RU2674271C1 - Drill pipe unit holder - Google Patents
Drill pipe unit holder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2674271C1 RU2674271C1 RU2017141303A RU2017141303A RU2674271C1 RU 2674271 C1 RU2674271 C1 RU 2674271C1 RU 2017141303 A RU2017141303 A RU 2017141303A RU 2017141303 A RU2017141303 A RU 2017141303A RU 2674271 C1 RU2674271 C1 RU 2674271C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- cams
- clamps
- force
- gas spring
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
- E21B19/10—Slips; Spiders ; Catching devices
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к гидрофицированным наземным и подземным буровым установкам, в частности к оборудованию, обеспечивающему спуско-подъемные операции колонны бурильных труб. Известно, что при бурении на установках с проходным вращателем используют два зажимных устройства для труб - патрон вращателя и патрон фиксации, называемый трубодержателем.The claimed invention relates to hydroficated surface and underground drilling rigs, in particular to equipment providing hoisting operations of the drill pipe string. It is known that when drilling in installations with a through-rotator, two clamping devices for pipes are used - a rotary cartridge and a fixation cartridge, called a pipe holder.
Из конструкций аналогичного назначения наиболее близким по технической сущности, принятым за прототип, является Держатель бурильной колонны, имеющий несколько совместно действующих кулачков, выдвинутых внутрь в закрытом положении захватов бурильной трубы и выдвигающихся наружу при открытой позиции для выпускаемой трубы, приводы перемещения упомянутых кулачков между указанными позициями, средство, использующее сжатый газ для оказания усилия на привод, чтобы держать в закрытом положении указанные кулачки, в качестве которого установлена газовая пружина неподвижно относительно корпуса, шток которой соединен с приводом таким образом, что его крайнее положение соответствует закрытому положению кулачков, гидравлический оператор для оказания усилия на привод, чтобы преодолеть силу упомянутой газовой пружины для произведения открытия патрона, при этом кулачки имеют твердосплавные зажимы с ребристой поверхностью (патент US 6719303 B2, опубликован 01.05.2003). Специфичность работы трубодержателя буровой установки, в отличие от других патронов, имеющих в подавляющем большинстве случаев 3-4 кулачка по окружности, является достаточность двухкулачкового захвата, а условия нагружения трубодержателя буровой установки диктуют распространение контактной площади зажимов (эффективной площади вставок с ребристой поверхностью) на большую длину поверхности трубы. Недостатком известных из уровня техники конструкций является множественность захватов трубы по окружности (у прототипа - 7 кулачков) и неурегулированность количества точек контакта зажимного устройства. Кроме того, направление усилия штока исполнительных устройств, параллельное оси трубы, приводит к увеличению потребного усилия для обеспечения необходимого усилия удержания буровой колонны на буровой установке из-за потерь мощности в клиновом механизме передачи усилия. Указанная сложность конструкции и отсутствие норм размещения зажимов трубы приводит к снижению надежности работы известного трубодержателя буровой установки, при работе которой операции свинчивания-развинчивания производят после каждых 3-6 метров проходки.Of the structures of a similar purpose, the closest in technical essence adopted for the prototype is the drillstring holder having several jointly acting cams extended inward in the closed position of the drill pipe grips and extended outward with the open position for the pipe being released, drives for moving the said cams between these positions , means using compressed gas to exert force on the actuator to keep said cams closed, in which quality The gas spring is stationary relative to the housing, the rod of which is connected to the actuator in such a way that its extreme position corresponds to the closed position of the cams, a hydraulic operator for exerting force on the actuator to overcome the force of said gas spring to open the cartridge, while the cams have carbide clamps with ribbed surface (patent US 6719303 B2, published 01.05.2003). The specificity of the operation of the pipe holder of the drilling rig, unlike other cartridges, which in the vast majority of cases has 3-4 cams around the circumference, is the sufficiency of a two-jaw gripper, and the loading conditions of the pipe holder of the drilling rig dictate the spread of the contact area of the clamps (effective area of inserts with a ribbed surface) to a large pipe surface length. A disadvantage of the prior art designs is the plurality of pipe grips around the circumference (the prototype has 7 cams) and the unsettled number of contact points of the clamping device. In addition, the direction of the actuator rod effort parallel to the axis of the pipe increases the required force to provide the required holding force of the drill string on the drilling rig due to power losses in the wedge force transmission mechanism. The indicated design complexity and the lack of standards for the placement of pipe clamps leads to a decrease in the reliability of the known pipe holder of the drilling rig, during which screwing-unscrewing operations are performed after every 3-6 meters of penetration.
Технической проблемой, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение надежности работы конструкции.The technical problem solved by the invention is to increase the reliability of the structure.
Для решения указанной проблемы в известном трубодержателе буровой установки, имеющим несколько совместно действующих кулачков, выдвинутых внутрь в закрытом положении захватов бурильной трубы и выдвигающихся наружу при открытой позиции для выпускаемой трубы, приводы перемещения упомянутых кулачков между указанными позициями, средство, использующее сжатый газ для оказания усилия на привод, чтобы держать в закрытом положении указанные кулачки, в качестве которого установлена газовая пружина неподвижно относительно корпуса, шток которой соединен с приводом таким образом, что его крайнее положение соответствует закрытому положению кулачков, гидравлический оператор для оказания усилия на привод, чтобы преодолеть силу упомянутой газовой пружины для произведения открытия патрона, при этом кулачки имеют твердосплавные зажимы с ребристой поверхностью, в качестве гидравлического оператора для оказания усилия на привод для произведения открытия захватов применяют один гидравлический цилиндр, шток которого перпендикулярен оси трубы и прикреплен к одному из 2-х расположенных диаметрально относительно оси трубы захватов, второй из которых закреплен неподвижно относительно корпуса цилиндра, направление движения штока газовой пружины также перпендикулярно оси трубы, при этом твердосплавные зажимы расположены попарно в четыре ряда с шагом H, равным 40-60 мм по длине трубы, и углом α расположения зажимов в паре, составляющим 20-30 градусов от указанного диаметра.To solve this problem in a known pipe holder of a drilling rig having several jointly operating cams extended inwardly in the closed position of the drill pipe grips and extended outwardly with an open position for the pipe being discharged, actuators move said cams between said positions, means using compressed gas to exert force to the actuator in order to keep said cams in the closed position, in which quality a gas spring is mounted motionlessly relative to the body, the stock of which it is connected to the actuator in such a way that its extreme position corresponds to the closed position of the cams, a hydraulic operator for exerting force on the actuator to overcome the force of said gas spring to open the chuck, while the cams have carbide clamps with a ribbed surface, as a hydraulic operator for exerting force on the actuator to produce the opening of the grippers use one hydraulic cylinder, the rod of which is perpendicular to the axis of the pipe and attached to one of 2 diametrically relative to the axis of the pipe grippers, the second of which is fixed motionless relative to the cylinder body, the direction of movement of the gas spring rod is also perpendicular to the axis of the pipe, while the carbide clamps are arranged in pairs in four rows with a pitch H of 40-60 mm along the length of the pipe and an angle α location of the clamps in a pair of 20-30 degrees from the specified diameter.
На фиг. 1 приведен разнесенный общий вид заявляемого трубодержателя буровой установки, на фиг. 2 - вид на твердосплавные зажимы с ребристой поверхностью, изометрия, на фиг. 3, 4 - вид спереди и поперечное сечение твердосплавного зажима с ребристой поверхностью.In FIG. 1 shows an exploded general view of the inventive pipe holder of a drilling rig; FIG. 2 is a view of carbide clamps with a ribbed surface, isometric view, FIG. 3, 4 - front view and cross section of a carbide clamp with a ribbed surface.
Заявляемый трубодержатель буровой установки включает в себя корпус 1 с центрирующими фланцами 2, образующими отверстие 3 для прохода бурильной трубы, в котором по одну сторону от отверстия 3 под бурильную трубу закреплен неподвижно относительно корпуса цилиндра 9 привод 4, содержащий кулачок 5, имеющий восемь твердосплавных зажимов 6 с ребристой поверхностью. По другую сторону от отверстия 3 под бурильную трубу в корпусе 1 установлен с возможностью перемещения по направляющим 13 второй привод 7, жестко соединенный с передним торцем штока 8 гидроцилиндра 9. Поршень штока 8 гидроцилиндра 9 взаимодействует со штоком 10 газовой пружины 11, которая упирается задним торцем во фланец 12. Корпус гидроцилиндра 9 закреплен на направляющих 13 таким образом, что при отсутствии давления, действующее на штоковую полость гидроцилиндра 9 усилие взведенной газовой пружины 11 передается на подвижный привод 7, который выдвигает по направлению к оси трубы второй из кулачков 5 и таким образом фиксирует в выдвинутом положении зажимы 6. Привод 4 и привод 7 представляют собой корпус для каждого из кулачков 5, на которых установлены по восемь твердосплавных зажимов 6 с ребрами на наружной поверхности, выступающими за номинальный контур трубы радиуса R. Зажимы 6 на каждом кулачке 5 расположены попарно в четыре ряда по длине трубы с шагом Н = 40-60 мм, при этом положение вставки в паре определяется центральным углом α от оси трубы, равным 20-30° в обе стороны от диаметральной плоскости, образуемой осями кулачков 5.The inventive pipe holder of the drilling rig includes a
Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.
Наилучшим исполнением заявляемого изобретения являются сменные кулачки на разные диаметры бурильных труб, имеющие места под установку унифицированных для всех применяемых диаметров зажимов в виде пластин, заготовкой для которых может служить, например, пластина 2872 по ТУ 48-4205-44-2002 «Твердосплавные изделия для бурового инструмента».The best embodiment of the claimed invention are interchangeable cams for different diameters of drill pipes, which have places for installing clamps unified for all applicable diameters in the form of plates, the blank for which can serve, for example, plate 2872 according to TU 48-4205-44-2002 "Carbide products for drilling tool. "
В этом случае потребное удерживающее усилие будет определяться формулойIn this case, the required holding force will be determined by the formula
Q = Qк/μ, (1)Q = Q a / μ, (1)
где Qк - усилие удержания буровой колонны;where Q to - the retention force of the drill string;
μ - коэффициент сцепления между зубьями зажимов и трубой.μ is the coefficient of adhesion between the teeth of the clamps and the pipe.
Коэффициент сцепления зависит от глубины внедрения зубьев зажимов в тело трубы. При давлении на зубьях (12-20)⋅10 МПа μ = 0,2-0,45, а для кулачков с твердосплавными зажимами при контактных давлениях (100-150)⋅10 МПа μ = 0,9 [А.Н. Кирсанов, В.П. Зиненко, В.Г. Кардыш. Буровые машины и механизмы. М., Недра, 1981, с. 293]. Собственными исследованиями заявителя установлено, что наиболее оптимальным размещением зажимов - типовых твердосплавных вставок для трубодержателей основных используемых в геологоразведке бурильных труб является их размещение попарно в четыре ряда с двух диаметрально противоположных сторон бурильной трубы, при этом шаг расположения пар по длине трубы составляет 40-60 мм, а угол расположения вставок в каждой паре составляет 20-30 градусов в обе стороны от указанного диаметра. Произведенные расчеты, подтвержденные испытаниями, показывают, что при шаге твердосплавных зажимов из типовых пластин менее 40 мм заметно снижается эффективная площадь контакта приводов трубодержателя с трубой, при шаге более 60 мм увеличиваются габаритные размеры и вес трубодержателя без существенного повышения надежности. Также было установлено, что при угле расположения твердосплавных зажимов из типовых пластин менее 20 градусов в обе стороны от диаметра, эффективная площадь контакта приводов трубодержателя с трубой не обеспечивает показателей надежности, а при угле расположения твердосплавных зажимов из типовых пластин более 30 градусов в обе стороны от диаметра касательные напряжения возрастают до величин, снижающих надежность сцепления зажимов с трубой.The adhesion coefficient depends on the depth of penetration of the teeth of the clamps into the pipe body. When the pressure on the teeth (12-20) ⋅10 MPa μ = 0.2-0.45, and for cams with carbide clamps at contact pressures (100-150) ⋅10 MPa μ = 0.9 [A.N. Kirsanov, V.P. Zinenko, V.G. Kardysh. Drilling machines and mechanisms. M., Nedra, 1981, p. 293]. The applicant’s own research has established that the most optimal placement of clamps - typical carbide inserts for the main pipe holders used in geological exploration of drill pipes is their placement in pairs in four rows from two diametrically opposite sides of the drill pipe, with the pair spacing along the pipe length of 40-60 mm , and the insertion angle in each pair is 20-30 degrees on both sides of the specified diameter. The calculations, confirmed by tests, show that when the pitch of carbide clamps from typical plates is less than 40 mm, the effective contact area of the tube holder drives with the pipe is noticeably reduced, with a pitch of more than 60 mm, the overall dimensions and weight of the pipe holder increase without a significant increase in reliability. It was also found that when the angle of carbide clamps from type plates is less than 20 degrees on both sides of the diameter, the effective contact area of the tube holder drives with the pipe does not provide reliability indicators, and when the angle of carbide clamps from type plates is more than 30 degrees on both sides of the diameter of the shear stress increases to values that reduce the reliability of adhesion of the clamps to the pipe.
Устройство работает следующим образом. При отсутствии подачи давления в полость гидроцилиндра 9 подвижный привод 7 под действием газовой пружины 11 находится в приближенном к неподвижному приводу 4 состоянии, соответствующим закрытому положению трубодержателя. При подаче давления в полость гидроцилиндра 9 шток 8, преодолевая усилие газовой пружины 11, воздействует на шток 10, при этом шток 8 гидроцилиндра 10 смещается вместе с подвижным приводом 7, который таким образом отходит от неподвижного привода 4 по направляющим 13 в положение открытия трубодержателя.The device operates as follows. In the absence of pressure in the cavity of the
Таким образом заявляемое устройство, будучи проще за счет меньшего количества агрегатов, требует меньшей мощности исполнительных органов для обеспечения усилия удержания бурильной колонны за счет размещения их штоков перпендикулярно оси трубы и имеет большую контактную поверхность зажимных элементов, что в совокупности существенно повышает надежность работы трубодержателя буровой установки.Thus, the inventive device, being simpler due to the smaller number of units, requires less power of the executive bodies to ensure the retention of the drill string by placing their rods perpendicular to the axis of the pipe and has a large contact surface of the clamping elements, which together significantly increases the reliability of the pipe holder of the drilling rig .
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017141303A RU2674271C1 (en) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | Drill pipe unit holder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017141303A RU2674271C1 (en) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | Drill pipe unit holder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2674271C1 true RU2674271C1 (en) | 2018-12-06 |
Family
ID=64603727
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017141303A RU2674271C1 (en) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | Drill pipe unit holder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2674271C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113027358A (en) * | 2021-02-09 | 2021-06-25 | 海洋石油工程股份有限公司 | Novel anti-slip clamp for preventing displacement of submarine pipeline |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU989030A1 (en) * | 1981-05-22 | 1983-01-15 | Центральная Комплексная Геологическая Экспедиция Северо-Кавказского Производственного Геологического Объединения "Севкавгеология" | Pipe holder ,particularly, for ascending wells |
SU1435753A1 (en) * | 1986-12-29 | 1988-11-07 | В.Л.Гой | Pipe catcher |
SU1470930A1 (en) * | 1987-04-07 | 1989-04-07 | Военизированная Часть Украинского Нефтегазоразведочного Района Министерства Геологии Усср | Clamping device |
US20030116360A1 (en) * | 2001-11-29 | 2003-06-26 | Atlas Copco Craelius Ab | Drill rod holder |
US6719303B2 (en) * | 2001-10-26 | 2004-04-13 | Boart Longyear International Holdings, Inc. | Drill string chuck |
-
2017
- 2017-11-27 RU RU2017141303A patent/RU2674271C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU989030A1 (en) * | 1981-05-22 | 1983-01-15 | Центральная Комплексная Геологическая Экспедиция Северо-Кавказского Производственного Геологического Объединения "Севкавгеология" | Pipe holder ,particularly, for ascending wells |
SU1435753A1 (en) * | 1986-12-29 | 1988-11-07 | В.Л.Гой | Pipe catcher |
SU1470930A1 (en) * | 1987-04-07 | 1989-04-07 | Военизированная Часть Украинского Нефтегазоразведочного Района Министерства Геологии Усср | Clamping device |
US6719303B2 (en) * | 2001-10-26 | 2004-04-13 | Boart Longyear International Holdings, Inc. | Drill string chuck |
US20030116360A1 (en) * | 2001-11-29 | 2003-06-26 | Atlas Copco Craelius Ab | Drill rod holder |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113027358A (en) * | 2021-02-09 | 2021-06-25 | 海洋石油工程股份有限公司 | Novel anti-slip clamp for preventing displacement of submarine pipeline |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11739597B2 (en) | Wireline standoff | |
US6302410B1 (en) | Rod gripping jaw | |
US10364620B2 (en) | Drill rod clamping system and methods of using same | |
CN102482924B (en) | Device and method for rotation of torque tong | |
NO338863B1 (en) | Grip element for coil tubes of varying size. | |
US10246949B2 (en) | Slip style rod spinner for pipe bursting machine | |
RU2674271C1 (en) | Drill pipe unit holder | |
BR112016026807B1 (en) | Multipurpose tool for tubular well penetration. | |
EP3271552A1 (en) | Transverse sidewall coring | |
US8167050B2 (en) | Method and apparatus for making up and breaking out threaded tubular connections | |
CA2603268A1 (en) | Device and method for installing a rock bolt and a rock bolt installation rig | |
NO343389B1 (en) | Cutting arrow, method for cutting a coiled tubing string in a wellbore and a coiled tubing assembly | |
JP5487210B2 (en) | Retainer usage and retainer | |
US10161201B2 (en) | Powered slip actuation | |
US10287832B2 (en) | Tong system for use on a drilling installation and clamping block of such a tong system | |
US8888071B2 (en) | Trenchless pipe replacement of underground pipe | |
KR20130124164A (en) | Breakout tool | |
GB2450918A (en) | Wireline Standoff | |
NO20130455A1 (en) | Interchangeable grip tray and replacement method. | |
CN114961643B (en) | Recoverable pressure relief device and method for releasing annular entrapment pressure of casing | |
AU2020247075B2 (en) | Enhanced method for cutting pipes on a drill floor and tool therefor | |
WO2010002992A1 (en) | Method and apparatus for making up and breaking out threaded tubular connections | |
SU1657597A1 (en) | Hydro-operated pipe holder | |
SU1254142A1 (en) | Downhole catch | |
GB2532064A (en) | Connection device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191128 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210511 |