Трубный ключ для насосно-компрессорных и бурильных труб

Изобретение относится к ручным инструментам, а именно к трубным ключам для насосно-комрессорных и бурильных труб. Трубный ключ содержит челюсти, образующие между собой полость - зев ключа, рукоятку и сухари, фиксирующую гайку, выполненную с возможностью осевого перемещения вдоль рукоятки. Одна из челюстей - стационарная выполнена совмещенной с рукояткой, а другая - сменная выполнена с возможностью осевого перемещения вдоль рукоятки. Челюсти выполнены со скошенными относительно продольной оси рукоятки ключа внутренними поверхностями и асимметричны друг другу. На наружной стороне сухаря, расположенного на внутренней стороне подвижной челюсти, обращенной к зеву ключа, выполнена зубчатая поверхность, аналогичная зубчатая поверхность выполнена на внутренней стороне, обращенной к зеву ключа, стационарной челюсти. Рукоятка, поперечное сечение которой выполнено в виде двутавра, выполнена с волнообразным выступом на ее верхней стороне. Сухарь, расположенный на внутренней стороне сменной челюсти, выполнен сменным и закреплен на указанной поверхности посредством винтов. Зубья зубчатых поверхностей челюстей выполнены с углом между сторонами соседних зубьев 90° и углом наклона поверхности зуба, направленной в сторону приложения усилия по завинчиванию либо развинчиванию, равным 30°, на боковых поверхностях рукоятки выполнены углубления величиной 0,25h, где h - толщина ручки, на противоположной от стационарной челюсти стороне рукоятки выполнено сквозное отверстие. Обеспечивается расширение функциональных возможностей трубного ключа за счет обеспечения возможности проводить завинчивание и развинчивание труб разных типоразмеров, в том числе большого диаметра. 6 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к трубным ключам для завинчивания и развинчивания насосно-компрессорных и бурильных труб (в дальнейшем труб) ручным методом в процессе текущего и капитального ремонта скважин (ТиКРС).

Трубные ключи представляют собой устройства для завинчивания или развинчивания труб в процессе их спуска в скважину и подъема из нее.

Трубные ключи, применяемые при ТиКРС, подразделяются на механические и ручные. Ручные трубные ключи в основном имеют конструкцию, состоящую из двух челюстей, шарнирно закрепленных между собой и образующих между собой полость, называемую зевом ключа, и двух рукояток. При этом они рассчитаны на завинчивание или развинчивание одного типоразмера труб, причем небольшого диаметра.

В процессе ТиКРС зачастую приходится осуществлять завинчивание и развинчивание труб большого диаметра, причем иной раз разных типоразмеров, не позволяющего использовать имеющиеся на вооружении бригад ТиКРС из-за их небольших диаметральных размеров зевов: трубы большого диаметра просто не могут поместиться в таком зеве из-за своих размеров, которые превышают размеры зева ключей.

Исходя их этих условий, для ТиКРС, наряду с существующими трубными ключами, необходимы специальные трубные ключи, обеспечивающие завинчивание и развинчивание труб большого диаметра с возможностью регулирования размера зева под любой диаметр труб.

Известен трубный ключ, включающий рукоятку с поджимающим выступом, скрепленное с ней посредством шарнира соединительное звено, подпружиненную фасонную челюсть, шарнирно закрепленную на соединительном звене, при этом соединительное звено снабжено второй симметрично расположенной подпружиненной фасонной челюстью [SU 690162 А, кл.2 Е21В 19/16. опубл. 05.10.79].

Известен трубный ключ для насосно-компрессорных и бурильных труб, содержащий челюсти, образующие между собой полость, называемой зевом ключа, рукоятку и сухари [Молчанов Г.В. и др. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. Учеб. для вузов. - М.: Недра, 1984. - С.323-327].

Известен трубный ключ для насосно-компрессорных и бурильных труб, содержащий челюсти, образующие между собой полость, называемой зевом ключа, рукоятку и сухари [Справочная книга по текущему и капитальному ремонту нефтяных и газовых скважин / А.Д.Амиров и др. - М.: Недра, 1979. - С.89-92].

Недостатком известных трубных ключей является невозможность завинчивания и развинчивания труб разного типоразмера, а также невозможность проведения работ с трубами большого диаметра.

Известен трубный ключ для насосно-компрессорных и бурильных труб, содержащий челюсти, образующие между собой полость - зев ключа, рукоятку и сухари, фиксирующую гайку, выполненную с возможностью осевого перемещения вдоль рукоятки, одна из указанных челюстей - стационарная выполнена совмещенной с рукояткой, а другая - сменная выполнена с возможностью осевого перемещения вдоль рукоятки, при этом челюсти выполнены со скошенными относительно продольной оси рукоятки ключа внутренними поверхностями и асимметричны друг другу, на наружной поверхности сухаря, расположенного на внутренней стороне сменной челюсти, обращенной к зеву ключа, выполнена зубчатая поверхность, аналогичная зубчатая поверхность выполнена на внутренней стороне, обращенной к зеву ключа, стационарной челюсти, рукоятка, поперечное сечение которой выполнено в виде двутавра, выполнена с волнообразным выступом на ее верхней стороне /SI 21131A, В25В 13/50, опубл. 31.08.2003/.

Недостатком известного ключа является недостаточно надежное зацепление трубы.

Задача, стоящая при создании трубного ключа для насосно-компрессорных и бурильных труб, состоит в сокращение времени на завинчивание и развинчивание труб разного типоразмера в процессе ТиКРС.

Достигаемый технический результат, который получается в результате создания изобретения, состоит в обеспечении надежного зацепления трубы, а также упрощении конструкции, повышении удобства при эксплуатации, снижении времени на спуско-подъемные операции.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известном трубном ключе для насосно-компрессорных и бурильных труб, содержащем челюсти, образующие между собой полость - зев ключа, рукоятку и сухари, фиксирующую гайку, выполненную с возможностью осевого перемещения вдоль рукоятки, одна из указанных челюстей - стационарная выполнена совмещенной с рукояткой, а другая - сменная выполнена с возможностью осевого перемещения вдоль рукоятки, при этом челюсти выполнены со скошенными относительно продольной оси рукоятки ключа внутренними поверхностями и асимметричны друг другу, на наружной поверхности сухаря, расположенного на внутренней стороне сменной челюсти, обращенной к зеву ключа, выполнена зубчатая поверхность, аналогичная зубчатая поверхность выполнена на внутренней стороне, обращенной к зеву ключа, стационарной челюсти, рукоятка, поперечное сечение которой выполнено в виде двутавра, выполнена с волнообразным выступом на ее верхней стороне, в отличие от прототипа сухарь, расположенный на внутренней стороне сменной челюсти, выполнен сменным и закреплен на указанной поверхности посредством винтов, а зубчатые поверхности выполнены с зубьями, где угол между сторонами соседних зубьев составляет 90°, а угол наклона поверхности зуба, направленной в сторону приложения усилия по завинчиванию либо развинчиванию насосно-компрессорных и бурильных труб равен 30°, рукоятка выполнена толщиной h с углублением боковых поверхностей на 0,25 h на сторону, на противоположной от стационарной челюсти стороне рукоятки выполнено сквозное отверстие.

На фиг.1 показан трубный ключ для насосно-компрессорных и бурильных труб (общий вид, вид сбоку); на фиг.2. - то же (вид сверху), на фиг.3 - разрез ключа по плоскости сечения А-А, на фиг.4 - сменный сухарь в разрезе, на фиг.5, 6 - направления завинчивания и отвинчивания.

Трубный ключ для насосно-компрессорных и бурильных труб состоит из рукоятки 1, выполненной со стационарной челюстью 2, сменной челюсти 3 и фиксирующей гайки 4, выполненной с возможностью осевого перемещения вдоль рукоятки 1. Между разомкнутыми челюстями 2 и 3 образуется полость, называемая зевом «Б», в котором размещается завинчиваемая или развинчиваемая труба 5. Одна сторона стационарной челюсти 2, обращенная к зеву «Б», выполнена относительно продольной оси рукоятки 1, например, под углом 91-92°, одна сторона сменной челюсти 3 выполнена относительно продольной оси рукоятки 1, например, под углом 85-86°. На сменной челюсти 3 расположен сменный сухарь 6. Сухарь 6 крепится к сменной челюсти 3 винтами 7, не выступающими за габариты сменного сухаря 6. На наружной стороне сменного сухаря 6, обращенной к зеву «Б» ключа, выполнена зубчатая поверхность. Такая же зубчатая поверхность выполнена на внутренней стороне, обращенной к зеву «Б» ключа, стационарной челюсти 2, при этом внутренняя поверхность стационарной челюсти 2 выполнена скошенной относительно продольной оси рукоятки 1, например, под углом 91-92 градуса. Зубчатые поверхности выполнены с зубьями 8, имеющими угол в 30 градусов, направленный в сторону приложения усилия по завинчиванию либо развинчиванию трубы 5, и угол в 90 градусов между сторонами соседних зубьев 8.

Фиксирующая гайка 4 выполнена в виде шестигранника со сторонами под гаечный ключ, входящий в комплект трубного ключа.

Рукоятка 1, поперечное сечение которой представляет собой двутавр, выполнена толщиной h с углублением боковых поверхностей, например на 0,25 h на сторону. На противоположной от стационарной челюсти стороне рукоятки выполнено сквозное отверстие 9, например, диаметром 10-20 мм, а на ее верхней стороне (относительно трубы) - волнообразные выступы (наплывы) 10, например, высотой 10 мм и расстоянием между ними 50 мм.

Трубный ключ для насосно-компрессорных и бурильных труб работает следующим образом.

Ключ с разомкнутыми челюстями 2 и 3 заводится на трубу 5 до контакта с зубчатой поверхностью стационарной челюсти 2. При помощи фиксирующей гайки 4, которая при вращении вокруг оси рукоятки 1 перемещается вдоль нее в направлении зева «Б», сменная челюсть 3 под воздействием перемещающейся фиксирующей гайки 4 перемещается в том же направлении, к зеву «Б», и соприкасается с трубой 5. Дальнейшим вращением фиксирующей гайки 4 зажимают трубу 5 между стационарной 2 и сменной 3 челюстями. Для большего зацепления зубчатых поверхностей сменной 3 и стационарной 2 челюстей с трубой 5 фиксирующая гайка 4 затягивается с помощью гаечного ключа (не показано). Фиксирующая гайка 4 не позволяет сменной челюсти 3 переместиться в обратном направлении и оторваться от тела трубы 5.

Поворотом рукоятки 1 вокруг трубы 5 осуществляют сворачивание двух труб 5 между собой. Направленные в сторону приложения усилия ключа к трубе 5 зубчатые поверхности сменной 3 и стационарной 2 челюстей обеспечивают надежное зацепление трубы 5 между ними, а профиль зубьев 8, имеющих больший уклон (угол) в сторону приложения усилия по завинчиванию либо развинчиванию трубы 5, препятствуют ее смятию и проскальзыванию между зубчатыми поверхностями. Наибольшее истирающее усилие, как показывает опыт эксплуатации, приходится на зубчатую поверхность сменной челюсти 3, что обуславливает необходимость эту зубчатую поверхность выполнить сменной, оптимальным вариантом сменности является выполнение ее на сменном сухаре 6, который легко заменить и который не требует больших затрат в изготовлении.

После завершения процесса завинчивания двух труб 5 между собой проводят снятие ключа с трубы 5. Для чего вращением фиксирующей гайки 4 перемещают ее вдоль оси рукоятки 1 в обратном направлении, от зева «Б». Сменная челюсть 3, освободившись от фиксации, может также переместиться в направлении от зева «Б», освобождая трубу 5 из зажима.

Наличие на рукоятке резьбы достаточной длины позволяет сменной челюсти 3 перемещаться вдоль оси рукоятки на любое расстояние и зацеплять трубы различного диаметра, например трубы диаметром D1 и D2.

В качестве примера конкретного выполнения заявляемого устройства рассмотрим трубные ключи для насосно-компрессорных и бурильных труб различных типоразмеров.

По сравнению с применяемыми в настоящее время в процессе ТиКРС трубными ключами-аналогами типа КТД, КТНД и КТГУ длина рукоятки 1 заявляемого трубного ключа больше, что обеспечивает создание большего крутящего момента, обеспечивая более легкое завинчивание и развинчивание труб 5, а толщина и ширина - меньше, что способствует более удобной работе с ключом, волнообразные выемы (наплывы) 10 на рукоятке 1, не снижая прочность ключа, обеспечивают уменьшение его массы. Наличие отверстия 9 обеспечивает возможность подвешивания ключа на устье скважины возле рабочего места помощника бурильщика бригады ТиКРС, а не бросать его на пол устьевой площадки, тем самым обеспечивается удобство в работе обслуживающего персонала и предотвращается возможное загрязнение ключа, могущего привести к его отказу.

Заявляемый трубный ключ для насосно-компрессорных и бурильных труб обладает менее сложной конструкцией, нежели ключи-аналоги. Он обеспечивает возможность работы с несколькими типоразмерами труб, что способствует сокращению комплектности бригад ТиКРС ключами. Позволяет сократить продолжительность спуско-подъемных операций, особенно при спуске комбинированных колонн, состоящих из насосно-компрессорных труб разного диаметра, в скважину.

Трубный ключ для насосно-компрессорных и бурильных труб, содержащий стационарную и сменную челюсти, образующие между собой полость - зев ключа, рукоятку, сухари и фиксирующую гайку, выполненную с возможностью осевого перемещения вдоль рукоятки, стационарная челюсть выполнена совмещенной с рукояткой, а сменная челюсть имеет возможность осевого перемещения вдоль рукоятки, при этом упомянутые челюсти выполнены со скошенными относительно продольной оси рукоятки ключа внутренними поверхностями и асимметричны друг другу, на наружной стороне сухаря, расположенного на внутренней стороне подвижной челюсти, обращенной к зеву ключа, выполнена зубчатая поверхность, на внутренней стороне стационарной челюсти, обращенной к зеву ключа, выполнена аналогичная зубчатая поверхность, а рукоятка выполнена с поперечным сечением в виде двутавра и волнообразным выступом на ее верхней стороне, отличающийся тем, что сухарь, расположенный на внутренней стороне сменной челюсти, выполнен сменным и закреплен на указанной поверхности этой стороны посредством винтов, а зубья зубчатых поверхностей челюстей выполнены с углом между сторонами соседних зубьев 90° и углом наклона поверхности зуба, направленной в сторону приложения усилия по завинчиванию или развинчиванию насосно-компрессорных и бурильных труб, равным 30°, а рукоятка выполнена с углублениями величиной 0,25h на ее боковых поверхностях, где h - толщина ручки, и сквозным отверстием, расположенным на противоположной от стационарной челюсти стороне.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ручным инструментам, а именно к трубным ключам для завинчивания и развинчивания лифтовых труб большого диаметра. .

Изобретение относится к устройствам для свинчивания и развинчивания обсадных труб нефтяного сортамента в процессе спуско-подъемных операций при бурении нефтяных и газовых скважин.

Изобретение относится к трубным ключам. .

Изобретение относится к области машиностроения. .

Изобретение относится к слесарно-монтажным инструментам, а именно к трубным рычажным ключам, и применяется во всех областях промышленности, где требуется монтаж-демонтаж трубных резьбовых соединений.

Изобретение относится к машиностроительному оборудованию, конкретно к устройствам для свинчивания и развинчивания труб, в том числе применяемых в нефтегазовой промышленности, преимущественно отдельных элементов скважинной аппаратуры с замковыми и метрическими коническими резьбами.

Изобретение относится к области глубокого бурения скважин и предназначено для свинчивания и развинчивания скважинных труб, главным образом, при выполнении спускоподъемных операций в процессе бурения, крепления и ремонта скважин.

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано на буровых установках горизонтального или вертикального бурения для механизации сборки и разборки бурильных колонн.

Изобретение относится к устройствам для завинчивания или развинчивания резьбовых соединений при бурении и ремонте скважин. .

Изобретение относится к ручному инструменту, а точнее - ключам универсальным и иным зажимным устройствам. .

Изобретение относится к ручному инструменту

Изобретение относится к автоматизации операции по спуску и подъему труб при добыче нефти

Изобретение относится к гидравлическому зажимному устройству. Обеспечивает ослабление усилий на поршень гидроцилиндра, действующих на зажим в направлениях, отличных от направления продольной оси гидроцилиндра. Гидравлическое зажимное устройство содержит зажим, установленный на опоре внутри каркаса, к которому жестко прикреплен корпус гидроцилиндра, имеющего поршень и выполненного с возможностью создания усилия, направленного по продольной оси гидроцилиндра и прикладываемого к зажиму. К поршню гидроцилиндра и к зажиму примыкает промежуточный компонент, на одном конце которого имеется сферический концевой участок, входящий в сферическую опору, находящуюся в поршне. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и относится к устройствам для свинчивания-развинчивания резьбовых соединений труб, в том числе труб нефтяного сортамента. Устройство состоит из корпуса (1), блока зажима (2), зажимных роликов (3). Блок зажима (2) состоит из трех кулачков (4), которые с помощью пружин (5) находятся в разведенном состоянии. В кулачках (4) установлены фиксирующие вкладыши (6), которые имеют сменные сухари (7), удерживающие тело трубы (муфты) (8). Все детали блока зажима (2) находятся в общем корпусе. Блок зажима (2) может поворачиваться относительно корпуса (1) ключа на 60° в одну или другую сторону благодаря наличию пазов (9) в корпусе (1) ключа и фиксатора (10), связанного с блоком зажима (2). Для регулировки положения блока зажима (2) относительно корпуса (1) устройство также оснащено тормозом (11). Технический результат заключается в повышении технологичности и надежности устройства для свинчивания-развинчивания труб в условиях ремонтных баз. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх