RU1797641C - Буровой ключ - Google Patents

Abstract

Использование: при бурении скважин, а именно в технике, предназначенной дл  проведени  спуско-прдъемных операций и операций наращивани  бурильной колонны . Сущность изобретени : ключ буровой включает корпус, внутри которого находит : 2 с  зажимное устройство, центральное зубчатое колесо с внутренним и наружным венцами , св занные с ним валы-шестерни с зажимными кулачками и механизм сведени -разведени  зажимных кулачков. В ключ введено дополнительное центральное колесо , св занное с валами-шестерн ми и объединенное с основным центральным колесом посредством стакана в единый поворотный узел. Механизм сведени -разведени  зажимных кулачков выполнен в виде замкнутой цепной . передачи, св занной посредством блока звездочка-шестерн  с основным центральным зубчатым колесом. После захвата свинчиваемых или развинчиваемых элементов бурильной колонны пово- ротным узлом осуществл етс  их свинчивание или развинчивание с разгрузкой резьбового соединени  от веса ключа. 4 ил. ел

Description

Изобретение относитс  к области буровой техники, в частности к технике, предназначенной дл  проведени  спуско-подьемных операций и операций наращивани  бурильной колонны при бурении скважин.

Известен буровой ключ, включающий корпус, расположенное в нем зажимное устройство , имеющее центральное зубчатое колесо, кулачки, валы-шестерни и средства управлени  зажимным устройством в виде ленточного тормоза.

Недостатком этого ключа  вл етс  недостаточна  надежность и значительные энергетические потери при его работе, обусловленные конструкцией средств управлени , выполнеиных в виде посто нно работающего тормоза.

Известен также ключ дл  свинчивани - развинчивани  бурильного инструмента, содержащий корпус, расположенное в нем зажимное устройство, имеющее центральное зубчатое колесо, кулачки, валы-шестерни и средства управлени  зажимным устройством, включающим цилиндр, св занный с двуплечим рычагом, и двигатель, св занный с приводной шестерней.

Недостатком этого ключа  вл етс  недостаточна  надежность, вследствие того, что средства управлени  выполнены в виде двуплечих рычагов, которые в начале работы удерживают посредством пружин зажимное устройство от вращени , что позвол ет кулачкам повернутьс  и зажать бурильные инструменты. В. дальнейшем рычаги принудительно освобождают зажимное устройство и оно начинает вращатьс  вместе с

W

зажатым в нем бурильным инструментом. Как показал опыт работы с таким ключом, рычаг часто выходит из стро  из-за ударного воздействи  на него вращающим устройством . В момент удара происходит см тие контактирующих поверхностей рычага и устройства или самопроизвольный отход рычага до того, как кулачки успевают зажать бурильный инструмент. .

Целью изобретени   вл етс  повыше- ние надежности работы ключа. . Поставленна  цель достигаетс  тем, что буровой ключ, содержащий размещенные в корпусе основное центральное колесо с внутренним и внешним зубчатыми венцами, кинематически св занное внутренним венцом с валами-шестерн ми, оснащенными зажимными кулачками, приводную шестерню , жестко закрепленную на валу двигател , и рычажно гидравлический механизм сведени -разведени  зажимных кулачков, снабжен стаканом с верхней и нижней крышками, установленным на опорно-цент- рирующих роликах, закрепленных на верти

кальных/ос х в корпусе, и дополнительным

,.-

центральным колесом с наружным зубчатым венцом, объединенным вместе с основным центральным колесом упом нутым стаканом, расположенным между ними, в единый поворотный узел, при этом валы шестерни пропущены через окна, выполненные в крышках, и закреплены в дополнительном центральном колесе, приводна  шестерн  кинематически св зана с наружным зубчатым венцом дополнитель- ного центрального колеса, рычажно-гидрав- лический механизм сведени -разведени  зажимных кулачков выполнен в виде охваченных замкнутой цепью блока звездочка- шестерн ,закрепленного на промежуточном валу в корпусе, звездочки, свободно установленной на валу двигател  и двух звездочек, установленных свободно на концах двуплечего рычага, шарнирно закрепленного средней частью .в корпусе, при- чем блок звездочка-шестерн  расположен между звездочками, установленными на концах двуплечего рычага, и звездочкой, установленной на валу двигател , имеет за

цепление с внешним венцом основного

центрального колес и охвачен ветв ми цепи , сход щими со звездочек, установленных на концах двуплечего рычага, а последний шарнирно св зан собственно с гидроцилиндром механизма сведени -раз- 55 ведени  зажимных кулачков,

; Проведенный патентный поиск показал , что в насто щее врем  не известен буровой ключ, обладающий такой же

5

W 15 20

25

30

35 40 45

50

55

совокупностью отличительных признаков, как предлагаемый ключ.

Снабжение ключа дополнительным центральным зубчатым колесом, установленным соосно и с возможностью поворота относительно центрального колеса и св занного с валами-шестерн ми, а также использование в качестве средств управлени  цепной передачи с подвижными ос ми звездочек , одна из которых выполнена в виде блока звездочка-шестерн  и находитс  в зацеплении с центральным колесом, придает ключу новое свойство, а именно высокую надежность в работе благодар  исключению ударных нагрузок в зажимном устройстве ключа во врем  сведени  кулачков на поверхности бурильного инструмента.

На основании изложенного можно сделать вывод, что предлагаемый ключ соответствует критерию существенные отличи .

На фиг. 1 представлен вертикальный разрез бурового ключа; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг, 4- кинематическа  схема ключа.

Ключ включает стойку 1, на которой установлены стопорный механизм 2 и собст венно буровой ключ 3.

Между стопорным механизмом 2 и ключом 3 расположен привод 4 перемещени  ключа 3 по вертикали.

На корпусе 5 ключа 3 установлен двигатель 6, а внутри на опорно-центрирующих роликах 7, закрепленных посредством осей 8 в стенке корпуса 5, размещен единый поворотный узел 9, включающий в себ  стакан 10 с верхней 11 и нижней 12 крышками, а также установленные в крышка-х основное центральное зубчатое колесо 13 и дополнительное центральное зубчатое колесо 14.

Колесо 13 имеет наружный зубчатый венец 15 и внутренний зубчатый венец 16. Колесо 14 выполнено с наружным зубчатым венцом 17,

В крышках 11 и 12 выполнены окна 18. В зацеплении с венцом 16 наход тс  вал- шестерн  19, валы которых пропущены через окна 18 и закреплены в дополнительном центральном колесе 14. На вал-шестерн х 19 установлены зажимные кулачки 20.

На валу 21 двигател  6 установлена приводна  шестерн  22, св занна  через паразитную шестерню 23 с зубчатым венцом 17 дополнительного колеса 14.

В верхней части корпуса 5 смонтированы рычажно-гидравлический механизм 24 сведени -разведени  зажимных кулачков 20. Механизм 24 включает в себ  цепь 25, звездочку 26, свободно установленную на валу 21, блок звездочку-шестерню 27, закрепленный на промежуточном валу 28 в

корпусе 5 и имеющий зацепление с венцом 15 колеса 13, и звездочки 29, установленные свободно на ос х 30 по концам двуплечего рычага 31, размещенного на оси 32, закрепленной в корпусе 5.

Рычаг 31 шарнирно св зан с цилиндром 33, также закрепленным на корпусе 5. В корпусе 5 выполнено центральное отверстие 34 дл  размещени  в нем бурильного инструмента (на фиг. 1 показан тонкими лини ми ), .

Работает ключ следующим образом.

В исходном положении шток цилиндра 33 находитс  в среднем положении, кулачки 20 развернуты в положение от оси бурильного инструмента, шток цилиндра 4 находитс  в верхнем положении при выполнении операции свинчивание и в нижнем положении при выполнении операции развинчивание.

Стопорный механизм 2 захватывает муфту бурильного инструмента, после чего включает двигатель 6 ключа 3, который через шестерни 22 и 23 и колесо 14 приводит во вращение поворотный узел 9, включа  колеса 13 и 14, валы-шестерни 19 с кулачками 20 и стакан 10, вокруг общей оси. От колеса 13 вращение передаетс  на блок звездочки-шестерни 27 и далее через цепь 25 на звездочки 26 и 29, при этом колеса 13 и 14 вращаютс  с одинаковой угловой скоростью . Затем включают цилиндр 33, который поворачивает двуплечий рычаг 31 вокруг оси 32, что придает дополнительную (положительную или отрицательную) угловую скорость звездочке 26, звездочке-шестерне 27 и колесу 13.

Колесо 13 обкатывает внутренним зубчатым венцом 16 вал-шестерни 19, повораФормула изобретени  Буровой ключ, содержащий размещенные в корпусе основное центральное колесо с внутренним и внешним зубчатыми венцами , кинематически св занное внутренним венцом с валами-шестерн ми, оснащенными зубчатыми кулачками, приводную шее-. терню, жестко закрепленную на валу двигател , и рычажно-гидравлический механизм сведени -разведени  зажимных кулачков , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности; он снабжен стаканом с верхней и нижней крышками, установленным на опорно-центрирующих роликах, закрепленных на вертикальных ос х в корпусе , и дополнительным центральным колесом с наружным зубчатым венцом, объединенным вместе с основным центчива  их вместе с закрепленными на них кулачками 20, которые свод тс  на поверхности бурильного инструмента и зажимают ее.

Продолжа  вращение, поворотный узел 9 производит свинчивание или рззвинчива- ние резьбового замкового соединени  бурильного инструмента, при этом во врем  свинчивани  шток цилиндра 4 опускают

0 ключ, а во врем  развинчивани  поднимает, тем самым обеспечива  разгрузку резьбового соединени  от веса ключа.

Технические преимущества предлагаемого ключа по сравнению с примен емым в

5 насто щее врем  ключом АКБ-ЗМ2, серийно выпускаемым отечественной промышленностью , заключаютс  в повышении надежности его в работе, снижении количества простоев на 50% из-за неисправностей в

0 ключе, увеличении срока эксплуатации ключа с 6 до 10 лет и бурильного инструмента за счет плавной, без ударов и рывков работы , обусловленной новой конструкцией устройства дл  сведени  захватных

5 элементов на поверхности бурильного инструмента ,

Полезные преимущества за вл емого изобретени , п роизводные от технических,

0 заключаютс  в повышении производительности работы ключа, а следовательно и всей буровой установки, увеличении коммерческой скорости проходки скважины приблизительно на 15% за счет сокращени 

5 времени простоев по причине отказов в работе ключа и сокращени  рабочего цикла ключа, сокращении потребности промышленности в ключах за счет увеличени  их срока службы,

0

ральным колесом стаканом, расположенным между ними, в единый поворотный узел, при этом валы-шестерни пропущены через окна, выполненные в крышках, и закреплены в дополнительном центральном колесе, приводна  шестерн  кинематически св зана с наружным зубчатым венцом до-- полнительного центрального колеса, рычажно-гидравлическиймеханизм сведени -разведени  зажимных кулачков выполнен в.виде охваченных замкнутой цепью блока звездочка-шестерн , закрепленного на промежуточном валу в корпусе, звездочки, свободно установленной на валу двигател , и двух звездочек, установленных свободно на концах двуплечего рычага, шарнирно закрепленного средней частью в .кор-nyce, причем блок звездочка-шестерн 

расположен между звездочками, установленными на концах двуплечего рычага, и звездочкой, установленной на валу двигател , имеет зацепление с внешним венцом основного центрального колеса и охвачен

ветв ми цепи, сход щими со звездочек, установленных на концах двуплечего рычага, а последний шарнирно св зан с собственно гидроцилиндром механизма сведени -разведени  зажимных кулачков.

гьм 6

$uz

15 А-А

5-6

fit;. 2