SU1413234A1 - Ключ дл свинчивани и развинчивани труб - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к бурению скважин и нозвол ет повысить надежность работы ключа и обеспечить центрирование труб. Ключ включает вращатель 1 с захватом и приводом, узел 4 подвески и узел 5 противоповорота с установленными на его корпусе радиальными силовыми цилиндрами с зубчатой насечкой, соединенный с вращателем 1 направл ющими втулками 11 и штангами 6, 7. На корпусе узла 5 установлены боковые упоры, взаимодействующие с цилиндрами. Специальные цилиндры 12 ключа взаимодействуют с втулками 11 и корпусом узла 5. С рабочей полостью цилиндров соединены запорные клапаны. Удержание наращиваемой трубы обеспечиваетс  выдвижением штоков цилиндров 12 до прижима к трубе. В случае несоосности трубы с колонной выдвигают щток цилиндра, создающего горизонтальную опрокидываю- щ,ую силу. Центрирование трубы производ т руко ткой управлени . При свинчивании резьбовых соединений узел 5 воспринимает момент корпуса. 6 ил. I (Л

Description

со ьо

со

4

Изобретение относитс  к бурению скважин , а именно к устройствам дл  свинчивани  и развинчивани  труб.

Целью изобретени   вл етс  новышение надежности работы к.пюча и обеспечение центрировани  труб.

На фиг. 1 изображен ключ, вид сбоку; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2 (направл юща  втулка в плавающем положении при свинчивании и развинчивании труб); на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2 (направл юща  втулка в зафиксированном положении при центрировании труб); на фиг. 5 - гидравлическа  схема противоповоротного узла; на фиг. 6 - схема усилени  в узле про- тивоповорота.

Ключ содержит узел вращател  1 с одно- или двухскоростным редуктором, смонтированными на нем органами 2 управлени , 3 контрол , 4 подвески и нротивоповоротно- нентрирующий узел 5, соединенный с узлом вращател  1 посредством двухпаправл ю- ншх щтанг 6, 7.

Кронп1тейны 8 служат дл  контакта с датчиком 9 усили , представл ющи.м собой, например, мессдозу. Кажда  из щтанг 6, 7, а также кронщтейны 8 имеют на свободных концах ограничители 10 хода, которые могут быть подпружинены (пружины не показаны ).

По щтангам 6, 7, консольно присоединенным к нижней плоскости корпуса вращател , могут перемещатьс  направл ющие втулки 1.1,  вл ющиес  щтоками специальных гидроцилиндров 12, заключенных внутри кронштейнов 13. Перемещением в крайние положени  порщней 14, скрепленных с направл ющими втулками 11, обеспечиваютс  два положени  направл ющих втулок 11: плавающее (фиг. 3) и зажатое (фиг. 4), т.е. скрепленное с корпусом противоповоротно-цент- рирующего узла 5.

На фиг. 3 и 4 видно, что в плавающем положении направл ющих втулок 11 вращатель 1 относительно корпуса противопо- воротно-центрирующего узла 5 имеет возможность бокового смещени  в пределах ра- диальных зазоров 8 , что дает возможность ему самоустанавливатьс  при эксцентричности свинчиваемых резьб. Во второе положение направл ющие втулки И привод тс  при центрировании труб.

В корпусе узла 5 радиально вокруг трубы установлены гидроцилиндры 15. (В данном случае их четыре и дл  сокращени  габаритов они телескопические). Количество гидроцилиндров может быть любым, больщим двух. Конструктивна  схема их также может быть любой). Указанные гидроцилинд- посредством фланцев 16, пружин 17 и шпилек 18 прижаты к корпусу узла 5 своими двум  боковыми упорами 19, оси пово

5

0

рота которых В и Г не совпадают между собой и вынесены в стороны от оси гидроцилиндра 15. Пружины 17 позвол ют гидроцилиндрам 15 поворачиватьс  относительно одного из упоров 19 при отрыве другого от - корпуса узла 5. Форма упоров может быть цилиндрической, призматической или щаро- вой.

Конструктивное устройство креплени  гидроцилиндров .может быть и другим. Оно

0 до.тжно лищь удовлетвор ть принципу: упоры , аналогичные упорам 19, с обеих сторон гидроцилиндра должны быть смещены от его оси и доцускать его перемещение к трубе. Ключ работает следующим образом. Колонна труб, спущенных в скважину, закреплена в клиновом захвате ротора или спайдера таким образом, что над полом буровой выступает небольща  часть последней трубы с муфтой 20. В заходный конус муфты вставлена очередна  наращиваема 

0 труба 21, верхний конец которой поддерживаетс  элеватором, подвещенным к талевой системе буровой установки. (В боль пинст- ве случаев оси трубы и колонны не совпадают ).

5Ключ через пружину 22 подвешен к высокой точке внутри буровой установки, расположенной вблизи оси скважины, и вначале находитс  в отведенно.м состо нии.

На трубу ключ надвигают вручную, что облегчаетс  высокой точкой подвески. Да0 лее выдвигаютс  штоки двух расположенных друг против друга гидроцилиндров до прижима к трубе. (При необходимости могут быть подведены щтоки всех гидроцилиндров ) . Таким образом облегчаетс  удержание ключа на оси скважины при закрывании его

5 зева створкой.

После закрыти  створки производитс  зажим наращиваемой трубы вращателе.м. Если наращиваема  труба несоосна с колонной и ее следует отклонить в нужном на0 правлении, то дают команду на выдвижение штока гидроцилиндра 15 (или двух соседних ), лежащего в плоскости наклона трубы . При этом, отталкива сь от неподвижной колонны, гидроцилиндр 15 создает опрокидывающую горизонтальную силу, приложенную к концам штанг 6, 7.

Момент этой силы относительно торца трубы 21, вложенного в раструб .муфты 20, наклон ет ключ вместе с наращивае.мой трубой на нужную величину (до достижени  требуемой соосности). Как видно из гидросхемы (фиг. 5), центрирование трубы осуществл етс  с помощью одной оперативной руко тки 23 управлени  щарового типа, котора  может занимать одно из восьми положений . При количестве гидроцилиндров 15 более четырех количество положений руко тки соответственно возрастет.

Руко тка 23 установлена на сферическом подп тнике 24 (может быть любое дру10

15

20

roe конструктивное устройство опоры, обеспечивающее поворот руко тки вокруг двух горизонтальных осей) и через поворотные рьь чаги 25 св зана с плунжерами распределителей 26 (1, 2) установленных под углом 90° друг к другу параллельно ос м гидроцилиндров 15. Така  конструкци  позвол ет наклоном руко тки 23 в ту или иную сторону смещать плунжеры распределителей 16 (последовательно или попарно) от их центрального положени , посыла  команду соответствующим гидроцилиндрам 15. При этом обеспечиваетс  мнемоника движений: труба отклон етс  в ту сторону, в которую наклонена руко тка 23.

При четырех цилиндрах в механизме центрировани  трубу 21 можно отклон ть в любых направлени х в плане: в направлени х , совпадающих с ос ми гидроцилиндров , - выдвижением штока соответствующего гидроцилиндра; в направлени х плоскостей симметрии соседних гидроцилиндров - одновременным выдвижением щтоком близлежащих гидроцилиндров; в остальных направлени х - несинхронным выдвижением щтоков соседних гидроцилиндров.

Распределители 27 служат дл  переключени  полостей гидроцилиндров 15. В положение , показанное на фиг. 5, они устанавливаютс  при выполнении операции центрировани . В этом случае гидроцилиндры 15 работают оппозитно (если шток одного гидроцилиндра выдвигаетс , то шток противоположного получает команду на отвод).

При свинчивании (развинчивании) резьбовых соединений противоповоротно-цент- рирующий узел воспринимает реактивный момент корпуса, дл  чего должно быть обеспечено надежное сцепление его с неподвижной колонной обсадных труб.

В рассматриваемой конструкции необходима  величина прижима обеспечиваетс  следующим образом (фиг. 2, 5).

Распределители 26 устанавливаютс  в по- ложени , обозначенные щтрихпунктирной линией, руко ткой 28, командой от щаровой руко тки 23 производитс  последовательный (попарный) подвод штоков противопо25

30

35

бьев насечек 29. При это.м клапаны 30 запирают рабочие полости гидроцилиндров 15. Далее вращатель 1 начинает завинчивать (развинчивать) наращиваемую трубу 21. Реактивный момент корпуса вращател  передаетс  через кронштейн 8 и датчик 9 усили  противоповоротно-центрирующему узлу 5, стрем сь повернуть его относительно оси трубы.

В местах контакта зубчатой насечки 29 с поверхностью трубы возникают тангенциальные реактивные силы, направленные противоположно приложенному к корпусу приставки моменту. Эти силы стрем тс  повернуть их на небольшой угол (примерно 5°) вокруг осей В и Г в зависимости от направлени  приложенного момента. При этом реализуетс  двузвенный шарнирно-рычажный усилитель (фиг. 6), звень ми которого  вл ютс  труба радиуса г и плечо R гидроцилиндра 15.

В качестве звеньев рычажной системы усилител  используютс  гидроцилиндры с защемленными объемами жидкости (между порщн ми и управл емыми обратными кла- пана.ми 30 вследствие более низкой жесткости рабочей жидкости перегрузка системы исключена ) .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Ключ дл  свинчивани  и развинчивани  труб, включающий вращатель с захватом и приводом, узел подвески и узел противопо- ворота с установленными на его корпусе радиальными силовыми цилиндрами с зубчатой насечкой и соединенный с вращателем направл ющими втулками и штангами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы ключа и обеспечени  центрировани  труб, он снабжен боковыми упорами, специальными цилиндрами и запорными клапанами, соединенными с рабочей полостью силовых цилиндров, причем боковые упоры установлены на корпусе узла противоповорота с возможностью взаимодействи  с силовыми цилиндрами, а специальные цилиндры установлены с возможложных гидроцилиндров 15 к трубе и созда- д5 ностью взаимодействи  с направл ющими ние предварительного прижима к ней зу-втулками и корпусом узла противоповорота.

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   бьев насечек 29. При это.м клапаны 30 запирают рабочие полости гидроцилиндров 15. Далее вращатель 1 начинает завинчивать (развинчивать) наращиваемую трубу 21. Реактивный момент корпуса вращател  передаетс  через кронштейн 8 и датчик 9 усили  противоповоротно-центрирующему узлу 5, стрем сь повернуть его относительно оси трубы.

   В местах контакта зубчатой насечки 29 с поверхностью трубы возникают тангенциальные реактивные силы, направленные противоположно приложенному к корпусу приставки моменту. Эти силы стрем тс  повернуть их на небольшой угол (примерно 5°) вокруг осей В и Г в зависимости от направлени  приложенного момента. При этом реализуетс  двузвенный шарнирно-рычажный усилитель (фиг. 6), звень ми которого  вл ютс  труба радиуса г и плечо R гидроцилиндра 15.

   В качестве звеньев рычажной системы усилител  используютс  гидроцилиндры с защемленными объемами жидкости (между порщн ми и управл емыми обратными кла- пана.ми 30 вследствие более низкой жесткости рабочей жидкости перегрузка системы исключена ) .

   Формула изобретени 

   Ключ дл  свинчивани  и развинчивани  труб, включающий вращатель с захватом и приводом, узел подвески и узел противопо- ворота с установленными на его корпусе радиальными силовыми цилиндрами с зубчатой насечкой и соединенный с вращателем направл ющими втулками и штангами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы ключа и обеспечени  центрировани  труб, он снабжен боковыми упорами, специальными цилиндрами и запорными клапанами, соединенными с рабочей полостью силовых цилиндров, причем боковые упоры установлены на корпусе узла противоповорота с возможностью взаимодействи  с силовыми цилиндрами, а специальные цилиндры установлены с возмож5 ностью взаимодействи  с направл ющими втулками и корпусом узла противоповорота.

   id 15

   19

   (Puz.2

   6-6

   f3

   6-5

   //

   ФигМ

   Фиг.6