устройство для резки труб

Формула изобретения

Устройство для резки труб на устье скважин, состоящее из корпуса, хомута, основного зубчатого колеса, резцедержателя и гидропривода, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом подачи инструмента со скоростью, заданной конфигурацией профильного кольца переменной по окружности высоты, механизмом ускоренного принудительного отвода резцедержателя, механизмом настройки глубины реза, при этом основное зубчатое колесо выполнено с прорезью, соответствующей прорези корпуса и имеет расчетное количество отверстий для вариантности установки резцедержателя, а конструкция хомута обеспечивает его монтаж на отрезаемой трубе с необходимой соосностью путем затяжки одной гайкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей, геологоразведочной и другим отраслям промышленности и предназначено для резки труб круглого сечения, в частности при производстве аварийных работ на устье скважин.

Известно устройство для резки насосно-компрессорных, бурильных и обсадных труб на устье скважин при аварийных работах по ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов [1], состоящее из хомута установочного, основания привода, редуктора, гидромотора, цепи и вставки с пальцами.

Однако данное устройство имеет следующие недостатки:

- недостаточная жесткость конструкций;

- скачкообразная подача резца.

Известно также устройство для отрезания трубы [2], состоящее из подковообразного коробчатого корпуса, разъемного зубчатого венца с двумя узлами резания, подвижных и неподвижных опор и гидропривода с редуктором. Зубчатый венец вращается по часовой стрелке на шести опорных роликах. Венец имеет откидной сектор, присоединенный к нему шарниром. После установки труборезки сектор фиксируется подвижной шпонкой, которая с этой целью сдвигается по кольцевому пазу, перекрывает разъем и фиксируется винтовым зажимом. Подвижные опоры, закрепляющие труборезку на отрезаемой трубе, перемещаются с помощью разъемного силового винта. К зубчатому венцу приварены ручки, с помощью которых он проворачивается в процессе подготовка труборезки к работе. Опорные ролики посажены на эксцентричных втулках, поворотом которых устраняются люфты между роликами и зубчатым венцом. На корпусе труборезки закреплен зуб, при контакте с которым происходит проворот звездочек на узлах резания. Половины силового винта соединяются с помощью быстроразъемной муфты. Таким же образом с помощью муфты к винту прикрепляется рукоятка. Винт соединен с подвижными опорами резьбовыми цапфами. Для окончательной затяжки винта предусмотрен шестигранный бурт под гаечный ключ.

Однако известное устройство также обладает недостатками:

- скачкообразная додача резца;

- недостаточная жесткость конструкции;

- сложность установки и монтажа на устье скважины.

Целью изобретения являются упрощение монтажных работ при установке устройства на устье скважины, обеспечение плавной подачи резца, повышение эффективности проводимой операции (качество, надежность и т.п.).

Поставленная цель достигается тем, что устройство для резки труб на устье скважины, состоящее из корпуса, хомута, основного зубчатого колеса, резцедержателя и гидропривода, снабжено механизмом подачи инструмента со скоростью, заданной конфигурацией профильного кольца переменной по окружности высоты, механизмом ускоренного принудительного отвода резцедержателя, механизмом настройки глубины реза, при этом основное зубчатое колесо выполнено с прорезью, соответствующей прорези корпуса, и имеет расчетное количество отверстий для вариантности установки резцедержателя, а конструкция хомута обеспечивает его монтаж на отрезаемой трубе с необходимой соосностью путем затяжки одной гайкой.

Предлагаемое устройство показано на фигурах 1-8 и состоит из двух основных узлов: корпуса 1 и хомута 2. Корпус выполнен из двух пластин 3, 4 с прорезью, скрепленных между собой болтами.

В корпусе установлены: основное зубчатое колесо 5, ведущая шестерня 6, промежуточные зубчатые колеса 7, резцедержатель 8 и механизм подачи инструмента 9.

Основное зубчатое колесо 5 имеет расточку для его установки на подшипник скольжения, закрепленный в нижней пластине корпуса 4. В основном зубчатом колесе 5 имеется прорезь, соответствующая по размерам прорези в корпусе 1 и служащая для наведения и установки устройства на отрезаемую трубу сбоку. Валы зубчатых колес, обеспечивающие передачу крутящего момента от гидромотора 10 к основному зубчатому колесу 5, установлены в подшипниках скольжения. Гидромотор 10 вместе с закрепленной на его валу ведущей шестерней 6 крепится к нижней пластине 4 с помощью фланцевого соединения.

В расточку верхней пластины 3 корпуса 1 вставлено прижимное кольцо 11, поджатием которого к диску основного зубчатого колеса 5 регулируются зазоры в подшипнике скольжения с целью исключения вибрации инструмента в процессе работы.

На верхней плоскости диска зубчатого колеса 5 установлен резцедержатель 8, крепление которого производится болтами через резьбовые отверстия в диске. Количество этих отверстий позволяет осуществлять многовариантность установки резцедержателя 8 для выполнения резки труб различного диаметра. Сам резцедержатель 8 состоит из ползуна 12, перемещающегося до направляющей типа "ласточкин хвост". В ползуне 12 выполнен прямоугольный паз для установки резца 13 и имеются три отверстия. В одно из них ввертывается ходовой винт 14, обеспечивающий поперечную подачу инструмента в процессе резания. Два других служат для монтажа фиксирующего стержня 15 и регулировочного поводка 16, которые обеспечивают настройку величины поперечного перемещения инструмента (глубины реза). Механизм додачи инструмента 9 состоит из храпового колеса 17, толкателя 18 с собачкой 19 и профильного кольца 20. Для обеспечения возвратно-поступательного движения толкателя 18 служит профильное кольцо 20, имеющее переменную по окружности высоту и установленное в расточке нижней пластины 4 корпуса 1.

Толкатель 18 состоит из корпуса 21, собачки 19, ролика 22, двух осей, а также пружины 23, поджимающей собачку 19 к храповому колесу 17 во время работы устройства. Толкатель 18 установлен в направляющей втулке 24, запрессованной в диск зубчатого колеса 5, рядом с храповым колесом 17. Нижняя часть толкателя 18 через вращающийся ролик 22 опирается на профильное кольцо 20. В верхней части корпуса 21 толкателя 18, расположенной над диском зубчатого колеса 5, на оси установлена собачка 19, обеспечивающая вращение храпового колеса 17. Поджатие толкателя 18 к профильному кольцу 20 осуществляется пружиной 23 через кронштейн 25. Винт 26, по которому перемещается кронштейн 25, имеет сечение, исключающее поворот толкателя 18 в процессе работы.

На верхней плоскости диска основного зубчатого колеса 5 установлена стойка 27, в корпусе которой имеются прорезь для перемещения подпружиненного флажка 28 и два отверстия для прохода ходового винта 14 и фиксирующего стержня 15. Флажок 28 при сжатой пружине входит в канавку на ходовом винте 14, исключая осевое перемещение последнего во время резания. Закрепление флажка 26 в этом положении осуществляется фиксирующим стержнем 15. На ходовом винте 14 с помощью штифта закреплено храповое колесо 17, в корпусе которого установлена пружина для принудительного отвода резцедержателя 8.Ходовой винт оканчивается головкой для осуществления его вращения вручную.

Установка корпуса на хомуте производится с помощью трех установочных пальцев 29, приваренных к нижней пластине 4 корпуса 1. Пальцы 29 имеют гладкую цилиндрическую поверхность для их посадки в монтажные отверстия на хомуте 2 и снабжены резьбовыми концами для закрепления корпуса с помощью гаек. Хомут 2 состоит из двух шарнирно закрепленных скоб 30, 31 с сухарями 32, установленными на подвижных упорах 33.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Вначале осуществляется монтаж хомута на отрезаемую трубу. Конструкция устройства позволяет производить монтаж в двух вариантах. По первому варианту предполагается монтаж и работа устройства в условиях, не связанных с экстремальными ситуациями (выбросы, фонтаны, пожары и т.п.) и производится в следующей последовательности: хомут надевается на отрезаемую трубу, а с помощью гайки на откидном болте устанавливается заданный зазор между скобами полухомутов. Затем с помощью регулировочных винтов к трубе поджимаются сухари. При этой операции обеспечивается необходимая соосность между отрезаемой трубой и установочными отверстиями, предназначенными для монтажа корпуса устройства.

Второй вариант предназначен для монтажа в осложненных условиях аварийных ситуаций. В этом случае настройка соосности выполняется на "шаблоне" (трубе, имеющей размеры отрезаемой), а монтаж на отрезаемой трубе производится затяжкой одной гайки на откидном болте до достижения заданного зазора между скобами полухомутов.

После этого на хомут с помощью установочных пальцев устанавливается и затягивается гайками корпус устройства. Затем гидромотор подключается к гидростанции и включается подача рабочей жидкости к гидромотору. Вращение с вала гидромотора через зубчатую передачу передается на основное зубчатое колесо, которое начинает вращаться вокруг отрезаемой трубы. Зубчатые колеса в устройстве расположены таким образом, что имеют зацепление с основным зубчатым колесом в двух точках, за счет чего вращающий момент от гидромотора передается постоянно, несмотря на прорезь в основном зубчатом колесе.

Вместе с основным зубчатым колесом вокруг трубы вращаются резцедержатель и механизм подачи инструмента. При этом ролик толкателя, при вращении, обкатывается по профильному кольцу, а его корпус совершает возвратно-поступательное движение. Собачка, установленная в корпусе толкателя, за каждый оборот основного зубчатого колеса вокруг трубы поворачивает храповое колесо на один зуб. Вместе с храповым колесом поворачивается ходовой винт, толкая при этом ползун резцедержателя с закрепленным на нем инструментом. Таким образом осуществляется поперечная подача резца в процессе резания. Вместе с ползуном резцедержателя перемещается и закрепленный в его отверстии поводок. Положение поводка может регулироваться и фиксироваться стопорным винтом. Отрегулированный зазор между торцем поводка и головкой фиксирующего стержня обеспечивает глубину реза, т.к. после выборки этого зазора, в процессе перемещения ползуна, поводок начинает выталкивать фиксирующий стержень из отверстия во флажке. Освобожденный флажок отжимается от ходового винта пружиной, а винт, под действием пружины, отжимается от стойки, увлекая за собой ползун резцедержателя. Таким образом осуществляется операция отвода инструмента из зоны резания.

После окончания резания продолжают вращение до совмещения прорези на основном зубчатом колесе с прорезью на корпусе и отключают подачу рабочей жидкости к гидромотору. Для приведения устройства в рабочее положение после принудительного отвода инструмента, необходимо, сжав пружину, переместить ходовой винт таким образом, чтобы кольцевая канавка на ходовом винте оказалась напротив флажка. Затем флажок прижимается к ходовому винту и фиксируется в этом положении стержнем.

Демонтаж устройства производится следующим образом. Сначала отсоединяются трубопроводы подключения гидромотора к гидростанции, после чего снимается корпус. Последним с отрезаемой трубы снимается хомут.

Устройство испытано в цеховых и полевых условиях на Оренбургском газоконденсатном месторождении.

Источники информации

1. Труборезка гидроприводная резцовая. Паспорт. Среднеазиатская военизированная часть. 1987 г.

2. Справочник "Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов". Москва. Недра. 1996 г. стр. 195-199.