lifting device with an additional removable section in a transport position; in FIG. 7 - the same in working position; in FIG. 8 is a kinematic diagram of pressure roller blocks; in FIG. 9 is a kinematic diagram of a rotary riser drive assembly; figure 10 is a kinematic diagram of an additional removable section; in FIG. 11 is a rear view of the unit.

Агрегат содержит транспортное средство 1 с монтажной базой 2, на которой смонтированы барабан 3 с непрерывной стальной трубой 4, подъемное устройство 5 с механизмом подачи 6. Имеется кабина 7 оператора и насосная установка 8. На раме барабана 3 смонтированы блоки 9 прижимных валиков, взаимодействующие с гидроцилиндрами 10, что обеспечивает возможность охвата барабана 3 для взаимодействия с витками стальной трубы 4 и разведения для замены барабана 3. Каждый блок 9 имеет по два валика 11 с целью уменьшения удельного давления на трубу 4. Валики 11 вращаются на коромыслах 12. Вал барабана 3 установлен в двух опорах 13 своей рамы, каждая из которых выполнена в виде двух опорных роликов 14, чем обеспечивается возможность замены барабана 3 с трубой 4 или без нее. The unit contains a vehicle 1 with a mounting base 2, on which a drum 3 with a continuous steel pipe 4 is mounted, a lifting device 5 with a feeding mechanism 6. There is an operator cabin 7 and a pumping unit 8. On the drum frame 3, blocks 9 of pressure rollers are mounted, interacting with hydraulic cylinders 10, which makes it possible to cover the drum 3 for interaction with the turns of the steel pipe 4 and dilution to replace the drum 3. Each block 9 has two rollers 11 in order to reduce the specific pressure on the pipe 4. Rollers 11 rotate tsya on yokes 12. The reel shaft 3 is mounted in two supports 13 of the frame, each of which is in the form of two support rollers 14, which ensures the possibility of replacing the drum 3 to the pipe 4 or without it.

При этом значительно снижается трудоемкость монтажных работ, например, при выходе трубы 4 из строя. Имеется укладчик 15 витков стальных труб на барабане 3. Положение укладчика 15 регулируется с помощью двух гидроцилиндров 16. Подъемное устройство 5 выполнено в виде вращающегося стояка 17 с направляющими балками 18. На стояке 17 установлена каретка 19 с направляющими коробами 20 и роликами 21. Одна пара роликов 21 объединена коромыслом 22, обеспечивающим равномерную нагрузку на ролики 21 при движении по направляющим балкам 18 во время вертикального перемещения каретки 19. В направляющих коробах 20 установлена выдвижная рама 23 с возможностью перемещения под действием привода, например гидроцилиндра 24. Механизм подачи 6 шарнирно связан своей рамой 25 с выдвижной рамой 23 для изменения своего положения в продольной плоскости. Рама 25 поворачивается в продольной плоскости с помощью двух гидроцилиндров 26. This significantly reduces the complexity of installation work, for example, when the pipe 4 fails. There is a stacker 15 of turns of steel pipes on the drum 3. The position of the stacker 15 is adjusted using two hydraulic cylinders 16. The lifting device 5 is made in the form of a rotating riser 17 with guide beams 18. On the riser 17 there is a carriage 19 with guide boxes 20 and rollers 21. One pair the rollers 21 are connected by a rocker 22, providing a uniform load on the rollers 21 when moving along the guide beams 18 during the vertical movement of the carriage 19. In the guide boxes 20 a sliding frame 23 is mounted with the possibility of movement under the action of the actuator, eg a hydraulic cylinder 24. The feed mechanism 6 is pivotally connected with its frame 25, a sliding frame 23 to change its position in the longitudinal plane. The frame 25 is rotated in the longitudinal plane using two hydraulic cylinders 26.

Вращение стояка 17 подъемного устройства 5 осуществляется под действием приводного узла, который может быть выполнен в виде шкива 27, посаженного на вал 28 с подшипником 29, взаимодействующего со стояком 17 через стержень 30 и вращающуюся опору 31. Вращение шкива 27 осуществляется с помощью двухштокового гидроцилиндра 32 с роликами на концах штоков посредством каната 33, охватывающего шкив 27 и ролики. При этом канат 33 закреплен своими концами на корпусе гидроцилиндра 32, а серединой - на шкиве 27. The rotation of the riser 17 of the lifting device 5 is carried out under the action of the drive unit, which can be made in the form of a pulley 27, mounted on a shaft 28 with a bearing 29, interacting with the riser 17 through the rod 30 and the rotating support 31. The rotation of the pulley 27 is carried out using a two-rod hydraulic cylinder 32 with rollers at the ends of the rods by means of a rope 33, covering the pulley 27 and the rollers. In this case, the rope 33 is fixed by its ends to the housing of the hydraulic cylinder 32, and the middle on the pulley 27.

Перемещение каретки 19 с механизмом подачи 6 производится под действием гидроцилиндра 34, размещенного внутри стояка 17. Гидроцилиндр 34 своим корпусом шарнирно прикреплен к валу 28, что позволяет ему вращаться вместе с валом 28, а поскольку вал 28 связан со стояком 17 через стержень 30, то следовательно, гидроцилиндр 34 и стояк 17 будут вращаться синхронно. Гидроцилиндр 34 связан с кареткой 19 канатом 35 через полистпастный блок 36. Стояк 17 опирается на стационарную опору 37 и вращается на шариках 38 и подшипнике 39. Механизм подачи 6 снабжен сдвоенной дугой 40, служащей для заправки трубы 4 в механизм подачи 6. Сдвоенная дуга 40 служит также для предохранения трубы 4 от повреждений при случайном натяжении и является опорой для трубы 4 при транспортировки агрегата с заправленной трубой 4 в механизм подачи 6. Для улучшения обзорности во время спускоподъемных операций кабина 7 оператора выполнена с возможностью ее подъема на соответствующую высоту. У агрегата имеется средство регулирования скорости вращения барабана 3 в зависимости от высоты расположения дуги стальной трубы между барабаном 3 и механизмом подачи 6, которое может быть выполнено в виде оснащенного роликом для взаимодействия со стальной трубой 4 дросселя 41, регулирующего подачу масла в привод барабана 3. Дроссель 41 может быть прикреплен к укладчику 15. Агрегат оборудован выдвижными опорными стойками 42, обеспечивающими его устойчивость во время монтажа-демонтажа и работы на скважине 43. Опорные стойки 42 служат также для установки агрегата в горизонтальное положение, в частности в поперечном направлении. Дополнительная съемная секция 44 устанавливается на выдвижной раме 23, а механизм подачи 6 в этом случае устанавливается своей рамой 25 на дополнительной съемной секции 44 с возможностью вертикального перемещения и изменения своего положения в продольной плоскости. Для этого на раме 45 дополнительной съемной секции 44 установлена каретка 46, которая имеет возможность перемещения под действием привода, включающего гидроцилиндры 47, полиспасты 48 и канаты 49. Рама 25 механизма подачи 6 жестко связана с кареткой 46, на которой в свою очередь установлены плунжеры 50, которые позволяют изменять положение рамы 25 в продольной плоскости, что необходимо для совмещения вертикальной оси механизма подачи 6 с осью скважины 43. Для визуального контроля горизонтального положения агрегата в поперечном направлении предусмотрен маятник 51, который в транспортном положении фиксируется болтом 52. The movement of the carriage 19 with the feeding mechanism 6 is effected by the hydraulic cylinder 34 located inside the riser 17. The hydraulic cylinder 34 is pivotally attached to the shaft 28 with its body, which allows it to rotate together with the shaft 28, and since the shaft 28 is connected to the riser 17 through the rod 30, therefore, the hydraulic cylinder 34 and the riser 17 will rotate synchronously. The hydraulic cylinder 34 is connected to the carriage 19 by a rope 35 through a multi-bladed block 36. The riser 17 is supported by a stationary support 37 and rotates on the balls 38 and the bearing 39. The feed mechanism 6 is provided with a double arc 40, which serves to fill the pipe 4 into the feed mechanism 6. Double arc 40 It also serves to protect the pipe 4 from damage during accidental tension and is a support for the pipe 4 when transporting the unit with the filled pipe 4 to the feeding mechanism 6. To improve visibility during tripping operations, the operator’s cabin 7 is made with possibly Tew its rise to an appropriate height. The unit has a means of controlling the rotation speed of the drum 3 depending on the height of the arc of the steel pipe between the drum 3 and the feeding mechanism 6, which can be made in the form of a throttle 41, equipped with a roller for interacting with the steel pipe 4, regulating the oil supply to the drum drive 3. The throttle 41 can be attached to the stacker 15. The unit is equipped with retractable support racks 42, ensuring its stability during installation-dismantling and work on the well 43. The support racks 42 are also used for installation unit assembly in a horizontal position, in particular in the transverse direction. An additional removable section 44 is mounted on the sliding frame 23, and the feeding mechanism 6 in this case is mounted with its frame 25 on the additional removable section 44 with the possibility of vertical movement and changing its position in the longitudinal plane. For this, a carriage 46 is installed on the frame 45 of the additional removable section 44, which can be moved under the action of a drive, including hydraulic cylinders 47, chain hoists 48 and ropes 49. The frame 25 of the feeding mechanism 6 is rigidly connected to the carriage 46, on which plungers 50 are in turn mounted that allow you to change the position of the frame 25 in the longitudinal plane, which is necessary to combine the vertical axis of the feed mechanism 6 with the axis of the well 43. For visual inspection of the horizontal position of the unit in the transverse direction, The pendulum 51, which in the transport position is fixed by a bolt 52.

Агрегат работает следующим образом. После установки агрегата на определенном расстоянии от скважины 43, он переводится из транспортного положения в рабочее. Для этого устанавливаются опорные стойки 42. Механизм подачи 6 поднимается вместе с заправленной в него трубой 4 и поворачивается в сторону скважины 43, при этом производится медленная подача трубы 4 в сторону механизма подачи 6 с соответствующим подъемом укладчика 15 витков трубы 4 на барабане. По мере подъема и поворота механизма подачи 6 труба 4 должна в свободном состоянии следовать за ним при медленном вращении барабана 3. Блоки 9 прижимных валиков, взаимодействуя с витками непрерывной стальной трубы 4, препятствуют их ослаблению. Во время поворота механизма подачи 6 его цепи и колодки зажима трубы 4 должны быть расслаблены. Центровка механизма подачи 6 в горизонтальной плоскости осуществляется поворотом подъемного устройства 5 и движением выдвижной рамы 23. Вертикальная ось механизма подачи 6 устанавливается поворотом рамы 25 и при помощи опорных стоек 42. Труба 4 заправляется в механизм подачи 6 с помощью гибкой тяги. После центровки механизма подачи 6 и посадки его на оборудование устья скважины 43 агрегат готов к работе по спуску непрерывной стальной трубы. Демонтаж агрегата осуществляется в обратной последовательности. Конструкция агрегата предусматривает возможность циркуляции агента по трубе 4 в процессе ее спуска или подъема. Предусмотрена также возможность установки превентора, который может входить в состав агрегата, на оборудование устья скважины 43 подъемным устройством 5. The unit operates as follows. After installing the unit at a certain distance from the well 43, it is transferred from the transport position to the working one. For this, support legs 42 are installed. The feed mechanism 6 rises with the pipe 4 inserted into it and rotates towards the well 43, while the pipe 4 is slowly fed towards the feed mechanism 6 with the corresponding lifting of the stacker 15 turns of the pipe 4 on the drum. As you lift and rotate the feed mechanism 6, the pipe 4 should follow it in a free state with a slow rotation of the drum 3. The blocks 9 of the pressure rollers, interacting with the turns of a continuous steel pipe 4, prevent their weakening. During the rotation of the feed mechanism 6, its chains and clamp pads of the pipe 4 should be relaxed. The alignment of the feed mechanism 6 in the horizontal plane is carried out by turning the lifting device 5 and the movement of the sliding frame 23. The vertical axis of the feed mechanism 6 is set by turning the frame 25 and using the support legs 42. The pipe 4 is refueled into the feed mechanism 6 by means of a flexible rod. After aligning the feed mechanism 6 and landing it on the equipment of the wellhead 43, the unit is ready to work on the descent of a continuous steel pipe. Dismantling the unit is carried out in the reverse order. The design of the unit provides for the possibility of circulation of the agent through the pipe 4 during its descent or ascent. It is also possible to install a preventer, which may be part of the unit, on the equipment of the wellhead 43 with a lifting device 5.

Использование изобретения существенно расширяет возможности агрегатов для спуска и подъема непрерывных стальных труб, повышает их надежность и эффективность. The use of the invention significantly expands the capabilities of units for lowering and lifting continuous steel pipes, increases their reliability and efficiency.

Claims

1. A unit for lowering and lifting continuous steel pipes, comprising a lifting device with a feed mechanism mounted on a vehicle mounting base, a drum and a stacker of turns of steel pipes on a drum, characterized in that it is provided with pressure roller blocks mounted on the drum frame with the possibility of it Coverage for interaction with coils of steel pipes and dilution to replace the drum.

2. The unit according to claim 1, characterized in that the lifting device is made in the form of a riser rotating under the influence of the drive unit with guide beams, a carriage with guide boxes and rollers mounted with the possibility of vertical movement along the guide beams under the action of a hydraulic cylinder located inside the rotating riser connected to it and connected by a rope through a pulley block with a carriage, and a retractable frame installed in the guide boxes of the carriage with the possibility of movement under the action of the drive, wherein the feed mechanism is pivotally connected by its frame to a retractable frame to change its position in the longitudinal plane.

3. The unit according to claim 1, characterized in that the lifting device is made in the form of a riser rotating under the action of the drive unit with guide beams, a carriage with guide boxes and rollers mounted with the possibility of vertical movement along the guide beams under the action of a hydraulic cylinder located inside the rotating riser connected to it and connected by a rope through a multi-bladed block with a carriage, a retractable frame installed in the guide boxes of the carriage with the possibility of movement under the action of the drive, and additional an additional removable section, mounted on a sliding frame, while the feed mechanism is mounted with its frame on an additional removable section with the possibility of vertical movement and change of position in the longitudinal plane.

4. The assembly according to claim 1, characterized in that the drum shaft is installed in two bearings of its frame, each of which is made in the form of two support rollers.

5. The unit according to claim 1, characterized in that it is equipped with a means for controlling the speed of rotation of the drum depending on the height of the arc of the steel pipe between the drum and the feed mechanism.

6. The unit according to claim 2 or 3, characterized in that the drive for moving the retractable frame is made in the form of hydraulic cylinders.

7. The unit according to claim 2 or 3, characterized in that the drive unit of the rotating riser is made in the form of a two-rod hydraulic cylinder with rollers at the ends of the rods, a pulley mounted on the shaft of the riser, and a rope covering the pulley and rollers and fixed with its ends on the housing hydraulic cylinder, and the middle - on the pulley.

8. The unit according to claim 5, characterized in that the means for controlling the rotation speed of the drum is made in the form of a throttle equipped with a roller for interacting with a steel pipe, which regulates the oil supply to the drum drive.