Тяговая цепь для спуска и подъема непрерывных стальных труб

 

Изобретение относится к области эксплуатации и подземного ремонта нефтяных скважин и предназначено для спуска и подъема непрерывных стальных труб. Сущность изобретения заключается в том, что тяговая цепь для спуска и подъема непрерывных стальных труб содержит фрикционные колодки, причем фрикционная колодка снабжена вставным сухарем, состоящим из четырех частей, две из которых стальные, а две выполнены из композиционного материала, причем стальные составляющие сухаря расположены по краям фрикционной колодки, а две другие размещены между ними, при этом в качестве композиционного материала использован углепластик, а площадь поверхности стальных составляющих сухаря относится к площади поверхности составляющих, выполненных из композиционного материала, как 1:1,5. Изобретение обеспечивает высокое тяговое усилие фрикционных колодок на протяжении всего периода эксплуатации длинномерной стальной трубы. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области эксплуатации и подземного ремонта нефтяных скважин с применением непрерывных стальных труб и штанг.

Известна тяговая цепь для спуска и подъема непрерывных стальных труб и штанг, наматываемых на барабан, содержащая фрикционные колодки, оси, щеки цепи (А.С. N 785458, E 21 B 19/00, публ. 07.12.80, бюлл. N 45).

С помощью тяговых цепей производят спуск и подъем длинномерных труб с целью проведения ремонтных работ в скважине для восстановления добычи нефти и газа.

Недостатком известного устройства является то, что в процессе многократных изгибов длинномерная стальная труба изменяет свой профиль и приобретает овальность. Это, в свою очередь, уменьшает площадь охвата фрикционными колодками длинномерной трубы и, как следствие, уменьшается тяговое усилие, создаваемое фрикционными колодками. Увеличение прижимного усилия колодок ведет к повреждению сухарей фрикционных колодок, выполняемых, как правило, из закаленной стали, имеющей к тому же и низкий коэффициент трения.

Технический эффект от использования предлагаемого технического решения может быть выражен в обеспечение высокого тягового усилия фрикционных колодок на протяжении всего периода эксплуатации длинномерной стальной трубы.

Указанный технический результат достигается следующим образом.

Тяговая цепь для спуска и подъема непрерывных стальных труб содержит фрикционные колодки, оси, щеки цепи, причем фрикционная колодка снабжена вставным сухарем, состоящим их четырех частей, две из которых стальные, а две выполнены из композиционного материала. Стальные составляющие сухаря расположены по краям фрикционной колодки, а две другие размещены между ними. В качестве композиционного материала использован углепластик. А площадь поверхности стальных составляющих относится к площади поверхности составляющих, выполненных из композиционного материала, как 1 : 1,5.

При этом все составляющие сухаря закреплены в специальном гнезде и находятся в плавающем состоянии в пределах зазоров между гнездом и составляющими сухаря.

Благодаря тому, что фрикционная колодка снабжена вставным сухарем, состоящим их четырех частей, две из которых стальные, а две - выполнены из композиционного материала, а профиль стальных составляющих сухаря соответствует номинальному наружному диаметру трубы, обеспечивается достаточное усилие фрикционных колодок для восстановления ее первоначального сечения.

Целесообразно в качестве композиционного материала использовать углепластик в связи с тем, что этот материал обладает высокими прочностными характеристиками и имеет высокий коэффициент трения. При этом труба входит в контакт по всей площади с углепластиковыми составляющими сухаря, имеющим повышенный коэффициент трения.

Выбор процентного соотношения площади поверхности стальных составляющих и площади поверхности составляющих, выполненных из композиционного материала, как 1 к 1,5 обусловлен обеспечением необходимого усилия, прикладываемого к трубе, и обеспечением необходимого контакта в зоне захвата.

На фиг. 1 изображен общий вид тяговой цепи; на фиг.2 - сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б фиг.2.

Тяговая цепь содержит фрикционную колодку 1 со вставленным в специальное гнездо сухарем 2, который состоит из двух стальных составляющих сухаря 3, находящихся на краях фрикционной колодки 1, и двух углепластиковых составляющих сухаря 4, находящихся между стальными составляющими сухаря 3.

Передача тягового усилия на фрикционную колодку 1 производится через ось 5, оборудованную роликом 6 и щекой 7.

При работе длинномерная стальная труба помещается между двумя фрикционными колодками 1 тяговой цепи, профиль которых соответствует начальному наружному диаметру трубы без учета ее деформации (овальности). На колодки передается сжимающее усилие, причем благодаря стальным составляющим сухаря 3 это усилие может быть достаточным для деформации трубы из деформированного сечения в первоначальное круглое. При этом труба входит в контакт по всей площади с углепластиковыми составляющими сухаря 4, имеющими повышенный коэффициент трения.

За счет зазоров между гнездами фрикционной колодки 2 и составляющими сухаря происходит ориентировка каждой составляющей сухаря наибольшей площадью соприкосновения по отношению к длинномерной стальной трубе, что обеспечивает высокое тяговое усилие цепи.

Формула изобретения

1. Тяговая цепь для спуска и подъема непрерывных стальных труб, содержащая фрикционные колодки, оси, щеки цепи, отличающаяся тем, что фрикционная колодка снабжена вставным сухарем, состоящим из четырех частей, две из которых стальные, а две выполнены из композиционного материала, причем стальные составляющие сухаря расположены по краям фрикционной колодки, две другие размещены между ними.

2. Цепь по п. 1, отличающаяся тем, что профиль стальных составляющих сухаря соответствует номинальному наружному диаметру трубы.

3. Цепь по п.1, отличающаяся тем, что составляющие сухаря из композиционного материала выполнены углепластиковыми.

4. Цепь по п.1, отличающаяся тем, что площадь поверхности стальных составляющих относится к площади поверхности составляющих, выполненных из композиционного материала, как 1 : 1,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3