Узлы для хранения колонны гибких труб

Колонна гибких труб или ее часть, не находящаяся в скважине, располагается на барабане, конструкция которого имеет вид цилиндрической бочки, как правило, подкрепленной изнутри ребрами и снабженной по бокам ребордами или радиально расположенными стержнями. Если используют последние, то между ними чаще всего натягивают металлическую сетку, исключающую попадание между витками посторонних предметов. Барабан вращается на валу, установленном на подшипниках качения. Для фиксации "мертвого" конца гибкой трубы, намотанной на барабан, его бочка имеет зажимы. Диаметр последней в зависимости от диаметра гибкой трубы изменяется от 1,6 до 2 м, а ширина составляет в среднем 1,8 – 2,5 м. "Мертвый" конец гибкой трубы соединяется через задвижку, а в ряде случаев и через обратный клапан с каналом, просверленным в валу барабана. У выхода из отверстия на торце вала размещают вертлюг, обеспечивающий подачу технологической жидкости от насосов в полость вала и далее в колонну гибких труб.

Необходимость установки задвижки обусловлена требованиями безопасности – в случае потери герметичности вертлюга или трубопроводов манифольда она обеспечивает герметичность внутренней полости колонны гибких труб, находящихся в скважине, и исключает неконтролируемое истечение жидкости в окружающее пространство. Наиболее предпочтительной является конструкция узла с задвижкой, а не с обратным клапаном, поскольку с ее помощью при возникновении аварийной ситуации можно оперативно управлять процессом и уменьшать гидравлические потери при течении технологической жидкости.

Узел крепления "мертвого" конца трубы, соединительные элементы и задвижку располагают во внутренней полости боч­ки барабана. В некоторых конструкциях там же размещают и привод барабана – гидромотор и редуктор.

Конструкция барабана, которую в том или ином виде при­меняют для большинства агрегатов, приведена на рис. 2.19 [7].

В комплект барабана для гибкой трубы входит и ее укладчик – устройство для обеспечения ровной укладки витков трубы при ее разматывании и наматывании (рис. 2.20) [7]. В настоящее время общепринято монтировать укладчик в виде двухзаходного винта, перемещающего каретку по направляющим. Через нее пропускается гибкая труба, наматываемая на барабан. Винт приводится в действие от вала барабана посредством цепной передачи. Ролики каретки, направляющие гибкую трубу, соединяются гибким тросом со счетчиком, регистрирующим глубину ее спуска. Специалисты некоторых фирм считают необходимым дублирование счетчиков, устанавливая один непосредственно на каретке, а второй – в кабине оператора.

Рис. 2.19. Конструкция барабана для хранения колонны гибких труб: 1 – траверса; 2 – катушка для намотки КГТ; 3 – механизм укладчика; 4 – подвижная каретка укладчика; 5 – стопор катушки; 6 – рама; 7 – фиксатор; 8 – привод катушки; 9 – трансмиссия; 10 – крышка опоры подшипника; 11 – привод механизма укладчика

Узел, в который входит барабан, может быть неподвижно закреплен на раме агрегата или иметь вертикальную ось, позволяющую ему поворачиваться с небольшими отклонениями (15 – 20°), что приводит к снижению нагрузки на элементы агрегата при разматывании или наматывании витков трубы, находящихся на краях барабана. Однако в этом случае усложняются конструкции и рамы, и узла барабана.

Рис. 2.20. Укладчик гибкой трубы 1 – реборда; 2 – траверса; 3 – бочка барабана; 4 – рама

Для обеспечения смазки поверхности трубы, направляемой в скважину, и защиты ее от коррозии после извлечения на поверхность проводят орошение (смачивание) трубы, намотанной на барабан. Для этого вдоль нижней части барабана устанавливают распылители, а под ним самим – сборник.

Рис. 2.21. Агрегат с укладкой трубы вовнутрь барабана: а – компоновка агрегата; б – кинематическая схема барабана с укладчиком; 1 – устье скважины; 2 – ведущая звездочка транспортера; 3, 6 – направляющие звездочки; 4, 8 – цепь; 5 – рама транспортера; 7 – колонна гибких труб; 9 – барабан с КГТ; 10 – кабина водителя; 11 – каретка укладчика КГТ; 12, 13 – привод и опора барабана; 14 – ходовой винт укладчика

Жидкость, приготовленную на углеводородной основе, на поверхность трубы подает насос при вращении барабана, ее излишки стекают с витков, намотанных на последний, в сборник и опять поступают на прием насоса.

Известны конструкции, где для упрощения процесса смачивания поверхности труб барабан располагают в карте­- ре, размер которого подбирают таким образом, чтобы витки трубы, лежащие на барабане, были погружены в смазыва­ющую жидкость. В нижней части картера имеется дренажный трубопровод, служащий для слива скапливающейся там воды.

Помимо описанных конструкций, реализованных в агрегатах подземного ремонта и часто применяющихся на практике, известны и другие разработки, опубликованные в техничес­кой литературе или защищенные патентами (см. Приложение).

Одной из оригинальных следует признать конструкцию барабана с внутренней укладкой колонны гибких труб (рис. 2.21) (а.с. № 765496), которая была предложена в связи с необходимостью решения одной из проблем, возникающих при наматывании гибкой трубы на барабан. Несмотря на то что этот процесс сопровождается пластическими деформациями, имеют место также и упругие. Причем их абсолютная величина тем больше, чем выше прочностные свойства материала, из которого изготовлена труба. Поэтому свободный конец тру­бы, намотанной на барабан, должен постоянно удерживаться в натянутом состоянии, независимо от того, ведутся работы или нет. В том случае, если конец трубы зафиксирован, нужно затормаживать барабан для исключения его самопроизвольного раскручивания под действием упругих сил, действующих в трубе.

От всех этих нежелательных явлений свободна именно конструкция барабана с внутренней укладкой трубы. Последняя, будучи помещенной внутрь барабана, под действием упругих сил самопроизвольно прижимается к наружной стенке или виткам в барабане, что обеспечивает плотность укладки витков трубы, исключает образование пережимов при нарушении их регулярности, упрощает работу с трубой, хотя и усложняет обслуживание устройства. Однако недостаток такой конструкции заключается в чисто психологическом факторе – оператору гораздо удобнее работать, когда он видит барабан с намотанными на него витками трубы.