RU2736591C1 - Robot system for current and workover of wells on a single base - Google Patents

Robot system for current and workover of wells on a single base Download PDF

Info

Publication number
RU2736591C1
RU2736591C1 RU2019141317A RU2019141317A RU2736591C1 RU 2736591 C1 RU2736591 C1 RU 2736591C1 RU 2019141317 A RU2019141317 A RU 2019141317A RU 2019141317 A RU2019141317 A RU 2019141317A RU 2736591 C1 RU2736591 C1 RU 2736591C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipe
automatic
pipes
module
wells
Prior art date
Application number
RU2019141317A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антон Станиславович Сенькин
Сергей Адольфович Подгорный
Константин Олегович Ильин
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") filed Critical Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть")
Priority to RU2019141317A priority Critical patent/RU2736591C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2736591C1 publication Critical patent/RU2736591C1/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/14—Racks, ramps, troughs or bins, for holding the lengths of rod singly or connected; Handling between storage place and borehole
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/20—Combined feeding from rack and connecting, e.g. automatically

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to oil industry and can be used for current and overhaul of wells. Robotic complex for current and workover of wells on a single base includes platform of vehicle chassis with lifting mast, elevator, spider and control panel. Lifting mast is made with telescopic U-shape with lifting hydraulic cylinders, includes upper section with rigidly fixed linear displacement synchronizer, lower section with hydraulic cylinders and elevator, which is automatic and includes sensor for identification of presence of pipe. Platform of vehicle chassis additionally comprises radial-elevating manipulator with position sensor, automated pipe accumulator formed by adjustable hydraulic supports with sliding racks and mechanized dividers, and receiving-feeding device, providing automated supply and reception of pipes on radial-lifting manipulator mast, at the base of which there is an automatic hydraulic key with a digital camera of machine vision and a spider made automatic and equipped with a tube presence sensor, module for KRBK cable fixing belts with clamping device, module for measurement of length of pipes with movable measuring mechanisms with servo drives equipped with encoders, module for checking of pipes thread with drive gage, module for checking of curvature and internal diameter of pipes, equipped with template, control cabin with control panel and operator's seat, as well as an automated working platform-transformer, equipped with detachable side fences and folding retractable ladder with handrails.
EFFECT: higher efficiency of operations at current and overhaul of wells.
4 cl, 14 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для текущего и капитального ремонта скважин.The invention relates to the oil industry and can be used for routine maintenance and overhaul of wells.

Известна автоматизированная интеллектуальная гидравлическая установка для капитального ремонта скважин, содержащая шасси транспортного средства, шкаф управления, гидравлические опоры шасси, подъемные гидравлические цилиндры шасси, телескопическую мачту, гидравлические упоры на мачте, робот-манипулятор на мачте, талевую систему консольного типа, барабан для троса, гидравлический элеватор, тросовые направляющие гидравлического элеватора, пульт управления оператора, отдельно монтируемые модульные элементы - автоматический гидравлический ключ и спайдер, противовыбросовое оборудование, монтируемый модульный элемент для радиального подъема труб с расположенными на нем роботизированными захватами, стеллажи для хранения труб, два монтируемых модуля для подачи труб со стеллажей, манипулятор, установленный на направляющих с правой стороны шасси для монтажа/демонтажа мачты радиального подъема труб и укладывания труб на трубном накопителе, аккумуляторы (патент CN 105672908 В, Е21В 19/14, Е21В 19/15, Е21В 7/02, оп. 08.02.2017).Known automated intelligent hydraulic installation for workover of wells, containing a vehicle chassis, a control cabinet, hydraulic chassis supports, lifting hydraulic cylinders of the chassis, a telescopic mast, hydraulic stops on the mast, a robotic arm on a mast, a cantilever tackle system, a cable drum, hydraulic elevator, hydraulic elevator cable guides, operator control panel, separately mounted modular elements - automatic hydraulic tong and spider, blowout preventers, mounted modular element for radial pipe lifting with robotic grippers located on it, pipe storage racks, two mounted modules for feeding pipes with racks, a manipulator mounted on rails on the right side of the chassis for mounting / dismounting a mast for radial pipe lifting and laying pipes on a pipe storage, accumulators (patent CN 105672908 В, Е21В 19/14, Е21В 19/1 5, E21B 7/02, op. 02/08/2017).

Недостатки данного технического решения связаны с тем, что компоновка комплекса не предусматривает интеграцию модулей системы на единую базу, что вызывает необходимость их монтажа и точной выверки месторасположения относительно базовой единицы. Отсутствует рабочая площадка для выполнения рабочим персоналом технологических операций при текущем и капитальном ремонте скважин. Отсутствуют средства защиты и ограничения допуска рабочего персонала в рабочую зону.The disadvantages of this technical solution are related to the fact that the layout of the complex does not provide for the integration of system modules into a single base, which necessitates their installation and precise alignment of the location relative to the base unit. There is no work platform for the working personnel to perform technological operations during routine and major well workovers. There are no means of protection and restrictions on the admission of workers to the working area.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является буровая установка для ремонта скважин без ручного управления, содержащая шасси транспортного средства, панель управления, элеватор, вспомогательный центратор труб, радиально-подъемную U-образную мачту, выдвижные гидравлические опоры талевой системы, гидравлический спайдер, гидравлическую насосную станцию (патент CN 1920239 A, Е21В 19/00, Е21В 19/16, оп. 28.02.2007).Closest to the proposed invention is a drilling rig for workover without manual control, containing a vehicle chassis, a control panel, an elevator, an auxiliary pipe centralizer, a radially lifting U-shaped mast, retractable hydraulic supports of a traveling system, a hydraulic spider, a hydraulic pumping station ( patent CN 1920239 A, E21B 19/00, E21B 19/16, op. 28.02.2007).

Недостатками данного технического решения являются отсутствие интеграции гидравлического ключа, рабочей площадки, систем замера длины и проверки труб проходным шаблоном, модуля подачи труб к устью скважины, накопительного устройства для труб на единой базе, что вызывает необходимость их монтажа и точной выверки месторасположения относительно базовой единицы.The disadvantages of this technical solution are the lack of integration of a hydraulic tong, a working platform, systems for measuring the length and checking pipes with a pass-through template, a module for supplying pipes to the wellhead, a storage device for pipes on a single base, which necessitates their installation and precise alignment with respect to the base unit.

Задачей изобретения является объединение и базирование основного технологического оборудования для текущего и капитального ремонта скважин на единой базе, исключение из цикла ремонта скважин типового подъемного агрегата как основного способа спуска и подъема труб, а также повышение безопасности выполняемых работ.The objective of the invention is to combine and base the main technological equipment for routine and workover of wells on a single basis, exclude a typical lifting unit from the well workover cycle as the main method for lowering and lifting pipes, as well as increasing the safety of the work performed.

Технический результат - увеличение производительности выполнения операций при текущем и капитальном ремонте скважин.The technical result is an increase in the productivity of operations during the current and capital repair of wells.

Поставленная задача достигается тем, что в робототехническом комплексе для текущего и капитального ремонта скважин на единой базе, включающем платформу шасси транспортного средства с подъемной мачтой, элеватором, слайдером и панелью управления, согласно изобретению, подъемная мачта выполнена телескопической П-образной с подъемными гидроцилиндрами, включает верхнюю секцию с жестко закрепленным синхронизатором линейного перемещения, нижнюю секцию с гидроцилиндрами и элеватор, выполненный автоматическим и включающий датчик идентификации наличия трубы, при этом платформа шасси транспортного средства дополнительно содержит радиально-подъемную мачту-манипулятор с датчиком положения, автоматизированный накопитель труб, образованный регулируемыми гидравлическими опорами с выдвижными стеллажами и механизированными разделителями, и приемно-подающим устройством, обеспечивающим автоматизированную подачу и прием труб на радиально-подъемную мачту-манипулятор, у основания которой размещен автоматический гидравлический ключ с цифровой камерой машинного зрения и слайдером, выполненным автоматическим и оснащенным датчиком наличия трубы, модуль крепления поясов фиксации кабеля КРБК с прижимным устройством, модуль замера длины труб с подвижными замерными механизмами с сервоприводами, снабженными энкодерами, модуль проверки резьбы труб с приводным калибром, модуль проверки кривизны и внутреннего диаметра труб, оборудованный шаблоном, а также автоматизированную рабочую площадку-трансформер, оснащенную съемными боковыми ограждениями и складной выдвижной лестницей с перилами, при этом панель управления размещена в кабине управления с креслом оператора.The task is achieved by the fact that in a robotic complex for routine maintenance and workover of wells on a single base, including a vehicle chassis platform with a lifting mast, an elevator, a slider and a control panel, according to the invention, the lifting mast is made telescopic U-shaped with lifting hydraulic cylinders, includes the upper section with a rigidly fixed synchronizer of linear movement, the lower section with hydraulic cylinders and an elevator, made automatic and including a sensor for identifying the presence of a pipe, while the chassis platform of the vehicle additionally contains a radial-lifting mast manipulator with a position sensor, an automated pipe accumulator formed by adjustable hydraulic supports with sliding racks and mechanized dividers, and a receiving and feeding device that provides automated feeding and receiving pipes to a radial-lifting mast-manipulator, at the base of which there is an automatic cue hydraulic wrench with a digital camera of machine vision and a slider made of automatic and equipped with a pipe presence sensor, a module for fixing cable fixation belts KRBK with a clamping device, a module for measuring the length of pipes with movable measuring mechanisms with servo drives equipped with encoders, a module for checking pipe threads with a driving gauge , a module for checking the curvature and internal diameter of pipes, equipped with a template, as well as an automated working platform-transformer, equipped with removable side rails and a folding retractable ladder with handrails, while the control panel is located in the control cabin with the operator's seat.

Автоматический элеватор размещен с возможностью перемещения по цилиндрическим направляющим телескопической П-образной подъемной мачты.The automatic elevator is located with the ability to move along the cylindrical guides of the telescopic U-shaped lifting mast.

Целесообразно оснастить радиально-подъемную мачту-манипулятор роботизированными схватами, установленными с возможностью перемещения по ее линейным направляющим.It is advisable to equip the radial-lifting mast-manipulator with robotic grippers installed with the ability to move along its linear guides.

Целесообразно разместить автоматический спайдер на подвижной платформе автоматического гидравлического ключа, включающего подвижную стойку, верхнюю секцию для фиксации, свинчивания и развинчивания труб, и стопорный ключ.It is advisable to place the automatic spider on the movable platform of the automatic hydraulic tong, which includes a movable stand, an upper section for fixing, screwing and unscrewing pipes, and a locking wrench.

Комплекс автоматизирует работы по монтажу и демонтажу необходимого оборудования и инструмента, операции по захвату, измерению и диагностике состояния труб, подъему, фиксации, свинчиванию и развинчиванию колонны труб, освобождению и укладке труб на автоматизированный накопитель труб, что обеспечивает снижение операционного и вспомогательного времени ремонта скважин и повышение безопасности выполняемых работ.The complex automates work on the installation and dismantling of the necessary equipment and tools, operations for gripping, measuring and diagnosing the condition of pipes, lifting, fixing, screwing and unscrewing the pipe string, releasing and laying pipes on an automated pipe accumulator, which reduces the operational and auxiliary workover time and improving the safety of the work performed.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вид в перспективе робототехнического комплекса; на фиг. 2 - вид спереди робототехнического комплекса; на фиг. 3 - вид слева робототехнического комплекса; на фиг. 4 - вид сверху робототехнического комплекса; на фиг. 5 показан вид в перспективе робототехнического комплекса в транспортном положении; на фиг. 6 показан вид в перспективе телескопической П-образной подъемной мачты; на фиг. 7 показаны вид в перспективе, вид спереди и вид сверху радиально-подъемной мачты-манипулятора; на фиг. 8 - вид в перспективе роботизированного схвата, базирующегося на линейных направляющих радиально-подъемной мачты-манипулятора; на фиг. 9 - вид в перспективе автоматического гидравлического ключа и автоматического спайдера, установленного на устье скважины; на фиг. 10 - вид в перспективе модуля крепления поясов фиксации кабеля КРБК; на фиг. 11 - вид в перспективе модуля замера длины труб; на фиг. 12 - вид в перспективе модуля проверки резьбы труб; на фиг. 13 - вид в перспективе модуля проверки кривизны и внутреннего диаметра труб; на фиг. 14 - вид приемно-подающего устройства.The essence of the invention is illustrated by drawings, where FIG. 1 shows a perspective view of a robotic complex; in fig. 2 is a front view of the robotic complex; in fig. 3 is a left side view of the robotic complex; in fig. 4 is a top view of the robotic complex; in fig. 5 shows a perspective view of a robotic complex in a transport position; in fig. 6 is a perspective view of a telescopic U-shaped lifting mast; in fig. 7 is a perspective view, front view and top view of a radial lifting mast manipulator; in fig. 8 is a perspective view of a robotic gripper based on linear guides of a radial lifting mast manipulator; in fig. 9 is a perspective view of an automatic hydraulic tong and automatic spider installed at the wellhead; in fig. 10 is a perspective view of the module for fastening the cable fixation belts KRBK; in fig. 11 is a perspective view of a tube length measuring module; in fig. 12 is a perspective view of a pipe thread inspection module; in fig. 13 is a perspective view of a tube curvature and bore inspection module; in fig. 14 is a view of the receiving and feeding device.

Робототехнический комплекс для текущего и капитального ремонта скважин на единой базе состоит из платформы шасси транспортного средства 1, на которой размещены телескопическая П-образная подъемная мачта 2 с подъемными гидроцилиндрами 3 и автоматическим элеватором 4, имеющим в своем составе датчик идентификации наличия трубы 5; радиально-подъемная мачта-манипулятор 6 с датчиком положения 7, на которой установлены с возможностью перемещения по линейным направляющим 8 два роботизированных схвата 9; автоматизированный накопитель труб 10; автоматический гидравлический ключ 11, расположенный у основания радиально-подъемной мачты-манипулятора 6; модуль крепления поясов фиксации кабеля КРБК 12 с прижимным устройством 13; модуль замера длины труб 14; модуль проверки резьбы труб 15; модуль проверки кривизны и внутреннего диаметра труб 16; кабина управления 17; автоматизированная рабочая площадка-трансформер 18. Телескопическая П-образная подъемная мачта 2 состоит из нижней секции 19 и верхней секции 20 (фиг. 6). В основании нижней секции 19 закреплены два гидроцилиндра 21, за счет силового воздействия которых верхняя секция 20 совершает возвратно-поступательное перемещение относительно нижней секции 19. Синхронизатор линейного перемещения 22, состоящий из спаренных зубчатых передач (на рисунке не показаны), жестко закреплен на верхней секции 20 и связывает ее с нижней секцией 19, обеспечивая плавность подъема и опускания верхней секции 20. Верхняя секция 20 содержит кронблок 23 и закрепленные на ее внутренней поверхности цилиндрические направляющие 24, служащие для защиты от раскачивания под воздействием ветровой нагрузки при перемещении по ним автоматического элеватора 5. Свободные концы каната талевого блока 25 через кронблок 23 жестко зафиксированы на катушке 26 нижней секции 19. Автоматизированный накопитель труб 10 образован регулируемыми гидравлическими опорами 27 с выдвижными стеллажами 28 и механизированными разделителями 29, и приемно-подающим устройством 30, которое обеспечивает автоматизированную подачу и прием труб на радиально-подъемную мачту-манипулятор 6. Автоматический гидравлический ключ 11 состоит из подвижной платформы 31, на которой размещены автоматический спайдер 32 с установленным на нем датчиком идентификации наличия трубы 33, подвижная стойка 34, верхняя секция для фиксации, свинчивания и развинчивания труб 35, и стопорный ключ 36. Подвижная платформа 31 и подвижная стойка 34 позволяют регулировать положение автоматического гидравлического ключа 11 по вылету и высоте. Верхняя секция для фиксации, свинчивания и развинчивания труб 35 автоматического гидравлического ключа 11 включает цифровую камеру машинного зрения 37 для идентификации местоположения (координат) муфты трубы. Модуль замера длины труб 14 (фиг. 11) содержит два идентичных по конструктивному исполнению подвижных замерных механизма 38 с сервоприводами 39, снабженными энкодерами 40. Модуль проверки резьбы труб 15 включает приводной калибр 41 (фиг. 12), предназначенный для инструментального контроля целостности наружной резьбы труб. Модуль проверки кривизны и внутреннего диаметра труб 16 включает шаблон 42 (фиг. 13), закрепленный на гибкой тяге 43 в виде цепи с самофиксирующимися и самоцентрирующимися сегментами, возвратно-поступательное движение которой передается через приводной барабан 44. Кабина управления 17 представляет собой блок из жесткого металлического каркаса 45, панели управления 46 и кресла оператора 47, и предназначена для размещения оператора робототехнического комплекса, осуществляющего контроль технологических операций и параметров работы модулей робототехнического комплекса в автоматическом режиме. Автоматизированная рабочая площадка-трансформер 18 является легко монтируемой и демонтируемой, и снабжена съемными боковыми ограждениями 48 и складной выдвижной лестницей с перилами (на рисунке не показана).The robotic complex for routine and workover of wells on a single base consists of a chassis platform of a vehicle 1, on which a telescopic U-shaped lifting mast 2 with lifting hydraulic cylinders 3 and an automatic elevator 4, including a sensor for identifying the presence of a pipe 5, are located; a radial-lifting mast-manipulator 6 with a position sensor 7, on which two robotic grippers 9 are installed with the ability to move along linear guides 8; automated pipe storage 10; automatic hydraulic tong 11, located at the base of the radial-lifting mast-manipulator 6; module for fastening belts for fixing the cable KRBK 12 with a clamping device 13; tube length measuring module 14; pipe thread testing module 15; module for checking the curvature and internal diameter of pipes 16; control cabin 17; automated working platform-transformer 18. Telescopic U-shaped lifting mast 2 consists of a lower section 19 and an upper section 20 (Fig. 6). At the base of the lower section 19, two hydraulic cylinders 21 are fixed, due to the force action of which the upper section 20 reciprocates relative to the lower section 19. The linear motion synchronizer 22, consisting of paired gear drives (not shown in the figure), is rigidly fixed to the upper section 20 and connects it with the lower section 19, ensuring smooth lifting and lowering of the upper section 20. The upper section 20 contains a crown block 23 and cylindrical guides 24 fixed on its inner surface, which serve to protect against swaying under the influence of wind load when the automatic elevator 5 moves along them The free ends of the rope of the traveling block 25 through the crown block 23 are rigidly fixed on the reel 26 of the lower section 19. The automated pipe accumulator 10 is formed by adjustable hydraulic supports 27 with retractable racks 28 and mechanized dividers 29, and a receiving-feeding device 30, which provides the auto matized supply and reception of pipes to a radial-lifting mast-manipulator 6. Automatic hydraulic tong 11 consists of a movable platform 31, on which an automatic spider 32 with a sensor for identifying the presence of a pipe 33 is installed, a movable stand 34, an upper section for fixing, screwing and unscrewing pipes 35, and a locking wrench 36. The movable platform 31 and the movable rack 34 allow you to adjust the position of the automatic hydraulic tong 11 in reach and height. The upper section for fixing, screwing and unscrewing the pipes 35 of the automatic hydraulic tong 11 includes a digital vision camera 37 for identifying the location (coordinates) of the pipe coupling. The module for measuring the length of pipes 14 (Fig. 11) contains two identical in design movable measuring mechanisms 38 with servo drives 39, equipped with encoders 40. The module for checking pipe threads 15 includes a drive gauge 41 (Fig. 12), designed for instrumental control of the integrity of the external thread pipes. The module for checking the curvature and inner diameter of pipes 16 includes a template 42 (Fig. 13), fixed on a flexible rod 43 in the form of a chain with self-locking and self-centering segments, the reciprocating motion of which is transmitted through the drive drum 44. The control cabin 17 is a block of rigid metal frame 45, control panel 46 and operator's chair 47, and is designed to accommodate the operator of the robotic complex, who monitors technological operations and operating parameters of the modules of the robotic complex in automatic mode. The automated work platform-transformer 18 is easily mounted and dismantled, and is equipped with removable side rails 48 and a folding retractable ladder with handrails (not shown in the figure).

Робототехнический комплекс для текущего и капитального ремонта скважин на единой базе работает следующим образом.The robotic complex for the current and workover of wells on a single basis works as follows.

После установки платформы шасси транспортного средства 1 в приустьевой рабочей зоне автоматически выдвигаются в рабочее положение регулируемые гидравлические опоры 27 автоматизированного накопителя труб 10, кабина управления 17, автоматизированная рабочая площадка-трансформер 18. После этого с помощью двух подъемных гидроцилиндров 3 происходит подъем телескопической П-образной подъемной мачты 2 из горизонтального положения в вертикальное. Подвижная платформа 31 автоматического гидравлического ключа 11 выдвигает автоматический спайдер 32 в рабочую приустьевую зону и базирует его на планшайбе устья скважины (фиг. 9). Затем оператор робототехнического комплекса производит монтаж модуля крепления кабеля КРБК 12, лестницы автоматизированной рабочей площадки-трансформера 18 и устанавливает защитные ограждения 48. Таким образом, робототехнический комплекс установлен в рабочем положении и готов к выполнению операций ремонта скважин.After installing the chassis platform of the vehicle 1 in the wellhead working area, the adjustable hydraulic supports 27 of the automated pipe accumulator 10, the control cabin 17, the automated working platform-transformer 18 are automatically extended into the working position. After that, using two lifting hydraulic cylinders 3, the telescopic U-shaped lifting mast 2 from horizontal to vertical. The movable platform 31 of the automatic hydraulic tong 11 pushes the automatic spider 32 into the working near-wellhead area and bases it on the faceplate of the wellhead (Fig. 9). Then the operator of the robotic complex assembles the cable fastening module KRBK 12, the stairs of the automated working platform-transformer 18 and installs the protective fences 48. Thus, the robotic complex is installed in the working position and is ready to perform well workover operations.

При спуске труб регулируемые гидравлические опоры 27 автоматизированного накопителя 10 изменяют угол наклона выдвижных стеллажей 28 для перемещения и базирования трубы в приемно-подающем устройстве 30. Замеряется длина трубы модулем замера длины труб 14, при этом перемещаются подвижные замерные механизмы 38 до касания с муфтой и ниппелем трубы. Изначально модуль замера длины труб откалиброван на максимально длинный размер трубы, равный 11500 мм (Lэ). В результате пересчета значений показаний (l1, l2) энкодеров 40 сервоприводов 39 при перемещении подвижных замерных механизмов 38, вычисляется реальный размер трубы (L) по формуле:When lowering the pipes, the adjustable hydraulic supports 27 of the automated storage 10 change the angle of inclination of the sliding racks 28 for moving and basing the pipe in the receiving and feeding device 30. The length of the pipe is measured by the module for measuring the length of pipes 14, while moving the mobile measuring mechanisms 38 until it touches the coupling and the nipple pipes. Initially, the pipe length measuring module is calibrated for the longest pipe size equal to 11500 mm (L e ). As a result of the recalculation of the readings (l 1 , l 2 ) of the encoders 40 of the servo drives 39 when moving the movable measuring mechanisms 38, the real pipe size (L) is calculated by the formula:

L=Lэ-l1-l2, гдеL = L e -l 1 -l 2 , where

Lэ - эталонная длина трубы;L e is the reference pipe length;

l1 - расстояние от упора до торца муфты трубы;l 1 - distance from the stop to the end of the pipe coupling;

l2- расстояние от упора до торца ниппеля трубы.l 2 is the distance from the stop to the end of the pipe nipple.

Далее труба направляется приемно-подающим устройством 30 в роботизированные схваты 9 радиально-подъемной мачты-манипулятора 6, где она фиксируется. Радиально-подъемная мачта-манипулятор 6 поворачивается вокруг своей оси вместе с зафиксированной трубой на требуемый угол для подвода трубы к шаблону 42. Далее происходит операция контроля внутреннего диаметра и кривизны трубы путем проталкивания шаблона 42 через гибкую тягу 43 во внутреннюю полость трубы, и шаблон 42 перемещается на необходимую длину до выхода из трубы с противоположного конца. После этого гибкая тяга 43 с шаблоном 42 возвращается в исходное положение. В случае наличия кривизны, повреждений или отложений на внутренней поверхности трубы, процесс прохождения шаблона 42 в трубе останавливается, и шаблон 42 возвращается в исходное положение. На этапе вывода шаблона 42 из трубы модуль проверки резьбы труб 15 навинчивает приводной калибр 41 на наружную резьбу трубы для проверки целостности резьбы. При отклонениях допустимых параметров труба отбраковывается и складируется на противоположной стороне автоматизированного накопителя труб 10. Труба, не имеющая дефектов при операциях контроля, подлежит передаче на следующие роботизированные модули в соответствии с технологическим процессом.Further, the pipe is guided by the receiving-feeding device 30 into the robotic grippers 9 of the radial-lifting mast-manipulator 6, where it is fixed. The radial lifting mast-manipulator 6 rotates around its axis together with the fixed pipe at the required angle to bring the pipe to the template 42. Next, the operation of controlling the inner diameter and curvature of the pipe takes place by pushing the template 42 through the flexible rod 43 into the inner cavity of the pipe, and template 42 moves to the required length before exiting the pipe from the opposite end. After that, the flexible rod 43 with the template 42 returns to its original position. In the event of curvature, damage or deposits on the inner surface of the pipe, the passage of the template 42 in the pipe stops and the template 42 returns to its original position. In the step of withdrawing the template 42 from the pipe, the pipe thread inspection module 15 screws the drive gauge 41 onto the external pipe thread to check the thread integrity. In case of deviations in permissible parameters, the pipe is rejected and stored on the opposite side of the automated tube storage 10. The pipe, which has no defects during control operations, is subject to transfer to the next robotic modules in accordance with the technological process.

После проверки кривизны и внутреннего диаметра труб модулем проверки кривизны и внутреннего диаметра труб 16 радиально-подъемная мачта-манипулятор 6 с закрепленной трубой поднимается из горизонтального положения в вертикальное. Автоматический элеватор 4 захватывает и фиксирует трубу, поднятую радиально-подъемной мачтой-манипулятором 6. Радиально-подъемная мачта-манипулятор 6 обеспечивает при этом центрирование оси поднятой трубы относительно полученных ориентационных координат устья скважины (колонны труб) от датчика положения 7 и подводит резьбовой конец трубы к муфте верхней трубы колонны труб, спускаемой в скважину.After checking the curvature and internal diameter of the pipes by the module for checking the curvature and internal diameter of pipes 16, the radial-lifting mast-manipulator 6 with a fixed pipe is lifted from a horizontal position to a vertical one. The automatic elevator 4 captures and fixes the pipe raised by the radial-lifting mast-manipulator 6. The radial-lifting mast-manipulator 6 ensures the centering of the axis of the lifted pipe relative to the obtained orientation coordinates of the wellhead (pipe string) from the position sensor 7 and brings the threaded end of the pipe to the collar of the upper pipe of the pipe string lowered into the well.

Подвижная платформа 31 автоматического гидравлического ключа 11 перемещает верхнюю секцию для фиксации, свинчивания и развинчивания труб 35 и стопорный ключ 36 в рабочую зону. После этого стопорный ключ 36 фиксирует тело нижней трубы ниже муфты, верхняя секция для фиксации, свинчивания и развинчивания труб 35 фиксирует тело верхней спускаемой трубы выше резьбовой части и свинчивает трубы. После завершения операции свинчивания подвижная платформа 31 автоматического гидравлического ключа 11 возвращает верхнюю секцию для фиксации, свинчивания и развинчивания труб 35 и стопорный ключ 36 в исходное положение. Модуль крепления поясов фиксации кабеля КРБК 12 выдвигается в рабочую зону, прижимает кабель к колонне труб с помощью прижимного устройства 13 и крепит новые пояса для фиксации кабеля КРБК.The movable platform 31 of the automatic hydraulic tong 11 moves the upper section for fixing, screwing and unscrewing the pipes 35 and the locking wrench 36 into the working area. After that, the stop wrench 36 fixes the body of the lower pipe below the coupling, the upper section for fixing, screwing and unscrewing the pipes 35 fixes the body of the upper descending pipe above the threaded part and screw the pipes. After completion of the make-up operation, the movable platform 31 of the automatic hydraulic tong 11 returns the upper section for fixing, screwing and unscrewing the pipes 35 and the locking wrench 36 to its original position. The module for fastening the belts for fixing the cable KRBK 12 extends into the working area, presses the cable to the pipe string using the clamping device 13 and attaches new belts to fix the cable KRBK.

Роботизированные схваты 9 радиально-подъемной мачты-манипулятора 6 размыкаются и освобождают трубу. Радиально-подъемная мачта-манипулятор 6 возвращается в горизонтальное положение. Автоматический спайдер 32 освобождает колонну труб и автоматический элеватор 4 спускает колонну до того момента, пока муфта верхней трубы не займет необходимое положение. В этот момент колонна фиксируется автоматическим слайдером 32, автоматический элеватор 4 производит расфиксацию верхней трубы и перемещается в первоначальное положение.The robotic grippers 9 of the radial lifting mast-manipulator 6 open and release the pipe. The radial-lifting mast-manipulator 6 returns to the horizontal position. The automatic spider 32 releases the pipe string and the automatic elevator 4 lowers the string until the upper pipe coupling reaches the required position. At this moment, the column is fixed by the automatic slider 32, the automatic elevator 4 unlocks the upper pipe and moves to its original position.

Процесс подъема колонны производится в обратном порядке. Операции замера длины трубы, проверки резьбы, внутреннего диаметра и кривизны трубы при этом не требуются.The process of lifting the column is carried out in the reverse order. The operations of measuring the length of the pipe, checking the thread, internal diameter and curvature of the pipe are not required.

Применение данного робототехнического комплекса позволяет автоматизировать и сократить длительность работ по монтажу и демонтажу комплекса, снизить время на выполнение спуско-подъемных операций при текущем и капитальном ремонте скважин, а также значительно повысить безопасность выполнения производственных работ.The use of this robotic complex makes it possible to automate and shorten the duration of work on the installation and dismantling of the complex, to reduce the time for running trips during routine and overhaul of wells, and also to significantly increase the safety of production work.

Claims (4)

1. Робототехнический комплекс для текущего и капитального ремонта скважин на единой базе, включающий платформу шасси транспортного средства с подъемной мачтой, элеватором, спайдером и панелью управления, отличающийся тем, что подъемная мачта выполнена телескопической П-образной с подъемными гидроцилиндрами, включает верхнюю секцию с жестко закрепленным синхронизатором линейного перемещения, нижнюю секцию с гидроцилиндрами и элеватор, выполненный автоматическим и включающий датчик идентификации наличия трубы, при этом платформа шасси транспортного средства дополнительно содержит радиально-подъемную мачту-манипулятор с датчиком положения, автоматизированный накопитель труб, образованный регулируемыми гидравлическими опорами с выдвижными стеллажами и механизированными разделителями, и приемно-подающим устройством, обеспечивающим автоматизированную подачу и прием труб на радиально-подъемную мачту-манипулятор, у основания которой размещен автоматический гидравлический ключ с цифровой камерой машинного зрения и спайдером, выполненным автоматическим и оснащенным датчиком наличия трубы, модуль крепления поясов фиксации кабеля КРБК с прижимным устройством, модуль замера длины труб с подвижными замерными механизмами с сервоприводами, снабженными энкодерами, модуль проверки резьбы труб с приводным калибром, модуль проверки кривизны и внутреннего диаметра труб, оборудованный шаблоном, кабину управления с панелью управления и креслом оператора, а также автоматизированную рабочую площадку-трансформер, оснащенную съемными боковыми ограждениями и складной выдвижной лестницей с перилами.1. A robotic complex for maintenance and workover of wells on a single base, including a vehicle chassis platform with a lifting mast, an elevator, a spider and a control panel, characterized in that the lifting mast is made telescopic U-shaped with lifting hydraulic cylinders, includes an upper section with rigid a fixed synchronizer of linear movement, the lower section with hydraulic cylinders and an elevator, made automatic and including a sensor for identifying the presence of a pipe, while the vehicle chassis platform additionally contains a radial-lifting mast manipulator with a position sensor, an automated pipe accumulator formed by adjustable hydraulic supports with retractable shelves and mechanized separators, and a receiving and feeding device that provides automated feeding and receiving pipes to a radial lifting mast manipulator, at the base of which there is an automatic hydraulic key with a digital camera th machine vision and a spider, made with an automatic and equipped with a pipe presence sensor, a module for fastening cable fixation belts KRBK with a clamping device, a module for measuring pipe length with movable measuring mechanisms with servo drives equipped with encoders, a pipe thread checking module with a drive gauge, a curvature check module and internal diameter of pipes, equipped with a template, a control cabin with a control panel and an operator's seat, as well as an automated transforming work platform equipped with removable side rails and a folding retractable ladder with handrails. 2. Робототехнический комплекс для текущего и капитального ремонта скважин на единой базе по п. 1, отличающийся тем, что автоматический элеватор размещен с возможностью перемещения по цилиндрическим направляющим телескопической П-образной подъемной мачты.2. A robotic complex for routine maintenance and overhaul of wells on a single base according to claim 1, characterized in that the automatic elevator is placed with the ability to move along cylindrical guides of a telescopic U-shaped lifting mast. 3. Робототехнический комплекс для текущего и капитального ремонта скважин на единой базе по п. 1, отличающийся тем, что радиально-подъемная мачта-манипулятор оснащена роботизированными схватами, установленными с возможностью перемещения по ее линейным направляющим.3. Robotic complex for routine and workover of wells on a single base according to claim 1, characterized in that the radial-lifting mast manipulator is equipped with robotic grippers installed with the ability to move along its linear guides. 4. Робототехнический комплекс для текущего и капитального ремонта скважин на единой базе по п. 1, отличающийся тем, что автоматический спайдер размещен на подвижной платформе автоматического гидравлического ключа, включающей подвижную стойку, верхнюю секцию для фиксации, свинчивания и развинчивания труб с цифровой камерой машинного зрения, и стопорный ключ.4. Robotic complex for routine and workover of wells on a single basis according to claim 1, characterized in that the automatic spider is located on a movable platform of an automatic hydraulic tong, including a movable stand, an upper section for fixing, screwing and unscrewing pipes with a digital machine vision camera , and a locking key.
RU2019141317A 2019-12-13 2019-12-13 Robot system for current and workover of wells on a single base RU2736591C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141317A RU2736591C1 (en) 2019-12-13 2019-12-13 Robot system for current and workover of wells on a single base

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141317A RU2736591C1 (en) 2019-12-13 2019-12-13 Robot system for current and workover of wells on a single base

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2736591C1 true RU2736591C1 (en) 2020-11-18

Family

ID=73461004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019141317A RU2736591C1 (en) 2019-12-13 2019-12-13 Robot system for current and workover of wells on a single base

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2736591C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU92858A1 (en) * 1950-09-25 1950-11-30 С.Б. Гули-Заде A device for measuring the length and number of pipes and operating time when they are lowered into the well
SU1093784A1 (en) * 1980-10-17 1984-05-23 Специальное Конструкторское Бюро Сейсмической Техники Министерства Нефтяной Промышленности Ссср Apparatus for performing double trips of pipes and deep pumping rods
SU1645439A1 (en) * 1988-03-31 1991-04-30 Всесоюзный нефтяной научно-исследовательский институт по технике безопасности Device for fixing belts fastening cable to the tubing string
CN1920239A (en) * 2006-09-17 2007-02-28 辽河石油勘探局 Drill floor well repairing machine without manual operation in well mouth
CN205370468U (en) * 2016-03-13 2016-07-06 崔诗光 Oil field well workover machinery operation device
CN105672908B (en) * 2016-03-26 2017-02-08 山东胜利石油装备产业技术研究院 Full-automatic intelligent hydraulic workover rig

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU92858A1 (en) * 1950-09-25 1950-11-30 С.Б. Гули-Заде A device for measuring the length and number of pipes and operating time when they are lowered into the well
SU1093784A1 (en) * 1980-10-17 1984-05-23 Специальное Конструкторское Бюро Сейсмической Техники Министерства Нефтяной Промышленности Ссср Apparatus for performing double trips of pipes and deep pumping rods
SU1645439A1 (en) * 1988-03-31 1991-04-30 Всесоюзный нефтяной научно-исследовательский институт по технике безопасности Device for fixing belts fastening cable to the tubing string
CN1920239A (en) * 2006-09-17 2007-02-28 辽河石油勘探局 Drill floor well repairing machine without manual operation in well mouth
CN205370468U (en) * 2016-03-13 2016-07-06 崔诗光 Oil field well workover machinery operation device
CN105672908B (en) * 2016-03-26 2017-02-08 山东胜利石油装备产业技术研究院 Full-automatic intelligent hydraulic workover rig

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2807464C (en) Pipe stand
US8905699B2 (en) Alignment apparatus and method for a boom of a pipe handling system
US9500049B1 (en) Grip and vertical stab apparatus and method
MX2011004400A (en) Telescoping jack for a gripper assembly.
MX2011004402A (en) Apparatus and method for pre-loading of a main rotating structural member.
MX2011004398A (en) Header structure for a pipe handling apparatus.
MX2010004535A (en) Pipe handling apparatus and method.
CN209976498U (en) Automatic sucker rod of minor repair device of breaking out
CA2877499C (en) Long lateral completion system and method
CN108691513B (en) Automatic operating system and device for lifting and discharging pipe and transporting pipe of wellhead under-pressure operation
EP3303755B1 (en) Well intervention apparatus and method
CN112145099B (en) Environment-friendly automatic operation platform integrated with workover host and use method
CN111594073B (en) Land off-line operation drilling machine
CN109138897B (en) Well head centering device and well repair equipment with same
US9556689B2 (en) Alignment apparatus and method for a boom of a pipe handling system
CN111594074B (en) Petroleum drilling machine drill rod elevator and drilling tool loading method thereof
RU2736591C1 (en) Robot system for current and workover of wells on a single base
US8807230B2 (en) Control line installation unit and method of running a string of tubing into a well
RU2736589C1 (en) Robot complex for ordinary maintenance and workover of wells
CN109138896B (en) Well repairing equipment
CN115434650A (en) Automatic processing system for drilling machine pipe column and working method of automatic processing system
CN211201811U (en) Oil pipe lifting and dropping device and system
US10590714B2 (en) Combination of a drilling installation and a control and signal lines deployment module and method of use
CN112431562B (en) Full-automatic drilling tool combination method
CN208777929U (en) Oil pipe make-up erection device