RU2346802C2

RU2346802C2 - Downhole hydraulic motor assembly/disassembly rod tiller

Info

Publication number: RU2346802C2
Application number: RU2007110112/02A
Authority: RU
Inventors: Наум Борисович Пинский (RU); Наум Борисович Пинский; ков Сергей Георгиевич Вишн (RU); Сергей Георгиевич Вишняков; Сергей Николаевич Коротаев (RU); Сергей Николаевич Коротаев; Андрей Васильевич Богданов (RU); Андрей Васильевич Богданов
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент"
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2007-03-19
Publication date: 2009-02-20
Also published as: RU2007110112A

Abstract

FIELD: mechanics.

SUBSTANCE: proposed rod tiller for assembly and disassembly of downhole hydraulic motors relates to machine building. It incorporates a frame supporting fixed and moving hydraulic clamps. The said moving hydraulic clamp is furnished with a coupler, two power hydraulic cylinders to turn the said coupler and a hydraulic spinner. The fixed hydraulic clamp features a full-revolving coupler with clamping hydraulic cylinders to be cut in by a diaphragm actuator. The aforesaid full-revolving coupler is mechanically driven from several hydraulic motors.

EFFECT: rod tiller higher efficiency.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к оборудованию для сервисного обслуживания гидравлических забойных двигателей (ГЗД), и предназначено для закрепления и раскрепления резьбовых соединений ГЗД, извлечения ротора из статора двигательной секции ГЗД, вала из корпуса шпинделя ГЗД, монтажа ротора в статор и вала в корпус шпинделя ГЗД.The invention relates to the field of engineering, and in particular to equipment for servicing hydraulic downhole motors (HLD), and is intended for fastening and unfastening threaded connections of HLD, extracting the rotor from the stator of the engine section of the HLD, shaft from the spindle body of the HLD, mounting the rotor in the stator and shaft in the spindle housing of the hydraulic spindle.

Известен ключ для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений ГЗД, включающий силовую установку, состоящую из электродвигателя, коробки передач и редуктора, установленные на раму привод вращения и задержку с трехкулачковыми патронами, привод перемещения задержки, поддерживающее устройство и пульт управления (Патент RU №43321 U1, МПК: 7 F04D 29/00, G01M 15/00).A known key for screwing and unscrewing threaded connections for hydraulic drive, including a power unit consisting of an electric motor, gearbox and gearbox, a rotation drive and a delay with three-jaw chucks mounted on a frame, a delay displacement drive, a supporting device and a control panel (Patent RU No. 43321 U1, IPC: 7 F04D 29/00, G01M 15/00).

Недостатком ключа является громоздкая конструкция частотно-регулируемого привода силовой установки ключа, включающая транзисторный преобразователь частоты, асинхронный электродвигатель, коробку передач, редуктор и соединяющие их муфты.The disadvantage of the key is the cumbersome design of the variable frequency drive of the power plant of the key, including a transistor frequency converter, an asynchronous electric motor, gearbox, gearbox and couplings connecting them.

Недостатком ключа являются патроны привода вращения и задержки. Патроны оснащены эксцентриковыми кулачками. Для обеспечения захвата диапазона диаметров, необходимого для выполнения работ по ремонту ГЗД (min диапазон 80-240 мм), в патроны установлены по три кулачка. При больших крутящих моментах, необходимых для закрепления и раскрепления резьбовых соединений ГЗД, возникает вероятность смятия поверхностей деталей по трем линиям контакта.The key disadvantage is the rotation and delay cartridges. Cartridges are equipped with eccentric cams. To ensure the capture of the range of diameters required to perform the repair work of the hydraulic drive (min range 80-240 mm), three cams are installed in the cartridges. At high torques necessary for fastening and unfastening the threaded connections of the hydraulic drive, there is a likelihood of crushing the surfaces of the parts along three contact lines.

Недостатком ключа является ограниченность конструкции зажимных патронов при необходимости работы с деталями ГЗД диаметрами более 240 мм, так как в этом случае эксцентриковые кулачки и сами патроны становятся очень громоздкими.The key drawback is the limited design of the clamping chucks when it is necessary to work with hydraulic parts with diameters of more than 240 mm, since in this case the eccentric cams and the chucks themselves become very bulky.

Известен стенд для развинчивания TORQUEMASTER фирмы "Griffith" - прототип, включающий два гидравлических зажима(неподвижный, подвижный) и гидравлический цилиндр для проталкивания/выталкивания, установленные на рамную конструкцию. Задний (подвижный) зажим имеет возможность перемещаться вдоль рамы стенда и оснащен гидравлическим вращателем и патроном, который поворачивается с помощью двух гидроцилиндров. (Griffith Torquemaster Breakout Machine. NATIONAL OILWELL DOWNHOLE TOOLS CATALOG 1998-99, стр.74). Недостатком стенда в прототипе является ограниченный угол дуги поворота патрона заднего (подвижного) зажима, выполняемый с помощью двух диаметрально расположенных гидроцилиндров (неполноповоротный патрон). Выполнение большого количества возвратно-поступательных ходов штоков гидроцилиндров, в том числе и холостых циклов возврата штоков в исходное положение, значительно снижает производительность выполняемых на ключе работ по свинчиванию и развинчиванию резьбовых соединений ГЗД.A well-known stand for unscrewing TORQUEMASTER firm "Griffith" - a prototype comprising two hydraulic clamps (fixed, movable) and a hydraulic cylinder for pushing / pushing, mounted on a frame structure. The rear (movable) clamp has the ability to move along the frame of the stand and is equipped with a hydraulic rotator and a chuck that rotates with the help of two hydraulic cylinders. (Griffith Torquemaster Breakout Machine. NATIONAL OILWELL DOWNHOLE TOOLS CATALOG 1998-99, p. 74). The disadvantage of the stand in the prototype is the limited angle of the arc of rotation of the cartridge of the rear (movable) clamp, performed using two diametrically located hydraulic cylinders (part-turn cartridge). Performing a large number of reciprocating strokes of the hydraulic cylinder rods, including idle cycles for returning the rods to their original position, significantly reduces the performance of the work on screwing and unscrewing the threaded joints of the hydraulic valve.

При сборке турбинной секции шпиндельного турбобура необходимо собрать роторы и статоры турбинок на валу секции. После чего необходимо свинтить закрепляющие эти наборы резьбовые соединения с крутящим моментом, суммарно состоящим из момента на крепление (деформацию) деталей системы (M1), момента на преодоление натяга резьбового конического соединения (М2) и момента на создание монолитности соединения на отказных торцах резьбовых соединений (М3). При этом натяг (деформация деталей) в системе крепления плюс натяг в резьбовом соединении, которые необходимо преодолеть с помощью суммарного крутящего момента (М1+М2+М3), достигает 12-18 мм. При максимальном шаге резьб, применяемых в конструкциях шпиндельных турбобуров, равном 6 мм, и повороте патрона заднего зажима ключа с помощью двух гидроцилиндров на 30 градусов необходимо сделать 24-36 возвратно-поступательных движений гидроцилиндрами поворота патрона.When assembling the turbine section of the spindle turbo-drill, it is necessary to assemble the rotors and stators of the turbines on the shaft of the section. After that, it is necessary to unscrew the threaded joints securing these sets with a torque totaling the moment of fastening (deformation) of the system parts (M1), the moment of overcoming the tightness of the threaded conical connection (M2), and the moment of creating a solid connection on the failure ends of the threaded connections ( M3). In this case, the interference (deformation of parts) in the fastening system plus the interference in the threaded connection, which must be overcome with the help of the total torque (M1 + M2 + M3), reaches 12-18 mm. With the maximum thread pitch used in the constructions of the spindle turbodrills equal to 6 mm and turning the cartridge of the rear key clamp using two hydraulic cylinders by 30 degrees, it is necessary to make 24-36 reciprocating movements of the cartridge turning cylinders.

Гидравлический вращатель, применяемый в стенде-прототипе, предназначен для повышения производительности выполняемых работ и используется для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений ГЗД в начале свинчивания конических резьб и в конце их развинчивания, когда не требуются большие крутящие моменты закрепления. Максимальный крутящий момент, создаваемый конструкцией вращателя стенда-прототипа, равен 323.5 кгм, что позволяет свинтить лишь часть типоразмеров резьбовых соединений турбобуров с моментом M1, уменьшив величину суммарного натяга в системе крепления до 5-6 мм и количество возвратно-поступательных движений гидроцилиндров поворота патрона заднего (подвижного) зажима до 10-12.The hydraulic rotator used in the prototype booth is designed to increase the productivity of the work performed and is used to make and unscrew the threaded connections of the hydraulic control valves at the beginning of making conical threads and at the end of their unscrewing, when large fixing torques are not required. The maximum torque created by the design of the rotator of the prototype bench is 323.5 kgm, which allows only part of the standard sizes of the threaded connections of the turbodrills to be screwed to the moment M1, reducing the total tightness in the fastening system to 5-6 mm and the number of reciprocating movements of the rear-turn hydraulic cylinders (movable) clamp to 10-12.

Задача настоящего изобретения заключается в увеличении производительности выполняемых на ключе работ по свинчиванию и развинчиванию резьбовых соединений ГЗД, упрощении гидравлической схемы управления ключом за счет применения в конструкции ключа полноповоротного вращающегося патрона с зажимными гидроцилиндрами с силовым гидравлическим приводом вращения.The objective of the present invention is to increase the productivity of the screwdriving and unscrewing of the GDD threaded connections, simplifying the hydraulic key control circuit by using a full-rotary rotating chuck with clamping hydraulic cylinders with a hydraulic power rotation drive in the key design.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в компоновке ключа для сборки и разборки гидравлических забойных двигателей, включающей раму, установленные на раме неподвижный гидравлический зажим и подвижный гидравлический зажим, оснащенный патроном, двумя силовыми гидроцилиндрами для поворота патрона, гидравлическим вращателем, согласно изобретения неподвижный гидравлический зажим содержит полноповоротный вращающийся патрон с зажимными гидроцилиндрами, подключение которых осуществляется через гидроколлектор, причем вращение полноповоротного вращающегося патрона осуществляется одним или несколькими гидромоторами через механическую передачу.The solution to this problem is achieved by the fact that in the layout of the key for assembling and disassembling hydraulic downhole motors, including the frame, a fixed hydraulic clamp mounted on the frame and a movable hydraulic clamp equipped with a chuck, two power hydraulic cylinders for turning the chuck, a hydraulic rotator, according to the invention, a fixed hydraulic clamp contains a fully rotatable rotating cartridge with clamping hydraulic cylinders, the connection of which is via a hydrocollector, and rotation a full rotary rotating cartridge is carried out by one or more hydraulic motors through a mechanical transmission.

На фиг.1 показан общий вид ключа для сборки и разборки ГЗД.Figure 1 shows a General view of the key for the Assembly and disassembly of the valve.

Показанный на фиг.1 ключ включает раму 1, гидравлический неподвижный зажим 2 с полноповоротным вращающимся патроном 3, гидравлический подвижный зажим 4, три поддерживающих опоры 5 и привод перемещения 6 гидравлического подвижного зажима 4.The key shown in FIG. 1 includes a frame 1, a hydraulic fixed clamp 2 with a fully rotating rotating chuck 3, a hydraulic movable clamp 4, three support legs 5 and a displacement drive 6 of the hydraulic movable clamp 4.

На фиг.2 показан неподвижный гидравлический зажим с полноповоротным вращающимся патроном.Figure 2 shows a fixed hydraulic clamp with a fully rotating rotating chuck.

Неподвижный гидравлический зажим (фиг.2) состоит из рамной конструкции 7, в которой закреплены подшипниковые узлы 8. В подшипниковые узлы 8 установлен вал 9 полноповоротного вращающегося патрона 10 с зажимными гидроцилиндрами 11. На рамной конструкции 7 установлен один или несколько гидромоторов 12, вращение с вала которых через механическую передачу 13 (например, зубчатую или цепную) передается на вал 9 полноповоротного вращающегося патрона 10. На вал 9 полноповоротного вращающегося патрона 10 установлен гидравлический коллектор 14. Гидравлический коллектор 14 состоит из двух обойм, свободно вращающихся относительно друг друга вокруг общей оси. Внутренняя обойма 15 жестко закреплена на валу 9 полноповоротного вращающегося патрона 10 и вращается вместе с ним. Внутренняя обойма 15 имеет каналы, а наружная обойма 16 имеет кольцевые проточки для протока масла, при этом посадочное место обойм оснащено узлами уплотнения. Масло с маслостанции подается в кольцевую проточку наружной обоймы 16, по каналам внутренней обоймы 15 в делитель потока 17, закрепленный на корпусе 18 полноповоротного вращающегося патрона 10, с делителя потока 17 в, например, поршневые полости зажимных гидроцилиндров 11 полноповоротного вращающегося патрона 10. При этом из штоковых полостей зажимных гидроцилиндров 11 масло перетекает обратно в маслостанцию через делитель потока 17 по другим каналам внутренней обоймы 15 и через другую кольцевую проточку наружной обоймы 16. Это выполняется как при вращении полноповоротного вращающегося патрона 10, так и при нахождении его в неподвижном положении.The fixed hydraulic clamp (figure 2) consists of a frame structure 7, in which the bearing assemblies are fixed 8. A shaft 9 of a full-rotary rotating cartridge 10 with clamping hydraulic cylinders 11 is mounted in the bearing assemblies 8. One or more hydraulic motors 12 are mounted on the frame structure 7, rotation with whose shaft through a mechanical transmission 13 (for example, gear or chain) is transmitted to the shaft 9 of the full-rotary rotating cartridge 10. A hydraulic manifold is installed on the shaft 9 of the full-rotating rotating cartridge 10 minutes manifold 14 consists of two yokes, freely rotating relative to each other about a common axis. The inner sleeve 15 is rigidly fixed to the shaft 9 of the full-rotary rotating cartridge 10 and rotates with it. The inner cage 15 has channels, and the outer cage 16 has annular grooves for oil flow, while the seat of the cage is equipped with seal assemblies. Oil from the oil station is fed into the annular groove of the outer casing 16, through the channels of the inner casing 15 to a flow divider 17, mounted on the housing 18 of a full-rotary rotating cartridge 10, from a flow divider 17 to, for example, piston cavities of clamping hydraulic cylinders 11 of a full-rotating rotating cartridge 10. From the rod cavities of the clamping hydraulic cylinders 11, the oil flows back to the oil station through a flow divider 17 through other channels of the inner ring 15 and through another ring groove of the outer ring 16. This is done as with the rotation of a fully rotating rotating cartridge 10, and when it is in a stationary position.

Ключ для сборки и разборки ГЗД работает следующим образом. ГЗД краном устанавливается одним концом резьбового соединения в полноповоротный вращающийся патрон 3 неподвижного гидравлического зажима 2 (фиг.1), укладывается на среднюю поддерживающую опору 5, заранее выставленную на необходимую высоту, зажимается гидроцилиндрами неподвижного гидравлического зажима 2. Другой конец резьбового соединения зажимается гидроцилиндрами подвижного гидравлического зажима 4, передвигающегося вдоль рамы ключа с помощью привода перемещения 6. В случае необходимости поддерживающая опора 5 убирается с рамы ключа. Включается привод вращения полноповоротного вращающегося патрона 3 неподвижного гидравлического зажима 2 и осуществляется свинчивание или развинчивание резьбового соединения ГЗД.The key for assembling and disassembling the gas manifold works as follows. GZD crane is installed at one end of the threaded connection in a full-rotary rotating cartridge 3 of a fixed hydraulic clamp 2 (Fig. 1), placed on the middle supporting support 5, previously set to the required height, clamped by the hydraulic cylinders of the fixed hydraulic clamp 2. The other end of the threaded connection is clamped by the hydraulic cylinders of the movable hydraulic clamp 4, moving along the key frame using a movement drive 6. If necessary, the support bearing 5 is removed from the frame key . The rotation drive of the full-rotary rotating cartridge 3 of the fixed hydraulic clamp 2 is turned on and screwing or unscrewing of the threaded connection of the hydraulic valve is carried out.

В прототипе гидравлический патрон заднего (подвижного) зажима поворачивается с помощью двух диаметрально расположенных гидроцилиндров лишь на ограниченный угол (неполноповоротный патрон). Выполнение большого количества возвратно-поступательных ходов штоков гидроцилиндров, в том числе и холостых циклов возврата штоков, в исходное положение значительно снижает производительность выполняемых на ключе работ по свинчиванию и развинчиванию резьбовых соединений ГЗД.In the prototype, the hydraulic chuck of the rear (movable) clamp is rotated with the help of two diametrically located hydraulic cylinders only by a limited angle (half-turn chuck). Performing a large number of reciprocating strokes of the hydraulic cylinder rods, including idle rod return cycles, to the initial position significantly reduces the performance of the screwdriving and unscrewing of the GZD threaded joints.

В предлагаемом изобретении гидравлический патрон зажима выполняет вращение вокруг своей оси с помощью привода, состоящего из одного или нескольких гидромоторов и механической передачи (зубчатой, например, или цепной), что значительно увеличивает производительность выполняемых на ключе работ по сборке и разборке ГЗД, упрощает гидравлическую схему управления ключом.In the present invention, the hydraulic chuck of the clamp rotates around its axis by means of a drive consisting of one or more hydraulic motors and a mechanical transmission (gear, for example, or chain), which significantly increases the productivity of the assembly and disassembly of hydraulic manifolds performed on the key, simplifies the hydraulic circuit key management.

Claims

A wrench for assembling and disassembling downhole hydraulic motors, comprising a frame, a fixed hydraulic clamp mounted on the frame and a movable hydraulic clamp equipped with a chuck, two power hydraulic cylinders for turning the chuck, a hydraulic rotator, characterized in that the fixed hydraulic clamp is equipped with a fully rotating rotating chuck made with the possibility of rotation through one or more hydraulic motors through a mechanical transmission, and with clamping hydraulic cylinders, the connection of which carried out through a hydrocollector.