Устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли промышленности, а именно к технологии спускоподъемных операций насосно-компрессорных труб в сочетании с насосными штангами. Штанговый захват на участке между контрключом и наружными выступами снабжен поворотной наружной втулкой с жестко связанным с последней внутренним центратором. Поворотная наружная втулка и внутренний центратор имеют открытый зев под насосную штангу и установлены с возможностью фиксации поворота относительно штангового захвата. Наружные выступы штангового захвата относительно пазов стойки выполнены самоустанавливающимися. В качестве привода вращения штанг использован подвесной трубный ключ с гидромотором, снабженный сменными подвижной и неподвижной челюстями. Захватная рабочая поверхность челюстей выполнена под квадрат насосной штанги. Устройство обеспечивает простоту, надежность и универсальность оборудования, применяемого при спускоподъемных операциях насосно-компрессорных труб в сочетании с насосными штангами, повышает производительность труда. 5 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли промышленности, а именно к технологии спуско-подъемных операций насосно-компрессорных труб в сочетании с насосными штангами.

Известен механизм для свинчивания и развинчивания штанг (а.с. 810933), включающий привод вращения штанг, штанговый захват, который снабжен контрключом с расточками под головку насосной штанги в верхней части штангового захвата и наружными выступами в нижней его части, выполненными под соответствующие пазы, предусмотренные на стойке с узлом крепления ее к устьевому оборудованию.

Штанговый захват в этом механизме несовершенен тем, что в нем отсутствует центратор, который бы обеспечивал соосность насосной штанги и штангового захвата на любой стадии технологического процесса независимо от внешних факторов. Как указано в описании, при спуске на штангу, находящуюся на мостках, надевается штанговый захват, а на последний - трубный элеватор.

Штанговый захват при этом поворачивается зевом вверх для того, чтобы при подъеме захвата головка насосной штанги попала по центру в верхнюю расточку контрключа. Это значит, что для обеспечения надежной безопасной работы необходимо соблюдать определенные условия - штанговый захват относительно трубного элеватора должен быть установлен строго в требуемом положении.

Кроме того, не во всех случаях выступы штангового захвата могут попасть в соответствующие пазы стойки, и тогда их совпадение происходит в динамике, под действием осевых нагрузок, непосредственно в начале операции свинчивания или развинчивания одновременно. Однако это приводит к преждевременному выходу из строя механизма.

Ограничитель крутящего момента в виде штангового ключа с проточками на ручке нерационален, т.к., например, перед спуском насосных штанг появляется необходимость запастись таким количеством ручек с проточками, которое бы соответствовало количеству штанговых соединений.

Техническая задача состоит в обеспечении универсальности, надежности устройства и повышении производительности труда при проведении спуско-подъемных операций насосных штанг.

Поставленная задача достигается тем, что штанговый захват на участке между контрключом и наружными выступами снабжен поворотной наружной втулкой с жестко связанным с последней внутренним центратором, причем поворотная наружная втулка и внутренней центратор снабжены открытым зевом под насосную штангу и установлены с возможностью фиксации поворота относительно штангового захвата, наружные выступы штангового захвата относительно пазов стойки выполнены самоустанавливающимися. А в качестве привода вращения штанг использован подвесной трубный ключ с гидромотором, снабженный сменными подвижной и неподвижной челюстями, захватная рабочая поверхность которых выполнена под квадрат насосной штанги.

На фиг.1. изображен продольный разрез устройства на объекте применения; на фиг. 2 - разрез по линии А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез по линии В-В на фиг.1; на фиг.4 - вид на развертку штангового захвата по стрелке Б на фиг.2; на фиг.5 - горизонтальный разрез подвесного трубного ключа (КПТ) по разрезной шестерне.

Общие сведения о КПТ.

Изделие имеет сертификат соответствия нормативным документам ГОСТ 12.2.003, правила в нефтяной и газовой промышленности". Сертификат NPJCC RU АЯ 04. ВО 1736 (Срок действия сертификата 18.11.99 по 18.11.2002. Орган сертификации POCCRU.001.11 АЯ 04. Завод изготовитель ОАО "Ижнефтемаш".

Устройство состоит из штангового захвата 1 (фиг.1), выполненного в виде полого корпуса с открытым боковым зевом 2 (фиг.2) под насосную штангу 3. Головка штангового захвата 1 выполнена так, что она содержит расточку 4 под муфту 5 насосной штанги 3, контрключ 6 - под ее квадрат 7 и по наружной конфигурации подходит под трубный элеватор 8. В средней части штанговый захват 1 снабжен наружной поворотной втулкой 9, жестко соединенной посредством соединительного элемента 10 с центратором 11, причем втулка 9 и центратор 11 имеют боковой открытый паз 2 того же назначения (фиг.2).

При повороте центратора на угол 12 он оказывается в положении 13 - "закрыто" (фиг. 2). Соединительный элемент 10 при этом также поворачивается на центральный угол 12 по предусмотренному в корпусе захвата пазу 14 (фиг. 4), переходя с одного крайнего положения "открыто" в другое крайнее положение "закрыто" (фиг.4), под которые для фиксации указанных положений в корпусе предусмотрены соответствующие углубления на величину 15. Это означает, что для перевода центратора 11 из одного положения в другое необходимо, держась за поворотную втулку 9, сперва ее приподнять, а потом после поворота на угол 12 опустить на величину 15.

Колонна насосных штанг 3 удерживается за счет буртика 16 на штанговом захвате на поверхности 17, которая контактирует с соответствующей опорной поверхностью 18 стойки 19, завернутой в муфту 20 устья скважины. Стойка 19 зафиксирована от проворота с помощью хомута 21, жестко связанного с устьевым оборудованием скважины (не показано).

Висящая на стойке 19, обхваченная штанговым захватом 1 колонна насосных штанг 3 лишена степени свободы вращения благодаря замковому соединению, состоящему из выступов 22 на корпусе штангового захвата 1 (фиг.1.3) и соответствующих впадин 23 на стойке 19. При попадании выступов 22 во впадины 23 образуется замок, исключающий проворачивание колонны штанг в целом при свинчивании или развинчивании очередной насосной штанги над муфтой 5 (фиг.1.) На входе в каждый из пазов 23 выполнен односторонний скос 24, что гарантирует нормальную работу замкового соединения. Например, если выступ 22 оказался смещенным относительно паза 23, то он все равно съедет по скосу 24 и, совершив сложное движение, спуск с одновременным поворотом войдет в паз 23, при этом направление поворота при срабатывании замка соответствует завороту штанговых соединений.

При спускоподъемных операциях приводом вращения насосных штанг для их свинчивания и развинчивания служит подвесной трубный ключ КПТ с гидромотором (не показан). В корпусе 25 (фиг.5) предусмотрен зев 26 с дверцей 27. В разрезной шестерне 28 расположены большие 29 и малые 30 ролики, челюстедержатель 31 с подвижной 32 и неподвижной 33 челюстями, снабженными штанговыми плашками 34, 35 соответственно. На фиг.5 челюсти 32, 33 расположены на развинчивание насосной штанги за ее квадрат 36. В принципе рабочие поверхности на плашках 34, 35, рассчитанные под квадрат штанги, можно заложить непосредственно на челюстях 32, 33. Однако проще изготовить штанговые плашки 34, 35 под уже имеющиеся трубные челюсти 32, 33, входящие в комплект КПТ, что улучшает показатель ремонтоспособности.

Устройство работает следующим образом. После спуска в скважину колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) с замковой опорой (не указаны), необходимо спустить колонну насосных штанг с насосным оборудованием. Для этого стойка 19 заворачивается в муфту 20 устья скважины и фиксируется хомутом 21. Расположенный на мостках плунжер вставного насоса (не указаны) соединяется с насосной штангой, на муфтовую головку которой надевается штанговый захват 1, центратор которого переводится в положение "закрыто" (фиг.2, 4), а на штанговый захват - трубный элеватор 8, подвешенный на крюк подъемника. После этого указанный насос со штангой отделяется от мостков и спускается в скважину через стойку 19, на которую садится штанговый захват 1. Элеватор 8 снимается со штангового захвата 1 и надевается на другой (второй) штанговый захват, предварительно надетый на очередную, лежащую на мостках насосную штангу, которая своим резьбовым концом (не указан) устанавливается в муфту 5.

Подвесной трубный ключ КПТ, отрегулированный на расчетный крутящий момент, установленный на уровне квадрата подлежащей свинчиванию (или развинчиванию) насосной штанги, подводится к последней. Прикоснувшись к квадрату 36, дверца 27 приоткрывается вовнутрь, и насосная штанга, пройдя через изначально совпадающие зевы 26 на корпусе 25 и разрезной шестерне 28, попадает в зону действия челюстей 32,33. При несовпадении квадрата с рабочей поверхностью штанговой плашки 35, расположенной на неподвижной челюсти 33, ключ может быть повернут в сторону разжатия до совпадения указанных сопрягаемых поверхностей, после чего ключ включается в режим зажатия, и штанга заворачивается в муфту 5. Контрключ 6 и выступы 22 штангового захвата 1, расположенные во впадинах 23 стойки 19, в это время воспринимают реакцию от крутящего момента ключа и обеспечивают стопорение всей колонны насосных штанг от проворота.

Когда процесс свинчивания (или развинчивания) закончен, делается реверс гидромотора и на хвостовой выступ подвижной челюсти 32 накатывается один из двух крайних малых роликов 30 разрезной шестерни 28, открывая ее, появляется возможность снять ключ с колонны насосных штанг. Если реверсивное движение во время не остановили, то малый ролик 30 заклинивает подвижную челюсть 32 между большим 29 и малым 30 роликом, и челюстедержатель 31 с открытой челюстью вращается с разрезной шестерней 28 как одно целое (см. Техническое описание и руководство по эксплуатации, АФНИ. 611544.002 ТО. Ключ подвесной трубный КПТ).

Для перехода с процесса свинчивания на процесс развинчивания (или наоборот) подвижную 32 и неподвижную 33 челюсти в челюстедержателе 31 меняют местами: на ось, где была подвижная челюсть, устанавливают неподвижную челюсть, и наоборот. Тогда подвижная челюсть зажимает квадрат штанги противоположным большим роликом разрезной шестерни при противоположном направлении вращения. На фиг.5 челюсти 32, 33 установлены в положении развинчивания.

Колонна насосных штанг 3 приподнимается, в результате чего штанговый захват 1 отделяется от стойки 19 и снимается с насосной штанги 3, предварительно установив центратор 11 в положение "открыто". Колонна насосных штанг на элеваторе 8 со штанговым захватом 1 сажается на стойку 19 и т.д.

Подъем колонны насосных штанг сопровождается теми же технологическими операциями, что и при спуске, но в обратной последовательности и посредством того же подвесного трубного ключа КПТ, но с переставленными челюстями 32, 33, т. е. предварительно поменяв их местами в челюстедержателе 31 непосредственно после спуска колонны насосных штанг.

С внедрением устройства отпадает необходимость в дорогостоящих штанговых элеваторах, штанговых ключах, штанговых крюках... Подвесной трубный ключ КПТ становится универсальным, найдя применение и для работы с насосными штангами. Объем оборудования и затраты на его приобретение сводятся к минимуму. Сокращается рабочее время, затрачиваемое на ранее имевшую место замену оборудования (оснастки) при переходах с НКТ на насосные штанги.

Устройство обеспечивает простоту, надежность и универсальность оборудования, применяемого при спускоподъемных операциях насосно-компрессорных труб в сочетании с насосными штангами, повышает производительность труда.

Формула изобретения

Устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг, включающее привод вращения штанг, штанговый захват с открытым зевом под насосную штангу, снабженный контрключом с расточками под головку насосной штанги в верхней части штангового захвата и наружными выступами в нижней его части, выполненными под соответствующие пазы, предусмотренные на стойке с узлом крепления ее к устьевому оборудованию, отличающееся тем, что штанговый захват на участке между контрключом и наружными выступами снабжен поворотной наружной втулкой с жестко связанным с последней внутренним центратором, причем поворотная наружная втулка и внутренний центратор имеют открытый зев под насосную штангу и установлены с возможностью фиксации поворота относительно штангового захвата, наружные выступы штангового захвата относительно пазов стойки выполнены самоустанавливающимися, а в качестве привода вращения штанг использован подвесной трубный ключ с гидромотором, снабженный сменными подвижной и неподвижной челюстями, захватная рабочая поверхность которых выполнена под квадрат насосной штанги.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5