способ подачи непрерывной колонны гибких труб в скважину

Формула изобретения

1. Способ подачи непрерывной колонны гибких труб в скважину при помощи агрегата подземного ремонта скважин, содержащего транспортную базу, на раме которой установлена кабина управления, трансмиссия, барабан с центральным валом для намотки гибкой трубы, размещенный на опорах, эжектор, обеспечивающий принудительное перемещение гибкой трубы, предпочтительно, механизмы перевода эжектора и кабины управления в рабочее положение, герметизатор устья, заключающийся в подаче гибкой трубы с барабана через укладчик на направляющую эжектора и через герметизатор в полость скважины, отличающийся тем, что при подаче угол схода трубы с барабана и угол входа трубы в направляющую эжектора выдерживают постоянным, за счет изменения высоты расположения оси барабана от платформы транспортной базы, при этом опоры для вала барабана для намотки гибкой трубы выполняют с возможностью изменения высоты расположения указанного вала барабана от рамы транспортной базы, причем изменение высоты расположения вала производят по мере сматывания/наматывания трубы с барабана/на барабан, предпочтительно, дискретно, после сматывания/наматывания очередного слоя трубы, при этом барабан кинематически связывают с устройством для изменения высоты опор, преимущественно, при помощи его вала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что опоры барабана выполняют телескопическими, состоящими, как минимум, из двух частей, подвижной и неподвижной, при этом неподвижные части упомянутых опор жестко закрепляют на транспортной раме, а барабан кинематически связывают с устройством для изменения высоты опор при помощи конической передачи, ведущие шестерни которой устанавливают на концах его вала, при этом устройство для изменения высоты опор выполняют в виде редуктора, предпочтительно, многоступенчатого, который устанавливают на подвижной части опоры, при этом выходной вал указанного редуктора соединяют с винтами, взаимодействующими с ответными гайками соответствующей пары «винт-гайка», причем гайку указанной пары жестко устанавливают в неподвижной части опоры, при этом осевой ход L винта за один его оборот обеспечивают равным диаметру трубы d_тр, а число оборотов каждого винта для сматывания/наматывания одного слоя трубы определяют из соотношения:

,

где: n_в - число оборотов винта;

n_б - число оборотов барабана для сматывания/наматывания одного слоя трубы;

d_тр - диаметр трубы;

S_б - ширина барабана в месте навивки труб.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, а именно к устройствам для выполнения подземного ремонта скважин с использованием колонны гибких труб, и может быть использовано при разработке оборудования для выполнения внутрискважинных работ - промывка скважин, удаление гидратных и парафиновых пробок и т.п.

Известна конструкция агрегата подземного ремонта с использованием колонны гибких труб, содержащего транспортную базу, на раме которой установлена кабина управления, трансмиссия, барабан для намотки гибкой трубы, трубоукладчик, эжектор, обеспечивающий принудительное перемещение гибкой трубы, механизмы перевода эжектора и кабины управления в рабочее положение, герметизатор устья (а.с. СССР № 1439197, E21B 19/00, 19/22, 1988).

Недостатком этой конструкции является низкая долговечность гибкой колонны труб, обусловленная, с одной стороны двукратным циклом изгиба трубы при ее спуске и извлечении из скважины. Первый цикл изгиба трубы имеет место при ее сматывании с барабана - труба из согнутого положения распрямляется. Второй цикл изгиба - при входе в эжектор, где труба из прямолинейной формы повторно изгибается, перед тем как попасть в эжектор. Помимо этого, взаимное расположение кабины оператора, барабана и устьевого оборудования исключает одновременный контроль за их функционированием.

Известен способ подачи непрерывной колонны гибких труб в скважину и агрегат подземного ремонта скважин с использованием непрерывной колонны гибких труб, содержащий транспортную базу, на раме которой установлена кабина управления, трансмиссия, барабан для намотки гибкой трубы, эжектор, обеспечивающий принудительное перемещение гибкой трубы, механизмы перевода эжектора и кабины управления в рабочее положение, герметизатор устья, при этом ось вращения барабана для намотки колонны гибких труб параллельна оси транспортной базы, которая при рабочем положении агрегата проходит через ось скважины (Патент РФ № 2154146, МПК E21B 19/22).

Указанный способ реализуется следующим образом.

Ось вращения барабана для намотки колонны гибких труб параллельна оси транспортной базы, которая при рабочем положении агрегата проходит через ось скважины. В вертикальной плоскости труба изгибается при выходе/входе в эжектор, а во взаимно перпендикулярной ей вертикальной плоскости - при намотке на барабан. В результате зона максимальных пластических деформаций, а соответственно, и напряжений при первом изгибе не совпадает с зоной максимальных пластических деформаций при намотке на барабан.

Недостатком данного технического решения является то, что при разматывании трубы с барабана происходит изменение угла подачи трубы с барабана в эжектор, обусловленное уменьшением диаметра бухты трубы на барабане, что обуславливает дополнительные напряжения изгиба и в конечном итоге приводит к снижению долговечности трубы.

Задачей предложенного изобретения является устранение указанных недостатков и способ подачи непрерывной колонны гибких труб в скважину, применение которого позволит увеличить долговечность гибкой колонны труб, основной причиной выхода из строя которой является малоцикловая усталость, обусловленная многократным деформированием трубы с образованием пластических деформаций.

Указанная задача решается за счет того, что в предложенном способе подачи непрерывной колонны гибких труб в скважину при помощи агрегата подземного ремонта скважин, содержащего транспортную базу, на раме которой установлена кабина управления, трансмиссия, барабан с центральным валом для намотки гибкой трубы, размещенный на опорах, эжектор, обеспечивающий принудительное перемещение гибкой трубы, предпочтительно, механизмы перевода эжектора и кабины управления в рабочее положение, герметизатор устья, заключающемся в подаче гибкой трубы с барабана через укладчик на направляющую эжектора и через герметизатор в полость скважины, согласно изобретению, при подаче угол схода трубы с барабана и угол входа трубы в направляющую эжектора выдерживают постоянным, за счет изменения высоты расположения оси барабана от платформы транспортной базы.

В варианте применения способа, опоры для вала барабана для намотки гибкой трубы выполняют с возможностью изменения высоты расположения указанного вала барабана от рамы транспортной базы, причем изменение высоты расположения вала происходит по мере сматывания /наматывания трубы с барабана/на барабан, предпочтительно, дискретно, после сматывания/наматывания очередного слоя трубы, при этом барабан кинематически связан с устройством для изменения высоты опор, преимущественно, при помощи его вала.

В варианте применения способа, опоры барабана выполняют телескопическими, состоящими, как минимум, из двух частей, подвижной и неподвижной, при этом неподвижные части упомянутых опор жестко закрепляют на транспортной раме, а барабан кинематически связывают с устройством для изменения высоты опор при помощи конической передачи, ведущие шестерни которой устанавливают на концах его вала, при этом устройство для изменения высоты опор выполняют в виде редуктора, предпочтительно, многоступенчатого, который устанавливают на подвижной части опоры, при этом выходной вал указанного редуктора соединяют с винтами, взаимодействующими с ответными гайками соответствующей пары «винт-гайка», причем гайку указанной пары жестко устанавливают в неподвижной части опоры, при этом осевой ход L винта за один его оборот обеспечивают равным диаметру трубы d_mp, а число оборотов каждого винта для сматывания/наматывания одного слоя трубы определяют из соотношения

,

где n_в - число оборотов винта;

n_б - число оборотов барабана для сматывания/наматывания одного слоя трубы;

d_mp - диаметр трубы;

S_б - ширина барабана в месте навивки труб.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое решение соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Схема агрегата подземного ремонта приведена на чертежах, где на фиг.1 приведен общий вид агрегата в рабочем положении, вид сбоку; на фиг.2 - общий вид агрегата в транспортном положении, вид сверху; на фиг.3 - вид А, барабан в увеличенном масштабе, вид сбоку, на фиг.4 -барабан в увеличенном масштабе, вид сбоку.

Предложенный способ подземного ремонта скважин с использованием непрерывной колонны гибких труб может быть реализован при помощи агрегата подземного ремонта скважин с использованием непрерывной колонны гибких труб, имеющего следующую конструкцию.

Агрегат подземного ремонта скважин с использованием непрерывной колонны гибких труб (агрегат) содержит транспортную базу 1, на раме 2 которой установлена кабина управления 3, кабина оператора 4, барабан 5 с центральным валом 6 для намотки гибкой трубы 7, размещенный на опорах 8. На раме 2 располагается эжектор 9, обеспечивающий перемещение гибкой трубы 7 и герметизатор устья 10.

Опоры 8 для вала 6 барабана 5 для намотки гибкой трубы 7 выполнены с возможностью изменения высоты расположения указанного вала барабана от рамы 2 транспортной базы 1, причем изменение высоты расположения вала 6 происходит по мере сматывания /наматывания трубы 7 с барабана 5/на барабан 5, предпочтительно, дискретно, после сматывания/наматывания очередного слоя трубы. Барабан 5 кинематически связан с устройством 11 для изменения высоты опор 8, преимущественно, при помощи его вала.

Опоры 8 барабана 5 выполнены телескопическими, состоящими, как минимум, из двух частей, подвижной 12 и неподвижной 13, при этом неподвижные части упомянутых опор жестко закреплены на транспортной раме. Барабан 5 кинематически связан с устройством 11 для изменения высоты опор 8 при помощи конической передачи 14, ведущие шестерни которой установлены на концах его вала 6. Устройство для изменения высоты опор 8 выполнено в виде редуктора 11, предпочтительно, многоступенчатого, установленного на подвижной части 12 опоры 8. Выходной вал указанного редуктора 11 при помощи конической передачи 15 связан с винтами 16, взаимодействующими с ответными гайками 17 соответствующей пары «винт-гайка». Осевой ход L винта 16 за один его оборот равен диаметру трубы d _mp, а число оборотов каждого винта для сматывания/наматывания одного слоя трубы определено из соотношения

,

где n_в - число оборотов винта;

n_б - число оборотов барабана для сматывания/наматывания одного слоя трубы;

d_mp- диаметр трубы;

S_б - ширина барабана в месте навивки труб.

Гайка 17 указанной пары жестко установлена в неподвижной 13 части опоры 8. На раме 2 установлены аутригеры 18. Устьевое оборудование обозначено поз.19. Для установки эжектора 9 в рабочее положение используются аутригеры 20.

Предложенный способ подземного ремонта скважин с использованием непрерывной колонны гибких труб при помощи агрегата подземного ремонта скважин с использованием непрерывной колонны гибких труб может быть реализован следующим образом.

Агрегат размещают в непосредственной близости от устьевого оборудования 19. Оператор управляет работой агрегата из кабины оператора 4. Затем включают механизм подъема эжектора 9, который обеспечивает его подъем на высоту, определяемую высотой устья скважины и устьевого оборудования 19, смонтированного на нем.

После подъема эжектора 9 окончательно корректируют положение агрегата относительно устья скважины и выдвигают аутригеры 18 агрегата и аутригеры 20 эжектора 9.

В процессе работы агрегата гибкую трубу 7 с барабана 5 через укладчик направляют на направляющую эжектора 9 и подают последним через герметизатор устья 10 в полость скважины через устьевое оборудование 19 для дальнейшего применения.

При вращении барабана 5, при помощи конической передачи 14, шестерни которой установлены на выходном валу 6 барабана и входном валу редуктора 11, вращение передается на выходной вал редуктора 11, на котором установлена ведущая шестерня конической передачи 15. С ведущей шестерни 15 вращение передается на ведомую шестерню конической передачи, установленную на каждом винте 16. Винт 16 начинает вращаться в ответной гайке 17, и, за счет того, что гайка

неподвижно установлена в неподвижной части 13 опоры 8, винт получает осевое перемещение и поднимается вверх или вниз вместе с барабаном 5, сохраняя при этом постоянным угол схода трубы 7 с барабана 5 и угол входа трубы 5 в герметизатор устья 10.

За счет сохранения постоянным угла схода/подачи трубы 7 с/на барабана 5 и угла входа/выхода трубы 5 в/из герметизатор/а устья 10, значительно снижаются напряжения, возникающие при неоднократных изгибаниях трубы 7, что способствует увеличению срока службы трубы.

Использование предложенного технического решения позволит увеличить долговечность гибкой колонны труб, основной причиной выхода из строя которой является малоцикловая усталость, обусловленная многократным деформированием трубы с образованием пластических деформаций.