Бескрановый способ монтажа и демонтажа буровых вышек, мачтовых и башенных сооружений укрупненными секциями

 

Изобретение относится к области разведки нефти, газа, воды с помощью буровых установок на морских платформах и на земле и к области монтажа строительных конструкций. Способ бескранового монтажа буровых вышек, башенных и мачтовых сооружений укрупненными секциями, согласно которому осуществляют наращивание укрупненными секциями с помощью двух полиспастов, которые объединяют уравнительным блоком, причем неподвижный блок полиспаста закрепляют к якорю на земле, а подвижный блок висит на грузовых тягах и его располагают выше неподвижного блока, двух плоских четырехугольных, самоподъемных, вертикально расположенных снаружи двух противоположных граней вышки или сооружения рамок, которые соединяют между собой двумя горизонтальными трубчатыми балками, имеющих возможность фиксации или расфиксации на третьей грани смонтированной секции вышки или сооружения, или на монтируемой секции в четырех точках. Рамки снабжают по углам обоймами с роликами, которые выдвигают и фиксируют в нескольких промежуточных положениях в зависимости от габаритов секции. На роликах свободно располагают грузовые и поворотные тяги. Грузовую тягу одним концом соединяют с подвижным блоком полиспаста, а другим концом - с грузовым крюком. Поворотную тягу одним концом соединяют с одной из обойм, а другим концом фиксируют или расфиксируют на подвижном блоке полиспаста, при этом вначале рамку фиксируют на ранее смонтированной секции вышки или сооружения с возможностью выполнения ею функции стрелы башенного крана с фиксированным вылетом для вертикальной транспортировки и шарнирного закрепления монтируемой секции к ранее смонтированной секции вышки или сооружения, а затем рамку фиксируют на поднятой и шарнирно закрепленной монтируемой секции. Поворотную тягу фиксируют на подвижном блоке полиспаста, образуя рычаг для поворота монтируемой секции вокруг шарнира на 180°, причем одновременно производится подъем рамки на высоту секции и создается возрастающий тормозной момент с помощью изменяющегося плеча контргруза относительно шарниров. Упрощаются операции по монтажу, повышается надежность способа. 7 ил.

Изобретение относится к области монтажа буровых вышек, мачтовых и башенных сооружений.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является "Способ монтажа башенных и мачтовых сооружений с помощью кривошипного механизма" по RU 2091549 С1, кл. Е 04 Н 12/00, 27.09.1997.

Сущность аналога: на смонтированную одним из традиционных способов (краном, мачтой) нижнюю часть сооружения закрепляют с наружных сторон два полиспаста с одним общим тросом, затем укрупненный на земле жесткий блок, состоящий из нескольких пространственных секций, которые жестко соединены между собой по одной грани двумя плоскими шарнирами, а по противоположной грани - временными болтами, подают наверх в вертикальном положении с помощью полиспастов и оттяжки, и верхний конец его закрепляют к верхней части ранее смонтированного сооружения двумя шарнирами.

Нижние подвижные ролики полиспастов соединяют с низом висящего вертикального блока.

Снимают временные болты между двумя верхними секциями, оставляют шарниры. Блок превращают, таким образом, в кривошипный механизм, в котором кривошипом является верхняя секция, шатуном - жесткий блок, состоящий из нижних секций. После включения электрических лебедок полиспастов на подъем низ шатуна скользит по временным направляющим, поднимаясь вверх, и верхняя секция - кривошип после поворота на 180° и закрепления занимает проектное положение, шатун повисает на шарнирах и после снятия временных болтов между двумя верхними секциями шатуна превращается в новый кривошипный механизм в исходном положении для начала нового цикла.

Таким образом, все секции первоначально подвешенного блока последовательно превращают сначала в кривошип, затем в ствол сооружения, причем последнюю секцию монтируют с помощью ложной секции, используемой в качестве шатуна.

Таким способом была смонтирована башня в г. Нефтеюганске высотой 75 м в 1997 г.

Недостатки описанного аналога следующие:

а) необходимость подъема неподвижных блоков полиспастов через каждые два подъема секций (кривошипов);

б) полиспасты объединены одним общим тросом, что затрудняет работы при подъеме неподвижных блоков полиспастов (закручивание, стягивание друг к другу подвижных полиспастов);

в) сложность работы при стыковании низа шатуна и новых секций, требуется производить сразу несколько операций одновременно (оттягивание низа шатуна, наводка, установка осей шарниров), что требует высокой квалификации монтажников;

г) создание с помощью домкратов или оттяжки первоначальной стрелы прогиба в местах шарнирного соединения кривошипа и шатуна для осуществления поворота кривошипа под действием усилий в полиспастах.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение перечисленных недостатков аналога, предельно упростив все операции по монтажу, сохранив положительные признаки: монтаж укрупненными секциями, поворот вокруг шарниров.

Указанная задача достигается способом бескранового монтажа буровых вышек, башенных и мачтовых сооружений укрупненными секциями, согласно которому осуществляют наращивание укрупненными секциями с помощью двух полиспастов, которые объединены уравнительным блоком, причем неподвижный блок полиспаста закрепляют к якорю на земле, а подвижный блок висит на грузовых тягах и его располагают выше неподвижного блока, двух плоских четырехугольных, самоподъемных, вертикально расположенных снаружи двух противоположных граней вышки или сооружения рамок, которые соединяют между собой двумя горизонтальными трубчатыми балками, имеющих возможность фиксации или расфиксации на третьей грани смонтированной секции вышки или сооружения, или на монтируемой секции в четырех точках, причем рамки снабжают по углам обоймами с роликами, которые выдвигают и фиксируют в нескольких промежуточных положениях в зависимости от габаритов секции, при этом на роликах свободно располагают грузовые и поворотные тяги, причем грузовую тягу одним концом соединяют с подвижным блоком полиспаста, а другим концом - с грузовым крюком, причем поворотную тягу одним концом соединяют с одной из обойм, а другим концом фиксируют или расфиксируют на подвижном блоке полиспаста, при этом вначале рамку фиксируют на ранее смонтированной секции вышки или сооружения с возможностью выполнения ею функций стрелы башенного крана с фиксированным вылетом для вертикальной транспортировки и шарнирного закрепления монтируемой секции к ранее смонтированной секции вышки или сооружения, а затем рамку фиксируют на поднятой и шарнирно закрепленной монтируемой секции, а поворотную тягу фиксируют на подвижном блоке полиспаста, образуя рычаг для поворота монтируемой секции вокруг шарнира на 180°, причем одновременно производится подъем рамки на высоту секции и создается возрастающий тормозной момент с помощью изменяющегося плеча контргруза относительно шарниров.

Общий трос полиспастов разделен на два, у каждого полиспаста свой отдельный трос и для выравнивания скоростей навивки троса на барабан лебедки (известно, что скорости навивки троса на барабан у двух одинаковой марки лебедок из одного завода-изготовителя отличаются, что создает перекос поднимаемой секции) полиспасты объединяют уравнительным блоком 16 сразу после выхода тросов из лебедок.

В предлагаемом способе в отличие от аналога неподвижный блок полиспаста закрепляют на якоре на земле, а подвижный блок 14 висит на тросовой грузовой тяге 6, свободно лежащей на широких роликах обоймы 5, причем подвижный блок 14 всегда находится выше неподвижного. Это позволяет избежать основного недостатка аналога - периодической перестановки неподвижного блока полиспаста. Обоймы 5 расположены в углах двух плоских четырехугольных самоподъемных рамок 3, вертикально расположенных снаружи двух противоположных граней сооружения, которые соединяют между собой двумя трубчатыми горизонтальными балками 4.

Рамки имеют возможность фиксации или расфиксации на третьей грани смонтированной части сооружения (смонтированной секции) или на монтируемой секции в четырех точках.

Обоймы 5 с роликами выдвигают и фиксируют в нескольких промежуточных положениях в зависимости от габаритов секции.

Ролики в обоймах имеют конические реборды, вершины которых сходятся на середине оси ролика так, что троса тяги всегда располагаются в середине ролика, а значительная ширина роликов около 200 мм компенсирует незначительные перекосы рамки и неточности изготовления.

На роликах обоймы 5 свободно лежат грузовые 6 и поворотные 7 тросовые тяги.

Грузовые тяги одним концом соединяют с подвижным блоком полиспаста через грузовой ролик 15, другим концом соединяют с грузовым крюком 12, причем масса грузового крюка должна быть больше суммарной массы подвижного блока полиспаста и тросов полиспаста для свободного опускания крюка вниз.

Поворотные тяги 7 одним концом соединяют с обоймой 5, другим концом - с подвижным блоком полиспаста, причем имеют возможность фиксации или расфиксации на блоке полиспаста.

Контргруз 9 навешивают на трубчатую консоль 10, ось которой совпадает с осью шарниров и необходима при повороте монтируемой секции для создания тормозного момента в то время, когда центр тяжести суммарной массы монтируемой секции и рамок 3 пересекает вертикальную плоскость, проходящую через шарниры.

На фиг.1 изображен общий вид буровой вышки (сооружения) для морского четырехствольного бурения с одного основания американской фирмы "Ли Мур", разбитой на укрупненные секции.

На фиг.2 изображен поперечный разрез вышки В-В, на котором видно, что одна грань буровой вышки открыта.

На фиг.3 изображены в плане ранее смонтированная часть буровой вышки (сооружения) 1, монтируемая укрупненная секция 2, рамки 3, трубчатая горизонтальная балка 4, обоймы с роликами 5, на которых лежат грузовые тяги 6 и поворотные тяги 7, контргруз 9 из стальной трубы, заполненной песком или дробью, трубчатые консоли 10 и 11, траверса-поддон 13, подвижный блок полиспаста 14, ролик грузовой тяги 15, находящийся на подвижном блоке полиспаста, уравнительный блок роликов 16 для выравнивания скоростей навивки троса на барабаны лебедок, оттяжки 17, которые используют при вертикальной транспортировке монтируемых секций.

На фиг.4 изображена схема вертикального подъема секции и взаиморасположение всех основных элементов грузоподъемного устройства.

На фиг.5 изображены траверса-поддон 13 с монтируемой секцией 2, трубчатые балки 4, соединенные с рамками 3, шарниры 8.

На фиг.6 изображено начало поворота вокруг шарниров 8 монтируемой секции, где видно, что поворотные тяги одним концом зафиксированы на подвижном блоке 14, другим - на обойме 5.

На фиг.7 изображено окончание поворота монтируемой секции 2 и включение максимального тормозного момента, созданного контргрузом 9.

Рамки 3 в фиксированном на ранее смонтированной части сооружения 1 (ранее смонтированной секции) выполняют функции стрелы крана с фиксированным вылетом для вертикальной транспортировки секции и соединения шарнирами 8.

После соединения монтируемой секции с ранее смонтированной частью сооружения (ранее смонтированной секцией) шарнирами опускают траверсу-поддон вниз и последовательно выполняют простейшие операции:

а) поднимают контргруз 9 и навешивают на трубчатые консоли 10;

б) фиксируют рамки 3 на монтируемой секции;

в) расфиксируют рамку 3 на ранее смонтированной части сооружения (ранее смонтированной секции);

г) фиксируют конец поворотной тяги 7 на подвижном блоке полиспаста 14.

После окончания этих операций рамки 3 выполняют вторую функцию - функцию рычага, который усилия в полиспастах через поворотные тяги поворачивают вокруг шарниров 8, одновременно поворачивается монтируемая секция 2 и автоматически поднимаются рамки 3 и грузовые тяги 6 на высоту монтируемой секции, причем постепенно, плавно, автоматически включается в работу тормозной момент от контргруза 9, причем включается в нужный момент, когда секция начинает пересекать вертикальную линию, проходящую через шарниры 8, и достигает максимальной величины в момент принятия монтируемой секцией проектного положения.

После закрепления монтируемой секции в проектном положении расфиксируют конец поворотной тяги на подвижном блоке полиспаста, перенавешивают контргруз 9 и снова повторяют весь цикл по монтажу следующей секции.

Из всего этого видно, что вся работа по монтажу укрупненных секций разбита на ряд простейших последовательно выполняемых операций, не требующих высокой квалификации монтажников.

Формула изобретения

Способ бескранового монтажа буровых вышек, башенных и мачтовых сооружений укрупненными секциями, согласно которому осуществляют наращивание укрупненными секциями с помощью двух полиспастов, отличающийся тем, что полиспасты объединяют уравнительным блоком, причем неподвижный блок полиспаста закрепляют к якорю на земле, а подвижный блок висит на грузовых тягах и его располагают выше неподвижного блока, при этом монтаж осуществляют при помощи двух плоских четырехугольных, самоподъемных, вертикально расположенных снаружи двух противоположных граней вышки или сооружения рамок, которые соединяют между собой двумя горизонтальными трубчатыми балками, имеющих возможность фиксации или расфиксации на третьей грани смонтированной секции вышки или сооружения, или на монтируемой секции в четырех точках, причем рамки снабжают по углам обоймами с роликами, которые выдвигают и фиксируют в нескольких промежуточных положениях в зависимости от габаритов секции, при этом на роликах свободно располагают грузовые и поворотные тяги, причем грузовую тягу одним концом соединяют с подвижным блоком полиспаста, а другим концом - с грузовым крюком, причем поворотную тягу одним концом соединяют с одной из обойм, а другим концом фиксируют или расфиксируют на подвижном блоке полиспаста, при этом вначале рамку фиксируют на ранее смонтированной секции вышки или сооружения с возможностью выполнения ею функции стрелы башенного крана с фиксированным вылетом для вертикальной транспортировки и шарнирного закрепления монтируемой секции к ранее смонтированной секции вышки или сооружения, а затем рамку фиксируют на поднятой и шарнирно закрепленной монтируемой секции, а поворотную тягу фиксируют на подвижном блоке полиспаста, образуя рычаг для поворота монтируемой секции вокруг шарнира на 180°, причем одновременно производится подъем рамки на высоту секции и создается возрастающий тормозной момент с помощью изменяющегося плеча контргруза относительно шарниров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7