Устройство для захвата труб в роторе

 

Изобретение относится к устройствам для спуска и подъема труб и бурения скважин. Устройство для захвата труб в роторе, включающее корпус, центратор, вкладыши под клинья, установленные между ограничителями хода и соединенные посредством шарнирных подвесок с державками, зажим ведущей трубы со вставками, подъемные планки с ограничителями их хода, кольцо, рычаг и силовой цилиндр, предложено выполнить с возможностью охвата зажимом ведущей трубы боковых поверхностей вкладышей, которые соединены с центратором и корпусом посредством штифтового и болтовых соединений, а зажим ведущей трубы выполнен по крайней мере из двух частей, соединенных между собой шарнирными разъемами, причем вставки и разъемы размещены между вкладышами. Такое выполнение устройства позволит упростить и облегчить его конструкцию, выполнить ее более компактной, расширить диапазон диаметров захватываемых труб, уменьшить износ, повысить удобство и безопасность работ, выполнить более компактной конструкцию ключа для свинчивания - развинчивания труб замкнутого типа. 4 з. п.ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к средствам для спуска и подъема труб и бурения скважин.

Известно устройство для захвата труб, содержащее корпус, вкладыши, клинья, зажим, механизм передачи вращения от зажима к ротору (авт. св. СССР N 742574, кл. E 21 B 19/10, 1978).

Такое устройство не обеспечивает передачи больших крутящих моментов. Известно также устройство для захвата труб в роторе, включающее корпус с наружным опорным выступом, центратор, вкладыши под клинья, выполненные с опорными и наклонными плоскостями и плашками, установленные между ограничителями хода и соединенные посредством осей и подвесок с державками, закрепленными на подъемных планках, взаимодействующими с ограничителями вертикального хода, зажим ведущей трубы со вставками, кольцо, рычаг и силовой цилиндр (патент РФ 2041336, кл. E 21 B 19/10, 1993).

Такое выполнение устройства хотя и позволяет повысить передаваемый крутящий момент, но не обеспечивает снижение износа, повышение удобства и безопасности работ. Конструкция этого устройства громоздкая и тяжелая. Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в том, чтобы избежать упомянутых осложнений и создать такую конструкцию устройства для захвата труб в роторе, которая при относительной ее простоте и снижении массы позволяет расширить диапазон диаметров захватываемых труб, уменьшить ее износ, повысить удобства и безопасность работ.

Это достигается благодаря тому, что в устройстве для захвата труб в роторе, включающем корпус с наружным опорным выступом, центратор, вкладыши и клинья, установленные между ограничителями хода и соединенные посредством осей и шарнирных подвесок с державками, закрепленными на подъемных планках, зажим ведущей трубы со вставками, подъемные планки с вертикальными ограничителями их хода, кольцо, рычаг и силовой цилиндр, предложено выполнить зажим ведущей трубы с возможностью охвата боковых поверхностей вкладышей, которые соединены с центратором и корпусом посредством штифтовых и болтовых соединений, а зажим ведущей трубы - по крайней мере из двух частей, соединенных между собой шарнирными разъемами, причем вставки и разъемы размещены между вкладышами.

Предложено также выполнить вставки с внутренней проточкой, предназначенной для взаимодействия со смежными гранями ведущей трубы, а внутреннюю поверхность корпуса выполнить ступенчатой, на поверхности большего диаметра которой установлены боковые ограничители хода вкладышей и подъемных планок.

Кроме того, предложено верхние части вкладышей попарно соединить между собой перемычками дугообразной формы и в них выполнить ограничители боковых перемещений клиньев, а средние части перемычек выполнить с проушинами для соединения с крюком подъемного средства. При этом клин выполнен с единой открытой с боков опорной для плашек плоскостью с глухими и сквозными отверстиями для крепления плашек в осевом, радиальном и боковом направлениях и карманами на боковых поверхностях для расположения в них фиксирующих плашки средств.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства, разрезе; на фиг. 2 - вид сверху в момент установки вкладышей; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 1 при захвате обсадных труб; на фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг. 7 - сечение Д-Д на фиг. 3; на фиг. 8 - сечение Е-Е на фиг. 2; на фиг. 9 - приспособление для смены долота; на фиг. 10 - вид Ж на фиг. 9; на фиг. 11 - вид спереди на клине с плашками; на фиг. 12 - вид сверху на клин; на фиг. 13 - вид сзади на клин без плашек: на фиг. 14 - сечение З-З на фиг. 13; на фиг. 15 - сечение И-И на фиг. 14 (повернуто).

Ротор 1 (фиг. 1) выполнен с центральным проходным отверстием, в котором установлен корпус 2 предлагаемого устройства. Внутренняя поверхность корпуса 2 выполнена ступенчатой и образована двумя цилиндрическими поверхностями 3 и 4 разного диаметра. На поверхности 3 и 4 опираются вкладыши 5, причем опорная поверхность 4 большего диаметра расположена выше наружного опорного выступа 6, выполненного снаружи корпуса 2. Нижняя часть корпуса 2 выполнена с внутренним цилиндрическим буртом 7, в котором выполнены вертикальные ограничители хода 8 подъемных планок 9 и пазы под шлицевое соединение 10 с центратором 11 (фиг. 1, 3).

В верхней части корпуса 2 (фиг. 2, 5) на цилиндрической поверхности 4 большего диаметра выполнены направляющие выступы 12 и 13. Направляющие выступы 12 служат для ограничения боковых перемещений вкладышей 5, а также клиньев 14 (фиг. 3) для обсадных труб больших диаметров с плашками 15, установленных в тонких вкладышах 16 (фиг. 5). Направляющие выступы 13 служат для ограничения боковых перемещений подъемных планок 9. Направляющие выступы 13 (фиг. 5) расположены в устройстве равномерно по диаметру корпуса 2 между направляющими выступами 12. Вкладыши 5 (фиг. 6) попарно установлены на каждой половине центратора 11 и каждый из них закреплен на центраторе и жестко соединен с ним посредством штифтов 17, расположенных между болтами 18. В верхней части вкладыши 5 (фиг. 2) соединены между собой попарно перемычкой 19 дугообразной формы, выгнутой наружу, средняя часть которой выполнена в виде проушины 20 (фиг. 8) с отверстиями разного диаметра 21 и 22 (фиг. 8), в которые устанавливается подъемный крюк 23, фиксируемый по центру тяжести половины центратора 11 с двумя вкладышами 5.

Соединение каждой перемычки 19 с вкладышами 5 выполнено с использованием ограничителей 24 (фиг. 1 и 2) бокового перемещения клиньев 25 для бурильных труб в верхнем и нижнем их положениях. Каждый из клиньев 25 оснащен по крайней мере двумя рядами плашек 26 и 27, причем клинья выполнены с глухими и сквозными отверстиями для крепления плашек в осевом, радиальном и боковом направлениях.

Зажим 28 (фиг. 1, 3) ведущей трубы 29 установлен внутри и между вкладышами 5, охватывая с зазором их боковые поверхности 30, причем шарнирные разъемы 31 двух половин зажима 28 размещены между вкладышами 5 с пальцевым фиксатором 32. Полукруглые вставки 33, охватывающие грани ведущей трубы 29, имеют центры 34 с осями, размещенные ближе к оси 35 ведущей трубы 29, чем центры 36 скругления граней ведущей трубы 29, причем в плоскости шарнирных разъемов 31 полукруглые вставки 33 выполнены из двух половин 37 и 38. При снятых вкладышах 5 между направляющими выступами 12 (фиг. 9 и 10) устанавливается на торец 39 крестовина 40 для долот 41, имеющая ответную форму выступов 42.

Клинья 25 при бурении устанавливаются на П-образных упорах 43 (фиг. 4), надетых на подъемные планки 9 с замыкающей поворотной щеколдой 44, располагаемой в пазах 45 упоров 43 и фиксируемой от поворота пружинным фиксатором 46. Привод подъема и опускания клиньев 14 и 25 (фиг. 1, 5) состоит из кольца 47, связывающего планки 9, рычага 48, кронштейна 49, прикрепленного к ротору 1, силового цилиндра 50 и крана управления 51.

Каждый клин (фиг. 11, 15) выполнен с одной наклонной к оси ротора плоскостью 52 и одной опорной плоскостью 53, параллельной оси ротора, предназначенной для установки на ней по крайней мере двух полноохватных плашек 26 и 27, расположенных друг над другом. В нижней части клина 25 выполнен уступ 54 для опоры на него нижней плашки 26. Плашки 26 и 27 ориентированы на плоскости 53 клина 25 с помощью штифтов 55, концы которых расположены в отверстиях под них соответственно в теле плашек 56 и 57 и клина 58 и 59.

Крепление плашки 26 на клине 25 производится с помощью по крайней мере одного болта 60, гайки 61 и контровочной шайбы 62, установленных в кармане 63, выполненном в клине 25.

Плашку 27 (фиг. 11, 13, 14) устанавливают на плашку 26, ориентируют штифтом 55 и фиксируют на клине с помощью по крайней мере одного болта 60, гайки 61 и контровочной шайбы 62, установленных в кармане 64 аналогичном карману 63. Клин 25 (фиг. 12) выполнен с прорезью 65 в его верхней части со стороны наклонной плоскости 52, в которой частично расположена шарнирная подвеска 66, соединенная с клином 25 осью 67. Продольная ось прорези 65 проходит через центр кривизны зубчатой поверхности 68, выполненной на каждой из плашек 26 и 27 (фиг. 12).

Клин 25 через шарнирную подвеску 66 соединен с державкой 69 (фиг. 11), закрепленной на подъемных планках 9, посредством оси 70, установленной в щеках, выполненных со стороны вогнутой части державки 69. Вкладыши 5 соединены с корпусом 2 штифтами 17 и подвижными штифтами 71 (фиг. 1).

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При спускоподъемных операциях с бурильными трубами.

Для работы используется комплект устройства, состоящий из корпуса 2 (фиг. 1), вкладышей 5 с центратором 11, подъемных планок 9 с кольцом 47, клиньев 25 с плашками 26 и 27, рычага 48, кронштейна 49 с силовым цилиндром 50, крана управления 51. При подъеме клиньев 25 рычаг 48 поднимает кольцо 47 с планками 9 (левая часть фиг. 1), а при опускании клиньев рычаг 48 опускает кольцо 47 с планками 9.

При бурении.

На ведущую трубу 29 сбоку надевается и фиксируется пальцевым фиксатором 32 (фиг. 7) зажим 28.

Затем зажим 28 ведущей трубы 29 опускается между поднятыми клиньями 25, вкладышами 5 на центратор 11. Клинья 25 опускаются на предварительно установленные на планках 9 упоры 43 с зазором относительно ведущей трубы 29. Вращение от ротора 1 передается на корпус 2, затем через штифты 17 на вкладыш 5 и через зажим 28 на ведущую трубу 29. Взаимодействие зажима 28 с ведущей трубой 29 осуществляется через круглые вставки 33, а исполнение этих вставок с центрами 34, размещенными ближе, к оси 35 ведущей трубы 29, чем центры 36 округления граней ведущей трубы 29, дает возможность обеспечить равномерно распределенное давление на ведущую трубу 29 в зоне контакта с вставками 33.

После завершения бурения на ведущей трубе 29 поднимается зажим 28 и снимается после подъема пальцевого фиксатора 32 и разведения 2-х половин зажима 28.

При смене долота.

На место снятых клиньев 25, вкладышей 5 с центратором 11 в корпус 2 между выступами 12 устанавливают крестовину 40, используемую для размещения долота (его свинчивают или развинчивают).

При спуске обсадных колонн.

В корпусе 2 при снятых клиньях 25, вкладышах 5 с центратором 11 устанавливают тонкие вкладыши 16, а к планкам 9 прикрепляются клинья 14 с плашками 15. Клинья 14 при опускании захватывают обсадные трубы, а при подъеме освобождают колонну труб.

Использование предлагаемого устройства позволит упростить и облегчить его конструкцию, расширить диапазон диаметров захватываемых труб, обеспечить уменьшение износа конструкции, повысить удобства, надежность и безопасность работы, выполнить более компактно конструкцию ключа для свинчивания - развинчивания труб замкнутого типа.

Формула изобретения

1. Устройство для захвата труб в роторе, включающее корпус с наружным опорным выступом, центратор, вкладыши под клинья, выполненные с опорными и наклонными плоскостями и плашками, установленные между ограничителями хода и соединенные посредством осей и шарнирных подвесок с державками, закрепленными на подъемных планках с возможностью их взаимодействия с вертикальными ограничителями хода, зажим ведущей трубы со вставками, кольцо, рычаг и силовой цилиндр, отличающееся тем, что зажим ведущей трубы охватывает боковые поверхности вкладышей, которые соединены с центратором и корпусом посредством штифтовых и болтовых соединений, и выполнен зажим ведущий трубы по крайней мере из двух частей, соединенных между собой посредством шарнирных разъемов, причем вставки и разъемы размещены между вкладышами.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вставки выполнены с внутренней проточкой, форма которой соответствует форме смежных граней ведущей трубы, и из двух половин, расположенных в месте шарнирных разъемов.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что внутренняя поверхность корпуса выполнена ступенчатой и на поверхности большего диаметра установлены боковые ограничители хода вкладышей и подъемных планок.

4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что верхние части вкладышей попарно соединены между собой посредством перемычек дугообразной формы и в них выполнены ограничители боковых перемещений клиньев, а средняя часть дугообразной перемычки выполнена с проушиной для соединения с крюком подъемного средства.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что клин выполнен с единой, открытой с бoкoв опорной для плашек плоскостью с глухими и сквозными отверстиями для крепления плашек в осевом, радиальном и боковом направлениях и с карманами на боковых поверхностях для расположения в них фиксирующих плашки средств.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15