устройство для захвата труб в роторе

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.

Описание изобретения к патенту

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.