Устройство для удержания бурильной колонны

 

Изобретение относится к буровой технике и м.б. использовано в автоматизированных буровых установках при спуско-подъемных операциях. Цель изобретения - повышение надежности устройства в работе. Устройство содержит кольцо-обойму 1 с клиновыми направляющими 2 с опорами, плашкодержатели (ПД) 4 с опорами для плашек , основные плашки 8, дополнительные плашки 9 с тягами 10, шарнирно соединенные с соответствующими основными. При этом ПД 4 выполнены с противоположно ориентированными клиновыми направляющими 6 и 7 и дополнительными опорами 13 на верхнем торце. Плашки 8 и 9 выполнены со скосами, ответными клиновым направляющим 6 и 7иустановлены в них с возможностью переё U- х С 22 Фиг 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 В 19/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С

O (21) 4703400/03 (22) 09.06.89 (46) 23.01,92. Бюл. N. 3 (71) Специальное проектно-конструкторское бюро автоматизации глубокого разведочного бурения Научно-производственного объединения "Геотехника" (72) Г.Л,Рыбаков, А.А,Александров, А.Н,Денисов и Ю,Н.Добрецов (53) 622.242.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1183654, кл. Е 21 В 19/10, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 588341, кл, Е 21 В 19/10, 1974, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДЕРЖАНИЯ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ!

Ж 1707181 А1 (57) Изобретение относится к буровой технике и м.б, использовано в автоматизированных буровых установках при спуско-подьемных операциях. Цель изобретения — повышение надежности устройства в работе.

Устройство содержит кольцо-о0оАМу 1 с клиновыми направляющими 2 с опорами, плашкодержатели (ПД) 4 с опорами для плашек, основные плашки 8, дополнительные плашки 9 с тягами 10, шарнирно соединенные с соответствующими основными. При этом ПД 4 выполнены с противоположно ориентированными клиновыми направляющими 6 и 7 и дополнительными опорами 13 на верхнем торце. Плашки 8 и 9 выполнены со скосами, ответными клиновым направляющим

6 и 7иустановлены в них с воэможностью переI

1707181 мещения, Одна плашка 8 из каждой пары подпружинена относительно опоры 13.

Нижние плашки 9 в исходном положении сдвинуты относи гельно верхней плашки 8 к оси устройства. При включении гидроцилиндров эажимное кольцо, связанное тягами 17

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано в автоматизированных буровых установках при спуско-подъемных операциях.

Известен механизм, предназначенный для удержания бурильной колонны, содержащий эажимное кольцо с окнами, плашкодержатель, плашки с гидроцилиндрами, средства для заклинивания плашек, но он имеет большое число кинематических звеньев и гидроцилиндров, которые требуют определенной схемы управления для их последовательного включения. Кроме того, недостатком устройства является то, что плашки при удержании трубы внедряются зубьями в ее тело на всю глубину независимо от веса трубы и направления нагрузки вдоль ее оси, Устройство работает на максимальной мощности, что приводит к быстрому износу его звеньев. особенно зубьев плашек, а это снижает надежность удержания колонны и повышает износ трубы удерживаемой колонны.

Известно устройство для удержания бурильной колонны, содержащее основание, кольцо-обойму с плашками, зажимное кольцо с ползунами, упоры и тяги с плунжерными гидроцилиндрами. Недостатком этого устройства является, как и в предыдущем устройстве, работа с использованием полной мощности гидроцилиндров зажима колонны труб независимо от ее веса или реакции скважины (давления в скважине, выбрасывающего колонну), что приводит к повышенному износу зубьев плашек и поверхности труб колонны, а следовательно, снижает надежность удержания при длительной эксплуатации.

Известно устройство, предназначенное для удержания бурильной колонны на весу, содержащее корпус с клиновыми направляющими, устройство для перемещения плашек, плашкодержатель со сферической опорой и установленной на ней плашкой.

Работа устройства основана на самозаклинивании трубы относительно плашки, установленной на сферической опоре.

Недостаток устройства заключается в том, что в момент самозаклинивания трубы плашка на сферической опоре поворачива5

45 с ПД 4, перемещается вверх с ПД 4 и плашками 8 и 9, надежно зажимая бурильную колонну. Наличие ПД 4 с плашками 8 и 9 обеспечивает также удержание колонны при повышении давления в скважине. 1 э.п.ф-лы, 6 ил. ется на угол самоторможения, поэтому нагрузка на рабочую поверхность плашки распределяется неравномерно (кромочное давление). Отсюда повышенный износ плашек, а следовательно, ненадежность удержания трубы.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности работы устройства эа счет равномерного распределения нагрузки на рабочие поверхности плашек, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для удержания бурильной колонны, включающем кольцо-обойму с клиновыми направляющими, плашкодержатели выполнены с противоположно ориентированными направляющими, на которые установлены связанные между собой шарнирно посредством тяги две плашки, одна из которых подпружинена относительно опоры, установленной на верхнем торце плашкодержателя, при этом, рабочая поверхность нижней плашки сдвинута к оси устройства относительно рабочей поверхности другой плашки.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид, разрез по гидроцилиндрам; на фиг. 2— то же, вид сверху; на фиг, 3 — разрез А-А на фиг. 2; на фиг, 4 — вид I на фиг, 3, проход трубы с замком во время спуска; на фиг. 5— то же, момент касания трубы плашкой во время перемещения плашкодержателя; на фиг. 6 — то же, предварительный зажим.

Устройство содержит кольцо-обойму 1 с клинообразными направляющими 2, выполненными наклонными к оси 3 под углом, на которых установлены четыре плашкодержателя 4. На плашкодержателях 4 кроме основной направляющей 5, контактирующей с кольцом-обоймой 1, выполнены дополнительные противоположно ориентированные клиновые направляющие 6 и 7, углы наклона относительно устройства являются самотормоэящими. Расчетные углы /31 и /4 равны от 0 — 20"„На направляющих 6 и 7 установлены плашки 8 и 9, шарнирно связанные тягой 10 и поджатые пружинами 11 и 12 к опорам 13 и 14, Причем рабочая поверхность 15 плашек 8 находится в парал1707181 лельной плоскости, отстоящей на расстоянии L от плоскости, в которой находится рабочая поверхность 16 плашек 9. Причем, Lh1pIH выбираетгя, исходя из необходимости самоустановки плашек 8 и 9 в условиях буровых работ, à Leaguc определяется оптимальной величиной хода плашек 8 и 9, которым определяются габариты устройства. Расчетная величина для разрабатываемого объекта составляет 0,5 — 5 мм, Рабочая поверхность 16 плашек 9, расположенных в средней части плашкодержателей 4, находится ближе к оси устройства, чем рабочая поверхность другой плашки, в этом. случае устройство работает как самоустанавливающийся механизм. Плашкодержатели 4 тягами 17 шарнирно связаны с зажимным кольцом 18, которое посредством направляющих 19 установлено в кольце-обойме 1, Гидроцилиндры 20 связывают кольцо-обойму 1 и зажимное кольцо 18, Устройство предназначено для удержания трубы 21 с замком 22.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении зажимное кольцо 18 гидроцилиндрами 20 опущено в нижнем положении, которое обеспечивает разведение плашкодержателей 4 для прохождения колонны труб 21 с замками 22. Как только труба 21 с замком 22 пройдут мимо плашек 8 и 9, включаются гидроцилиндры

20, которые зажимное кольцо 18 по направляющим 19 перемещает вверх, приближая к кольцу-обойме 1. Движением зажимного кольца 18 вверх посредством тяг 17, шарнирно установленных на нем, перемещаются вверх плашкодержа тели 4 по направляющим 2. Направляющие 2 нэ кольце-обойме 1 выполнены наклонными к оси

3, поэтому перемещение плашкодержателей 4 происходит по двум координатам вверх вдоль трубы и радиально к ней. Перемещение плашек 8 и 9, установленных на плашкодержателях 4, происходит по той же траектории до тех пор, пока плашки 9 не коснутся трубы 21, Коснувшись трубы 21, плашки 9 притормаживаются, а плашкодержатели 4 продолжают свое движение вверх.

Остановка плашек 9 вызывает остановку в осевом перемещении плашек 8 за счет тяг

10, установленных между ними. Так как плашки 8 и 9 расположены на направляющих, образующих клин, при остановке их осевого перемещения остается радиальное их перемещение к оси трубы 21. Так как углы /3) и /Зр на плашкодержателе 4 различны, плашки 9 внедряются с меньшей подачей, чем плашка 8, но обе плашки 8 и 9

55 перемещаются относительно плашкодержателя 4 в новое положение, сжав пружины

11. Остановка плашкодержателей 4 происходит, когда усилий гидроцилиндров 20 недостаточно для дальнейшего внедрения рабочих поверхностей 15 и 16 плашек 8 и 9 в тело трубы 21. После остановки плашкодержателей 4 вес трубы 21 с талевой системой (не показана) передают на устройство (припускают канат). Так как плашкодержатели 4 удерживаются гидроцилиндрами 20 и находятся на направляющих 2 с углом самоторможения у они остаются неподвижными, а плашки 8 и 9, удерживающие трубу 21, под ее весом будут перемещаться по направляющим 6 и 7 плашкодержателей 4, при этом плашки 8 будут заклиниваться между трубой 21 и плашкодержателями 4 тем сильнее, чем больше вес трубы 21.

Если в зто время давление в скважине будет больше, чем. вес трубы 21, и труба 21 будет выбрасываться вверх, то плашки 9 будут заклиниваться между трубой 21 и плашкодержателями 4 в другую сторону тем сильнее, чем больше сила, выбрасывающая трубу 21.

Тем самым происходит самозаклинивание плашек 8 и 9 с усилием зажима, зависящим от нагрузки, создаваемой удерживаемой трубой 21 (щадящий режим работы рабочих поверхностей 15 и 16 ползунов 8 и 9), Характерно, что внедрение рабо их поверхностей

15 и 16 плашек 8 и 9 происходит всей плоскостью равномерно, исключая KpQMo÷íîå давление, Для того, чтобы отпустить трубу

21, включают гидроцилиндры 20 в другую сторону, плашкодержатели 4 по направляющим 2 перемещаются зажимным кольцом 18 вниз и от оси трубы 21. Плашки 8 и 9 вначале перемещаются радиально, выходя рабочими поверхностями 15 и 16 из тела трубы 21, а затем пружинами 11 и 12 возвращаются в исходное положение и вместе с плашкодержателями 4 опускаются вниз, трубу 21 выводят из устройства, Использование предлагаемого устройства обеспечивает долговечность работы устройства и надежность удержания колонны труб.

Формула изобретения

1, Устройство для удержания бурильной колонны, включающее кольцо-обойму с клиновыми направляющими, плашкодер>кэтели с опорами для плашек и плашками, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе, оно снабжг но дополнительными плашками с тягами, каждая из которых шарнирно соединена с соответствующей плашкой, плашкодержатели вы1707181

Фиг.1

Фиг.2 полнены с противоположно ориентированными клиновыми направляющими и дополнительными опорами на верхнем торце, при этом плашки выполнены со скосами, ответными клиновым направляющим плашкодержэтелей, и установлены в последних с возможностью перемещения, причем одна из плашек каждой пэры подпружиненэ относительно дополнительной опоры.

2. Устройствоho п. 1, отл и чаю щее5 с я тем, что в исходном положении нижняв плашка каждой пары сдвинута к оси устро4 ства относительно верхней плашки.

1707181

А- A юбернуто

VZ.

1707181

Редактор И. Ванюшкина Техред М,Моргентал

Корректор Н. Ревская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 247 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.„4/5