RU192323U9

RU192323U9 - KEY FOR ASSEMBLING A COLUMN HEAD IN CONSTRUCTION OF OIL AND GAS WELLS

Info

Publication number: RU192323U9
Application number: RU2019118949U
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Корабельников; Наталья Александровна Аксенова; Евгений Юрьевич Липатов
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2019-11-27
Also published as: RU192323U1

Abstract

Полезная модель относится к нефтяному машиностроению и может быть использована при работах по сборке колонных головок в процессе строительства нефтяных или газовых скважин.Недостатками известных ключей является отсутствие надлежащей инструментальной головки для сопряжения с деталями (фланцами) колонной головки устьевого оборудования, что вызывает необходимость проведения работ с использованием ручных инструментов (цепных ключей, ломов и др.). Полезная модель ключа содержит плиту, с радиально выполненными водилами, в которых вмонтированы, с возможностью замены, клыки. В плите установлен корпус, в который на левой резьбе ввинчена втулка, с замковой внутренней резьбой в верхней ее части. Срезные штифты установлены с радиальным расположением в теле копруса и втулки. Для приведения в действие ключ клыками устанавливают в соответствующие отверстия на фланце колонной головки. После этого включают механизированный вращатель и подкрепляют резьбовое соединение между фланцем и патрубком колонной головки. При нарушении режима работы механизированного вращателя и превышении регламентированного значения крутящего момента (Мкр) штифты срезают по шейкам надрезов и принудительное свинчивание фланца механическим вращателем прекращают. После остановки работы механизированного вращателя, ключ снимают с фланца и производят замену штифтов для последующей работы ключа.The utility model relates to petroleum engineering and can be used when assembling column heads during the construction of oil or gas wells. The disadvantages of the known keys are the lack of a proper tool head for interfacing with parts (flanges) of the column head of the wellhead equipment, which necessitates work with using hand tools (chain keys, crowbars, etc.). A utility model of the key contains a plate with radially made carriers in which fangs are mounted, with the possibility of replacement. A housing is installed in the plate, into which a sleeve is screwed on the left-hand thread, with a locking internal thread in its upper part. The shear pins are mounted radially in the body of the casing and bushings. To actuate the key, the fangs are installed in the corresponding holes on the flange of the column head. Then turn on the mechanized rotator and reinforce the threaded connection between the flange and the nozzle of the column head. In case of violation of the operating mode of the mechanized rotator and exceeding the regulated torque value (Mkr), the pins are cut off along the neck of the notches and the forced screwing of the flange by the mechanical rotator is stopped. After stopping the operation of the mechanized rotator, the key is removed from the flange and the pins are replaced for subsequent operation of the key.

Description

Предлагаемое техническое решение (полезная модель) относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано при работах по сборке колонных головок путем свинчивания их конструктивных элементов в процессе строительства нефтяных и газовых скважин.The proposed technical solution (utility model) relates to petroleum engineering and can be used in the assembly of column heads by screwing their structural elements during the construction of oil and gas wells.

Известные к настоящему времени технологии сборки и свинчивания фланцев колонных головок, а также используемые при этом ключи, затрудняют оперативность и качество выполняемых работ и, следовательно, нуждаются в техническом совершенствовании.The currently known technologies for assembling and screwing in flanges of column heads, as well as the keys used for this, impede the speed and quality of the work performed and, therefore, require technical improvement.

Известны технические решения ключей, используемых при свинчивании нефтепромысловых труб в процессе проведения спуско-подъемных операций обсадных и бурильных труб по классу МПК Е21В19 RU №2078901; №2327852; №2060351, которые не приспособлены для свинчивания крупногабаритных деталей устьевого нефтепромыслового оборудования и не отвечают, в полной мере, требованиям безопасного проведения работ.Known technical solutions for the keys used for screwing oilfield pipes during the hoisting operations of casing and drill pipes in accordance with IPC class E21B19 RU No. 2078901; No. 2,327,852; No. 2060351, which are not suitable for screwing up large-sized parts of wellhead oilfield equipment and do not fully meet the requirements for safe work.

Наиболее близким, по технической сущности, техническим решением является патент на устройство для свинчивания и развинчивания труб, принятый за прототип МПК Е21В 19/16 RU №2215862. Дата публикации 10.11.2003 г. Устройство для свинчивания и развинчивания труб содержит силовой цилиндр, шток которого кинематически связан с трубами при помощи зажима и двухплечего рычага, расположенного на шарнирной опоре корпуса. При этом устройство снабжено фрикционным элементом. Свинчивание и развинчивание резьбовых соединений производят вращением патрона шпинделя станка.The closest, in technical essence, technical solution is a patent for a device for screwing and unscrewing pipes, adopted for the prototype IPC ЕВВ 19/16 RU No. 2215862. Date of publication 10.11.2003. The device for screwing and unscrewing pipes contains a power cylinder, the rod of which is kinematically connected to the pipes by means of a clamp and a two-armed lever located on the hinge support of the housing. In this case, the device is equipped with a friction element. The screwing and unscrewing of threaded joints is carried out by rotating the spindle of the machine.

Недостатком известного ключа по патенту RU №2215862 для свинчивания и развинчивания труб, принятый в качестве прототипа, является отсутствие надлежащей инструментальной головки для сопряжения с деталями (фланцами) колонной головки устьевого оборудования, что вызывает необходимость проведения работ с использованием ручных инструментов: цепной ключей, ломов и др.A disadvantage of the known key according to the patent RU No. 2215862 for screwing and unscrewing pipes, adopted as a prototype, is the lack of a proper tool head for interfacing with parts (flanges) of the column head of the wellhead equipment, which necessitates work using hand tools: chain keys, crowbars and etc.

Задачей предлагаемой полезной модели ключа является обеспечение надежного конгруэнтного сочленения головки вращателя механического привода буровой установки с фланцем колонной головки, свинчивание механизированным приводом (вращателем) и снабжение ключа функцией, обеспечивающей ограничение критического крутящего момента на головке вращателя.The objective of the proposed utility key model is to ensure reliable congruent articulation of the rotator head of the mechanical drive of the drilling rig with the column head flange, screwing by a mechanized drive (rotator) and providing the key with a function that limits the critical torque on the rotator head.

Решение поставленной задачи достигается тем, что, головка ключа выполнена в виде толстостенной плиты, с радиальными водилами и снабжена, по меньшей мере, тремя съемными клыками цилиндрической формы. Клыки выполнены с возможностью их андрогенного взаимодействия, с отверстиями фланца при их сближении. При этом обеспечивается передача крутящего момента от вращателя механического привода головке ключа. В головке ключа закреплен цилиндрический корпус, в котором на левой резьбе установлена втулка, причем на границе цилиндрической части втулки и внутренней части цилиндра установлены радиальные срезные штифты, с надрезами по наружному диаметру. Надрез на срезных штифтах совмещен при сборке с границей контакта наружного диаметра втулки и внутреннего диаметра цилиндра.The solution to this problem is achieved in that the key head is made in the form of a thick-walled plate, with radial drove and equipped with at least three removable fangs of a cylindrical shape. The fangs are made with the possibility of their androgenic interaction, with the holes of the flange during their approach. This ensures the transmission of torque from the rotator of the mechanical drive to the key head. A cylindrical body is fixed in the head of the key, in which a sleeve is mounted on the left-hand thread, and radial shear pins are installed on the border of the cylindrical part of the sleeve and the inner part of the cylinder, with notches along the outer diameter. The notch on the shear pins is aligned during assembly with the contact boundary of the outer diameter of the sleeve and the inner diameter of the cylinder.

Ключ для сборки (свинчивания фланца) колонной голововки при строительстве нефтяных и газовых скважин приведен на фиг. 1 и фиг. 2 в фронтальной и горизонтальной проекциях, соответственно, а на фиг. 3 приведена схема одного из срезных штифтов. Ключ содержит плиту, с радиальными водилами 1, на краю которых вмонтированы, с возможностью замены, клыки 2. В средней части плиты 1 на резьбе установлен корпус 3, в котором на левой резьбе 4 установлена втулка 5, снабженная замковой резьбой 6 для соединения с вращателем (на фиг. не показано). Срезные штифты 7 и 8, с кольцевыми надрезами 9 в их средней части, установлены с радиальным расположением в копрусе 3 цилиндрической формы и втулки 5. Надрез 9 на срезных штифтах 7 и 8 совмещен при сборке с границей контакта наружного диаметра втулки 5 и внутреннего диаметра цилиндра 3. Сменные клыки 2 застопорены в плите 1 болтами 10. Центральный канал ключа закрыт перфорированным дном 11.The key for assembling (screwing up the flange) of the column head during the construction of oil and gas wells is shown in FIG. 1 and FIG. 2 in frontal and horizontal projections, respectively, and in FIG. 3 shows a diagram of one of the shear pins. The key contains a plate, with radial drove 1, on the edge of which are mounted, with the possibility of replacement, fangs 2. In the middle part of the plate 1, a housing 3 is installed on the thread, in which a sleeve 5 is installed on the left thread 4, equipped with a locking thread 6 for connection with the rotator (not shown in FIG.). The shear pins 7 and 8, with annular cuts 9 in their middle part, are mounted with a radial arrangement in the frame 3 of the cylindrical shape and the sleeve 5. The notch 9 on the shear pins 7 and 8 is aligned during assembly with the contact boundary of the outer diameter of the sleeve 5 and the inner diameter of the cylinder 3. Interchangeable fangs 2 are locked in the plate 1 by bolts 10. The central channel of the key is closed by a perforated bottom 11.

Работу ключом при свинчивании фланца колонной головки производят в следующем порядке. В первую очередь сборочные элементы колонной головки (фланцы) предварительно устанавливают (свинчивают вручную на 3…4 оборота) с резьбовыми соединениями (патрубками) на колонной головке (на фиг. не покзано). С помощью замковой резьбы 6 на втулке 5 ключ в собранном состоянии присоединяют (прикручивают) к механизированному вращателю (на фиг. не показано), а затем сближают головку ключа с фланцем колонной головки. Ключ клыками 2 направляют в соответствующие отверстия на фланце колонной головки (контуры фланца показаны на фиг. 2). После конгруэнтного совмещения головки ключа и фланца включают вращатель буровой становки и правым вращением докрепляют резьбовое соединение между фланцем и патрубком колонной головки с крутяшим моментом, регламентированным соответствующими руководящими документами. При нарушении режима работы механизированного вращателя, например, превышении регламентированного значения крутящего момента (Мкр) штифты 7, 8 срезают по шейкам надрезов 9. При этом правым вращением механизированного вращателя втулку 5 вывинчивают из цилиндрического корпуса 3, а принудительное вращение фланца механизированным вращателем прекращают. После остановки работы механизированного вращателя всю конструкцию ключа снимают с фланца и производят замену штифтов 7, 8, для последующей работы ключа. Для подтверждения возможности осуществления на практике полезной модели-ключа, авторским коллективом разработана рабочая конструкторская документация для ключа с регламентированным крутящим моментом Мкр≤6кН*м. Изготовлен опытный образец ключа (см. фото) и проведены предварительные стендовые испытания (разборка, сборка ключа), а также намечены испытания в промысловых условиях.The key work when screwing the flange of the column head is performed in the following order. First of all, the assembly elements of the column head (flanges) are pre-installed (manually screwed in 3 ... 4 turns) with threaded connections (pipes) on the column head (not shown in Fig.). Using the locking thread 6 on the sleeve 5, the key in the assembled state is attached (screwed) to the mechanized rotator (not shown in Fig.), And then the key head is brought closer to the flange of the column head. The key fangs 2 are sent to the corresponding holes on the flange of the column head (the contours of the flange are shown in Fig. 2). After congruent alignment of the key head and flange, the drilling rig rotator is turned on and the threaded connection between the flange and the nozzle of the head column with a torque regulated by the corresponding guidance documents is fixed by right rotation. In case of violation of the operating mode of the mechanized rotator, for example, exceeding the regulated torque value (Mkr), the pins 7, 8 are cut along the necks of the notches 9. In this case, the sleeve 5 is unscrewed from the cylindrical body 3 by right-hand rotation of the mechanized rotator, and the forced rotation of the flange by the mechanized rotator is stopped. After stopping the operation of the mechanized rotator, the entire design of the key is removed from the flange and the pins 7, 8 are replaced, for the subsequent operation of the key. To confirm the feasibility of implementing a useful key model in practice, the team of authors developed working design documentation for a key with a regulated torque Mkr≤6kN * m. A prototype key was made (see photo) and preliminary bench tests (disassembly, assembly of the key) were carried out, as well as tests in field conditions were outlined.

Claims

A key for assembling a column head of a wellhead equipment used in the construction of an oil or gas well, consisting of a body, a key head for connecting to a mechanized rotator of a drilling rig, characterized in that the key head is made in the form of a monolithic plate with radial carriers, into which are inserted perpendicular to the plate , with the possibility of replacing them, leading cylindrical fangs, and the plate in the upper part is connected to the cylindrical body into which the sleeve is coaxially screwed into the sleeve, while the transmission rutyaschego torque from the hub to the cylindrical body is provided radially disposed in the housing body and the sleeve by pins that in the middle part equipped with circumferential incisions and notches during assembly Key pins mounted on the outer boundary surface of the sleeve and the inner surface of the cylinder.