устройство для передачи вращения бурильной колонне в роторе буровой установки

Формула изобретения

1. Устройство для передачи вращения бурильной колонне в роторе буровой установки, включающее последовательно размещенные в граненом отверстии стола ротора корпус, вкладыши, клинья с плашками, соединенные с приводом посредством подвесок с державками и направляющих планок, зажим ведущей трубы и упоры с охватывающим направляющие планки запорным механизмом со щеколдой и пружинным фиксатором, отличающееся тем, что верхняя часть направляющих планок выполнена с головкой, которая в продольной радиальной плоскости устройства и перпендикулярной к ней плоскости имеет, соответственно, Г и Т-образную форму, причем наружная поверхность направляющих планок по всей длине ниже головки имеет выпуклую форму, при этом верхние торцы упоров установлены с возможностью взаимодействия с нижним торцом головки направляющих планок, нижние их торцы - с зажимом ведущей трубы и со столом ротора, а боковая внутренняя стенка упоров и щеколда - с боковыми стенками направляющих планок.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что щеколда запорного механизма выполнена Г-образной формы с коническими отверстиями под пружинный фиксатор.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что пружинный фиксатор запорного механизма закреплен посредством двух проушин, жестко соединенных с наружной стенкой упора, при этом одна из проушин выполнена с диаметрально противоположными боковыми наклонными прорезями на стенках канала, причем глубина наклонных прорезей соответствует выходу пружинного фиксатора из другой проушины.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области глубокого бурения, а именно к устройствам для вращения колонны бурильных труб в роторе буровой установки.

Известно устройство для вращения труб в роторе буровой установки, содержащее корпус с внутренней конической поверхностью, установленные в его полости втулку и вкладыши с клиньями, выполненными с ответными опорными и направляющими поверхностями, привод клиньев и установленные между плашками и клиньями арочные пружины (1).

Недостатком данного устройства является громоздкость и сложность конструкции и малая надежность в работе. Кроме того, данное устройство может работать только с ограниченным диапазоном труб.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является устройство для передачи вращения бурильной колонне в роторе буровой установки, включающее последовательно размещенные в граненом отверстии стола ротора корпус, вкладыши, клинья с плашками, соединенные с приводом посредством подвесок с державками и направляющих планок, зажим ведущей трубы и упоры с охватывающим направляющие планки запорным механизмом со щеколдой и пружинным фиксатором (2).

К недостаткам прототипа следует отнести возможность повреждения ведущей трубы, а также клиньев и вкладышей из-за отсутствия фиксации зажима ведущей трубы в роторе и вероятности выхода его из зацепления с вкладышами. Это, кроме того, снижает надежность работы устройства и безопасность проведения спуско-подъемных операций.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание устройства для передачи вращения бурильной колонне в роторе буровой установки, обеспечивающего надежность, безопасность и удобство его эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для передачи вращения бурильной колонне в роторе буровой установки, включающем последовательно размещенные в граненом отверстии стола ротора корпус, вкладыши, клинья с плашками, соединенные с приводом посредством подвесок с державками, и направляющих планок, зажим ведущей трубы и упоры с охватывающим направляющие планки запорным механизмом со щеколдой и пружинным фиксатором, согласно изобретению верхняя часть направляющих планок выполнена с головкой, которая в продольной радиальной плоскости устройства и перпендикулярной к ней плоскости имеет, соответственно, Г- и Т-образную форму, причем наружная поверхность направляющих планок по всей длине ниже головки имеет выпуклую форму, при этом верхние торцы упоров установлены с возможностью взаимодействия с нижним торцом головки направляющих планок, нижние их торцы - с зажимом ведущей трубы и со столом ротора, а боковая внутренняя стенка упоров и щеколда - с боковыми стенками направляющих планок.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что щеколда запорного механизма расположена параллельно оси симметрии направляющей планки и выполнена Г-образной формы с коническими отверстиями под пружинный фиксатор.

Дополнительным признаком изобретения, способствующим достижению поставленного технического результата, является крепление пружинного фиксатора посредством двух проушин, жестко соединенных с наружной стенкой упора, при этом одна проушина выполнена с диаметрально противоположными боковыми наклонными прорезями на стенках канала, причем глубина наклонных прорезей соответствует выходу пружинного фиксатора из другой проушины,

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид устройства в разрезе по линии I-I на фиг.2; фиг.2 - разрез II-II на фиг.1; фиг.3 - узел А на фиг.2 в увеличенном масштабе; фиг.4 - разрез III-III на фиг.3; фиг.5 - вид Б на фиг.1; фиг.6 - разрез IV-IV на фиг.5; фиг.7 - разрез V-V на фиг.1; фиг.8 - разрез VI-VI на фиг.2 и 9 - разрез VII-VII на фиг.7.

Устройство для передачи вращения бурильной колонне в роторе буровой установки включает корпус 1 (см. фиг.1), размещенный в граненом осевом отверстии 2 стола 3 ротора 4, вкладыши 5, клинья 6 с плашками 7, подвесками 8 и державками 9, установленными на направляющих планках 10, зажим 11 ведущей трубы 12, упоры 13 с запорным механизмом 14, содержащим щеколду 15 и пружинный фиксатор 16, и привод 17 для клиньев 6. Направляющие планки 10 в верхней части выполнены с головкой 18, которая в продольной радиальной плоскости устройства и перпендикулярной к ней плоскости имеет, соответственно, Г- и Т-образную форму и образует опорную поверхность для упоров 13. В поперечном сечении направляющие планки 10 имеют круглую выпуклую поверхность 19 и три плоские грани 20, 21 и 22, взаимодействующие, соответственно, с вогнутой 23 и плоской гранями 24 упоров 13 и боковыми стенками ограничителя 25 перемещения и щеколды 15. При этом плоская грань 20 направляющей планки 10, расположенная со стороны оси устройства, установлена относительно щеколды 15 и ограничителя 25 перемещения с определенным зазором в гарантирующим свободную установку упоров 13 и перемещение планок 10 при подъеме и опускании клиньев 6. Упоры 13, охватывающие направляющие планки 10, упираются своим верхним торцом 26 в нижний торец головки 18, а нижним торцом - в стол 3 ротора 4 и одновременно в зажим 11 ведущей трубы 12. Щеколда 15 запорного механизма 14 выполнена Г-образной формы и расположена между клином 6 и направляющей планкой 10, причем ось симметрии последней параллельна боковым граням щеколды. Дополнительный выступ 27 щеколды 15 расположен в одной плоскости с основным выступом щеколды 15 и смещен относительно него на 90°. Щеколда выполнена с конусными отверстиями 28 и 29 под пружинный фиксатор 16, установленный на наружной выпуклой поверхности упора 13 посредством двух проушин 30 и 31. Проушина 31, расположенная со стороны хвостовика пружинного фиксатора 16, выполнена с двумя боковыми наклонными прорезями 32 и 33, расположенными с противоположных сторон канала 34 проушины 31 и служащими для монтажа и демонтажа фиксатора 16. Щеколда 15 запорного механизма 14 в рабочем положении установлена в открытом пазу 35, выполненном на торце боковой стенки 36 упора 13, и закреплена там пружинным фиксатором 16. При этом Г-образный выступ 27 щеколды 15 автоматически устанавливается вдоль направляющей планки 10 и не создает травмоопасных ситуаций для обслуживающего персонала.

Устройство для передачи вращения колонне бурильных труб работает следующим образом. При подготовке к работе собранный на ведущей трубе 12 зажим 11 подают на ось скважины и опускают в проходное отверстие устройства при поднятых посредством привода 17 клиньях 6. Затем под головки 18 направляющих планок 10 по меньшей мере с двух противоположных сторон устанавливают упоры 13, При этом упоры 13 устанавливают на направляющие планки 10 сбоку с колебаниями в пределах установочного зазора в между ограничителем 25 перемещения и плоской гранью 20 планки 10. После установки упоров 13 закрывают боковые щеколды 15 в пазах 35 и фиксируют их пружинными фиксаторами 16. Затем направляющие планки 10 головками 18 опускают на упоры 13 и прижимают массой подвижных узлов устройства, включая клинья 6, направляющие планки 10, зажим 11 ведущей трубы 12 и подроторное кольцо 37. При этом клинья 6 с плашками 7 устанавливаются с гарантированным зазором а и б относительно зажима 11 ведущей трубы 12.

В этом положении осуществляется длительное вращение труб при бурении. После завершения процесса бурения Г-образный выступ 27 щеколдs 15 поворачивают наружу, а основной выступ щеколды 15 автоматически занимает вертикальное положение, освобождая боковой проход е с фиксацией этого положения пружинным конусным фиксатором 16. Перед снятием упоров поднимают клинья 6 и освобождают проходное отверстие вкладышей 5 для подъема зажима 11.

Применение предложенного устройства для передачи вращения бурильной колонне в роторе буровой установки обеспечивает фиксацию зажима 11 ведущей трубы 12 в роторе с возможностью ограниченного покачивания и тем самым уменьшает износ, повреждение и заклинивание силовых элементов устройства и, как следствие, этого повышает надежность, ремонтопригодность и безопасность его использования. При этом одновременно решается задача вращения колонны бурильных труб без проведения вручную предварительно заключительных трудоемких и травмоопасных операций по снятию и установке клиньев и переносу их по скользким подмосткам.

Источники информации:

1. Патент РФ 2041336, кл. Е 21 В 19/10,1993 г.

2. Патент РФ 2142551, кл. Е 21 В 19/10, 1997 г.