Гидравлическое устройство натяжения длинномерной гибкой трубы

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО НАТЯЖЕНИЯ ДЛИННОМЕРНОЙ ГИБКОЙ ТРУБЫ(71) Заявитель Общественное объединение Белорусский фонд развития и поддержки изобретательства и рационализации Республики Беларусь(73) Патентообладатель Общественное объединение Белорусский фонд развития и поддержки изобретательства и рационализации Республики Беларусь(57) Гидравлическое устройство натяжения гибкой длинномерной трубы, содержащее гидромотор, насос,гидробак, регулятор давления с двукромочным переливным золотником и вспомогательным клапаном, гидрораспределитель, выход которого соединен со входом регулятора давления, отличающееся тем, что оно снабжено обратным клапаном и регулируемым гидроклапаном, причем насос соединен со входом гидрораспределителя, первый выход которого соединен с гидромотором и выходом обратного клапана, вход которого соединен с первым выходом регулятора давления, второй выход которого соединен с гидромотором, а третий через регулируемый гидроклапан - с гидробаком. Полезная модель относится к горной промышленности, а более конкретно к гидравлическим устройствам для управления натяжением длинномерных гибких труб и может быть использовано в установках для ремонта нефтяных и газовых скважин в колтюбинговой технологии. 476 Известен гидравлический механизм подачи колонны труб содержащий подвижную траверсу с захватом,два гидроцилиндра с неподвижными корпусами и штоками, жестко соединенные с подвижной траверсой 1. Диаметры штоков и корпусов цилиндров равны. Механизм имеет регулируемый насос с двумя выводами,каждый из которых связан соответственно с поршневыми или штоковыми полостями гидроцилиндров, а разноименные полости гидроцилиндров соединены попарно. Кроме того, имеется подпиточный насос, гидролинии и клапаны. При подъеме или спуске труб количество рабочей жидкости, вытесняемой из гидроцилиндров и подаваемой регулируемым насосом в гидроцилиндры равно. Скорость подъема регулируется изменением подачи регулируемого насоса. Недостатком известного устройства является шаговое перемещение труб с небольшой скоростью из-за чего его нецелесообразно использовать в качестве устройства для управления натяжением гибких длинномерных труб при ремонте нефтяных скважин. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является гидравлическое устройство для уравновешивания вертикально перемещаемого суппорта, содержащего насос, сливную магистраль, гидроцилиндр подпора, регулятор давления с двухкромочным переливным золотником и вспомогательным клапаном, блок управления циклом движения суппорта 2. Гидравлическое устройство снабжено измерительным преобразователем ускорения суппорта и установлением на сливе вспомогательного клапана дросселем с гидрораспределителем и пропорциональным электромагнитом, который через усилитель и блок детектирования соединен с выходом измерительного преобразователя ускорения суппорта. Гидрораспределитель первым входом соединен с блоком управления циклом движения суппорта, вторым входом - с гидроцилиндром подпора, а выходами - с регулятором давления и с линией слива. Во время работы в гидравлическом устройстве создается гибкая обратная связь по давлению. Недостатком известного устройства является невозможность использования его для натяжения длинномерной гибкой трубы в установках для ремонта скважин, т.к. в известном устройстве соединение насоса непосредственно с регулятором давления не обеспечивает реверс гидроцилиндра подпора, что не позволяет осуществлять обратное движение поршня гидроцилиндра. Обратное движение поршня гидроцилиндра осуществляется через шток от привода суппорта, что неприемлемо в предлагаемой конструкции. Кроме того,использование в гидравлическом устройстве электрической связи (дросселя с электромагнитом) также недопустимо в нефтегазовой промышленности. Задача, решаемая полезной моделью, - осуществление управления натяжением гибкой длинномерной трубы. Поставленная задача достигается тем, что гидравлическое устройство управления натяжением гибкой длинномерной трубы, содержащее гидромотор, насос, гидробак, регулятор давления с двухкромочным переливным золотником и вспомогательным клапаном, гидрораспределитель, выход которого соединен со входом регулятора давления дополнительно содержит обратный клапан и регулируемый гидроклапан, причем насос соединен со входом гидрораспределителя, первый выход которого соединен с гидромотором и выходом обратного клапана, вход которого соединен с первым выходом регулятора давления, второй выход которого соединен с гидромотором, а третий через регулируемый гидроклапан - с гидробаком. Соединение насоса со входом гидрораспределителя, выходы которого соединены с гидромотором и регулятором давления позволяет осуществлять управление гидромотором в двух направлениях. Обратный клапан, соединенный входом с выходом регулятора давления и выходом с гидрораспределителем и гидромотором, предотвращает образование вакуума на входе гидромотора вращения барабана при его работе в сторону намотки и укладки трубы на барабан, а гидроклапан давления осуществляет обратную гидравлическую связь по усмотрению оператора. Таким образом достигается возможность управления натяжением гибкой длинномерной трубы. Конкретный пример выполнения полезной модели поясняется чертежом, на котором изображено гидравлическое устройство натяжения длинномерной гибкой трубы, общий вид. Гидравлическое устройство натяжения длинномерной гибкой трубы содержит насос 1, соединенный со входом гидрораспределителя 2, первый выход которого соединен с первым входом гидромотора 3 вращения барабана 4 для намотки и укладки трубы 5 на катушку барабана 4 или подачи трубы 5 в скважину, и с выходом обратного клапана 6. Второй выход гидрораспределителя 2 соединен со входом регулятора давления 7. Регулятор давления 7 состоит из корпуса 8, внутри которого расположен переливной золотник 9 с дросселирующими кромками основной 10 и вспомогательный 11 и вспомогательный клапан 12. Первый выход регулятора давления 7 соединен со входом обратного клапана 6. Второй выход регулятора давления 7 соединен со вторым входом гидромотора 3. Вспомогательный клапан 12 регулятора давления 7(третий выход) соединен со входом регулируемого гидроклапана 13, линия выхода которого соединена с гидробаком 14. Второй вход гидрораспределителя 2 соединен с гидробаком 14. Во время работы гидромотор 3 вращает барабан 4, на который наматывается и на который укладывается гибкая длинномерная труба 5 (при подъеме трубы из скважины), или с которого труба 5 разматывается (при подаче трубы в скважину) при помощи тягового устройства 15. 2 476 Устройство работает следующим образом. Масло от насоса 1 поступает на вход гидрораспределителя 2. При подаче трубы 5 в скважину при помощи тягового устройства 15 гидрораспределитель 2 включается оператором на подачу масла на второй выход, соединенный со входом регулятора давления 7, откуда масло через основную дросселирующую кромку 10 переливного золотника 9 поступает на второй выход регулятора давления 7, а затем ко второму входу гидромотора 3 вращения барабана 4 на намотку трубы 5. При этом гидромотор 3 начинает вращать барабан 4 в сторону, противоположную тянущему усилию тягового устройства 15. Тяговое устройство 15 через трубу 5, преодолевая вращение барабана 4, движущегося в противоположную сторону, подает трубу 5 в скважину и заставляет гидромотор 3 вращаться в обратную подаче давления сторону. Вытесняемое таким образом масло из второго входа гидромотора 3 через вспомогательную кромку 11 переливного золотника 9 регулятора давления 7 (через линию слива), преодолевая давление, определяемое настройкой вспомогательного клапана 12, настраиваемого оператором с помощью регулируемого гидроклапана давления 13 (в зависимости от скорости и усиления натяжения трубы), поступает на слив в бак 14 и на вход обратного клапана 6, выход которого соединен с первым выходом гидрораспределителя 2 и далее на слив в бак 14. Гидромотор 3 начинает работать в режиме насоса, т.е. он всасывает масло от первого выхода гидрораспределителя 2, в котором отсутствует подача масла, а поступающее на слив масло через обратный клапан 6 предотвращает образование вакуума на первом входе гидромотора 3. При намотке трубы 5 на барабан 4 тяговое устройство 15 подает трубу 5 на выход из скважины. Гидрораспределитель 2 остается включенным оператором в намотку. Масло из гидрораспределителя 2, поступая на второй вход гидромотора 3 через основную дросселирующую кромку 10 переливного золотника 9 и выход регулятора давления 7, вращает барабан 4 на намотку и укладку труб 5 и через гидромотор 3 поступает на первый выход гидрораспределителя 2 и далее на слив в гидробак 14. При этом скорость намотки трубы 5 на барабан 4 больше скорости выхода трубы 5 из тягового устройства 15, и образуемое таким образом давление подпора через вспомогательную кромку 11 переливного золотника 9 преодолевает сопротивление вспомогательного клапана 12, определяемое настройкой регулируемого гидроклапана 13 и определяет усилие натяжения трубы 5. При остановке процесса намотки/размотки труба 5 благодаря своим свойствам упругости, после намотки на барабан представляет собой спиральную пружину, стремящуюся разжаться (размотаться с барабана 4),приводя в барабан 4 в состояние движения на размотку. Оператор с помощью регулируемого гидроклапана 13 настраивает вспомогательный клапан 12 регулятора давления 7 на давление, необходимое для удержания гидромотора 3 и барабана 4 в неподвижном состоянии. При включении гидрораспределителя 2 на подачу масла к первому входу гидромотора 3 барабан 4 вращается на размотку трубы 5 без применения специального тягового устройства 15. При этом оператор настраивает с помощью регулируемого гидроклапана 13, вспомогательный клапан 12 регулятора давления 7 на давление, необходимое для удержания гидромотора 3 с барабаном 4 от самопроизвольного вращения под воздействием упругих деформаций трубы 5. Таким образом осуществляется управление натяжением гибкой длинномерной трубы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.