RU2215862C1

RU2215862C1 - Device for making and breaking of pipes

Info

Publication number: RU2215862C1
Application number: RU2002106134/03A
Authority: RU
Inventors: С.А. Никонов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Экопром"
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-11-10

Abstract

FIELD: drilling equipment; applicable in drilling rigs of horizontal and vertical drilling for mechanization of assembly and disassembly of drill strings. SUBSTANCE: device has power cylinder whose rod is kinematically connected with the first and second pipes with help of clamp and bell-crank. The first pipe has threaded hole, and the second pipe has threaded head with flats for wrench. Device is provided with turning sleeve, axle and friction member. Turning sleeve is installed on the first pipe, and axle, on sleeve. Clamp is hinged with axle and rod of power cylinder, and capable of rigid external contact with the first pipe. One arm of bell- crank located on body hinge support is connected with power cylinder. The other arm is made in form of open spanner and may be engageable with the second pipe. Friction member is located coaxially on turning sleeve and braked lightly relative to body. Body has stop to limit sleeve turning. Device allows breaking of pipe string by means of one power cylinder that materially simplifies design of drill and reduces its cost and expenditures in well drilling. EFFECT: simplified design of drill, reduced its cost and expenditures in well drilling. 3 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано на буровых установках горизонтального или вертикального бурения для механизации сборки и разборки бурильных колонн. The invention relates to drilling equipment and can be used on horizontal or vertical drilling rigs to mechanize the assembly and disassembly of drill strings.

В настоящее время на буровых установках применяют различные ключи для свинчивания и развинчивания труб или штанг, зачастую используя машинные ключи при работе вручную. Currently, various wrenches are used in drilling rigs for screwing and unscrewing pipes or rods, often using machine keys when working manually.

Наиболее распространенным ключом для свинчивания и развинчивания труб является буровой ключ типа АКБ с открытым зевом и оснащенный пневматическим или гидравлическим приводом стопорения нижней трубы и углового поворота верхней трубы [1]. The most common key for screwing and unscrewing pipes is an open-jaw type drill bit wrench and equipped with a pneumatic or hydraulic drive for locking the lower pipe and angular rotation of the upper pipe [1].

Однако ключи типа АКБ имеют ограниченную возможность по величине передачи крутящего момента при свинчивании и развинчивании труб различного диаметра. However, wrenches of the AKB type have a limited possibility of magnitude of torque transmission when making and unscrewing pipes of various diameters.

Известен также бурильный станок, содержащий раму или корпус, буровые трубы с резьбовыми наконечниками и механизмы удержания и поворота труб. Каждый механизм станка состоит из двух челюстных захватов, шарнирно установленных на раме и соединенных между собой при помощи гидроцилиндра, а каждая свинчиваемая или развинчиваемая труба имеет по два челюстных захвата [2] . Недостатком этого бурильного станка является сложность и громоздкость конструкции при большом количестве подвижных шарнирных соединений. Also known is a drilling machine comprising a frame or body, drill pipes with threaded ends, and pipe holding and turning mechanisms. Each machine mechanism consists of two jaw grips pivotally mounted on the frame and interconnected by a hydraulic cylinder, and each screwed or unscrewed pipe has two jaw grips [2]. The disadvantage of this drilling machine is the complexity and cumbersome design with a large number of movable articulated joints.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для свинчивания и развинчивания труб, содержащее силовой цилиндр, шток которого кинематически связан с первой и второй трубами при помощи зажима и двуплечего рычага, расположенного на шарнирной опоре корпуса, причем первая труба имеет резьбовое отверстие, а вторая - резьбовой наконечник с лысками под ключ [3]. Данное устройство принято за прототип. Closest to the proposed is a device for screwing and unscrewing pipes containing a power cylinder, the rod of which is kinematically connected to the first and second pipes with a clamp and a two-shouldered lever located on the hinge support of the housing, the first pipe having a threaded hole and the second a threaded tip with turnkey flats [3]. This device is taken as a prototype.

Однако известное устройство - прототип - имеет сложную и трудоемкую конструкцию из-за наличия дополнительных силовых цилиндров, рычагов, створок и клиновых плашек, а при изменении направления рабочих ходов приводов и вращения труб клиновые плашки необходимо поворачивать на 180^o, что ведет к излишним затратам времени.However, the known device - the prototype - has a complex and time-consuming design due to the presence of additional power cylinders, levers, sashes and wedge dies, and when changing the direction of the actuating moves of the drives and the rotation of the pipes, the wedge dies must be rotated 180 ^o , which leads to unnecessary time .

Задачей изобретения является упрощение конструкции устройства для свинчивания и развинчивания труб, а также снижение трудоемкости монтажа и демонтажа бурильных колонн. The objective of the invention is to simplify the design of the device for screwing and unscrewing pipes, as well as reducing the complexity of installation and dismantling of drill strings.

Поставленная задача решается тем, что устройство для свинчивания и развинчивания труб содержит силовой цилиндр, шток которого кинематически связан с первой и второй трубами при помощи зажима и двуплечего рычага, расположенного на шарнирной опоре корпуса, причем первая труба имеет резьбовое отверстие, а вторая - резьбовой наконечник с лысками под ключ, устройство снабжено поворотной втулкой, осью и фрикционным элементом, поворотная втулка установлена на первой трубе, а ось - на втулке, зажим шарнирно связан с осью и штоком силового цилиндра и имеет возможность жесткого наружного контактирования с первой трубой, одно плечо рычага соединено с силовым цилиндром, а другое - выполнено в виде слесарного ключа с открытым зевом и возможностью взаимодействия с второй трубой, фрикционный элемент размещен соосно на поворотной втулке и подторможен относительно корпуса, а последний снабжен упором для ограничения поворота втулки. The problem is solved in that the device for screwing and unscrewing pipes contains a power cylinder, the rod of which is kinematically connected to the first and second pipes with a clamp and a two-shouldered lever located on the hinge support of the housing, the first pipe having a threaded hole, and the second a threaded tip with turnkey flats, the device is equipped with a rotary sleeve, an axis and a friction element, a rotary sleeve is installed on the first pipe, and the axis is on the sleeve, the clamp is pivotally connected to the axis and rod of the power cylinder and it has the possibility of hard external contact with the first pipe, one arm of the lever is connected to the power cylinder, and the other is made in the form of a lock-up key with an open pharynx and the possibility of interaction with the second pipe, the friction element is placed coaxially on the rotary sleeve and is braked relative to the housing, and the latter is equipped with a stop to limit the rotation of the sleeve.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически изображен вид сбоку на устройство, на фиг.2 - вид сверху, а на фиг.3 - устройство изображено в действии. The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 schematically shows a side view of the device, in Fig.2 is a top view, and in Fig.3 - the device is depicted in action.

Устройство для свинчивания и развинчивания труб содержит силовой цилиндр 1, шток 2 которого кинематически связан с первой и второй трубами 3, 4 при помощи зажима 5 и двуплечего рычага 6, расположенного на шарнирной опоре 7 корпуса 8, причем первая труба 3 имеет резьбовое отверстие 9, а вторая 4 - резьбовой наконечник 10 с дисками 11 под ключ. Устройство снабжено поворотной втулкой 12, осью 13 и фрикционным элементом 14, поворотная втулка 12 установлена на первой трубе 3, а ось 13 - на втулке 12, зажим 5 шарнирно связан с осью 13 и штоком 2 силового цилиндра 1 и имеет возможность жесткого наружного контактирования с первой трубой 3, одно плечо 15 двуплечего рычага 6 соединено с силовым цилиндром 1, а другое - выполнено в виде слесарного ключа 16 с открытым зевом 17 и возможностью взаимодействия с второй трубой 4, фрикционный элемент 14 размещен соосно поворотной втулке 12 и подторможен относительно корпуса 8, а последний снабжен упором 18 для ограничения поворота втулки 12. A device for screwing and unscrewing pipes contains a power cylinder 1, the rod 2 of which is kinematically connected with the first and second pipes 3, 4 by means of a clamp 5 and a two-shouldered lever 6 located on the hinge support 7 of the housing 8, the first pipe 3 having a threaded hole 9, and the second 4 - threaded tip 10 with discs 11 turnkey. The device is equipped with a rotary sleeve 12, an axis 13 and a friction element 14, a rotary sleeve 12 is mounted on the first pipe 3, and the axis 13 is mounted on the sleeve 12, the clamp 5 is pivotally connected to the axis 13 and the rod 2 of the actuator 1 and has the possibility of hard external contact with the first pipe 3, one shoulder 15 of the two shoulders of the lever 6 is connected to the power cylinder 1, and the other is made in the form of a lock key 16 with an open pharynx 17 and the ability to interact with the second pipe 4, the friction element 14 is placed coaxially with the rotary sleeve 12 and is braked relatively case 8, and the latter is equipped with a stop 18 to limit the rotation of the sleeve 12.

Работа устройства происходит следующим образом. Перед началом работы в бурильный станок устанавливают две трубы. Одну трубу 3 с резьбовым отверстием 9 размещают в поворотной втулке 12, другую трубу 4 с резьбовым наконечником 10 устанавливают в направляющих (не показаны) корпуса 8, подают давление в цилиндр 1, при помощи штока 2 и зажима 5 закрепляют трубу 3 с целью фиксации во втулке 12, трубу 4 зажимают в патроне шпинделя станка (не показано), оператор включает станок и происходит свинчивание труб 3 и 4, а также их подача кареткой станка (не показано) по продольной оси колонны труб, уменьшая усилие фиксации трубы во втулке 12. Упор 18 ограничивает поворот втулки 12. Далее подают следующую трубу, повторяя описанный процесс и формируя колонну труб. При развинчивании труб совмещают лыски 11 (т.е. гайку) с зевом 17 ключа 6, который при подаче давления за поршневую часть цилиндра 1 поворачивается относительно точки А против часовой стрелки, происходит фиксация ключа 6 на трубе 4. Процесс фиксации улучшается вследствие того, что фрикционный элемент 14 подтормаживает поворот втулки 12 относительно корпуса 8. После фиксации ключа 6 вращение колонны труб прекращается, подают давление в цилиндр 1 на шток 2, что вызывает перемещение штока 2 вправо от пунктирного положения (см. фиг.3). Вокруг продольной оси трубы 3 возникает крутящий момент, зажим 5 фиксируется на трубе 3, создавая ее поворот относительно трубы 4 на угол φ, что приводит к развинчиванию соединения. Необходимое для этого усилие на штоке подбирается оператором станка. При раскручивании колонны труб с моментом шпинделя станка складывается момент, который создается на трубе 3 от зажима 5 и штока 2 цилиндра 1. Такой суммарный момент позволяет создать необходимый момент раскручивания труб, что определяет сущность изобретения. После снижения давления за поршневой частью цилиндра 1 соединение ключ - гайка распадается, труба 4 снимается со станка, а колонна труб при помощи каретки (не показана) перемещается ближе к патрону станка, и процесс раскрутки труб продолжается. The operation of the device is as follows. Before starting work, two pipes are installed in the drill press. One pipe 3 with a threaded hole 9 is placed in the rotary sleeve 12, another pipe 4 with a threaded tip 10 is installed in the guides (not shown) of the housing 8, pressure is supplied to the cylinder 1, the pipe 3 is fixed with the help of the rod 2 and clamp 5 to fix it the sleeve 12, the pipe 4 is clamped in the spindle of the machine (not shown), the operator turns on the machine and the pipes 3 and 4 are screwed together, as well as the carriage feeds the machine (not shown) along the longitudinal axis of the pipe string, reducing the pipe fixing force in the sleeve 12. The stop 18 limits the rotation of the sleeve 12. Yes Then the next pipe is fed, repeating the described process and forming a pipe string. When the pipes are unscrewed, the flats 11 (i.e. the nut) are combined with the yaw 17 of the key 6, which, when pressure is applied to the piston part of the cylinder 1, rotates counterclockwise relative to point A, the key 6 is fixed on the pipe 4. The fixing process is improved due to that the friction element 14 slows down the rotation of the sleeve 12 relative to the housing 8. After fixing the key 6, the rotation of the pipe string is stopped, the pressure is applied to the cylinder 1 on the rod 2, which causes the rod 2 to move to the right from the dotted position (see figure 3). Around the longitudinal axis of the pipe 3 there is a torque, the clamp 5 is fixed on the pipe 3, creating its rotation relative to the pipe 4 by an angle φ, which leads to unscrewing the connection. The necessary force on the rod is selected by the machine operator. When untwisting the pipe string with the moment of the machine spindle, the moment is added, which is created on the pipe 3 from the clamp 5 and the rod 2 of the cylinder 1. This total moment allows you to create the necessary moment for the unwinding of the pipes, which determines the essence of the invention. After reducing the pressure behind the piston part of the cylinder 1, the key-nut connection breaks up, the pipe 4 is removed from the machine, and the pipe string with the help of a carriage (not shown) moves closer to the machine cartridge, and the process of pipe unwinding continues.

Таким образом, предложенное устройство позволяет развинчивать колонну труб при помощи одного силового цилиндра, существенно упрощает конструкцию бурового станка, что снижает его стоимость и эксплуатационные затраты при бурении. Thus, the proposed device allows you to unscrew the pipe string using one power cylinder, greatly simplifies the design of the drilling rig, which reduces its cost and operating costs during drilling.

Источники информации
1. Буровой ключ автоматический стационарный АКБ-3М2. ТУ 26-02028-79.Sources of information
1. Drilling wrench automatic stationary AKB-3M2. TU 26-02028-79.

2. Международная заявка РСТ WО 83/03443, 1983. 2. PCT International Application WO 83/03443, 1983.

3. Авторское свидетельство СССР 1129323, 1984. 3. Copyright certificate of the USSR 1129323, 1984.

Claims

A device for screwing and unscrewing pipes containing a power cylinder, the rod of which is kinematically connected to the first and second pipes with a clamp and a two-armed lever located on the hinged support of the housing, the first pipe having a threaded hole and the second a threaded end with turnkey flats, characterized in that the device is equipped with a rotary sleeve, an axis and a friction element, the rotary sleeve is mounted on the first pipe, and the axis is on the sleeve, the clamp is pivotally connected to the axis and rod of the power cylinder and has the possibility There is a hard external contact with the first pipe, one shoulder of the two shoulders of the lever is connected to the power cylinder, and the other is made in the form of a locksmith with an open pharynx and with the possibility of interaction with the second pipe, the friction element is placed coaxially on the rotary sleeve and is braked relative to the housing, and the last focus to limit the rotation of the sleeve.