Патент на изобретение №2276002

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ БЛОК-МОДУЛЬНОГО КОМПЛЕКСА

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано, например, при обработке насосно-компрессорных труб после их эксплуатации. Установка содержит по меньшей мере одно устройство для центрирования и подачи насосно-компрессорных труб, средство для его размещения и мобильный контейнер с технологическим оборудованием. Контейнер образован каркасом в форме параллелепипеда и установленной в каркасе обшивкой. Средство для размещения устройства для центрирования и подачи труб выполнено в виде прямоугольной рамы и установлено снаружи контейнера. Само устройство выполнено в виде группы центрирующих роликов и группы поддерживающих люнетов, установленных вдоль оси подачи труб. Параллельно оси подачи труб подвижно установлена тяга, шарнирно соединенная с силовым приводом и группой поворотных рычагов. Рычаги несут на себе с одного конца опорные кронштейны с центрирующими роликами, а с другого конца – опорные кронштейны с поддерживающими люнетами. По меньшей мере в одной из стен обшивки контейнера выполнены два проема для подачи трубы к технологическому оборудованию и для прохода тяги. В результате обеспечивается упрощение конструкции установки, повышение надежности ее работы, а также улучшение условий ее эксплуатации и снижение энергоемкости. 10 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в области нефтедобычи, например, при обработке насосно-компрессорных труб после их соответствующей эксплуатации в скважине, а именно при ультразвуковой обработке резьбовых участков труб, при очистке труб, при нанесении антизадирного покрытия на резьбовые участки насосно-компрессорных труб, а также для нарезания резьбы на концевых участках труб, для контроля параметров резьбы, для упрочняюще-корректирующей ультразвуковой обработки резьбовых участков новых насосно-компрессорных труб и т.п.

Известна установка для обработки насосно-компрессорных труб в блок-модульном комплексе, содержащая транспортный модульный блок и соединенный с ним генераторный (технологический) модульный блок с расположенным в нем оборудованием для ультразвукового восстановления насосно-компрессорных труб после эксплуатации их в скважине. Транспортный модульный служит для центрирования и подачи насосно-компрессорных труб в генераторный (технологический) блок на обработку и для вывода их из последнего по окончании обработки (см. опубл. заявку ЕА 199700084, кл. В 23 Р 6/00, 1998 г.).

Используемая в известной установке конструкция системы транспортировки насосно-компрессорных труб требует наличия специального контейнера для ее размещения, оснащенного несущими балками для крепления подъемников труб и направляющих с подвижными каретками. Кроме того, в системе транспортировки предусмотрены отдельные входное и выходное транспортные средства для перемещения труб. Все это усложняет конструкцию установки, ухудшает условия ее эксплуатации и обслуживания. Наличие специального транспортного контейнера и большое количество подвижных узлов и деталей в транспортной системе, приводимых от различных приводов, повышает энергоемкость и материалоемкость установки в целом и снижает надежность ее работы.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в упрощении конструкции установки, улучшении условий ее эксплуатации и обслуживания, в снижении энергоемкости и материалоемкости и в повышении надежности ее работы.

Для достижения указанного технического результата заявляется установка для обработки насосно-компрессорных труб в блок-модульном комплексе, содержащая мобильный контейнер для эксплуатации технологического оборудования, образованный каркасом в форме параллелепипеда, имеющим жесткую конструкцию, и установленной в каркасе обшивкой, включающей потолочную и половую панели и боковые и торцовые стены, а также содержащая, по меньшей мере, одно устройство для центрирования насосно-компрессорных труб и подачи их в контейнер. Устройство для центрирования насосно-компрессорных труб и подачи их в контейнер размещено на раме, расположенной снаружи контейнера, и содержит установленные вдоль траектории (оси) подачи труб с возможностью вращения вокруг своих осей, перпендикулярных траектории подачи, группу центрирующих роликов и группу поддерживающих люнетов, служащих дополнительной опорой для вращающихся насосно-компрессорных труб при их обработке, и снабжено тягой, проходящей параллельно траектории подачи труб и имеющей возможность возвратно-поступательного перемещения вдоль продольной своей оси, обеспечиваемой посредством силового привода, размещенного внутри контейнера. Устройство для центрирования снабжено также группой поворотных рычагов, шарнирно соединенных с тягой и несущих с одного конца опорные кронштейны с упомянутыми центрирующими роликами, а с другого конца – опорные кронштейны с упомянутыми люнетами. По меньшей мере, часть центрирующих роликов снабжена автономными приводами для их принудительного вращения. Тяга имеет средства регулировки ее хода в прямом и обратном направлениях, обеспечивающие заранее предопределенную позицию поочередного контакта центрирующих роликов или люнетов с насосно-компрессорной трубой, причем, по меньшей мере, в одной из стен обшивки выполнены два проема, один из которых служит для подачи насосно-компрессорной трубы в контейнер к технологическому оборудованию, а другой – для прохода тяги, подсоединяемой к силовому приводу.

Обшивка контейнера образует замкнутый объем, полностью изолирующий внутреннее помещение контейнера от каркаса, а стены обшивки скреплены с верхней и нижней панелями и образованы отдельными вертикальными термопанелями, обеспечивающими совместно с верхней и нижней панелями обшивки создание внутри контейнера сплошной тепловой оболочки.

Вертикальные термопанели обшивки сопряжены между собой своими боковыми торцами посредством замковых узлов, выполненных с возможностью ограничения смещения термопанелей относительно друг друга в горизонтальном направлении и с возможностью обеспечения смещения термопанелей одна относительно другой в вертикальном направлении.

Каждый из проемов имеет средство для перекрытия его проходного сечения, содержащее смонтированную в проеме рамку, преимущественно прямоугольной формы, изготовленную из П-образного профиля, и шторку лепесткового типа, выполненную из упруго-эластичного материала, жестко закрепленную по своему периметру в рамке.

Лепестки шторки образованы за счет выполнения прямолинейных разрезов в шторке от ее центра к периферии.

Рычаги установлены на одинаковом расстоянии один от другого.

Приводные центрирующие ролики чередуются с неприводными свободно вращающимися на осях центрирующими роликами преимущественно через один.

Средства регулировки хода тяги образованы индуктивными датчиками.

Автономные приводы центрирующих роликов выполнены реверсивными.

Использование в установке конструкции единого устройства, обеспечивающего как центрирование насосно-компрессорных труб и подачу их в технологический модуль, так и поддержание вращающихся труб в процессе их обработки и возможность удаления их из технологического контейнера позволит значительно упростить как конструкцию установки, так и ее эксплуатацию и обслуживание, а также снизить материалоемкость установки. Все узлы единого устройства приводятся от одного силового привода, что позволит снизить энергоемкость установки. Размещение силового привода внутри контейнера позволит исключить замерзание выделяемого при работе привода конденсата и устранить тем самым его вредное влияние на работу привода. Уменьшение количества подвижных узлов и деталей в конструкции устройства для центрирования и подачи насосно-компрессорных труб повышает надежность установки.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен общий вид предлагаемой установки;

на фиг.2 изображено устройство для центрирования и подачи насосно-компрессорных труб, вид спереди (положение А);

на фиг.3 – устройство для центрирования и подачи насосно-компрессорных труб, вид спереди (положение Б);

на фиг.4 – устройство для центрирования и подачи насосно-компрессорных труб, вид сверху;

на фиг.5 – узел установки рычага с кронштейнами на тяге, вид спереди;

на фиг.6 – то же, вид сверху;

на фиг.7 – узел шарнирной установки рычага на тяге в разрезе;

на фиг.8 – разрез по В-В на фиг.3;

на фиг.9 – вид по стрелке Г на фиг.3;

на фиг.10 – разрез по Д-Д на фиг.3;

на фиг.11 – вид по Е-Е на фиг.3;

на фиг.12 – контейнер, вид спереди;

на фиг.13 – узел соединения боковых стен обшивки с верхней и нижней панелями.

на фиг.14 – выполнение боковой стены обшивки в области стыковки термопанелей, вид сверху;

на фиг.15 – узел проема, вид спереди;

на фиг.16 – узел проема, вид сбоку в разрезе.

Установка для обработки насосно-компрессорных труб, предназначенная преимущественно для использования в блок-модульном комплексе, содержит мобильный контейнер 1, внутри которого размещено технологическое оборудование 2, и устройство для центрирования насосно-компрессорных труб (поз.3 – ось обрабатываемой трубы), размещенное на раме 4, установленной снаружи мобильного контейнера 1.

Устройство для центрирования и подачи насосно-компрессорных труб содержит центрирующие ролики 5 и поддерживающие люнеты 6, которые служат в качестве дополнительной опоры для вращающихся труб при их обработке.

Ролики 5 и люнеты 6 установлены вдоль оси (траектории) 7 подачи труб с возможностью вращения вокруг своих осей, перпендикулярных траектории 7.

Устройство снабжено тягой 8, которая проходит параллельно траектории 7 подачи труб. Внутри контейнера 1 размещен силовой привод 9 (пневмоцилиндр), который обеспечивает возвратно-поступательное перемещение тяги 8 вдоль ее оси.

С тягой 8 шарнирно соединены установленные в ряд поворотные рычаги 10, расположенные по одну сторону от траектории 7 подачи труб. Рычаги 10 снабжены опорными кронштейнами 11 для центрирующих роликов 5, установленными с одной стороны рычагов 10, и опорными кронштейнами 12 для люнетов 6, установленными с другой стороны рычагов 10. Преимущественно рычаги 10 расположены на одинаковом расстоянии друг от друга.

Часть центрирующих роликов 5 снабжена автономными приводами 13 для их принудительного вращения. При этом остальные центрирующие ролики выполнены неприводными и имеют возможность свободного вращения вокруг своих осей. Приводные центрирующие ролики чередуются с неприводными свободно вращающимися на осях центрирующими роликами преимущественно через один (см. фиг.1).

Тяга 8 снабжена средством регулировки ее хода в прямом и обратном направлениях, благодаря которому устанавливается определенный угол поворота рычагов 10, обеспечивающий вывод центрирующих роликов 5 или люнетов 6 на позицию их поочередного контакта с трубой. В качестве средств регулировки хода тяги могут быть использованы индуктивные датчики 14.

В каждом узле, включающем кронштейн 11 и установленный на нем центрирующий ролик 5, предусмотрены шайбы 15, которые обеспечивают регулировку положения роликов 5 относительно кронштейнов 11. Такая регулировка необходима для обеспечения одинаковой степени контакта роликов 5 с насосно-компрессорной трубой при установке их на рабочей позиции. Аналогично этому в каждом узле, включающем кронштейн 12 и установленный на нем люнет 6, предусмотрены шайбы 16, которые обеспечивают регулировку положения люнетов 6 относительно кронштейнов 12 для обеспечения одинаковой степени контакта люнетов 6 с насосно-компрессорной трубой при установке их на рабочей позиции.

Для установки рычагов 10 на оси 17 шарнирного соединения их с тягой 8 служат вилки 18 и 19, на которых закреплены соответственно пальцы 20 и 21. Резьбовые концы пальцев 20 и 21 соединены муфтой 22 с соответствующей внутренней резьбой. При ввинчивании пальцев в муфту можно регулировать расстояние между рычагами 10 и длину тяги 8.

Контейнер 1 содержит каркас 23 в форме параллелепипеда, имеющий жесткую сварную конструкцию. Каркас имеет половую 24 и потолочную 25 прямоугольные рамы, соединенные между собой по углам вертикальными стойками 26. Каркас 23 имеет структуру балочной раскосой фермы.

Внутри каркаса расположена обшивка. Потолочная и половая панели обшивки расположены соответственно в потолочной 25 и половой 24 рамах каркаса. Боковая поверхность обшивки образована боковыми стенами 27 и торцовыми стенами 28.

По меньшей мере, в одной из стен обшивки (например, в торцовой стене 28) выполнены два проема 29 и 30. Проем 29 служит для подачи насосно-компрессорной трубы в контейнер 1 к технологическому оборудованию 2, а другой проем 30 – для прохода тяги 8, подсоединяемой к силовому приводу 9.

Боковые стены 27 и торцовые стены 28 обшивки скреплены между собой и с верхней и нижней панелями посредством соединительных элементов 31, имеющих уголковый профиль. Боковые стены 27 выполнены из отдельных вертикальных термопанелей 32 (из термоизолирующего материала), обеспечивающих вместе с торцовыми стенами 28 обшивки и верхней и нижней панелями создание внутри контейнера сплошной тепловой оболочки. Отношение высоты термопанели к ее ширине составляет от 6:1 до 2:1. Торцовые стены 28 обшивки выполнены из термоизолирующего материала. Обшивка может быть расположена по отношению к внутренней поверхности каркаса 23 с минимальным зазором. Все элементы обшивки (боковые стены, торцовые стены и верхняя и нижняя панели) расположены с внутренней стороны каркаса и образуют замкнутый объем, который полностью изолирует внутреннее помещение контейнера от металлического каркаса. Тем самым предотвращается возможность влияния низких (или высоких) температур снаружи контейнера через металлические части каркаса на температуру внутри контейнера.

Термопанели 32 сопряжены между собой своими боковыми торцами 33 с возможностью перемещения друг относительно друга в вертикальном направлении за счет соединяющего соседние термопанели 32 замкового узла 34. Замковые узлы 34 выполнены таким образом, что ограничивают возможность смещения термопанелей 32 относительно друг друга в горизонтальном направлении и обеспечивают возможность смещения термопанелей одна относительно другой в вертикальном направлении.

В контейнере предусмотрены средства для перекрытия проходного сечения проемов 29 и 30, каждое из которых содержит смонтированную в проеме рамку 35, преимущественно прямоугольной формы, изготовленную из П-образного профиля, и перекрывающую рамку 35 шторку 36 лепесткового типа, выполненную из упруго-эластичного материала. Лепестки 37 шторки 36 образованы за счет выполнения прямолинейных разрезов в шторке от ее центра к периферии. В противоположной торцевой стене может быть предусмотрен дополнительный проем 38.

При изготовлении контейнера заявляемой установки формируют жесткий каркас из отдельных элементов, которые соединяют между собой сваркой. Внутри каркаса размещают обшивку, которую собирают из верхней и нижней панелей и торцовых и боковых стен. Стены обшивки набирают из термопанелей 32. Составные части обшивки соединяют между собой в единый объем, внутри которого находится рабочее помещение контейнера. В рабочем помещении устанавливают технологическое оборудование 2, и в конкретном случае оборудование для формирования резьбы на концах насосно-компрессорных труб.

Такое оборудование может размещаться в помещении либо непосредственно при сборке контейнера, либо подаваться в него сверху подъемно-транспортным устройством при снятой потолочной панели.

Монтаж технологического оборудования 2 в контейнере установки и оснащение внутреннего помещения контейнера средствами (электрооборудование, осветительная система, система вентиляции и т.д.), необходимыми для проведения технологических процессов с участием обслуживающего персонала, производятся с соблюдением тех же правил, как это предусмотрено и в обычных заводских условиях. В процессе работы технологического оборудования в помещении контейнера возникают вибрации, которые могут привести к деформации термопанелей и выходу их из строя. Однако предусмотренная в контейнере возможность вертикального перемещения термопанелей относительно друг друга, в частности под действием вертикальных вибраций, позволяет исключить вредное влияние на целостность панелей и значительно увеличивает срок службы контейнера.

Установка для обработки насосно-компрессорных труб, предназначенная для использования в блок-модульном комплексе, работает следующим образом.

Перед подачей насосно-компрессорной трубы (на чертежах не показана) в установку все центрирующие ролики 5 выводятся на линию контакта с насосно-компрессорной трубой. Для этого включается силовой привод 9. Шток пневмоцилиндра силового привода 9 сообщает связанной с ним тяге 8 поступательное перемещение в прямом направлении (вправо по фиг.2). При этом происходит поворот всех рычагов 10, шарнирно соединенных с тягой 8, в направлении против часовой стрелки, а соответственно и поворот кронштейнов 11 и установленных на них центрирующих роликов 5. Угол поворота регулируется и ограничивается датчиками 14, задающими такое значение угла, при котором все центрирующие ролики 5 выставляются на заранее предопределенную позицию контакта их с насосно-компрессорной трубой. Точность положения роликов на указанной позиции дополнительно обеспечивается регулировочными шайбами 15. Люнеты 6 находятся в нерабочем положении. (положение А, фиг.2). При этом поршень силового привода 9 находится в правом крайнем положении, упирается в правую стенку цилиндра силового привода и фиксирует тем самым рычаги 10 в выставленном угловом положении.

Насосно-компрессорная труба подается в устройство. По команде, поступающей от системы управления, приводятся в действие автономные приводы 13 центрирующих роликов 5. Ролики 5, вращаясь, перемещают насосно-компрессорную трубу в направлении расположенной в контейнере установки для технологической обработки трубы, например к токарному станку через проем 29. При этом при подаче трубы через центральную часть проема лепестки 37 шторок 36 раздвигаются и отклоняются, беспрепятственно пропуская трубу через проем внутрь контейнера. После прохода трубы в контейнер лепестки 37 занимают свое первоначальное положение, полностью перекрывая проем 29.

После поступления в контейнер передний конец трубы зажимается в кулачковом патроне передней бабки токарного станка. Тяга 8 посредством силового привода 9 перемещается в обратном направлении (влево по фиг.2). При этом происходит поворот всех рычагов 10 в направлении по часовой стрелке (положение Б, фиг.3), а соответственно и поворот кронштейнов 12 и установленных на них люнетов 6. Угол поворота также регулируется и ограничивается датчиками 14, задающими такое значение угла, при котором все люнеты выставляются на заранее предопределенную позицию контакта их с насосно-компрессорной трубой. Точность положения люнетов на указанной позиции дополнительно обеспечивается регулировочными шайбами 16. Кронштейны 11 и установленные на них центрирующие ролики 5 при этом переходят из положения контакта с насосно-компрессорной трубой в нерабочее положение. При этом поршень силового привода находится в правом левом положении, упирается в левую стенку цилиндра силового привода и фиксирует тем самым рычаги 10 в выставленном угловом положении.

Установка для технологической обработки приводится в действие. При этом происходит вращение зажатой в кулачковом патроне насосно-компрессорной трубы и технологическая обработка ее концевого участка, например формирование резьбы на этом участке. В процессе обработки незажатый консольный участок трубы опирается на люнеты, которые свободно вращаются при контакте с трубой. В результате исключается прогиб консольного участка трубы при ее обработке. По окончании обработки включается силовой привод 9. Тяга 8 посредством силового привода перемещается в положение, показанное на фиг.2. При этом рычаги 10 поворачиваются в направлении против часовой стрелки. В результате центрирующие ролики 5 поднимаются на позицию контакта с насосно-компрессорной трубой, а люнеты опускаются вниз. Труба опирается на центрирующие ролики 5. Зажимные кулачки кулачкового патрона освобождают трубу, после чего по команде, поступающей от системы управления, приводятся в действие автономные реверсивные приводы 13 центрирующих роликов 5. Ролики 5, вращаясь, перемещают насосно-компрессорную трубу в направлении от токарного станка и выводят ее из контейнера 1 через проем 29. Обработанная насосно-компрессорная труба может быть выведена из контейнера в направлении подачи через проем 38, выполненный на противоположной торцовой стене контейнера.

В контейнере установки может быть установлено оборудование для проведения разных технологических процессов. В этом случае в одной установке можно использовать, например, два одинаковых устройства для центрирования и подачи насосно-компрессорных труб, каждое из которых припасовывается к соответствующей торцовой стене контейнера и обслуживает определенное технологическое оборудование. При этом проемы 29 и 30 выполняются в обеих торцевых стенах контейнера.

Установка доставляется к месту ее эксплуатации и подготавливается к работе в требуемом технологическом режиме в составе блок-модульного комплекса. Работа такого комплекса может осуществляться в течение длительного времени. При этом независимо от погодных условий внутри контейнеров, благодаря их конструктивному выполнению, создаются комфортные условия как для персонала, так и для содержания технологического оборудования. По окончании работы производственного комплекса и необходимости переброски его в другие районы, в том числе за несколько сотен километров, комплекс разбирают. Контейнеры и другие узлы установки перевозят к месту дальнейшей эксплуатации, собирают из них производственный комплекс и запускают его в работу. Таким образом, в любом доступном месте огромной территории, при необходимости, может быть развернут производственный комплекс по обработке насосно-компрессорных труб для работы в требуемом технологическом режиме в течение длительного времени.

Формула изобретения

1. Установка для обработки насосно-компрессорных труб блок-модульного комплекса, включающая, по меньшей мере одно устройство для центрирования и подачи насосно-компрессорных труб, средство для размещения этого устройства и мобильный контейнер с технологическим оборудованием, образованный каркасом в форме параллелепипеда и установленной в каркасе обшивкой, содержащей потолочную и половую панели, а также боковые и торцовые стены, отличающаяся тем, что средство, на котором размещено устройство для центрирования и подачи насосно-компрессорных труб, установлено снаружи мобильного контейнера и выполнено в форме прямоугольной рамы, а само устройство выполнено в виде группы центрирующих роликов и группы поддерживающих люнетов, которые установлены вдоль оси подачи труб и имеют возможность вращательного движения вокруг своих осей, расположенных перпендикулярно по отношению к оси подачи труб, при этом оно дополнительно снабжено силовым приводом, установленным внутри мобильного контейнера, тягой, расположенной параллельно оси подачи труб и имеющей возможность возвратно-поступательного перемещения вдоль своей продольной оси, и группой поворотных рычагов, которые шарнирно соединены с тягой и несут на себе с одного конца опорные кронштейны с центрирующими роликами, а с другого конца – опорные кронштейны с поддерживающими люнетами, причем часть центрирующих роликов снабжена автономными приводами их принудительного вращения, а тяга имеет средства регулировки величины ее хода, обеспечивающие заранее предопределенную позицию поочередного контакта центрирующих роликов или поддерживающих люнетов с насосно-компрессорной трубой, при этом в мобильном контейнере, по меньшей мере в одной из стен его обшивки, выполнены два проема, один из которых предназначен для подачи насосно-компрессорной трубы к технологическому оборудованию и извлечения ее из контейнера, а другой – для прохода тяги, которая шарнирно соединена с силовым приводом.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что поворотные рычаги установлены на одинаковом расстоянии один от другого.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в группе центрирующих роликов приводные ролики чередуются с неприводными.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что приводные ролики с неприводными чередуются через один.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что средства регулировки хода тяги образованы индуктивными датчиками.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что автономные приводы центрирующих роликов выполнены реверсивными.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что силовой привод выполнен преимущественно в виде пневмоцилиндра.

8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каждый из проемов имеет средство для перекрытия его проходного сечения, содержащее рамку преимущественно прямоугольной формы и шторку лепесткового типа, выполненную из упруго-эластичного материала и жестко закрепленную по своему периметру в рамке.

9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что лепестки шторки образованы за счет выполнения прямолинейных разрезов в направлении от центра шторки к ее периферии.

10. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в обшивке каркаса, образующей замкнутый объем, полностью изолирующий внутреннее помещение контейнера от каркаса, стены скреплены с верхней потолочной и нижней половой панелями и образованы отдельными вертикально расположенными термопанелями.

11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что термопанели обшивки каркаса сопряжены между собой своими боковыми торцами посредством замковых узлов, выполненных с возможностью ограничения смещения термопанелей относительно друг друга в горизонтальном направлении и с возможностью обеспечения их смещения одна относительно другой в вертикальном направлении.

РИСУНКИ