Буровой ключ

 

Использование: при бурении скважин, а именно в технике, предназначенной для проведения спуско-прдъемных операций и операций наращивания бурильной колонны . Сущность изобретения: ключ буровой включает корпус, внутри которого находит : 2 ся зажимное устройство, центральное зубчатое колесо с внутренним и наружным венцами , связанные с ним валы-шестерни с зажимными кулачками и механизм сведения-разведения зажимных кулачков. В ключ введено дополнительное центральное колесо , связанное с валами-шестернями и объединенное с основным центральным колесом посредством стакана в единый поворотный узел. Механизм сведения-разведения зажимных кулачков выполнен в виде замкнутой цепной . передачи, связанной посредством блока звездочка-шестерня с основным центральным зубчатым колесом. После захвата свинчиваемых или развинчиваемых элементов бурильной колонны поворотным узлом осуществляется их свинчивание или развинчивание с разгрузкой резьбового соединения от веса ключа. 4 ил. ел

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 19/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ .СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4899918/03 (22) 08.01.91 (46) 23,02,93. 6en. ¹ 7 (71) Специальное проектно-конструктор ское бюро автоматизации глубокого разведочного бурения (72) Б,В.Малин, В.С.Власов и Г.Б.Михайлов (73) Б.В.Малин., B.Ñ.Âëçñoâ и Г.Б,Михайлов (56) Патент CWA N. 4436002, кл. В 25 В 17/00, опублик. 1983.

Авторское свидетельство СССР

N- 1430246, кл, Е 21 В 19/16, 1987. (54) бУРОВОЙ КЛЮЧ (57) Использование: при бурении скважин, а именно в технике, предназначенной для проведения спуска-подъемных операций и операций наращивания бурильной колонны, Сущность изобретения: ключ буровой включает корпус, внутри которого находитИзобретение относится к области буровой техники, в частности к технике; предназначенной для проведения спуска-подъемных операций и операций наращивания бурильной колонны при бурении скважин, Известен буровой ключ, включающий корпус, расположенное в нем зажимное устройство, имеющее центральное зубчатое колесо, кулачки, валы-шестерни и средства управления зажимным устройствам в виде ленточного тормоза.

Недостатком этого ключа является недостаточная надежность и значительные

Энергетические потери при его работе, обусловленные конструкцией средств управления, выполненных в виде постоянно работающего тормоза, „, . Ю „„1797641 АЗ! ся эажимное устройство, центральное зубчатое колесо с внутренним и наружным венцами, связанные с ним валы-шестерни с зажимными кулачками и механизм сведения-разведения зажимных кулачков. В ключ введено дополнительное центральное колесо, связанное с валами-шестернями и объединенное с основным центральным колесом посредством стакана в единый поворотный узел, Механизм сведения-разведения зажимных кулачков выполнен в виде замкнутой цепной передачи, связанной посредством блока звездочка-шестерня с основным центральным зубчатым колесом.

После захвата свинчиваемых или развинчиваемых элементов бурильной колонны поворотным узлом осуществляется их свинчивание или развинчивание с разгрузкой резьбового соединения от веса ключа, 4 ил.

Известен также ключ для свинчиванияразвинчивания бурильного инструмента, содержащий корпус, расположенное в нем зажимное устройство, имеющее центральное.зубчатое колесо, кулачки, валы-шестерни и средства управления зажимным устройством, включающим цилиндр, связанный с двуплечим рычагом, и двигатель, связанный с приводной шестерней.

Недостатком этого ключа является недостаточная надежность, вследствие того, что средства управления выполнены в виде двуплечих рычагов, которые в начале работы удерживают посредством пружин зажимное устройство от вращения, что позволяет кулачкам повернуться и зажать бурильные инструменты. Е дальнейшем рычаги принудительно освобождают зажимное устройство и оно начийает вращаться вместе с

1797641 на концах двуплечего рычага, шарнирно закрепленного средней частью,в корпусе, при- 45 чем блок звездочка-шестерня расположен между звездочками, установленными на концах двуплечего рычага, и звездочкой, установленной на валу двигателя, имеет зацепление с внешним венцом основного 50 центрального колес и охвачен ветвями цепи, сходящими со звездочек, установленных на концах двуплечего рычага, а последний шарнирно связан собственно с гидроцилиндром механизма сведения-раз- 55 ведения эажимных кулачков. зажатым В нем бурильным инструментом.

Как показал опыт работы с таким ключом, рычаг часто выходит из строя из-за ударного воздействия на него вращающим устройством. В момент удара происходит смятие контактирующих поверхностей рычага и устройства или самопроизвольный отход рычага до того, как кулачки успевают зажать бурильный инструмент..

Целью изобретения является повышение надежности работы ключа.

Поставленная цель достигается тем, что буровой ключ, содержащий размещенные в корпусе основное центральное колесо с внутренним и внешним зубчатыми венцами, кинематически связанное внутренним венцом с валами-шестернями, оснащенными зажимными кулачками, приводную шестерню, жестко закрепленную на валу двигателя, и рычажно гидравлический механизм сведения-разведения зажимных кулачков, снабжен стаканом с верхней и нижней крышками, установленным на опорно-центрирующих роликах, закрепленных на вертикальных осях в корпусе, и дополнительным центральным колесом с наружным зубчатым венцом, обьединенным вместе с основным центральным колесом упомянутым стаканом, расположенным между ними, в единый поворотный узел, при этом валышестерни пропущены через окна, выполненные в крышках, и закреплень в дополнительном центральном колесе, приводная шестерня кинематически связана с наружным зубчатым венцом дополнительного центрального колеса, рычажно-гидравлический механизм сведения-разведения зажимных кулачков выполнен в виде охваченных замкнутой цепью блока звездочкашестерня, закрепленного на промежуточном валу в корпусе, звездочки, свободно установленной на валу двигателя, и двух звездочек, установленных свободно

Проведенный патентный поиск показал, что в настоящее время не известен буровой ключ, обладающий такой же

40 совокупностью отличительных признаков, как предлагаемый ключ.

Снабжение ключа дополнительным центральным зубчатым колесом, установленным соосно и с возможностью поворота относительно центрального колеса и связанного с валами-шестернями, а также использование в качестве средств управления цепной передачи с подвижными осями звездочек, одна из которых выполнена в виде блока звездочка-шестерня и находится в зацеплении с центральным колесом, придает ключу новое свойство, а именно высокую надежность в работе благодаря исключению ударных нагрузок в зажимном устройстве ключа во время сведения кулачков на поверхности бурильного инструмента.

На основании изложенного можно сделать вывод, что предлагаемый ключ соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлен вертикальный разрез бурового ключа; на фиг. 2 — разрез

А — А на фиг. 1; на фиг, 3 — разрез Б — Б на фиг.

1; на фиг, 4- кинематическая схема ключа, Ключ включает стойку 1, на которой установлены стопорный механизм 2 и собственно буровой ключ 3, Между стопорным механизмом 2 и ключом 3 расположен привод 4 перемещения ключа 3 по вертикали.

На корпусе 5 ключа 3 установлен двигатель 6, а внутри на опорно-центрирующих роликах 7, закрепленных посредством осей

8 в стенке корпуса 5, размещен единый поворотный узел 9, включающий в себя стакан

10 с верхней 11 и нижней 12 крышками, а также установленные в крышках основнОе центральное зубчатое колесо 13 и дополнительное центральное зубчатое колесо 14.

Колесо 13 имеет наружный зубчатый венец 15 и внутренний зубчатый венец 16.

Колесо 14 выполнено с наружным зубчатым венцом 17..

В крышках 11 и 12 выполнены окна 18.

B зацеплении с венцом 16 находятся валшестерня 19, валы которых пропущены через окна 18 и закреплены в дополнительном центральном колесе 14. На вал-шестернях

19 установлены зажимные кулачки 20.

На валу 21 двигателя 6установлейа приводная шестерня 22, связанная через паразитную шестерню 23 с зубчатым венцом 17 дополнительного колеса 14.

В верхней части корпуса 5 смонтированы рычажно-гидравлический механизм 24 сведения-разведения зажимных кулачков

20. Механизм 24 включает в себя цепь 25, звездочку 26, свободно установленную на валу 21, блок звездочку-шестерню 27, закрепленный на промежуточном валу 28 в

1797641

10

20 ции "развинчивание"

30

40 корпусе 5 и имеющий зацепление с венцом

15 колеса 13, и звездочки 29, установленные свободно на осях 30 по концам двуплечего рычага 31, размещенного на оси 32, закрепленной в корпусе 5.

Рычаг 31 шарнирно =вязан с цилиндром

33, также закрепленным на корпусе 5. 8 корпусе 5 выполнено центральное отверстие 34 для размещения в нем бурильного инструмента (на фиг, 1 показан тонкими линиями), Работает ключ следующим образом, В исходном положении шток цилиндра

33 находится в среднем положении, кулачки

20 развернуты в положение "от оси бурильного инструмента", шток цилиндра 4 находится в верхнем положении при выполнении операции "свинчивание" и в нижнем положении при выполнении операСтопорный механизм 2 захватывает муфту бурильного инструмента, после чего включает двигатель 6 ключа 3, который через шестерни 22 и 23 и колесо 14 приводит во вращение поворотный узел 9, включая колеса 13 и 14, валы-шестерни 19 с кулачками 20 и стакан 10, вокруг общей оси. От колеса 13 вращение передается на блок звездочки-шестерни 27 и далее через цепь

25 на звездочки 26 и 29, при этом колеса 13 и 14 вращаются с одинаковой угловой скоростью. Затем включают цилиндр 33, который поворачивает двуплечий рычаг 31 вокруг оси 32, что придает дополнительную (положительную или отрицательную) угловую скорость звездочке 26, звездочке-шестерне 27 и колесу 13, Колесо 13 обкатывает внутренним зубчатым венцом 16 вал-шестерни 19, повораФормула изобретения

Буровой ключ, содержащий размещенные в корпусе основное центральное колесо с внутренним и внешним зубчатыми венцами, кинематически связанное внутренним венцом с валами-шестернями, оснащеннымй зубчатыми кулачками, приводную шес-. терню, жестко закрепленную на валу двигателя, и рыча>кно-гидравлический механизм сведения-разведения зажимных кулачков, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен стаканом с верхней и нижней крышками, установленным на опорно-центрирующих роликах, закрепленных на вертикальных осях в корпусе, и дополнительным центральным колесом с наружным зубчатым венцом, объединенным вместе с основным центчивая их вместе с закрепленными на них кулачками 20, которые сводятся на поверхности бурильного инструмента и зажимают ее.

Продолжая вращение, поворотный узел

9 производит свинчивание или развинчивание резьбового замкового соединения бурильного инструмента, при этом во время свинчивания шток цилиндра 4 опускают ключ, а во время развинчивания поднимает, тем самым обеспечивая разгрузку резьбового соединения от веса ключа.

Технические преимущества предлагаемого ключа по сравнению с применяемым в настоящее время ключом АКБ-ЗМ2, серийно выпускаемым отечественной промышленностью, заключаются в повышении надежности его в работе, снижении количества простоев на 50% из-за неисправностей в ключе, увеличении срока эксплуатации ключа с 6 до 10 лет и бурильного инструмента за счет плавной, без ударов и рывков работы, обусловленной новой конструкцией устройства для сведения захватных элементов на поверхности бурильного инструмента, Полезные преимущества заявляемого изобретения, производные от технических, заключаются в повышении производительности работы ключа, а следовательно и всел буровой установки, увели-:ении коммерческой скорости проходки скважины приблизительно на 15% за счет сокращения времени простоев по причине отказов в работе ключа и сокращения рабочего цикла ключа, сокращении потребности промышленности в ключах за счет увеличения их срока службы, ральным колесом стаканом, расположенным между ними, в единый поворотный узел, при этом валы-шестерни пропущены через окна, выполненные в крышках, и закреплены в дополнительном центральном колесе, приводная шестерня кинематически связана с наружным зубчатым венцом дополнительного центрального колеса, рыча>кно-гидравлический механизм сведения-разведения за>кимных кулачков выполнен в виде охваченных замкнутой цепью блока звездочка-шестерня, закрепленного на промежуточном валу в корпусе, звездочки, свободно установленной на валу двигателя, и двух звездочек, установленных свободно на концах двуплечего рычага, шарнирно закрепленного средней частью в ,корпусе, причем блок звездочка-шестерня

1797641 расположен между звездочками, установленными на концах двуплечего рычага, и звездочкой, установленной на валу двигателя, имеет зацепление с внешним венцом основного центрального колеса и охвачен ветвями цепи, сходящими со звездочек, установленных на концах двуплечего рычага, а последний шарнирно связан с собственно гидроцилиндром механизма сведения-разведения зажимных кулачков.

1797641

1797641

Составитель В, Власов

Техред M.Moðãåíòàë

Корректор M. Андрущенко г"едактор

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

Заказ 666 Тираж : Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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