MXPA06005881A - Una llave de enroscar tuberias - Google Patents

Abstract

Una llave de enroscar tuberías para utilizarse durante la instalación y desmantelado de tuberías cuando se perfora en el suelo, tal como se conoce a partir de, por ejemplo, la producción de petróleo, que comprende un anillo de arrastre y por lo menos un dispositivo de fijación, en donde el dispositivo de fijación se dispone para sujetar una cadena de tubería, la llave de enroscar tuberías equipada con un mecanismo de accionamiento para rotación del dispositivo de fijación alrededor del eje longitudinal de la cadena de tubería, y en donde el dispositivo de fijación se comunica con un suministro de fluido por medio de un anillo oscilante que circunda el anillo de arrastre.

Description

s Pubüshcd: For two-letler cades and oiher abbrcvialisns. refer lo ¡he ''Guid¬ — with international search report ance Notes on Codes and Abbrevialions" appearing al the begin- — before the expiralion of the time limil for amending the ing ofeach regular issue ofthe PCT Gazmie claims and to be republished in the eve l of rece?' l of amendments UNA LLAVE DE ENROSCAR TUBERÍAS MEMORIA DESCRIPTIVA Esta invención se refiere a una llave de enroscar tuberías. Más particularmente, se refiere a una llave de enroscar tuberías sin una abertura radial, la llave de enroscar tuberías particularmente bien adaptada para utilizarse durante la instalación de tubería cuando se perfora en el suelo, tal como es conocido, por ejemplo, de la producción de petróleo. La llave tiene un acoplamiento oscilante que rodea la llave para transferir fluido presurizado desde una fuente externa de fluido presurizado a la llave cuando la llave gira alrededor del eje longitudinal de la tubería. Se sabe, entre otras cosas a partir de la producción de petróleo, utilizar llaves de enroscar tuberías para instalar y desmantelar longitudes de tuberías para o desde una cadena de tuberías relacionada con un equipo de perforación. Es común utilizar tenazas para transportar tubos mecánicas que, después del atornillamiento y desatomillamiento de una junta de tubería, en un todo se mueven horizontalmente lejos de la cadena de tuberías, la cadena de tuberías ubicada en el centro de perforación del equipo de perforación. Este método depende de las llaves de enroscar tuberías con una abertura radial, con lo cual la llave de enroscar tuberías puede desplazarse en el plano horizontal cuando se remueven de la cadena de tuberías.

Teniendo este tipo de abertura radial en una llave de enroscar tuberías que tiene que ser capaz de girar alrededor de un eje longitudinal de la tubería complica obviamente el diseño de la llave de enroscar tuberías. La abertura debilita la estructura que rodea la tubería considerablemente. Como resultado, la estructura debe ser sobrevalorada con el fin de acomodar las fuerzas relativamente grandes que se transfieren la llave de enroscar tuberías y la cadena de tuberías. Un dispositivo mecánico relativamente complicado se requiere para cerrar la abertura radial cuando la llave de enroscar tuberías se encuentra en uso, y en muchos casos también transferir las fuerzas entre los lados de la abertura. El objetivo de la invención es remediar o disminuir por lo menos uno de los inconvenientes de la técnica anterior. El objetivo se logra de conformidad con la invención, mediante las características establecidas en la descripción a continuación y en las siguientes reivindicaciones. De acuerdo con la invención, la llave de enroscar tuberías se proporciona con un anillo de arrastre no dividido que delimita el eje central vertical del centro de perforación. Al anillo de arrastre se le da un diámetro interior relativamente grande para permitir el movimiento de, por ejemplo, las herramientas de perforación que tienen un diámetro externo considerablemente mayor a de la cadena de la tubería, a través de las llaves de enroscar tuberías.

El anillo de arrastre se soporta de manera giratoria en el alojamiento de la llave de enroscar tuberías y preferiblemente se acciona en una manera que es conocida per se, mediante al menos un motor hidráulico. En el anillo de arrastre se proporciona por lo menos un dispositivo de fijación radialmente desplazable accionado por fluido presurizado (abrazadera). Más preferiblemente, existe una pluralidad de abrazaderas distribuidas alrededor de la tubería en dos grupos. Cada grupo de abrazaderas se fija de manera desmontable al anillo de arrastre, cada grupo de abrazaderas se dispone para permitir que se eleven fuera del anillo de arrastre en conexión con, por ejemplo, mantenimiento o movimiento de un objeto grande a través de la llave de enroscar tuberías. El fluido presurizado de un sistema de fluido presurizado conectado al mismo se suministra a los cilindros de fluido de las abrazaderas por medio de un acoplamiento oscilante que circunda de manera sellada el anillo de arrastre. El anillo oscilante del acoplamiento oscilante es estacionario con respecto al alojamiento de la llave de enroscar tuberías. Es en gran medida útil para ia abrazadera en la posición inactiva que se contraiga con relación a la cadena de tubería, entre otras cosas para evitar chispas entre la cadena de tubería y las abrazaderas durante la perforación. De este modo, en una modalidad preferida, el acoplamiento oscilante se proporciona con un primer paso que se comunica con el lado más de los cilindros de fluido, un segundo paso que se comunica con el lado menos de los cilindros de fluido, y también un conducto de drenaje.

Preferiblemente las partes de las abrazaderas que hacen contacto con la tubería tienen sujetadores reemplazables. Los conjuntos de sujetadores pueden fabricarse en formas y tamaños diferentes, permitiéndoles adaptase a la dimensión de la tubería en cuestión y a la geometría deseada del acoplamiento entre el sujetador y la cadena de tubería. La invención permite que las abrazaderas se muevan relativamente lejos hacia atrás con relación a la cadena de tubería. En una modalidad preferida, la llave de enroscar tuberías constituye una llave de instalación superior en un ensamble articulado con una llave de soporte subyacente. El ensamble articulado se conecta a un chasis horizontalmente desplazable por medio de guías verticales, para permitir que el ensamble articulado se aleje del centro de perforación. Las alturas de la llave de enroscar tuberías y la llave de soporte son mutuamente ajustables para compensar el desplazamiento axial relativo de las tuberías durante el atornillamiento y desatornillamiento, y con el fin de permitir que se lleve a cabo el trabajo entre las llaves. Preferiblemente, se proporcionan cilindros de compensación de peso entre la llave de enroscar tuberías y la llave de soporte con el fin de alzar el peso cuando se atornillan las roscas sensibles. Mas preferiblemente se proporciona entre la llave de enroscar tuberías y la llave de soporte un dispositivo de recolección para fluido de perforación. El dispositivo de recolección se conecta a una salida de lodo de perforación.

Preferiblemente, la llave de soporte puede proporcionarse con un dispositivo de elevación de avance longitudinal en el lado inferior, para hacer levantar, por ejemplo, las cuñas, etcétera. El tiempo que se toma unir y desmantelar las tuberías se reducirá cuando se compara con la técnica anterior, ya que el tiempo que se gasta moviendo la llave de enroscar tubería a y desde el centro de perforación, no se aplica más. La construcción comparativamente simple de la llave de enroscar tuberías da como resultado una confiabilidad mejorada y menores costos de mantenimiento. Todas las operaciones de rotación y fuerza se realizan mediante el uso de la llave, de manera que no existe la necesidad de utilizar un centrifugador por separado así llamado. La estructura es compacta y no requiere mucho espacio en la dirección longitudinal de la cadena de tuberías. Se adapta bien para construcción en equipo de limpieza y lubricación para la rosca de tubo. Lo siguiente describe un ejemplo no limitativo de una modalidad preferida ilustrada en los dibujos anexos, en donde: La figura 1 es una vista en perspectiva de un ensamble articulado de una llave de enroscar tuberías, en donde un grupo de abrazaderas se ha removido para propósitos ilustrativos, y una llave de soporte en un chasis horizontalmente desplazable, en donde el ensamble se ha movido a su posición superior; la figura 2 muestra lo mismo que en la figura 1 pero aquí el ensamble articulado se encuentra en su posición inferior; la figura 3 es una vista en perspectiva de la llave de enroscar tuberías con la cubierta removida, a gran escala; ia figura 4 muestra una sección lll-lll a través de la figura 3; la figura 5 es una vista en perspectiva de la llave de soporte con la cubierta y grupos de abrazaderas removidos, a gran escala; la figura 6 muestra lo mismo que en la figura 1 pero aquí la llave de soporte se ha movido ligeramente hacia abajo con relación a la llave de enroscar tuberías; y la figura 7 es una representación esquemática del dispositivo de recolección de fluido de perforación. En los dibujos el número de referencia 1 denota un ensamble articulado de una llave de enroscar tuberías 2 y una llave de soporte 4 ubicada en un equipo de perforación 6 coaxialmente con el centro de perforación 8 del equipo de perforación 6. Ei ensamble 1 se acopla en una manera verticalmente desplazable a dos columnas guía 10 dispuestas diametralmente opuestas entre sí con relación al centro de perforación 8. Las columnas guía 10 se conectan a un chasis 12 que por medio de ruedas 14 y motores hidráulicos (no mostrados) puede desplazarse horizontalmente en rieles 16 conectados al equipo de perforación 6. De este modo, en la posición operativa el ensamble 1 se ubica inmediatamente por arriba de las cuñas 18 del equipo de perforación 6, una cadena de tuberías 20 proyectándose hacia arriba a través de las cuñas 18 y en la parte superior a través del ensamble 1. La cadena de tuberías 20 consiste en longitudes atornilladas juntas 22 de la tubería. La llave de enroscar tuberías 1 , véase figuras 3 y 4, comprende un alojamiento de llave de enroscar tuberías 24 proporcionada con una abertura con salida 26 que corresponde con las columnas guía 10, y un anillo de arrastre no dividido 30 conectado por medio de la corona de apoyo 28. La corona de apoyo 28 tiene un anillo dentado 32 engranado con ruedas dentadas (no mostradas) en dos motores hidráulicos 34. El anillo dentado 32 se acopla con el anillo de arrastre 30 mediante tornillo-perno-juntas (no mostradas). De este modo, los motores hidráulicos 34 se disponen para hacer girar el anillo de arrastre 30 alrededor del centro de perforación 8. Mecánicamente se prefiere que los dos motores hidráulicos 34 se coloquen en lados diametralmente opuestos del anillo de arrastre 30. Se proporciona una cubierta 36 para cubrir el alojamiento de llave de enroscar tuberías 24. En el anillo de arrastre 30 y co-girando con éste, existen dos grupos formados en semiluna 38 de abrazaderas, de las cuales se muestra una en los dibujos, para propósitos ilustrativos. Cada grupo 38 de abrazaderas se proporciona típicamente con tres abrazaderas 40 distribuidas alrededor del centro de perforación 8. Una abrazadera 40 comprende un bloque de cilindro 42 proporcionado con tres orificios de cilindro 44 dispuestos en una hilera vertical. En cada orificio de cilindro 44 se encuentra un pistón axialmente desplazable correspondiente 46 que se sella en contra del orificio de cilindro 44 por medio de una junta de pistón 48. Una junta posterior 50 evita que el fluido presurizado fluya fuera entre el pistón 46 y el orificio de cilindro 44 en el extremo posterior del pistón 46. Los pistones se fijan de manera desmontable al alojamiento 52 del grupo 38 de abrazaderas por medio de tornillo-perno-juntas respectivas 54. En la parte del bloque de cilindro 42 que mira hacia el centro de perforación 8 se proporciona un sujetador 56. El sujetador 56 puede conectarse al bloque de cilindro 42 por medio de ranuras en cola de milano o tornillo-perno-juntas (no mostrados). Rodeando el anillo de arrastre 30 se proporciona un anillo oscilante 60 que se sella por medio de juntas giratorias 58, el anillo oscilante 60 estando estacionario con relación al alojamiento de la llave del roscar tuberías 24. El anillo oscilante 60 tiene un primer paso 62 que se comunica con el lado más de los pistones 46 por medio de una primera conexión de fluido 64, un segundo paso 66 que se comunica con el lado menos de los pistones 46 por medio de una segunda conexión de fluido 68, y un paso adicional 70. El cilindro 44 y el pistón 46 por lo tanto tienen doble acción. El anillo oscilante 60, las juntas giratorias 58 y el anillo de arrastre 30 juntos forman un acoplamiento oscilante.

La llave de soporte 4 comprende un alojamiento de llave de soporte 74 con guías 76 que corresponden con las columnas guía 10, y un anillo de retención 46 para dos grupos de abrazaderas (no mostradas en este dibujo). En las guías 76 existen ruedas dentadas 78 que se engranan con cremalleras de paso 80 de las columnas guía 10, véase las figuras 1 y 2. Los motores hidráulicos separados 82 accionan las ruedas dentadas 78 por medio de engranajes 84. Un par de cilindricos hidráulicos 86 se disponen para ajustar la distancia vertical entre la llave de enroscar tuberías 2 y la llave de soporte 4. Un dispositivo de recolección comprende fuelles de recolección 90, véase figura 6. Los fuelles de recolección 90 se disponen para sellarse entre la llave de enroscar tuberías 2 y la llave de soporte 4. El dispositivo de recolección se drena por medio de una tubería 96 a un tanque de vacío 98, véase figura 7. El tanque de vacío 98 se llena y se drena en una manera que es conocida per se, mediante el uso de válvulas 100 y una bomba de vacío 102. Cuando una longitud 22 de la tubería debe unirse a la cadena de tubería 20 el ensamble 1 se desplaza verticalmente a lo largo de las columnas guía 10 por medio de motores hidráulicos 82, los engranajes 84, las ruedas dentadas 78 y las cremalleras de paso 80 hasta que la llave de soporte 4 corresponde con la parte de enchufe superior (no mostrada) de la cadena de tubería 20 en una manera conocida. La distancia vertical entre la llave de soporte 4 y la llave de enroscar tuberías 2 se ajusta para hacer que los sujetadores 56 correspondan con la parte de enchufe inferior de la longitud 22 de la tubería. Las abrazaderas 40 se mueven hacia arriba a la longitud de la tubería mediante fluido presurizado que fluye al primer paso 62 en el anillo oscilante 60 y a través de la primera conexión de fluido 64 a lado más de los pistones 46. El fluido en exceso en el lado menos de los pistones 46 fluye por medio de la segunda conexión de fluido 68 y el segundo paso 66 de regreso a una unidad hidráulica (no mostrada). Los sujetadores 56 entonces sujetan sus secciones de tubería respectivas mientras los motores hidráulicos 34 hacen girar el anillo de arrastre 30 y los grupos 38 de abrazaderas alrededor del centro de perforación 8, mientras que al mismo tiempo se aplica presión contaste a través del anillo oscilante 60 al lado más de los pistones 46. La llave de enroscar tuberías 2 se desplaza hacia abajo hacia la llave de soporte 4 mientras se lleva a cabo el atornillado. Después de que se logra el momento de ajuste deseado, la se detiene rotación del anillo de arrastre 30. Las abrazaderas 40 se contraen de la cadena de tuberías 20 mediante fluido presuavizado que se suministra al lado menos de los pistones 46 por medio del anillo oscilante 60. De este modo, el ensamble articulado 1 se libera de la cadena de tubería 20 a ser desplazada a su posición inferior si se desea, véase figura 2.

Cuando una longitud 22 de la tubería debe desprenderse de la cadena de tubería 20 la operación se realiza en una manera similar a la descrita anteriormente. Los fuelles de recolección 90 recolectan fluido de perforación que está presente en la longitud 22 de la tubería, y que fluye fuera cuando la longitud 22 de la tubería se desconecta. El fluido recolectado fluye por medio de la tubería 96 al tanque de vacío 98. Cuando las herramientas de perforación u otros objetos de un diámetro exterior mayor a la cadena de tubería 20 deben desplazarse a través del ensamble 1 , los sujetadores 56 pueden removerse fácilmente de sus abrazaderas respectivas 40, o alternativamente los grupos 38 de abrazaderas pueden elevarse del anillo de arrastre 30.

Claims (9)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Una llave de enroscar tuberías para utilizarse durante la instalación y desmantelado de tuberías cuando se perfora en el suelo, como se sabe de, por ejemplo, la producción de petróleo, que comprende un anillo de arrastre (30) y por lo menos un dispositivo de fijación (40) en donde el dispositivo de fijación (40) se dispone para sujetar una cadena de tubería (20), la llave de enroscar tuberías (2) equipada con un mecanismo de accionamiento (32, 34) para rotación del dispositivo de fijación (40) alrededor del eje longitudinal de la cadena de tubería (20) y en donde el dispositivo de fijación (40) se comunica con el suministro de fluido por medio de un anillo oscilante (60) que circunda el anillo de arrastre (30), caracterizada porque una pluralidad de dispositivos de fijación (40) se agrupan en un grupo (38), en donde el grupo (38) con los dispositivos de sujeción (40) se remueven del anillo de arrastre (30).

2.- La llave de enroscar tuberías (2) de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el anillo de arrastre (30) no se divide.

3.- La llave de enroscar tuberías (2) de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque el dispositivo de fijación (40) se constituye por una abrazadera, la abrazadera (40) proporcionada con por lo menos un pistón (46) en un cilindro (44), el pistón (46) comunicándose con el suministro de fluido por medio del anillo oscilante (60) que circunda el anillo de arrastre (30).

4.- La llave de enroscar tuberías (2) de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque el cilindro (44) y el pistón (46) actúan de manera doble, el lado más del pistón (46) se comunica con un primer paso (63) en el anillo oscilante (60) y el lado menos del pistón (46) se comunica con un segundo paso en el anillo oscilante (60).

5.- La llave de enroscar tuberías (2) de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque la porción de sujeción de la abrazadera (40) incluye un sujetador desmontable (56).

6.- La llave de enroscar tuberías (2) de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la llave de enroscar tuberías (2) forma un ensamble articulado (1 ) con una llave de soporte (4).

7.- La llave de enroscar tuberías (2) de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada además porque la llave de enroscar tuberías (2) junto con la llave de soporte (4) pueden desplazarse verticalmente a lo largo de por lo menos dos columnas guía (10).

8.- La llave de enroscar tuberías (2) de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada además porque las columnas guía (10) se colocan en lados diametralmente opuestos de la cadena de tuberías (20).

9.- La llave de enroscar tuberías (2) de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada además porque el espacio entre la llave de enroscar tuberías (2) y la llave de soporte (4) se protege mediante fuelles de recolección (90).