Элеватор для подъема и вращения труб

 

Использование: изобретение относится к бурению скважин и касается оборудования, применяемого для спуско-подъемных операций с бурильными трубами в буровых установках с подвижным вращателем. Сущность изобретения: элеватор для подъема и вращения труб содержит корпус 1 с проушинами 2, соединенными посредством шарниров 3 с траверсой 2. В отверстии 14 проушины 2 установлен стопор 13, подпружиненный в сторону траверсы 4 и имеющий возможность перемещения в направлении, параллельном оси 19 корпуса 1. Стопор 13 выполнен в виде углового профиля с продольным плечом 20, взаимодействующим своей головкой с пазом, выполненным на торце траверсы 4 со стороны резьбового конца 17 шпинделя. Поперечное плечо 21 стопора 13 выведено через отверстие 14 проушины 2 на ее наружную сторону и зафиксировано от выпадения. Такое выполнение позволяет иметь осевую фиксацию корпуса с траверсой при включенном стопоре при любом угле наклона скважины. Выполнение стопора двуплечим с продольным фиксирующим плечом 20 и поперечным плечом 21 с рукояткой позволяет оперативно производить фиксацию и расфиксацию корпуса элеватора со шпинделем. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к бурению скважин и касается оборудования, применяемого для проведения спуско-подъемных операций с бурильными трубами в буровых установках с подвижным вращателем.

Известен элеватор для подъема и вращения труб, включающий корпус с проушинами, шарнирно установленными на траверсе, размещенной с возможностью перемещения на шпинделе, имеющем на цилиндрической поверхности профильный участок для взаимодействия с ответной профильной поверхностью траверсы, устройство для фиксации проушины и траверсы в виде упоров, взаимодействующих с пазами проушины и связанных с кулачками, подпружиненными относительно траверсы, снабженными двумя профильными поверхностями и приводимыми поворотом проушины [1].

В этом элеваторе в момент отклонения корпуса элеватора от оси скважины исключается возможность передачи крутящего момента от шпинделя к корпусу с бурильной трубой, что повышает надежность и безопасность элеватора в целом. В то же время при наклонном и горизонтальном бурении указанным элеватором невозможно осуществлять спуско-подъемные операции, т.к. зацепление шпинделя с траверсой и корпусом элеватора возможно только в вертикальном положении, что обусловлено особенностями устройства фиксации.

Наиболее близким из известных к предложенному является элеватор для подъема и вращения труб, включающий корпус с проушинами, шарнирно соединенными с траверсой, связанной со шпинделем, профильным соединением для восприятия крутящего момента, стопор, установленный между траверсой и проушиной в сторону траверсы для взаимодействия с ней [2].

В момент отклонения корпуса этого элеватора для соединения с замком бурильной трубы стопор выходит из соединения с кольцом траверсы, что делает невозможной передачу крутящего момента на корпус элеватора и связанную с ним трубу.

Этот элеватор так же, как и предыдущий, из-за отсутствия фиксации между траверсой и корпусом по оси шпинделя не может осуществлять спуско-подъемные операции при наклонном и горизонтальном бурении.

В основу изобретения положена задача создания элеватора с широкими возможностями его применения, в частности при наклонном и горизонтальном бурении за счет обеспечения фиксации траверсы и корпуса по оси шпинделя.

Согласно изобретению задача решается за счет того, что в элеваторе для подъема и вращения труб, включающем корпус с проушинами, шарнирно соединенными с траверсой, связанной со шпинделем профильным соединением для восприятия крутящего момента, стопор, установленный между траверсой и проушиной с возможностью перемещения в отверстии проушины и подпружиненный в сторону траверсы для взаимодействия с ней, а торце траверсы со стороны резьбового конца шпинделя рядом с шарниром для проушины выполнен паз с продольной осью симметрии, параллельной оси шпинделя, а стопор установлен с возможностью перемещения в направлении, параллельном оси корпуса, и выполнен в виде углового профиля, продольное плечо которого размещено вдоль внутренней стороны проушины и имеет головку с профилем, ответным профилю траверсы, для взаимодействия с последним, а второе поперечное плечо выведено через отверстие проушины наружу и зафиксировано от выпадения.

Согласно изобретению эта задача решится также за счет того, что на торце траверсы со стороны резьбового конца шпинделя рядом с каждым из шарниров выполнены выступы с поверхностями криволинейного профиля, расположенными в плоскостях, перпендикулярных оси шарниров, а паз выполнен из криволинейной поверхности выступа симметрично относительно плоскости, проходящей через ось шпинделя и ось шарниров.

Решению задачи способствует также то, что пружина стопора размещена между торцом его продольного плеча и торцом корпуса в плоскости, проходящей через ось корпуса и продольную ось симметрии проушины.

Решению задачи способствует и то, что отверстие проушины выполнено с боковыми направляющими стенками, расстояние между которыми соответствует ширине поперечного плеча стопора, а также то, что поперечное плечо стопора имеет рукоятку, размещенную снаружи проушины.

Такое выполнение позволяет иметь осевую фиксацию корпуса с траверсой при включенном стопоре при любом угле наклона скважины, в том числе и в горизонтальном положении. Это обусловлено тем, что траверса, находясь в положении постоянной кинематической связи со шпинделем, за счет продольного взаимодействия со стопором, перемещающимся вдоль оси корпуса, осуществляют осевую фиксацию с корпусом.

Выполнение стопора двуплечим с продольным фиксирующим плечом и поперечным, выведенным через отверстие проушины наружу, позволяет оперативно производить фиксацию и расфиксацию корпуса элеватора со шпинделем.

Расположение паза и стопора в плоскостях, проходящих через оси шпинделя и корпуса, обеспечивает фиксацию траверсы и корпуса по оси шпинделя. Кроме того, такое расположение наиболее технологично.

На фиг. 1 изображен элеватор для подъема и вращения труб, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 без стопора; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - элеватор с отклоненным положением корпуса.

Элеватор для подъема и вращения труб содержит корпус 1 с захватом и проушинами 2, соединенными посредством шарниров 3 с траверсой 4. Для восприятия крутящего момента траверса 4 постоянно кинематически связана со шпинделем 5 профильного сечения 6, на который она насаживается своим зевом. Траверса 4 снабжена откидной планкой 7, фиксируемой болтами. Корпус 1 элеватора имеет зев для размещения в нем бурильной трубы 8. Разрезное кольцо 9 установлено на корпусе 1 с возможностью поворота для фиксации трубы 8 от выпадения с помощью фиксаторов 10 и 11. На корпусе 2 имеются ограничители 12.

Между траверсой 4 и проушиной 2 установлен стопор 13, имеющий возможность перемещения в отверстии 14 проушины 2 и подпружиненный пружиной 15 в сторону траверсы 4. На торце 16 траверсы 4 со стороны резьбового конца 17 шпинделя рядом с шарниром 3 проушины 2 выполнен продольный паз 18. Стопор 13 установлен с возможностью перемещения в продольном направлении, параллельном оси 19 корпуса, и выполнен в виде углового профиля с двумя плечами, одно из которых (продольное плечо) 20 размещено вдоль внутренней стороны проушины 2, а другое плечо (поперечное) выведено через отверстие 14 проушины 2 на ее наружную сторону и зафиксировано от выпадения. Продольное плечо 20 снабжено профильной головкой 22 с профилем, ответным профилю продольного паза 18 траверсы для взаимодействия с последним. Плоскость 23 симметрии паза 18 проходит через ось 24 шпинделя. Профили головки 22 и продольного паза 18 соответствуют друг другу. На торце 16 траверсы со стороны резьбового конца 17 шпинделя со стороны каждого из шарниров 3 выполнены выступы 25, имеющие в плоскостях, перпендикулярных оси 26 шарниров, поверхности криволинейного профиля (преимущественно круглого).

В этом случае паз 18 выполнен на периферийной криволинейной поверхности выступа 25, а его плоскость симметрии 23 проходит через ось 24 шпинделя и ось 26 шарниров. Пружина 15 стопора размещена между торцом его продольного плеча 20 и торцом 27 корпуса и в плоскости, проходящей через ось 19 корпуса и продольную ось 28 симметрии проушины 2. Ось 28 симметрии проушины проходит в середине отверстия 14, которое выполнено с боковыми направляющими стенками 29. Отверстие 14 имеет четырехугольную форму с расстоянием а между боковыми направляющими стенками 29, равными ширине поперечного плеча 21 стопора 13. Поперечное плечо 21 стопора имеет рукоятку 30, размещенную снаружи проушины 2.

Элеватор работает следующим образом.

Зев траверсы 4 насаживают на профильную поверхность 6 шпинделя 5 и фиксируют откидной планкой 7. В зев корпуса 2 вставляют лыску бурильной трубы 8 и фиксируют от выпадения разрезным кольцом 9. Кольцо 9 имеет два положения: "Зев открыт" и "Зев закрыт". Для каждого их этих положений на корпусе 2 имеются углубления, в которые входит шариковый фиксатор 10 (11). Ограничители 12 ограничивают ход кольца 9.

Нижнюю трубу колонны зажимают в трубодержателе. При соосном расположении корпуса 1 элеватора и шпинделя 5 стопор 13, поджатый пружиной 15 в сторону траверсы 4, входит своей головкой 22 в паз 18. В этом положении корпус 2 невозможно повернуть относительно траверсы 4. При включении привода шпиндель 5 и корпус 2 приходят во вращение, а бурильную трубу 8, закрепленную в корпусе 2 элеватора, отворачивают от колонны.

Для укладки отвинченной трубы 8 на стеллаж стопор 13 выводят из зацепления с траверсой, для чего нажимают на рукоятку 30 и, пpеодолевая усилие пружины 15, выводят головку 22 стопора из паза 18. После этого проушины 2 свободно поворачиваются на шарнирах 3 относительно траверсы 4. При отклонении корпуса 1 вместе с проушинами 2 головка 22 стопора перекрывается по криволинейной цилиндрической поверхности выступа 25.

Корпус 1 вместе с поднятой трубой 8 поворачивается на необходимый угол. Кольцо 9 открывает зев корпуса 1 и бурильную трубу вынимают из элеватора. Наращивание колонны выполняют в обратном порядке.

С целью предотвращения случайного включения вращения шпинделя во время укладки бурильных труб на стеллаж пульт управления может быть оснащен специальным блокирующим устройством.

Выполненная в соответствии с изобретением конструкция элеватора позволяет безопасно проводить свинчивание и развинчивание бурильных труб при бурении скважин любого направления, в том числе и горизонтальных.

Формула изобретения

1. ЭЛЕВАТОР ДЛЯ ПОДЪЕМА И ВРАЩЕНИЯ ТРУБ, включающий корпус с проушинами, шарнирно соединенными с траверсой, связанной со шпинделем профильным соединением для восприятия крутящего момента, стопор, установленный между траверсой и проушиной с возможностью перемещения в отверстии проушины и подпружиненный в сторону траверсы для взаимодействия с ней, отличающийся тем, что на торце траверсы со стороны резьбового конца шпинделя и шарнира проушины выполнен паз с продольной осью симметрии, параллельной оси шпинделя, стопор установлен с возможностью перемещения в направлении, параллельном оси корпуса, и выполнен в виде углового профиля, продольное плечо которого размещено вдоль внутренней стороны проушины и имеет головку с профилем, ответным профилю паза траверсы для взаимодействия с последним, а поперечное плечо выведено через отверстие проушины наружу и зафиксировано от выпадения.

2. Элеватор по п.1, отличающийся тем, что на торце траверсы со стороны резьбового конца шпинделя и шарниров выполнены выступы с поверхностями криволинейного профиля, расположенными в плоскостях, перпендикулярных оси шарниров, а паз выполнен на криволинейной поверхности выступа симметрично относительно плоскости, проходящей через ось шпинделя и ось шарниров.

2. Элеватор по п.1 или 2, отличающийся тем, что пружина стопора размещена между торцом его продольного плеча и торцом корпуса в плоскости, проходящей через ось корпуса и продольную ось симметрии проушины.

4. Элеватор по п.1 или 3, отличающийся тем, что отверстие проушины выполнено с боковыми направляющими стенками, расстояние между которыми соответствует ширине поперечного плеча стопора.

5. Элеватор по п.1 или 4, отличающийся тем, что поперечное плечо стопора имеет рукоятку, размещенную снаружи проушины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4