Гратосниматель для снятия внутреннего грата и части усиления сварного шва при контактной сварке обсадных труб

Гратосниматель для снятия внутреннего грата и части усиления сварного шва при контактной сварке обсадных труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

468728

ОП ИСАНИ-Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт, свидетельства (22) Заявлено 28.02.67 (21) 1! 36831/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (32) Приоритет—

Опубликовано 30.04.75. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 14.10.76 (51) М. 1 л. В 23k 11/00

В 21с 37/08

Государственный комитет

Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621.791.762.039 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Кушнир, В. Г. Борецкий, Г, Г. Семак, П. И, Щукин, В. М. Дитчук, И. П. Данилкив и В. А. Сокирко

Трест «Прикарпатбурнефть» (71) Заявитель (54) ГРАТО С Н ИМАТ ЕЛ Ъ

ДЛЯ СНЯТИЯ ВНУТРЕННЕГО ГРАТА

И ЧАСТИ УСИЛЕНИЯ СВАРНОГО ШВА

ПРИ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ ОБСАДНЫХ ТРУБ

На буровых предприятиях объединения

«Укрзападнефтегаз» впервые в Советском

Союзе испытан, внедрен и теперь широко применяется новый способ крепления нефтя|ных и газовых скважин обсадными колоннами, заключающийся в том, что вместо обычных обсадных труб, соединяющихся с помощью резьбо вых соединвний, в скважину спускаются гладкие безмуфтовые трубы, соед иненные в колонну с помощью сварки контактным способом стыкосвар ной машиной, разработанной институтом электросварки им. Е. О. Патона. Указанный способ крепления имеет целый ряд существенных преимуществ по сравнению с обычными за счет зна чительного улучшения качества (повышения прочности и герметичности) обсадных колонн и сокращения затрат па крепление скважин.

Однако при спуске стыкосварных колодин имеет место образование так называемого грата, усиления на стыке свариваемых труб с внутренней их стороны, что уменьшает внут рекний диаметр колонны. Это осложняет цемептирование колонны, проведение электрометрических работ, спуск в колонну бурильного инструмента и насосно-компрессор ных труб, установку пакеров и проведение различных работ при испытании и эксплуатации сиважи н.

Из-за отсутствия устройства и способа снятия грата в процессе сварки и спуска колонны цемонтирование производится при наличии образовавшегося грата, что приводит к

5 затрудняющим качественное цементирование технологическим осложнениям, выражающим ся в следующем:

1. В процессе сварки при опла влении концов труб часть металла выбрасывается в

1р виде искр и оседает в ниж|ней части колонны на обратном клапане. При вызове циркуляции образовавшаяся масса запрессовывает клапан и не дает возможности провести цементирование колонны.

2. Уменьшается проходной диаметр, и наличие острых уступов не позволяет применять продавочные пробки при производстве сложного цементирования глубоких снважин. Указанный грат устраняется путем райберовки

2р после цементирования скважины, на что теряется много времени и средств. Рейберовка производится вращением колонны бурильного инструмента, вооруженного райбером, и сводится к шаблонировке внутреннего отверстия до определенной величины (например, до диаметра 118 мм при спуске обсадочных труб диаметром 146 мм).

Обсадная колонна состоит из труб с различной толщиной стенки, поэтому внутренний диаметр колонны не является постоян3 ным по всей ее длине и колеблется, например для обсадных труб диаметром 146 мм в пределах 122 — 133 мм. При этом наиболее тонкостенные трубы устанавливаются в средней части колонна, а толстостенные — у забоя и устья. По этой причине существующим способом невозможно достичь пол ного снятия грата в интервале установки тонкостенных труб, где он остается почти не тронутым райбером с максимально, возможным диаметром, который можно опустить с трубы с максимальной толщи ной стенки на устье скважины. Внутренняя поверхность стыков, обработанная существующим способом, не отвечает технологическим требова|ниям при выполнении работ, связанных с освоением и эксплуатацией скважины.

Существующие способы и устройства для удаления внутреннего грата, образоваашегося при контактной стыковой сварке труб, не могут быть применены при контактной свар ке обсадных труб над устьем скважины по следующим причинам: трубы овариваются в вертикальном положении; доступ к свариваемому стыку возможен только с одной сторо ны, через, верхнюю трубу длиной 10 — 13 м; время на снятие грата должно быть ми нимальным и совмещаться с другими технологическими операциями при спуске колонны; устройство должно вписываться в фонарь вышки, быть быстросъемным и транспортабельным.

В предлагаемом устройстве для повышения производительности и расширения эксплуатационных возможностей привод перемещения выполнен,в виде двустороннего пневмоцилиндра ударного действия, снабжен ного регулятором давления и фиксирующим устройством, удерживающим шток цилиндра от перемещения, при этом шток соединен с инструментом тросом.

На фиг. 1 изображено описывавмое устройство; на фиг. 2 — двусторонний пневмопривод ударного действия; на фиг. 3 — ин струмент для срезания грата и части усиления.

Оно состоит из двустороннего пновмопривода ударного действия 1, устанавливаемого на свободной площадке возле буровой, инструмента 2, находящегося в процессе сварки внутри труб, свариваемых в колон ну над устьем скважины, троса 3, соединяющего инструмент с пневмоприводом. Трос, прикрепленный к штоку пнавмопривода, проходит через направляющий ролик 4, расположенный под полом буровой, защитную трубу 5, ролик 6 на поясе вышки 7, клиновой элева тор 8 и .верхнюю свари ваемую трубу 9.

На конце троса через изолятор 10 подвешен инструмент, состоящий из несколыких шарнирно соединенных между собой звеньев 11. На нижнем звене укреплена режущая коронка 12, удерживаемая гайкой 13 с центрирующими элементами 14. Режущие коронки берутся,в зависимости от диаметра и тол468728

4 щины стенок труб. Сварка труб осуществляется установкой 15. На полу буровой возле стыкосварной машины монтируется пульт упра вления устройством 16. Пневмопривод на

5 время работы крепится растяжками .к металлоконструкциям 17 на буровой.

Двусторонний пневмопривод ударного действия (см. фиг. 2) состоит из пневматическо го цилиндра двустороннего действия 18, смонтированного на раме 19. Перемещение поршня 20 пневматического цилиндра вместе со штоком 21 и упорной гайкой 22, приспособленной для подсоединения к ней рабочего троса, ограничено втулкой 23, посаженной на !

5 шток таким образом, чтобы в исходном положении поршень разделял цилиндр на две полости Г и ц. С передней крышкой цилиндра и рамой жестко соединен корпус 24 фиксирующего устройства, предназначенного для удерживания поршня и штока с упорной гайкой от перемещения при впуске сжатого воздуха в полость Г. Фиксирование поршня штока с упорной гайкой производится упором подвижного рычага 25, управляемого пнев моцилиндром двустороннего действия 26, который прикрепляется шарнирными соединениями к неподвижному рычагу 27, приварен ному к корпусу фиисирующего устройства и к подвижному рычагу.

3() На передней крышке рабочего цилиндра смонтирован пневморазрядник 28, через который производится впуск сжатого воздуха в полость Г, а также сообщение этой полости с атмосферой и быстрое стравливание давления при прекращении подачи сжатого,воздуха в нагнетательную ливонию. На задней крышке ра бочего цилиндра смонтирован специальный пневморазряд ник 29, через который впускаемся сжатый воздух в полость Д, сооб4р щающуюся с атмосферой при рабочем ходе поршня пневмопривода и дросселируется давление в ней при торможении порш ня. Для контроля давления воздуха в полости Г уста навливается манометр 30.

В работе устройспва используется сжатый воздух от пневмосистемы буровой. От пульта управления к пнввмоприводу прокладьгваются воздухопроводы для управления перемещением рабочего поршня пневмоприво да и управления фиксирующим устройством.

Регулируется величина кинетической энергии, сообщаемой инструменту при срезании грата в трубах различных диаметров и толщин стенок путем изменения давления воздуха, впу;,. скаемого в полость Г .пневмопривода, для чего на пульте управления предусмотрен регулятор давления.

Удаление грата осуществляется срезанием его при прохождении инструмента снизу вверх с определенным запасом кинетической энергии. Вес инструмента †определяет расчетом из условия получения им кинетической энергии, необходимой для срезания грата и той скорости движения инструмента, которую н; обеспечивает пне вмопривод при определен5 ном объеме и давлении воздуха в полости 1 пневмоцилиндра.

Для удобства затаскивания инструмента B трубу через верхний ее конец при подъеме трубы в фонарь вышки и облегчения .выхода инструмента из трубы при опускании колонны в скважину он выполнен в виде нескольких шарнирно соединенных между собой звеньев. Часть звена, находящегося в зоне оварки стыка, имеет несколько меньший диаметр, чем остальные звенья.

Это сделано с целью увеличения зазора между внутренней поверхностью сва риваемых труб и телом што ка, так ка к в процессе аварки в этой зоне на штоке образуется налет из выброшенного в виде искр металла.

Периодически, по мере нарастания налета, он удаляется с поверхности штока. Однако диаметр этой части звена выбирается максимально возможным с тем расчетом, чтобы основная масса выбрасываемых из зоны сварки внутрь трубы искр ударялась в шток и прилипала к нему, или, потеряв скорость и температуру, не образовывала бы упомянутого налета на внутренней по верх ности труб в зоне стыка.

Та часть искр, которая не прилипла и штоку, осыпается и оседает на режущей коронке, зазор между которой и внутренней поверхностью труб подбирается минимальным в соответствии с толщиной стенки свари ваемых труб и допустимыми нормами на их овальность. На верхнем звене инструмента устана)вливается электроизолятор, предотвращающий со прикосновение инструмента с верхней сваривавмой трубой.

Инструмент для срезания грата и части усиления (см. фиг. 3) состоит из нескольких шарнирно соединенных между собой звеньев 11. На ниинее звено насажена круговая режущая коронка 12, удерживаемая гайкой 13. Для рассечения срезаемого кольца грата и усиления с целью облегчения снятия с коронки срезанного металла над кольцевой коронкой устанавливается специальный делитель 31, имеющий три ножа, расположенных под углом 120 (см. фиг. 3, разрез по

Б — Б).

Для центрирования коронки внутри трубы и обеспечения более равномерного снятия грата по периметру трубы удерживающая гайка имеет три расположенных под углом

120 центрирующих элемента 14 (см. фиг. 3, разрез по В- — В), состоящих из качающихся плавно в, поджимающихся пружинами 32.

Режущая часть коронки заточена под определецными передним и задним углами, величина которых определяется условиями работы инструмента, Принцип действия устройства. Исходное положение поршня со штоком пневмоудара указано на фиг. 2. Перед установкой свариваемой трубы в клиновой элеватор включением крана на пульте управления полость Г заполняется сжатым воздухом, и

4бв728

6 поршень пневмопри вода перемещается в крайнее левое положение, поднимая инструмент в крайнее верх нее положение. После установки и закрепления в клиновом элеваторе трубы в нее .вставляется нижнее звено подвешенного на тросе инструмента.

Талевой системой буровой установки труба приподнимается в вертикальное положение. В это время инструмент, изгибаясь на

1р шарнирах, под собственным ввсом опускается внутрь трубы. После подъема и центровки трубы зажимным устройством сварочной установки путем переключения кранов на пульте управления воздух из полости Г стравлид вается в атмосферу и производится впуск воздуха в полость Д.

Поршень под давлением сжатого воздуха и под действием веса инструмента перемещается в крайнее правое положение, а инструмент опускается в отцентрированных труоах ниже свариваемого стыка и занимает исходное положение. После этого впускается сжатый воздух в пнеьмоцилиндр фиксирующего устройства и с помощью его стопорится от перемещения шток пневмопривода. После стопорения штока полость Г заполняется сжатым воздухом определенного давления, а полость Д освобождается от сжагого воздуха и через специальный разрядник сообщается с атмосферой.

В аком состоянии устройство готово для снятия грата. После окончания процесса сварки путем включения крана управления цилиндром фиксирующего устройства поршень и шток пнеэмопривода освобождаются и под действием сжатого воздуха, находящегося в полости Г, приобретают ускоренное движение.

Инсгрумент, находящийся в сваренной

4О колонне и соединенный со штоком пневмопривода тросом, получает при их движении необходимую скорость. Двигаясь снизу вверх с большой скоростью и определенным запасом кинетической энергии, инструмент при

4з прохождении через сваренный стык ударяется режущей коронкой о грат и усиление и срезает их.

После срабатывания фиксирующего устройстга ускоренное движение поршня со

„о штоком на определенном участке хода достигается за счет разности давлений полости l и полости Д. Торможение поршня со штоком будет происходить за счет дросселирования выходящей струи воздуха из полости Д при . приближении поршня к задней крышке пневмоцили ндра. До начала сварки и процесса снятия грата инструмент находится ниже свариваемого стыка на определенном уровне, Расстояние между стыком и режущей коронкой измеряется величиной хода поршня, на котором он имеет ускоренное движение после срабатывания фиксирующего устройства, и фиксируе.ся длиной каната в зависимости от уровня положения стыка.

65 Поскольку стык в процессе сварки в каж7 дом случае находится на одинаковой высоте от стола ротора и длинна каната не меняется в процессе спуска колонны, то расстояние между стыком и режущим инструментом в исходном положении постоянное и не зависит от длины свариваемых труб. Это расстояние регулируется один раз до начала спуска колонны, После охлаждения стыка производится спу ск обсадной колонны. При опускании верхнего торца трубы до уровня, на котором будет осуществляться сварка ее со следующей трубой, инструмент полностью выходит из трубы и остается в подвешенном состоянии, а колонна подвешивается на пневматических клиньях, встроенных в ротор. Клиновой элеватор освобождается для приема следующей трубы. В это время можно осмотреть инструмент, удалить с него кольцо срезанного металла или сменить, в случае необходимости, режущую коронку.

Давление из полости Г не снимается. Инструмент в,крайнем верхнем положении го468728

8 тов к подаче в очередную трубу. Далее процесс повторяется со следующей трубой.

Предмет изобретения

Гратосниматель для с нятия внутреннего грата и части усиления сварного шва при контактной сварке обсадных труб, содержащий привод перемещения и режущий инст1г, румент, выполненный в виде сменных режущих коровенок, снимающих грат и часть усиления при движении инструмента снизу вверх в один проход, с регулированием уровня исходного положения инструмента, отличаю15 бийся тем, что, с целью повышения производительности, расширения эксплуатацHQHIHbIx возможностей, привод перемещения выполнен в виде д вустороннего пневмоцилиндра ударного действия, снабжен ного регулятором

20 давления и фиксирующим устройством, удержывающим шток цилиндра от перемещения, при этом шток соединен с инструментом тросом.

468728

Фиг, 8

Составитель Е. Валетов

Техред E. Подурушина

Корректор Н. Лебедева

Редактор В. Фельдман

МОТ, Загорский филиал

Заказ 5503 Изд, № 1411 Тираж 1059 Подписное

ЦНИИПИ Государственного Комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5