Ключ для свинчивания и развинчивания труб

Ключ для свинчивания и развинчивания труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к бурению скважин и нозволяет повысить надежность работы ключа и обеспечить центрирование труб. Ключ включает вращатель 1 с захватом и приводом, узел 4 подвески и узел 5 противоповорота с установленными на его корпусе радиальными силовыми цилиндрами с зубчатой насечкой, соединенный с вращателем 1 направляющими втулками 11 и штангами 6, 7. На корпусе узла 5 установлены боковые упоры, взаимодействующие с цилиндрами. Специальные цилиндры 12 ключа взаимодействуют с втулками 11 и корпусом узла 5. С рабочей полостью цилиндров соединены запорные клапаны. Удержание наращиваемой трубы обеспечивается выдвижением штоков цилиндров 12 до прижима к трубе. В случае несоосности трубы с колонной выдвигают щток цилиндра, создающего горизонтальную опрокидывающ,ую силу. Центрирование трубы производят рукояткой управления. При свинчивании резьбовых соединений узел 5 воспринимает момент корпуса. 6 ил. I (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1413234 А1 (504 Е 21 В 1916

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4097827/22-03 (22) 28.05.86 (46) 30.07.88. Бюл. № 28 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения (72) А. Г. Шестов, Л. П. Пешков и В. A. Корнеева (53) 622.242.3 (088.8) (56) Патент США № 3545313, кл. 81 — 5734, опублик. 1970.

Патент США № 3796418, кл. 269 †. опублик. 1974. (54) КЛЮЧ ДЛЯ СВИНЧИВАНИЯ И РА3ВИНЧИВАНИЯ ТРУБ (57) Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить надежность работы ключа и обеспечить центрирование труб. Ключ включает вращатель 1 с захватом и приводом, узел 4 подвески и узел 5 противоповорота с установленными на его корпусе радиальными силовыми цилиндрами с зубчатой насечкой, соединенный с вращателем 1 направляющими втулками 11 и штангами 6, 7. На корпусе узла 5 установлены боковые упоры, взаимодействующие с цилиндрами. Специальные цилиндры 12 ключа взаимодействуют с втулками 11 и корпусом узла 5. С рабочей полостью цилиндров соединены запорные клапаны. Удержание наращиваемой трубы обеспечивается выдвижением штоков цилиндров 12 до прижима к трубе. В случае несоосности трубы с колонной выдвигают шток цилиндра, создающего горизонтальную опрокидываюшую силу. Центрирование трубы производят рукояткой управления. При свинчивании резьбовых соединений узел 5 воспринимает момент корпуса. 6 ил.

14

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к устройствам для свинчивания и развинчивания труб.

Целью изобретения является повышение надежности работы ключа и обеспечение центрирования труб.

На фиг. 1 изображен ключ, вид сбоку; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — — разрез Б — Б на фиг. 2 (направляющая втулка в плавающем положении при свинчивании и развинчивании труб); на фиг. 4 — разрез Б — Б на фиг. 2 (направляюгцая втулка в зафиксированном положении при центрировании труб); на фиг. 5 — гидравлическая схема противоповоротного узла; на фиг. 6 — схема усиления в узле противоповорота.

Ключ содержит узел вращателя 1 с одно- или двухскоростным редуктором, смонтированными на нем органами 2 управления, 3 контроля, 4 подвески и противоповоротноцентрирующий узел 5, соединенный с узлом вращателя 1 посредством двухнаправляюгцих штанг 6, 7.

Кронштейны 8 служат для контакта с датчиком 9 усилия, представляющим собой, например, мессдозу. Каждая из штанг 6, 7, а также кронштейны 8 имеют на свободных концах ограничители 10 хода, которые могут быть подпружинены (пружины не показаны).

По штангам 6, 7, консольно присоединенным к нижней плоскости корпуса вращателя, могут перемещаться направляющие втулки

11, являющиеся штоками специальных гидроцилиндров 12, заключенных внутри кронштейнов 13. Перемещением в крайние положения поршней 14, скрепленных с направляющими втулками 11, обеспечиваются два положения направляющих втулок 11: плавающее (фиг. 3) и зажатое (фиг. 4), т.е. скрепленное с корпусом противоповоротно-центрирующего узла 5.

На фиг. 3 и 4 видно, что в плавающем положении направляющих втулок 1 вращатель 1 относительно корпуса противоповоротно-центрирующего узла 5 имеет возможность бокового смещения в пределах радиальных зазоров 5, что дает возможность ему самоустанавливаться при эксцентричности свинчиваемых резьо. Во второе положение направляющие втулки 11 приводятся при центрировании труб.

В корпусе узла 5 радиально вокруг трубы установлены гидроцилиндры 15. (В данном случае их четыре и для сокращения габаритов они телескопические). Количество гидроцилиндров может быть любь1м, большим двух. Конструктивная схема их также может быть любой) . Указанные гидроцилиндры посредством фланцев 16, пружин 17 и шпилек 18 прижаты к корпусу узла 5 своими двумя боковыми упорами 19, оси пово13234

2 рота которых В и Г не совпадают между собой и вынесены в стороны от оси гидроцилиндра 15. Пружины 17 позволяют гидроцилиндрам 15 поворачиваться относительно одного из упоров 19 при отрыве другого от корпуса узла 5. Форма упоров может быть цилиндрической, призматической или шаровой.

Конструктивное устройство крепления гидроцилиндров может быть и другим. Оно должно лишь удовлетворять принципу: упоры, аналогичные упорам 19, с обеих сторон гидроцилиндра должны быть смещены от его оси и допускать его перемещение к трубе.

Ключ работает следующим образом.

Колонна труб, спущенных в скважину, закреплена в клиновом захвате ротора или снайдера таким образом, что над полом буровой выступает небольшая часть последней трубы с муфтой 20. В заходный конус муфты вставлена очередная наращиваемая труба 21, верхний конец которой поддерживается элеватором, подвешенным к талевой системе буровой установки. (В большинстве случаев оси трубы и колонны не совпадают) .

Ключ через пружину 22 подвешен и высокой точке внутри буровой установки, расположенной вблизи оси скважины, и вначале находится в отведенном состоянии, На трубу ключ надвигают вручную, что облегчается высокой точкой подвески. Далее выдвигаются штоки двух расположенных друг против друга гидроцилиндров до прижима к трубе. (При необходимости могут быть подведены штоки всех гидроцилиндров) . Таким образом облегчается удержание ключа на оси скважины при закрывании его зева створкой.

После закрытия створки производится зажим наращиваемой трубы вращателем.

Если наращиваемая труба несоосна с колонной и ее следует отклонить в нужном направлении, то дают команду на выдвижение штока гидроцилиндра 15 (или двух соседних), лежащего в плоскости наклона трубы. При этом, отталкиваясь от неподвижной колонны, гидроцилиндр 15 создает опрокидывающую горизонтальную силу, приложенную к концам штанг 6, 7.

Момент этой силы относительно торца трубы 21, вложенного в раструб муфты 20, наклоняет ключ вместе с наращиваемой трубой на нужную величину (до достижения требуемой соосности) . Как видно из гидросхемы (фиг. 5), центрирование трубы осуществляется с помощью одной оперативной рукоятки 23 управления шарового типа, когорая может занимать одно из восьми положений. При количестве гидроцилиндров 15 более четырех количество положений рукоятки соответственно возрастет.

Рукоятка 23 установлена на сферическом подпятнике 24 (может быть любое дру141 гое конструктивное устройство опоры, обеспечивающее поворот рукоятки вокруг двух горизонтальных осей) и через поворотные рычаги 25 связана с плунжерами распределителей 26 (1, 2) установленных под углом 90 друг к другу параллельно осям гидроцилиндров 15. Такая конструкция позволяет наклоном рукоятки 23 в ту или иную сторону смещать плунжеры распределителей 16 (последовательно или попарно) от их центрального положения, посылая команду соответствующим гидроцилиндрам 15. При этом обеспечивается мнемоника движений: труба отклоняется в ту сторону, в которую наклонена рукоятка 23.

При четырех цилиндрах в механизме центрирования трубу 21 можно отклонять в любых направлениях в плане: в направлениях, совпадающих с осями гидроцилиндров, — выдвижением штока соответствующего гидроцилиндра; в направлениях плоскостей симметрии соседних гидроцилиндров — одновременным выдвижением штоком близлежащих гидроцилиндров; в остальных направлениях — несинхронным выдвижением штоков соседних гидроцилиндров.

Распределители 27 служат для переключения полостей гидроцилиндров 15. В положение, показанное на фиг. 5, они устанавливаются при выполнении операции центрирования. В этом случае гидроцилиндры 15 работают оппозитно (если шток одного гидроцилиндра выдвигается, то шток противоположного получает команду на отвод).

При свинчивании (развинчивании) резьбовых соединений противоповоротно-центрируюший узел воспринимает реактивный момент корпуса, для чего должно быть обеспечено надежное сцепление его с неподвижной колонной обсадных труб.

В рассматриваемой конструкции необходимая величина прижима обеспечивается следуюшим образом (фиг. 2, 5) .

Распределители 26 устанавливаются в положения, обозначенные штрихпунктирной линией, рукояткой 28, командой от шаровой рукоятки 23 производится последовательный (попарный) подвод штоков противоположных гидроцилиндров 15 к трубе и создание предварительного прижима к ней зу3234

Формула изобретения

45 бьев насечек 29. При этом клапаны 30 запирают рабочие полости гпдроцилиндров 15.

Далее вращатель 1 начинает завинчивать (развинчивать) наращиваемую трубу 21.

Реактивный момент корпуса врагцателя передается через кронштейн 8 и датчик 9 усплия противоповоротно-центрирующему узлу 5, стремясь повернуть его относительно оси трубы.

В местах контакта зубчатой насечки 29 с поверхностью трубы возникают тангенциальные реактивные силы, направленные противоположно приложенному к корпусу приставки моменту. Эти силы стремятся повернуть их на небольшой угол (примерно 5 ) вокруг осей В и Г в зависимости от направления приложенного момента. При этом реализуется двузвенный шарнирно-рычажный усилитель (фиг. 6). звеньями которого являются труба радиуса r и плечо К гидроцилиндра 15.

В качестве звеньев рычажной системы усилителя используются гидроцплпндры с защемленными обьемами жидкости (между поршнями и управляемыми обратными клапанами 30 вследствие более низкой жесткости рабочей жидкости перегрузка системы исключена) .

Ключ для свинчивания и развинчивания труб, включающий врашатель с захватом и приводом, узел подвески и узел противоповорота с установленными на его корпусе радиальными силовыми цилиндрами с зубчатой насечкой и соединенный с врагцателем направляющими втулками и штангами, оТличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы ключа и обеспечения центрирования труб, он снабжен боковыми упорами, специальными цилиндрами и запорными клапанами, соединенными с рабочей полостью силовых цилиндров, причем боковые упоры установлены на корпусе узла противоповорота с возможностью взаимодействия с силовыми цилиндрами, а специальные цилиндры установлены с возможностью взаимодействия с направляющими втулками и корпусом узла противоповорота.

16 15 15

1413234 б,7

1413234

Составитель М. Юрьев

Редактор М. Г?пткина Текред!1. Верее Корректор М. Васильев,:

Заказ 3750, 32 Тираж 53! Подписное

В?1г1ИГ111 Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l 3035, Москва. Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

Г1роизводственно-полиграфицеское предприятие. г. Ужгород, ул. Проектная. 4