RU2142551C1

RU2142551C1 - Device for pipe catching in rotary table

Info

Publication number: RU2142551C1
Application number: RU97120774A
Authority: RU
Inventors: А.А. Глух; С.Б. Шевнин; В.Н. Мартынов
Original assignee: ЗАО Научно-производственная акционерная компания "Ранко"
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 1999-12-10

Abstract

FIELD: devices for round trip operations and well drilling. SUBSTANCE: device includes body, centralizer, bushings for slips installed between motion limiters and interconnected by means of hinge suspensions with holders, clamp of kelly with inserts, lifting strips with limiters of their stroke, ring, lever and power cylinder. Kelly clamp is designed for embracing side surface of bushings which are connected with centralizer and body by means of pinned and bolted joints. Kelly clamp is made of , at least, two parts interconnected by hinge joints. In this case, inserts and joints are located between bushings. EFFECT: simplified and reduced in weight and compact design, extended range of handled pipes, reduced wear, higher convenience and safety of work, more compact design of closed tongs. 5 cl, 15 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к средствам для спуска и подъема труб и бурения скважин. The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to means for lowering and raising pipes and drilling wells.

Известно устройство для захвата труб, содержащее корпус, вкладыши, клинья, зажим, механизм передачи вращения от зажима к ротору (авт. св. СССР N 742574, кл. E 21 B 19/10, 1978). A device for gripping pipes, comprising a housing, liners, wedges, clamp, mechanism for transmitting rotation from clamp to rotor (ed. St. USSR N 742574, class E 21 B 19/10, 1978).

Такое устройство не обеспечивает передачи больших крутящих моментов. Известно также устройство для захвата труб в роторе, включающее корпус с наружным опорным выступом, центратор, вкладыши под клинья, выполненные с опорными и наклонными плоскостями и плашками, установленные между ограничителями хода и соединенные посредством осей и подвесок с державками, закрепленными на подъемных планках, взаимодействующими с ограничителями вертикального хода, зажим ведущей трубы со вставками, кольцо, рычаг и силовой цилиндр (патент РФ 2041336, кл. E 21 B 19/10, 1993). Such a device does not transmit large torques. A device for gripping pipes in a rotor is also known, including a housing with an external supporting protrusion, a centralizer, inserts for wedges made with supporting and inclined planes and dies, installed between the travel stops and connected by axes and suspensions to the holders fixed on the lifting plates interacting with vertical stroke limiters, clamp of the driving pipe with inserts, ring, lever and power cylinder (RF patent 2041336, class E 21 B 19/10, 1993).

Такое выполнение устройства хотя и позволяет повысить передаваемый крутящий момент, но не обеспечивает снижение износа, повышение удобства и безопасности работ. Конструкция этого устройства громоздкая и тяжелая. Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в том, чтобы избежать упомянутых осложнений и создать такую конструкцию устройства для захвата труб в роторе, которая при относительной ее простоте и снижении массы позволяет расширить диапазон диаметров захватываемых труб, уменьшить ее износ, повысить удобства и безопасность работ. This embodiment of the device, although it allows to increase the transmitted torque, but does not provide reduced wear, increased convenience and safety of work. The design of this device is bulky and heavy. The technical result, to which the claimed invention is directed, is to avoid the aforementioned complications and to create such a design of a device for gripping pipes in a rotor, which, with its relative simplicity and weight reduction, allows to expand the diameter range of the captured pipes, reduce its wear, increase convenience and work safety.

Это достигается благодаря тому, что в устройстве для захвата труб в роторе, включающем корпус с наружным опорным выступом, центратор, вкладыши и клинья, установленные между ограничителями хода и соединенные посредством осей и шарнирных подвесок с державками, закрепленными на подъемных планках, зажим ведущей трубы со вставками, подъемные планки с вертикальными ограничителями их хода, кольцо, рычаг и силовой цилиндр, предложено выполнить зажим ведущей трубы с возможностью охвата боковых поверхностей вкладышей, которые соединены с центратором и корпусом посредством штифтовых и болтовых соединений, а зажим ведущей трубы - по крайней мере из двух частей, соединенных между собой шарнирными разъемами, причем вставки и разъемы размещены между вкладышами. This is achieved due to the fact that in the device for gripping pipes in the rotor, which includes a housing with an external support protrusion, a centralizer, bushings and wedges installed between the travel stops and connected by axes and hinged suspensions with holders fixed on the lifting bars, the clamp of the drive pipe inserts, lifting strips with vertical stops for their movement, a ring, a lever and a power cylinder, it is proposed to clamp the lead pipe with the possibility of covering the side surfaces of the liners that are connected to the centrate throat and casing by means of pin and bolt connections, and the clamp of the lead pipe is made of at least two parts interconnected by hinged connectors, the inserts and connectors being placed between the inserts.

Предложено также выполнить вставки с внутренней проточкой, предназначенной для взаимодействия со смежными гранями ведущей трубы, а внутреннюю поверхность корпуса выполнить ступенчатой, на поверхности большего диаметра которой установлены боковые ограничители хода вкладышей и подъемных планок. It is also proposed to perform inserts with an internal groove intended for interaction with adjacent faces of the lead pipe, and the inner surface of the casing to be stepped, on the surface of a larger diameter of which lateral travel stops are installed for liners and lifting bars.

Кроме того, предложено верхние части вкладышей попарно соединить между собой перемычками дугообразной формы и в них выполнить ограничители боковых перемещений клиньев, а средние части перемычек выполнить с проушинами для соединения с крюком подъемного средства. При этом клин выполнен с единой открытой с боков опорной для плашек плоскостью с глухими и сквозными отверстиями для крепления плашек в осевом, радиальном и боковом направлениях и карманами на боковых поверхностях для расположения в них фиксирующих плашки средств. In addition, it is proposed that the upper parts of the bushings be connected in pairs between each other by bridges of an arcuate shape and to fulfill the limiters of lateral movements of the wedges in them, and the middle parts of the bridges should be made with eyes for connecting to the hook of the lifting means. In this case, the wedge is made with a single plane open from the sides of the support for the dies with blind and through holes for mounting the dies in the axial, radial and lateral directions and pockets on the side surfaces for the location of the fixing means of the dies in them.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства, разрезе; на фиг. 2 - вид сверху в момент установки вкладышей; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 1 при захвате обсадных труб; на фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг. 7 - сечение Д-Д на фиг. 3; на фиг. 8 - сечение Е-Е на фиг. 2; на фиг. 9 - приспособление для смены долота; на фиг. 10 - вид Ж на фиг. 9; на фиг. 11 - вид спереди на клине с плашками; на фиг. 12 - вид сверху на клин; на фиг. 13 - вид сзади на клин без плашек: на фиг. 14 - сечение З-З на фиг. 13; на фиг. 15 - сечение И-И на фиг. 14 (повернуто). In FIG. 1 shows a General view of the device, sectional view; in FIG. 2 - top view at the time of installation of the liners; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 4 is a section BB in FIG. 1; in FIG. 5 is a cross-section BB in FIG. 1 when capturing casing pipes; in FIG. 6 is a section GG in FIG. 1; in FIG. 7 is a section DD in FIG. 3; in FIG. 8 is a cross-section EE in FIG. 2; in FIG. 9 - a device for changing the bit; in FIG. 10 is a view G in FIG. nine; in FIG. 11 is a front view of a wedge with dice; in FIG. 12 is a top view of a wedge; in FIG. 13 is a rear view of a wedge without dies: in FIG. 14 is a cross-section ZZ in FIG. 13; in FIG. 15 is a section II in FIG. 14 (rotated).

Ротор 1 (фиг. 1) выполнен с центральным проходным отверстием, в котором установлен корпус 2 предлагаемого устройства. Внутренняя поверхность корпуса 2 выполнена ступенчатой и образована двумя цилиндрическими поверхностями 3 и 4 разного диаметра. На поверхности 3 и 4 опираются вкладыши 5, причем опорная поверхность 4 большего диаметра расположена выше наружного опорного выступа 6, выполненного снаружи корпуса 2. Нижняя часть корпуса 2 выполнена с внутренним цилиндрическим буртом 7, в котором выполнены вертикальные ограничители хода 8 подъемных планок 9 и пазы под шлицевое соединение 10 с центратором 11 (фиг. 1, 3). The rotor 1 (Fig. 1) is made with a Central passage hole in which the housing 2 of the proposed device is installed. The inner surface of the housing 2 is made stepwise and is formed by two cylindrical surfaces 3 and 4 of different diameters. On the surface 3 and 4, the liners 5 are supported, and the supporting surface 4 of a larger diameter is located above the outer supporting protrusion 6, made outside the housing 2. The lower part of the housing 2 is made with an inner cylindrical shoulder 7, in which there are vertical travel stops 8 of the lifting bars 9 and grooves under the spline connection 10 with the centralizer 11 (Fig. 1, 3).

В верхней части корпуса 2 (фиг. 2, 5) на цилиндрической поверхности 4 большего диаметра выполнены направляющие выступы 12 и 13. Направляющие выступы 12 служат для ограничения боковых перемещений вкладышей 5, а также клиньев 14 (фиг. 3) для обсадных труб больших диаметров с плашками 15, установленных в тонких вкладышах 16 (фиг. 5). Направляющие выступы 13 служат для ограничения боковых перемещений подъемных планок 9. Направляющие выступы 13 (фиг. 5) расположены в устройстве равномерно по диаметру корпуса 2 между направляющими выступами 12. Вкладыши 5 (фиг. 6) попарно установлены на каждой половине центратора 11 и каждый из них закреплен на центраторе и жестко соединен с ним посредством штифтов 17, расположенных между болтами 18. В верхней части вкладыши 5 (фиг. 2) соединены между собой попарно перемычкой 19 дугообразной формы, выгнутой наружу, средняя часть которой выполнена в виде проушины 20 (фиг. 8) с отверстиями разного диаметра 21 и 22 (фиг. 8), в которые устанавливается подъемный крюк 23, фиксируемый по центру тяжести половины центратора 11 с двумя вкладышами 5. In the upper part of the housing 2 (Fig. 2, 5), on the cylindrical surface 4 of a larger diameter, guide protrusions 12 and 13 are made. The guide protrusions 12 serve to limit the lateral movements of the liners 5, as well as the wedges 14 (Fig. 3) for large diameter casing pipes with dies 15 installed in thin liners 16 (Fig. 5). The guide protrusions 13 serve to limit the lateral movements of the lifting bars 9. The guide protrusions 13 (Fig. 5) are arranged uniformly along the diameter of the housing 2 between the guide protrusions 12. The inserts 5 (Fig. 6) are mounted in pairs on each half of the centralizer 11 and each they are fixed on the centralizer and rigidly connected to it by pins 17 located between the bolts 18. In the upper part of the liners 5 (Fig. 2) are interconnected in pairs by a jumper 19 of an arcuate shape, curved outward, the middle part of which is made in de lugs 20 (Fig. 8) with holes of different diameters 21 and 22 (Fig. 8), into which a lifting hook 23 is installed, fixed by the center of gravity of half of the centralizer 11 with two inserts 5.

Соединение каждой перемычки 19 с вкладышами 5 выполнено с использованием ограничителей 24 (фиг. 1 и 2) бокового перемещения клиньев 25 для бурильных труб в верхнем и нижнем их положениях. Каждый из клиньев 25 оснащен по крайней мере двумя рядами плашек 26 и 27, причем клинья выполнены с глухими и сквозными отверстиями для крепления плашек в осевом, радиальном и боковом направлениях. The connection of each jumper 19 with the liners 5 is made using limiters 24 (Fig. 1 and 2) lateral movement of the wedges 25 for drill pipes in their upper and lower positions. Each of the wedges 25 is equipped with at least two rows of dies 26 and 27, and the wedges are made with blind and through holes for mounting the dies in axial, radial and lateral directions.

Зажим 28 (фиг. 1, 3) ведущей трубы 29 установлен внутри и между вкладышами 5, охватывая с зазором их боковые поверхности 30, причем шарнирные разъемы 31 двух половин зажима 28 размещены между вкладышами 5 с пальцевым фиксатором 32. Полукруглые вставки 33, охватывающие грани ведущей трубы 29, имеют центры 34 с осями, размещенные ближе к оси 35 ведущей трубы 29, чем центры 36 скругления граней ведущей трубы 29, причем в плоскости шарнирных разъемов 31 полукруглые вставки 33 выполнены из двух половин 37 и 38. При снятых вкладышах 5 между направляющими выступами 12 (фиг. 9 и 10) устанавливается на торец 39 крестовина 40 для долот 41, имеющая ответную форму выступов 42. The clamp 28 (Fig. 1, 3) of the lead pipe 29 is installed inside and between the inserts 5, covering the side surfaces 30 with a gap, the hinged connectors 31 of the two halves of the clamp 28 being placed between the inserts 5 with a finger lock 32. Semicircular inserts 33 covering the faces the lead pipe 29, have centers 34 with axes located closer to the axis 35 of the lead pipe 29 than the centers 36 of the rounding of the faces of the lead pipe 29, and in the plane of the hinge connectors 31, the semicircular inserts 33 are made of two halves 37 and 38. When the liners 5 are removed between guides 12 (FIG. 9 and 10) is installed on the end 39 of the crosspiece 40 for bits 41, having the reciprocal form of the protrusions 42.

Клинья 25 при бурении устанавливаются на П-образных упорах 43 (фиг. 4), надетых на подъемные планки 9 с замыкающей поворотной щеколдой 44, располагаемой в пазах 45 упоров 43 и фиксируемой от поворота пружинным фиксатором 46. Привод подъема и опускания клиньев 14 и 25 (фиг. 1, 5) состоит из кольца 47, связывающего планки 9, рычага 48, кронштейна 49, прикрепленного к ротору 1, силового цилиндра 50 и крана управления 51. Wedges 25 during drilling are installed on the U-shaped stops 43 (Fig. 4), worn on the lifting bars 9 with a locking pivot pin 44 located in the grooves 45 of the stops 43 and fixed from rotation by a spring clip 46. The drive to raise and lower the wedges 14 and 25 (Fig. 1, 5) consists of a ring 47, a connecting strap 9, a lever 48, an arm 49 attached to the rotor 1, a power cylinder 50 and a control valve 51.

Каждый клин (фиг. 11, 15) выполнен с одной наклонной к оси ротора плоскостью 52 и одной опорной плоскостью 53, параллельной оси ротора, предназначенной для установки на ней по крайней мере двух полноохватных плашек 26 и 27, расположенных друг над другом. В нижней части клина 25 выполнен уступ 54 для опоры на него нижней плашки 26. Плашки 26 и 27 ориентированы на плоскости 53 клина 25 с помощью штифтов 55, концы которых расположены в отверстиях под них соответственно в теле плашек 56 и 57 и клина 58 и 59. Each wedge (Fig. 11, 15) is made with one plane 52 inclined to the axis of the rotor and one supporting plane 53 parallel to the axis of the rotor, designed to install at least two full-coverage dies 26 and 27 on top of each other. In the lower part of the wedge 25, a ledge 54 is made for supporting the lower die 26 on it. The dies 26 and 27 are oriented on the plane 53 of the wedge 25 with pins 55, the ends of which are located in the holes under them, respectively, in the body of the dies 56 and 57 and the wedge 58 and 59 .

Крепление плашки 26 на клине 25 производится с помощью по крайней мере одного болта 60, гайки 61 и контровочной шайбы 62, установленных в кармане 63, выполненном в клине 25. The dies 26 are mounted on the wedge 25 using at least one bolt 60, a nut 61 and a lock washer 62 installed in a pocket 63 made in the wedge 25.

Плашку 27 (фиг. 11, 13, 14) устанавливают на плашку 26, ориентируют штифтом 55 и фиксируют на клине с помощью по крайней мере одного болта 60, гайки 61 и контровочной шайбы 62, установленных в кармане 64 аналогичном карману 63. Клин 25 (фиг. 12) выполнен с прорезью 65 в его верхней части со стороны наклонной плоскости 52, в которой частично расположена шарнирная подвеска 66, соединенная с клином 25 осью 67. Продольная ось прорези 65 проходит через центр кривизны зубчатой поверхности 68, выполненной на каждой из плашек 26 и 27 (фиг. 12). The die 27 (Fig. 11, 13, 14) is mounted on the die 26, orientated with a pin 55 and fixed to the wedge with at least one bolt 60, nut 61 and a lock washer 62 installed in pocket 64 similar to pocket 63. Wedge 25 ( Fig. 12) is made with a slot 65 in its upper part from the side of the inclined plane 52, in which the hinge suspension 66 is partially located, connected to the wedge 25 by the axis 67. The longitudinal axis of the slot 65 passes through the center of curvature of the gear surface 68 made on each of the dies 26 and 27 (Fig. 12).

Клин 25 через шарнирную подвеску 66 соединен с державкой 69 (фиг. 11), закрепленной на подъемных планках 9, посредством оси 70, установленной в щеках, выполненных со стороны вогнутой части державки 69. Вкладыши 5 соединены с корпусом 2 штифтами 17 и подвижными штифтами 71 (фиг. 1). The wedge 25 is connected via a hinge suspension 66 to the holder 69 (Fig. 11), mounted on the lifting bars 9, by means of an axis 70 installed in the cheeks made on the side of the concave part of the holder 69. The inserts 5 are connected to the housing 2 by pins 17 and movable pins 71 (Fig. 1).

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

При спускоподъемных операциях с бурильными трубами. During hoisting operations with drill pipes.

Для работы используется комплект устройства, состоящий из корпуса 2 (фиг. 1), вкладышей 5 с центратором 11, подъемных планок 9 с кольцом 47, клиньев 25 с плашками 26 и 27, рычага 48, кронштейна 49 с силовым цилиндром 50, крана управления 51. При подъеме клиньев 25 рычаг 48 поднимает кольцо 47 с планками 9 (левая часть фиг. 1), а при опускании клиньев рычаг 48 опускает кольцо 47 с планками 9. For work, a set of devices is used, consisting of a housing 2 (Fig. 1), inserts 5 with a centralizer 11, lifting bars 9 with a ring 47, wedges 25 with dies 26 and 27, a lever 48, an arm 49 with a power cylinder 50, a control valve 51 . When lifting the wedges 25, the lever 48 raises the ring 47 with the straps 9 (the left part of Fig. 1), and when lowering the wedges, the lever 48 lowers the ring 47 with the straps 9.

При бурении. When drilling.

На ведущую трубу 29 сбоку надевается и фиксируется пальцевым фиксатором 32 (фиг. 7) зажим 28. A clip 28 is put on and fixed on the lead pipe 29 to the side and fixed with a finger lock 32 (Fig. 7).

Затем зажим 28 ведущей трубы 29 опускается между поднятыми клиньями 25, вкладышами 5 на центратор 11. Клинья 25 опускаются на предварительно установленные на планках 9 упоры 43 с зазором относительно ведущей трубы 29. Вращение от ротора 1 передается на корпус 2, затем через штифты 17 на вкладыш 5 и через зажим 28 на ведущую трубу 29. Взаимодействие зажима 28 с ведущей трубой 29 осуществляется через круглые вставки 33, а исполнение этих вставок с центрами 34, размещенными ближе, к оси 35 ведущей трубы 29, чем центры 36 округления граней ведущей трубы 29, дает возможность обеспечить равномерно распределенное давление на ведущую трубу 29 в зоне контакта с вставками 33. Then the clamp 28 of the driving pipe 29 is lowered between the raised wedges 25, the inserts 5 on the centralizer 11. The wedges 25 are lowered on the stops 43 pre-installed on the straps 9 with a clearance relative to the leading pipe 29. The rotation from the rotor 1 is transmitted to the housing 2, then through the pins 17 to the insert 5 and through the clamp 28 to the lead pipe 29. The interaction of the clamp 28 with the lead pipe 29 is through the round inserts 33, and the execution of these inserts with centers 34 located closer to the axis 35 of the lead pipe 29 than the centers 36 of the rounding of the faces of the lead pipe 29 gives an opportunity awn provide uniformly distributed pressure on the driving pipe 29 in the contact zone with the inserts 33.

После завершения бурения на ведущей трубе 29 поднимается зажим 28 и снимается после подъема пальцевого фиксатора 32 и разведения 2-х половин зажима 28. After drilling is completed, the clamp 28 rises on the lead pipe 29 and is removed after lifting the finger lock 32 and diluting the 2 halves of the clamp 28.

При смене долота. When changing the bit.

На место снятых клиньев 25, вкладышей 5 с центратором 11 в корпус 2 между выступами 12 устанавливают крестовину 40, используемую для размещения долота (его свинчивают или развинчивают). In place of the removed wedges 25, the inserts 5 with the centralizer 11 in the housing 2 between the protrusions 12 set the crosspiece 40, used to place the bit (it is screwed or unscrewed).

При спуске обсадных колонн. When running casing.

В корпусе 2 при снятых клиньях 25, вкладышах 5 с центратором 11 устанавливают тонкие вкладыши 16, а к планкам 9 прикрепляются клинья 14 с плашками 15. Клинья 14 при опускании захватывают обсадные трубы, а при подъеме освобождают колонну труб. In case 2, with wedges 25 removed, liners 5 with centralizer 11, thin liners 16 are installed, and wedges 14 with dies 15 are attached to the slats 9. Wedges 14 capture casing during lowering and release the pipe string when lifting.

Использование предлагаемого устройства позволит упростить и облегчить его конструкцию, расширить диапазон диаметров захватываемых труб, обеспечить уменьшение износа конструкции, повысить удобства, надежность и безопасность работы, выполнить более компактно конструкцию ключа для свинчивания - развинчивания труб замкнутого типа. Using the proposed device will simplify and facilitate its construction, expand the range of diameters of the gripped pipes, ensure reduced wear of the structure, increase convenience, reliability and safety of work, perform a more compact design of the wrench for screwing - unscrewing closed pipes.

Claims

1. A device for gripping pipes in the rotor, comprising a housing with an external support ledge, a centralizer, inserts for wedges made with supporting and inclined planes and dies, installed between the travel stops and connected by axes and hinged suspensions with holders mounted on the lifting bars with the possibility of their interaction with vertical stroke limiters, clamping of the lead pipe with inserts, ring, lever and power cylinder, characterized in that the clamp of the driving pipe covers the side surfaces of the liners, which are connected to the centralizer and the housing by means of pin and bolt connections, and the lead pipe clamp is made of at least two parts interconnected by articulated connectors, the inserts and connectors being placed between the inserts.

2. The device according to claim 1, characterized in that the inserts are made with an internal groove, the shape of which corresponds to the shape of the adjacent faces of the lead pipe, and of two halves located in place of the hinged connectors.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the inner surface of the housing is stepped and lateral travel stops of the liners and lifting bars are installed on the surface of a larger diameter.

4. The device according to any one of paragraphs.1 to 3, characterized in that the upper parts of the liners are pairwise connected to each other by means of arched bridges and they are made limiters of lateral movements of the wedges, and the middle part of the arched bridges is made with an eye for connecting with the hook of the lifting means .

5. The device according to p. 1, characterized in that the wedge is made with a single plane open from the sides of the support plate for dies with blind and through holes for mounting the dies in the axial, radial and lateral directions and with pockets on the side surfaces for fixing dice means.