RU2128277C1

RU2128277C1 - Apparatus for cutting tubes

Info

Publication number: RU2128277C1
Application number: RU97112072A
Authority: RU
Inventors: А.С. Оминский; А.Д. Сгибнев; Н.А. Яковенко; Э.М. Амиров
Priority date: 1997-07-14
Filing date: 1997-07-14
Publication date: 1999-03-27

Abstract

FIELD: oil production, exploration and other branches of industry, namely cutting round cross section tubes, particularly at performing emergency works in well head. SUBSTANCE: apparatus for cutting tubes in well head includes housing, strap, main gear wheel, cutter holder and hydraulic drive. Apparatus is provided with mechanism for feeding tool at rate determined according to predetermined configuration of shaped ring with height variable along circle, mechanism for accelerated forced removal of cutter holder and mechanism for adjusting cut depth. Main gear wheel has slit corresponding to slit of housing and calculated number of openings for variable setting of cutter holder. Strap construction provides its mounting on cut tube at necessary coaxiality degree due to tightening by means of one nut. EFFECT: simplified works at mounting apparatus in well mouth, smooth cutter feed, enhanced efficiency of cutting operations. 8 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей, геологоразведочной и другим отраслям промышленности и предназначено для резки труб круглого сечения, в частности при производстве аварийных работ на устье скважин. The invention relates to oil and gas, exploration and other industries and is intended for cutting circular pipes, in particular during emergency work at the wellhead.

Известно устройство для резки насосно-компрессорных, бурильных и обсадных труб на устье скважин при аварийных работах по ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов [1], состоящее из хомута установочного, основания привода, редуктора, гидромотора, цепи и вставки с пальцами. A device for cutting tubing, drill and casing pipes at the wellhead during emergency operations to eliminate open gas and oil fountains [1], which consists of an installation clamp, drive base, gearbox, hydraulic motor, chain and insert with fingers.

Однако данное устройство имеет следующие недостатки:
- недостаточная жесткость конструкций;
- скачкообразная подача резца.However, this device has the following disadvantages:
- insufficient rigidity of structures;
- spasmodic feed of the cutter.

Известно также устройство для отрезания трубы [2], состоящее из подковообразного коробчатого корпуса, разъемного зубчатого венца с двумя узлами резания, подвижных и неподвижных опор и гидропривода с редуктором. Зубчатый венец вращается по часовой стрелке на шести опорных роликах. Венец имеет откидной сектор, присоединенный к нему шарниром. После установки труборезки сектор фиксируется подвижной шпонкой, которая с этой целью сдвигается по кольцевому пазу, перекрывает разъем и фиксируется винтовым зажимом. Подвижные опоры, закрепляющие труборезку на отрезаемой трубе, перемещаются с помощью разъемного силового винта. К зубчатому венцу приварены ручки, с помощью которых он проворачивается в процессе подготовка труборезки к работе. Опорные ролики посажены на эксцентричных втулках, поворотом которых устраняются люфты между роликами и зубчатым венцом. На корпусе труборезки закреплен зуб, при контакте с которым происходит проворот звездочек на узлах резания. Половины силового винта соединяются с помощью быстроразъемной муфты. Таким же образом с помощью муфты к винту прикрепляется рукоятка. Винт соединен с подвижными опорами резьбовыми цапфами. Для окончательной затяжки винта предусмотрен шестигранный бурт под гаечный ключ. A device for cutting a pipe [2] is also known, consisting of a horseshoe-shaped box body, a split gear ring with two cutting units, movable and fixed supports and a hydraulic drive with a gearbox. The ring gear rotates clockwise on the six support rollers. The crown has a folding sector attached to it by a hinge. After installing the pipe cutter, the sector is fixed with a movable key, which for this purpose moves along the annular groove, overlaps the connector and is fixed with a screw clamp. The movable supports securing the pipe cutter to the pipe being cut are moved using a split power screw. Handles are welded to the ring gear, with the help of which it is rotated during the preparation of the pipe cutter for work. The support rollers are mounted on eccentric bushings, the rotation of which eliminates the play between the rollers and the ring gear. A tooth is fixed on the pipe cutter body, upon contact with which the sprockets rotate on the cutting units. The power screw halves are connected using a quick coupler. In the same way, a handle is attached to the screw with a sleeve. The screw is connected to the movable supports by threaded pins. For the final tightening of the screw, a hexagonal collar for a wrench is provided.

Однако известное устройство также обладает недостатками:
- скачкообразная додача резца;
- недостаточная жесткость конструкции;
- сложность установки и монтажа на устье скважины.However, the known device also has the disadvantages of:
- spasmodic delivery of the cutter;
- insufficient structural rigidity;
- the complexity of installation and installation at the wellhead.

Целью изобретения являются упрощение монтажных работ при установке устройства на устье скважины, обеспечение плавной подачи резца, повышение эффективности проводимой операции (качество, надежность и т.п.). The aim of the invention is to simplify installation work when installing the device at the wellhead, providing a smooth supply of the cutter, increasing the efficiency of the operation (quality, reliability, etc.).

Поставленная цель достигается тем, что устройство для резки труб на устье скважины, состоящее из корпуса, хомута, основного зубчатого колеса, резцедержателя и гидропривода, снабжено механизмом подачи инструмента со скоростью, заданной конфигурацией профильного кольца переменной по окружности высоты, механизмом ускоренного принудительного отвода резцедержателя, механизмом настройки глубины реза, при этом основное зубчатое колесо выполнено с прорезью, соответствующей прорези корпуса, и имеет расчетное количество отверстий для вариантности установки резцедержателя, а конструкция хомута обеспечивает его монтаж на отрезаемой трубе с необходимой соосностью путем затяжки одной гайкой. This goal is achieved by the fact that the device for cutting pipes at the wellhead, consisting of a body, a clamp, a main gear, a tool holder and a hydraulic actuator, is equipped with a tool feed mechanism at a speed specified by the configuration of the profile ring of a variable circumference of height, a mechanism for accelerated forced removal of the tool holder, a mechanism for adjusting the depth of cut, while the main gear wheel is made with a slot corresponding to the slot of the housing, and has a calculated number of holes for option installation of the tool holder, and the design of the clamp ensures its installation on the cut pipe with the necessary alignment by tightening with one nut.

Предлагаемое устройство показано на фигурах 1-8 и состоит из двух основных узлов: корпуса 1 и хомута 2. Корпус выполнен из двух пластин 3, 4 с прорезью, скрепленных между собой болтами. The proposed device is shown in figures 1-8 and consists of two main nodes: housing 1 and clamp 2. The housing is made of two plates 3, 4 with a slot, fastened together by bolts.

В корпусе установлены: основное зубчатое колесо 5, ведущая шестерня 6, промежуточные зубчатые колеса 7, резцедержатель 8 и механизм подачи инструмента 9. In the housing are installed: the main gear 5, pinion 6, intermediate gears 7, tool holder 8 and the tool feed mechanism 9.

Основное зубчатое колесо 5 имеет расточку для его установки на подшипник скольжения, закрепленный в нижней пластине корпуса 4. В основном зубчатом колесе 5 имеется прорезь, соответствующая по размерам прорези в корпусе 1 и служащая для наведения и установки устройства на отрезаемую трубу сбоку. Валы зубчатых колес, обеспечивающие передачу крутящего момента от гидромотора 10 к основному зубчатому колесу 5, установлены в подшипниках скольжения. Гидромотор 10 вместе с закрепленной на его валу ведущей шестерней 6 крепится к нижней пластине 4 с помощью фланцевого соединения. The main gear 5 has a bore for mounting it on a sliding bearing fixed in the bottom plate of the housing 4. The main gear 5 has a slot corresponding to the size of the slot in the housing 1 and serves to guide and install the device on the side of the cut pipe. Shafts of gears, providing transmission of torque from the hydraulic motor 10 to the main gear 5, are mounted in sliding bearings. The hydraulic motor 10, together with the driving gear 6 fixed to its shaft, is attached to the lower plate 4 by means of a flange connection.

В расточку верхней пластины 3 корпуса 1 вставлено прижимное кольцо 11, поджатием которого к диску основного зубчатого колеса 5 регулируются зазоры в подшипнике скольжения с целью исключения вибрации инструмента в процессе работы. A clamping ring 11 is inserted into the bore of the upper plate 3 of the housing 1, by pressing which against the disk of the main gear 5, the gaps in the sliding bearing are adjusted to prevent vibration of the tool during operation.

На верхней плоскости диска зубчатого колеса 5 установлен резцедержатель 8, крепление которого производится болтами через резьбовые отверстия в диске. Количество этих отверстий позволяет осуществлять многовариантность установки резцедержателя 8 для выполнения резки труб различного диаметра. Сам резцедержатель 8 состоит из ползуна 12, перемещающегося до направляющей типа "ласточкин хвост". В ползуне 12 выполнен прямоугольный паз для установки резца 13 и имеются три отверстия. В одно из них ввертывается ходовой винт 14, обеспечивающий поперечную подачу инструмента в процессе резания. Два других служат для монтажа фиксирующего стержня 15 и регулировочного поводка 16, которые обеспечивают настройку величины поперечного перемещения инструмента (глубины реза). Механизм додачи инструмента 9 состоит из храпового колеса 17, толкателя 18 с собачкой 19 и профильного кольца 20. Для обеспечения возвратно-поступательного движения толкателя 18 служит профильное кольцо 20, имеющее переменную по окружности высоту и установленное в расточке нижней пластины 4 корпуса 1. A tool holder 8 is mounted on the upper plane of the disk of the gear wheel 5, the fastening of which is carried out by bolts through the threaded holes in the disk. The number of these holes allows for multi-variant installation of the tool holder 8 for cutting pipes of various diameters. The tool holder 8 itself consists of a slider 12, which moves to the dovetail guide. In the slider 12, a rectangular groove for installing the cutter 13 is made and there are three holes. A lead screw 14 is screwed into one of them, providing a transverse feed of the tool during the cutting process. The other two are used to mount the locking rod 15 and the adjusting leash 16, which provide adjustment of the magnitude of the transverse movement of the tool (cutting depth). The supply mechanism of the tool 9 consists of a ratchet wheel 17, a pusher 18 with a dog 19 and a profile ring 20. To ensure the reciprocating movement of the pusher 18, a profile ring 20 is used, having a height circumferential circumference and installed in the bore of the lower plate 4 of the housing 1.

Толкатель 18 состоит из корпуса 21, собачки 19, ролика 22, двух осей, а также пружины 23, поджимающей собачку 19 к храповому колесу 17 во время работы устройства. Толкатель 18 установлен в направляющей втулке 24, запрессованной в диск зубчатого колеса 5, рядом с храповым колесом 17. Нижняя часть толкателя 18 через вращающийся ролик 22 опирается на профильное кольцо 20. В верхней части корпуса 21 толкателя 18, расположенной над диском зубчатого колеса 5, на оси установлена собачка 19, обеспечивающая вращение храпового колеса 17. Поджатие толкателя 18 к профильному кольцу 20 осуществляется пружиной 23 через кронштейн 25. Винт 26, по которому перемещается кронштейн 25, имеет сечение, исключающее поворот толкателя 18 в процессе работы. The pusher 18 consists of a housing 21, a dog 19, a roller 22, two axles, as well as a spring 23, which pushes the dog 19 against the ratchet wheel 17 during operation of the device. The pusher 18 is installed in the guide sleeve 24, pressed into the disk of the gear wheel 5, next to the ratchet wheel 17. The lower part of the pusher 18 is supported through the rotary roller 22 on the profile ring 20. In the upper part of the housing 21 of the pusher 18, located above the gear wheel 5, a dog 19 is installed on the axis, which ensures rotation of the ratchet wheel 17. The pusher 18 is pressed against the profile ring 20 by a spring 23 through the bracket 25. The screw 26 along which the bracket 25 moves has a cross section that prevents the pusher 18 from turning in process of the work.

На верхней плоскости диска основного зубчатого колеса 5 установлена стойка 27, в корпусе которой имеются прорезь для перемещения подпружиненного флажка 28 и два отверстия для прохода ходового винта 14 и фиксирующего стержня 15. Флажок 28 при сжатой пружине входит в канавку на ходовом винте 14, исключая осевое перемещение последнего во время резания. Закрепление флажка 26 в этом положении осуществляется фиксирующим стержнем 15. На ходовом винте 14 с помощью штифта закреплено храповое колесо 17, в корпусе которого установлена пружина для принудительного отвода резцедержателя 8.Ходовой винт оканчивается головкой для осуществления его вращения вручную. On the upper plane of the disk of the main gear 5, a stand 27 is installed, in the case of which there is a slot for moving the spring-loaded flag 28 and two holes for the passage of the spindle 14 and the fixing rod 15. The flag 28 with a compressed spring enters the groove on the spindle 14, excluding the axial moving the latter during cutting. The flag 26 is secured in this position by the fixing rod 15. A ratchet wheel 17 is mounted on the lead screw 14 with a pin, and a spring is installed in the housing for forcing the tool holder 8. The lead screw ends with a head for manual rotation.

Установка корпуса на хомуте производится с помощью трех установочных пальцев 29, приваренных к нижней пластине 4 корпуса 1. Пальцы 29 имеют гладкую цилиндрическую поверхность для их посадки в монтажные отверстия на хомуте 2 и снабжены резьбовыми концами для закрепления корпуса с помощью гаек. Хомут 2 состоит из двух шарнирно закрепленных скоб 30, 31 с сухарями 32, установленными на подвижных упорах 33. The housing is mounted on the clamp using three mounting fingers 29 welded to the bottom plate 4 of the housing 1. The fingers 29 have a smooth cylindrical surface for seating in the mounting holes on the clamp 2 and are equipped with threaded ends for fixing the housing with nuts. The clamp 2 consists of two pivotally fixed brackets 30, 31 with crackers 32 mounted on movable stops 33.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Вначале осуществляется монтаж хомута на отрезаемую трубу. Конструкция устройства позволяет производить монтаж в двух вариантах. По первому варианту предполагается монтаж и работа устройства в условиях, не связанных с экстремальными ситуациями (выбросы, фонтаны, пожары и т.п.) и производится в следующей последовательности: хомут надевается на отрезаемую трубу, а с помощью гайки на откидном болте устанавливается заданный зазор между скобами полухомутов. Затем с помощью регулировочных винтов к трубе поджимаются сухари. При этой операции обеспечивается необходимая соосность между отрезаемой трубой и установочными отверстиями, предназначенными для монтажа корпуса устройства. The operation of the device is as follows. First, the clamp is mounted on the cut pipe. The design of the device allows for installation in two versions. The first option assumes installation and operation of the device in conditions not related to extreme situations (emissions, fountains, fires, etc.) and is performed in the following sequence: the clamp is put on the pipe to be cut, and with the help of a nut, a predetermined clearance is established on the hinged bolt between the brackets of the clamps. Then, with the help of adjusting screws, rusks are pressed to the pipe. This operation provides the necessary alignment between the cut pipe and the mounting holes intended for mounting the device body.

Второй вариант предназначен для монтажа в осложненных условиях аварийных ситуаций. В этом случае настройка соосности выполняется на "шаблоне" (трубе, имеющей размеры отрезаемой), а монтаж на отрезаемой трубе производится затяжкой одной гайки на откидном болте до достижения заданного зазора между скобами полухомутов. The second option is designed for installation in complicated emergency situations. In this case, alignment is performed on the "template" (pipe having dimensions to be cut), and installation on the cut pipe is made by tightening one nut on the hinged bolt until the specified clearance between the clamps of the half clamps is reached.

После этого на хомут с помощью установочных пальцев устанавливается и затягивается гайками корпус устройства. Затем гидромотор подключается к гидростанции и включается подача рабочей жидкости к гидромотору. Вращение с вала гидромотора через зубчатую передачу передается на основное зубчатое колесо, которое начинает вращаться вокруг отрезаемой трубы. Зубчатые колеса в устройстве расположены таким образом, что имеют зацепление с основным зубчатым колесом в двух точках, за счет чего вращающий момент от гидромотора передается постоянно, несмотря на прорезь в основном зубчатом колесе. After that, the case of the device is installed and tightened with nuts on the clamp with the installation fingers. Then the hydraulic motor is connected to the hydraulic station and the supply of the working fluid to the hydraulic motor is turned on. Rotation from the motor shaft through the gear transmission is transmitted to the main gear wheel, which begins to rotate around the cut pipe. The gears in the device are arranged in such a way that they engage with the main gear at two points, due to which the torque from the hydraulic motor is transmitted continuously, despite the slot in the main gear.

Вместе с основным зубчатым колесом вокруг трубы вращаются резцедержатель и механизм подачи инструмента. При этом ролик толкателя, при вращении, обкатывается по профильному кольцу, а его корпус совершает возвратно-поступательное движение. Собачка, установленная в корпусе толкателя, за каждый оборот основного зубчатого колеса вокруг трубы поворачивает храповое колесо на один зуб. Вместе с храповым колесом поворачивается ходовой винт, толкая при этом ползун резцедержателя с закрепленным на нем инструментом. Таким образом осуществляется поперечная подача резца в процессе резания. Вместе с ползуном резцедержателя перемещается и закрепленный в его отверстии поводок. Положение поводка может регулироваться и фиксироваться стопорным винтом. Отрегулированный зазор между торцем поводка и головкой фиксирующего стержня обеспечивает глубину реза, т.к. после выборки этого зазора, в процессе перемещения ползуна, поводок начинает выталкивать фиксирующий стержень из отверстия во флажке. Освобожденный флажок отжимается от ходового винта пружиной, а винт, под действием пружины, отжимается от стойки, увлекая за собой ползун резцедержателя. Таким образом осуществляется операция отвода инструмента из зоны резания. Together with the main gear wheel, the tool holder and tool feed mechanism rotate around the pipe. In this case, the pusher roller, when rotated, is run around the profile ring, and its body makes a reciprocating motion. A dog installed in the pusher body rotates the ratchet wheel one tooth for each revolution of the main gear around the pipe. Together with the ratchet wheel, the spindle rotates, pushing the slider of the tool holder with the tool fixed on it. Thus, the transverse feed of the cutter during the cutting process is carried out. Together with the slider of the tool holder, the leash fixed in its hole also moves. The position of the leash can be adjusted and fixed with a locking screw. The adjusted gap between the end face of the leash and the head of the fixing rod provides the depth of cut, because after sampling this gap, in the process of moving the slider, the leash begins to push the locking rod out of the hole in the flag. The freed flag is squeezed out of the lead screw by the spring, and the screw, under the action of the spring, is wrung out from the stand, dragging the slider of the tool holder with it. Thus, the operation of removing the tool from the cutting zone is carried out.

После окончания резания продолжают вращение до совмещения прорези на основном зубчатом колесе с прорезью на корпусе и отключают подачу рабочей жидкости к гидромотору. Для приведения устройства в рабочее положение после принудительного отвода инструмента, необходимо, сжав пружину, переместить ходовой винт таким образом, чтобы кольцевая канавка на ходовом винте оказалась напротив флажка. Затем флажок прижимается к ходовому винту и фиксируется в этом положении стержнем. After the end of the cutting, the rotation is continued until the slot on the main gear wheel is combined with the slot on the housing and the supply of the working fluid to the hydraulic motor is turned off. To bring the device into working position after the forced removal of the tool, it is necessary to compress the spring by moving the lead screw so that the ring groove on the lead screw is opposite the flag. Then the flag is pressed against the spindle and fixed in this position by the rod.

Демонтаж устройства производится следующим образом. Сначала отсоединяются трубопроводы подключения гидромотора к гидростанции, после чего снимается корпус. Последним с отрезаемой трубы снимается хомут. The dismantling of the device is as follows. First, the pipelines for connecting the hydraulic motor to the hydrostation are disconnected, after which the housing is removed. The clamp is removed last from the cut pipe.

Устройство испытано в цеховых и полевых условиях на Оренбургском газоконденсатном месторождении. The device was tested in workshop and field conditions at the Orenburg gas condensate field.

Источники информации
1. Труборезка гидроприводная резцовая. Паспорт. Среднеазиатская военизированная часть. 1987 г.Sources of information
1. The hydraulic cutting tool pipe cutter. Passport. Central Asian paramilitary unit. 1987 year

2. Справочник "Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов". Москва. Недра. 1996 г. стр. 195-199. 2. Directory "Equipment and tools for the prevention and elimination of fountains." Moscow. Bosom. 1996 p. 195-199.

Claims

A device for cutting pipes at the wellhead, consisting of a body, a clamp, a main gear wheel, a tool holder and a hydraulic actuator, characterized in that it is equipped with a tool feed mechanism at a speed specified by the configuration of the profile ring of variable height circumference, a mechanism for accelerated forced removal of the tool holder, a mechanism setting the depth of cut, while the main gear wheel is made with a slot corresponding to the slot of the housing and has a calculated number of holes for the installation the tool holder, and clamp design allows it to cut the pipe installation with the required concentricity by tightening a nut.