книги / Оборудование для добычи нефти и газа

10.5. СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ ДЛЯ СПУСКОПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ

В комплексе основных работ, связанных с подземным ре­ монтом скважин, наиболее тяжелы и трудоемки операции по спуску и подъему насосно-компрессорных труб и штанг. Они в зависимости от характера ремонта и числа находящихся в сква­ жине труб и штанг занимают от 50 до 80% от общего времени, затрачиваемого на ремонт скважины. Применение автоматов для работы с трубами и штангами позволяет в два-три раза увели­ чить скорость спуско-подъема и повысить качество крепления резьб. Использование манипуляторов также уменьшает затраты времени на спуско-подъемные работы. К средствам механиза­ ции относятся: трубные механические ключи, штанговые меха­ нические ключи и манипуляторы. Рассмотрим их в этой после­ довательности.

10.5.1. ТРУБНЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ КЛЮЧИ

Для механизации и частичной автоматизации наиболее тру­ доемких ручных операций при спуске и подъеме насосно-комп­ рессорных труб широкое применение получили автоматы АПР2ВБ с приводом от электродвигателя и АПР-ГП с гидравличес­ ким приводом. При ремонте скважин, оборудованных погруж­ ными электронасосами, находят применение механические ключи КМУ грузоподъемностью 32 и 50 т. При капитальном ремонте - гидравлический трубный ключ КГП.

Автомат АПР-2ВБ Автомат АПР используют для механического свинчивания и

отвинчивания труб при помощи вращателя. Он автоматизирует захват и удержание на весу колонны при помощи автоматичес­ кого слайдера, а также центрирует колонну труб центратором. Автомат рассчитан на использование его совместно с элеватора­ ми ЭГ, подкладными вилками, трубными КТГ и стопорными КСМ ключами, а также с элеваторами ЭТА и трубными ключа­ ми КТГУ и КТД [59].

Автомат АПР-2ВБ (рис. 10.18) со взрывобезопасным элект­ роприводом состоит из блока автомата, клиновой подвески, цен­ тратора, балансира с грузом, электрического инерционного взры­ вобезопасного привода с реверсивным взрывобезопасным пере­ ключателем. Блок автомата представляет собой корпус клиново­ го слайдера с червячным редуктором и водилом, передающим вращающее усилие трубному ключу. Редуктор защищен кожу­ хом, образующим масляную ванну. Блок автомата, крепится к пьедесталу центратора тремя шпильками.

Блок клиновой подвески состоит из направляющей с кольце­ вым основанием, к которому шарнирно подвешены три клина. Клинья для труб диаметром 48, 60 и 73 мм сборные и состоят из корпуса и сменных плашек, закрепляемых в корпусе шплинта­ ми. Для 89 и 114-мм труб клинья монолитные, для труб диамет­ ром 48—89 мм они имеют усы-синхронизаторы, обеспечиваю­ щие их синхронную работу в момент захвата трубы. Для работы с трубами диаметром 114 мм предусмотрены клиН°вая подвеска соответствующего размера и специальный пьедестал-центратор. Клинья для труб этого диаметра усов не имеют, а синхронная работа их обеспечивается специальным центратором. Клиновую подвеску соответствующего размера на время работы вставляют в корпус автомата.

Рис. 10.18. Автомат АПР-2ВБ:

1 — корпус автомата; 2 — червячное колесо; 3 — клиновая подвеска: 4 — корпус клина; 5 — плашка; 6 — опорный фланец; 7 — водило; 8 — вал вилки включения маховика; 9 — электроинерционный привод; 10 — ось балансира; / / — направление клиновой подвески; 12— центратор; 13 — пьедестал центратора; 14 — фиксатор центратора

Блок центратора для труб диаметрами 48, 60, 73 и 89 мм со­ стоит из пьедестала, к которому тремя шпильками крепится ав­ томат фиксатора и втулок центратора. Центратор ускоряет пере­ ход на работу с трубами другого диаметра. Втулки центратора изготавливаются для 48—89-мм труб с гладкими и высаженны­ ми концами. Втулку закладывают сверху на борт пьедестала, и при подъеме труб с муфтами она удерживается фиксатором. Для работы с 114-мм трубами применяются специальный, центратор с вкладыщем в форме колодки, который автоматически центри­ рует колонну труб относительно автомата в процессе спуска или подъема.

Блок балансира состоит из балансира и надетого на него гру­ за. Для обеспечения перемещения клиновой подвески вверхвниз балансир на время работы соединяют с блоком автомата.

Автомат АПР-2ВБ комплектуется взрывобезопасным элект­ роприводом ПЭИ-ВБ и инерционным устройством для резкого увеличения момента на водиле автомата при отвинчивании труб, а также -при завинчивании труб большого диаметра. Инерци­ онное устройство представляет собой отключаемый маховик, установленный на валу электродвигателя. Маховик позволяет обеспечить необходимый режим работы электродвигателя и ис­ пользовать двигатель небольшой мощности — 3,5 кВт. Махо­ вик и муфта включения закрыты кожухом, на котором разме­ щена ручка включения муфты. Электропривод предназначен для работы в повторно-кратковременном режиме от сети пере­ менного тока.

На заднем щите электропривода монтируется взрывобезопас­ ный пускатель ПРВ-ЗС, в корпусе которого установлены быст­ родействующий реверсивный выключатель барабанного типа и вилки штепселя с контактными штырями. Реверсирование элек­ тропривода автомата производится посредством поворота руко­ ятки. Блок электропривода соединяется с автоматом тремя бол­ тами. Для более удобного и быстрого монтажа электропривода с автоматом к конструкции предусмотрены шарнирное устройство и специальный монтажный винт.

Привод автомата осуществляется от взрывобезопасного элек­ тродвигателя АСВ-41-4А специального исполнения. Мощность двигателя — 3,5 кВт, напряжение — 380 В, частота вращения — 350 мин'1. Управление электродвигателем осуществляется пере­ ключателем реверсивным взрывобезопасным с пускателем типа ПРВ-ЗС.

Автомат АПР-ГП Автомат АПР-ГП отличается от автомата АПР-2ВБ гидрав­

лическим объемным приводом с питанием от автономной гид­ равлической станции или от гидравлической системы самоход­ ных агрегатов для подземного ремонта скважинНаибольший эффект от применения автоматов АПР-ГП достигается при ус­ тановке их на гидрофицированные самоходные агрегаты. Гид­ ропривод обеспечивает плавную регулировку вращающего мо­

мента на водиле. Автомат АПР-ГП комплектуется гидромото­ ром НПА-64, который соединен с блоком автомата муфтами. К горловине приваривается планка, на которой крепится золот­ никовый кран 14БГ74-24. Гидромотор снабжен предохранитель­ ным клапаном Г52-14.

Ключи механические универсальные КМУ Эти ключи применяют при текущем ремонте скважин для

Механизации операций по свинчиванию и развинчиванию на­ сосно-компрессорных труб с удержанием на весу и центрирова­ нием колонны труб [59]. Наибольшее применение ключ полу­ чил при ремонте скважин с погружными центробежными насос­ ными установками.

Основные узлы ключа (рис. 10.19) — вращатель 8, электро­ привод 5, кронштейн 7 и разрезной слайдер 9. Вращатель пред­ ставляет собой редуктор с прямозубой цилиндрической переда­ чей. Рабочий орган вращателя — большая разрезная шестерня с закрепленным на ней водилом.

Привод ключа КМУ-50 электрический инерционный взры­ вобезопасный с питанием от промысловой сети. Электродвига­ тель ключа В 100 442-5 исполнения ВЗТ-4В по ГОСТ 23111-78Е, имеет мощность 3 кВт. Ключ оснащен блоком управления элек­ тропривода с кабелем КРПСН 3X4-1X2,5 по ГОСТ 13497-77Е. Электропривод управляется с кнопочного поста через магнит­ ный пускатель.

Вращатель с электроприводом прикреплен быстросъемными зажимами к поворотной стойке, состоящей из плиты — кронш­ тейна, приваренного к слайдеру. Спайдер состоит из разрезного корпуса, клиньев и рукоятки управления. Колонна НКТ закли­ нивается в слайдере. Ключ надвигается на колонну труб поворо­ том вокруг кронштейна, при этом стяжной болт фиксатора вра­ щателя, скользя по эксцентричной поверхности слайдера, попа­ дает в его паз и фиксирует совмещение вращателя со слайдером. Включением кнопки управления водило приводится во враще­ ние. Прорези большой шестерни и корпуса совмещают специ­ альным совмещающим механизмом.

На базе ключа КМУ-32 разработан механический универсаль­ ный гидроприводной ключ КМУ-ГП, который применяется на гидрофиццрованных самоходных ремонтных агрегатах.

6

Рис. 10.19. Ключ механический

универсальный КМУ

1 — блокировочная рукоятка;

2 — механизм совмещения про­ резей рабочей шестерни и кор­ пуса: 3 — водило; 4 — редук­ тор; 5 — электропривод; б — смежный маховик; 7 — крон­ штейн; 8 — вращатель; 9 — спайдер

Ключ подвесной КГП Ключ подвесной гидравлический КГП предназначен для свин­

чивания, закрепления и развинчивания труб диаметром 73 и 89 мм [56, 59].

Ключ состоит (рис. 10.20) из рычага с редуктором 13, челюсти передней 6, челюсти задней 15, челюсти сменной 5, подвески 1, регулятора расхода для гидрофицированных установок А-50.

Рычаг с редуктором 13 представляет собой сварную конст­ рукцию, в средней части которой расположен шестеренчатый редуктор с гидромотором. Гидромотор приводится в действие реверсивным золотником с ручным управлением, размещенным на конце рычага, или дистанционно — золотником с поста опе­ ратора. При дистанционном управлении ключом золотник, ус­ тановленный на ключе, служит для изменения направления вра­

щения труб.

Для передачи вращения ведущему ролику передней челюсти 6 между выходным валом редуктора и осью ведущего ролика уста­ новлена цепная передача, закрытая кожухом. Передняя и задняя челюсти ключа шарнирно укреплены на передней части рычага. Внутри передней челюсти, шарнирно укрепленной на рычаге с редуктором, расположен ведущий ролик 7с зубчатой насечкой,

Рис. 10.20. Ключ гидравлический подвесной КГП:

1 — подвеска; 2 — гидромотор; 3, 14 — болты регулировочные; 4 — замок; 5 — челюсть сменная; 6 — челюсть пе­ редняя; 7 — ролик зубчатый; 8 — ка­ ретка; 9 — цилиндр; 10 — цепная пе­ редача; 11 — канат гидрораскрепителя: 12 — золотник реверсивный: 13 — ры­ чаг с редуктором: 15 — челюсть задняя

который с помощью каретки 8 и гидравлического цилиндра 9 перемещается к трубе во время свинчивания или развинчива­ ния. В исходное положение ролик отводится с помощью пружи­ ны. Вращение ролику 7 передается цепной передачей от звез­ дочки, установленной на рычаге с редуктором. Для замены ро­ лика 7необходимо снять крышку, отвернув болты, и с помощью рычага снять ось ролика. Ролик заменить и ось собрать в обрат­ ной последовательности. Со стороны трубы установлены зубча­ тые сухари для захвата бурильного замка при его закреплении или откреплении. Внутри задней челюсти установлен ролик с гладкой поверхностью, который, так же как и в передней челю­ сти, с помощью каретки и гидравлического цилиндра переме­ щается к бурильной трубе. На челюсти со стороны трубы также установлены зубчатые сухари для захвата бурильного замка при его закреплении и откреплении.

Для закрытия ключа на трубе челюсть имеет защелку. Смен­ ная челюсть 5 шарнирно крепится с помощью оси к передней челюсти. Внутри сменной челюсти установлены два гладких ро­ лика. С левой стороны челюсть имеет два зуба, с помощью ко­ торых ключ может устанавливаться на бурильных замках диа­ метром 95 и 109 мм.

С помощью подвески ключ подвешивается на скважине. Го­ ризонтальное положение ключа регулируется подвеской 14 и кареткой 8. В зависимости от сборки ключ КГП может быть правого или левого вращения.

Ключ подвесной гидравлический КПГ-12 предназначен для механизации операций по свинчиванию-развинчиванию колон­ ны насосно-компрессорных труб (НКТ) и бурильных труб при подземном и капитальном ремонте скважин, эксплуатируемых всеми видами оборудования, в условиях умеренного и холодно­ го макроклиматических районов по ГОСТ 16350-80 при темпе­ ратуре окружающего воздуха от -60 до +40 °С [56].

В ключе предусмотрена плавная регулировка крутящего мо­ мента. Пятикулачковая конструкция захвата отличается суще­ ственными преимуществами по сравнению с двух-трехкулочко- выми трубными ключами. Ввиду того, что пятикулачковый зах­ ват образует полную окружность вокруг трубы и легко приспо­ сабливается к потерявшим правильный зазор контурам, рабочие

усилия равномерно распределяются по окружности, обеспечи­ вая жесткий зажим без деформации трубы или проблем оставле­ ния меток на трубе.

Динамический баланс специального 360-градусного ротора обеспечивает плавную работу даже при высоких скоростях. При­ сущая конструкции высокая прочность и отсутствие деформа­ ции обеспечивают экономию в весе и размере без ухудшения характеристики ключа. Изолированная планетарная коробка передач с цельным ротором не требует значительного техничес­ кого обслуживания.

Характеристики

Максимальный крутящий момент, кН-м (кгс-м):

К достоинству гидравлических ключей следУет Отнести безу­

дарную работу и возможность менять частоту вРаШ0ния, момент свинчивания и развинчивания и конструктивно просто ограни-