Устройство для захвата обсадных труб в роторе буровой установки

Изобретение относится к области глубокого бурения, а именно к устройствам для проведения спускоподъемных операций и для бурения скважин. Устройство для захвата обсадных труб в роторе буровой установки включает грузозахватный механизм с попарно соединенными вкладышами со ступенчатой наружной поверхностью и гранями в верхней части, конгруэнтной внутреннему каналу ротора, клинья, установленные в наклонных пазах вкладышей и связанные с приводом через направляющие планки и подвески с державками. Оно снабжено размещенными между внутренними боковыми стенками его вкладышей съемными связующими и стыковочными упорами, расположенными в верхней части грузозахватного механизма, и центрирующими и стыковочными упорами, расположенными в нижней части грузозахватного механизма, при этом зазоры Δа между боковыми зубчатыми поверхностями клиньев по всей их длине определяют по формуле: Δа≤δ=2·l·tgα/√2, где δ - толщина стенки захватываемых труб; l - ход клиньев по высоте от положения захвата трубы до положения стыковки клиньев; α - угол уклона опорной поверхности клина. Устройство обеспечивает большую грузоподъемность, надежность и безопасность работ, при этом расширяется область его применения. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области глубокого бурения, а именно к устройствам для проведения спускоподъемных операций, а также для бурения скважин.

Известно устройство для захвата труб в роторе буровой установки, содержащее корпус с наружным опорным выступом, центратор, вкладыши под клинья, выполненные с опорными и наклонными плоскостями и плашками, соединенные посредством подвесок с державками и направляющих планок с приводом [1].

Недостатками данного устройства являются ее громоздкость и сложность конструкции, а также трудоемкость в эксплуатации.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является устройство для захвата обсадных труб в роторе буровой установки, включающее грузозахватный механизм с попарно соединенными вкладышами со ступенчатой наружной поверхностью и гранями в верхней части, конгруэнтной внутреннему каналу ротора, клинья, установленные в наклонных пазах вкладышей и связанные с приводом через направляющие планки и подвески с державками [2].

К недостаткам данного устройства следует отнести ограниченную грузоподъемность из-за низкого расположения опорной поверхности вкладышей, малую надежность, невозможность дистанционного управления работой устройства и ограниченный диапазон захватываемых труб.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание устройства для захвата обсадных труб в роторе буровой установки, обеспечивающего большую грузоподъемность, надежность и безопасность работ, и расширение области его применения.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для захвата обсадных труб в роторе буровой установки, включающем грузозахватный механизм с попарно соединенными вкладышами со ступенчатой наружной поверхностью и гранями в верхней части, конгруэнтной внутреннему каналу ротора, клинья, установленные в наклонных пазах вкладышей и связанные с приводом через направляющие планки и подвески с державками, согласно изобретению оно снабжено размещенными между внутренними боковыми стенками его вкладышей съемными связующими и стыковочными упорами, расположенными в верхней части грузозахватного механизма, и центрирующими и стыковочными упорами, расположенными в нижней части грузозахватного механизма, при этом зазоры

Δа между боковыми зубчатыми поверхностями клиньев по всей их длине определяют по формуле:

Δа≤δ=2·l·tgα/√2,

где δ - толщина стенки захватываемых труб;

l - ход клиньев по высоте от положения захвата трубы до положения стыковки клиньев;

α - угол уклона опорной поверхности клина.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:

- что высота h граней в верхней части вкладышей выбрана в соответствии с неравенством:

h≤2,6·S,

где S - толщина вкладыша по его оси в сечении верхнего торца проходного отверстия ротора;

- ширина с наклонных пазов вкладышей и c1 контактирующих с ними клиньев связаны соотношением:

c≥1,5·c1

- центрирующие, связующие и стыковочные упоры снабжены цилиндрическими наконечниками с гранеными участками, расположенными на их боковой поверхности и размещенными в каналах ответной формы, выполненных на боковых стенках вкладышей;

- вкладыши для обсадных труб большого диаметра оснащены, по меньшей мере, двумя коническими стойками, размещенными на их верхнем торце заподлицо со столом ротора, причем коническая поверхность стоек со стороны оси устройства параллельна опорной плоскости клиньев и смещена относительно них в сторону периферии.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид бескорпусного устройства в разрезе, левая часть - с плашечными клиньями, правая часть - с бесплашечными клиньями; фиг.2 - то же самое для корпусного устройства; фиг.3 - разрез I-I на фиг.1; фиг.4 - разрез II-II на фиг.1; фиг.5 - разрез IV-IV на фиг.1; фиг.6 - разрез V-V на фиг.4; фиг.7 - разрез VI-VI на фиг.4 и фиг.8 - разрез VII-VII на фиг.4.

Устройство для захвата обсадных труб, размещаемое в осевом канале ротора 1 (см. фиг.1), включает грузозахватный механизм с попарно соединенными вкладышами 2 со ступенчатой наружной поверхностью 3 и гранями 4 в верхней части, конгруэнтной внутреннему каналу ротора 1, и клинья 5, установленные на наклонных опорных плоскостях 6 пазов 7 вкладышей 2. Клинья 5 снабжены приводом 18, взаимодействующим с ними через подротороное кольцо 17, направляющие планки 14 и подвески 15 с державками 16. В верхней части грузозахватного механизма расположены связующие 8 и стыковочные 9 упоры, а в нижней части - центрирующие 10 и стыковочные 11. В зависимости от условий работ используют плашечные 11 и бесплашечные клинья 12. Вкладыши 2 для обсадных труб большого диаметра, установленные в проходном отверстии ротора 1 между направляющими планками 14, выполнены по всей длине с наклонными плоскими пазами 7 трапецеидальной формы с боковыми гранями 19, расположенными симметрично относительно продольной оси вкладышей. В пазах 7 размещены клинья 5 и 13, нижняя часть которых конгруэнтна пазам 7, причем боковые стенки 20 их установлены с одинаковым зазором к с боковыми гранями 19 пазов 7. При этом ширина с опорной грани плашек 12 и клиньев 5 c1 связаны соотношением

с≥1,5·c1,

а зубчатая поверхность плашек 12 и бесплашечных клиньев 13 охватывает обсадную трубу по всей окружности с зазором Δа между смежными боковыми поверхностями рабочих частей плашек 12 и бесплашечных клиньев, определяемым по формуле:

Δa≤δ=2·l·tgα/√2,

где δ - толщина стенки захватываемых труб;

l - ход клиньев по высоте от положения захвата трубы до положения стыковки клиньев;

α - угол уклона опорной поверхности клина.

Для обеспечения равнопрочности плашек 12 и бесплашечных клиньев 13 при приложении максимальных распорных нагрузок толщина t крыльевых участков соответственно 21 и 22 на краях должна быть не менее 2δ, а в зоне максимального изгибающего сечения 23 и 24 - не менее 4δ. С этой же целью высота h граней 4 в верхней части вкладышей 2 выбирается равной не менее 2,6·S, где S - толщина вкладыша по его оси в сечении верхнего торца проходного отверстия ротора 1. Связующие 8, стыкующие 9 и центрирующие 10 упоры установлены заподлицо с гранями 19 между боковыми гранями 25 вкладышей 2 для труб большого диаметра за исключением центральных выступов 26 центрирующих 10 и стыковочных 11 упоров. При этом центральные выступы 26, а также нижняя часть внутренней поверхности вкладышей 2 выполнены с наклонными направляющими 27 и 28 под углом 25-35° относительно продольной оси устройства. Все упоры 8, 9, 10 и 11 соединены с вкладышами 2 посредством расположенных на их боковой поверхности цилиндрических наконечников 29 с гранеными участками 30, размещенными в каналах ответной формы, выполненных на боковых стенках вкладышей 2 и зафиксированных там штифтами 31 (фиг.6). Вкладыши 2 для обсадных труб большого диаметра оснащены, по крайней мере, двумя коническими стойками 32, размещенными на их верхнем торце заподлицо со столом ротора 1. Причем коническая поверхность стоек со стороны оси устройства параллельна опорной плоскости 6 клиньев 5 и 13 и смещена относительно них в сторону периферии на величину, превышающую максимальный износ опорных поверхностей 6 пазов 7.

Устройство для захвата обсадных труб работает следующим образом. Для спуска обсадных колонн в проходном отверстии ротора 1 устанавливают вкладыши 2 вместе с направляющими планками 14 и подроторным кольцом 17. Вкладыши 2 фиксируют в роторе 1 посредством соединительных 8 и стыковочных 9 упоров. Затем между вкладышами 2 устанавливают сменные центрирующие 10 и стыковочные 11 упоры под заданный размер обсадных труб. Клинья 5 и 13 подвешивают посредством подвесок 15 и державок 16 к направляющим планкам 14, соединенным с подроторным кольцом 17, с которым взаимодействует привод 18, поднимая и опуская клинья 5 и 13. При опускании клиньев 5 и 13 они центрируют трубу и захватывают ее за тело. При центрировании труб клинья 5 и 13 не выходят за пределы плоских наклонных пазов 7 вкладышей 2, но могут поворачиваться на величину зазора к. При захвате труб без проскальзывания гарантированный зазор Δа обеспечивается запасом хода I клиньев. При поднятых клиньях 5 и 13 с целью избежания их качания подвески 15 наклонены внутрь отверстия стола ротора. При подъеме или спуске обсадная колонна находится внутри проходного отверстия, образованного между вкладышами 2, центрирующими 10 и стыковочными 11 упорами, а муфта обсадной колонны направляется через конические направляющие 27 и 28.

Применение предложенного устройства позволяет расширить диапазон захватываемых обсадных труб, уменьшить удельные нагрузки на трубы и тем самым исключить смятие захватываемых труб клиньями и увеличить его надежность и грузоподъемность. Кроме того, использование предложенного устройства обеспечит автоматизированный захват обсадных труб с дистанционным управлением.

Источники информации

1. Патент РФ №2041336, кл. Е 21 В 19/10, 1995 г.

2. Патент РФ №2142551, клЕ 21 В 19/10, 1999 г.

1. Устройство для захвата обсадных труб в роторе буровой установки, включающее грузозахватный механизм с попарно соединенными вкладышами со ступенчатой наружной поверхностью и гранями в верхней части, конгруэнтной внутреннему каналу ротора, клинья, установленные в наклонных пазах вкладышей и связанные с приводом через направляющие планки и подвески с державками, отличающееся тем, что оно снабжено размещенными между внутренними боковыми стенками его вкладышей съемными связующими и стыковочными упорами, расположенными в верхней части грузозахватного механизма, и центрирующими и стыковочными упорами, расположенными в нижней части грузозахватного механизма, при этом зазоры Δа между боковыми зубчатыми поверхностями клиньев по всей их длине определяют по формуле

Δа≤δ=2·l·tgα/√2,

где δ - толщина стенки захватываемых труб;

l - ход клиньев по высоте от положения захвата трубы до положения стыковки клиньев;

α - угол уклона опорной поверхности клина.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что высота h граней в верхней части вкладышей выбрана в соответствии с неравенством

h≤2,6·S,

где S - толщина вкладыша по его оси в сечении верхнего торца проходного отверстия ротора.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ширина с наклонных пазов вкладышей и c1 контактирующих с ними клиньев связаны соотношением

с≥1,5·c1.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что центрирующие, связующие и стыковочные упоры снабжены цилиндрическими наконечниками с гранеными участками, расположенными на их боковой поверхности и размещенными в каналах ответной формы, выполненных на боковых стенках вкладышей.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вкладыши для обсадных труб большого диаметра оснащены, по крайней мере, двумя коническими стойками, размещенными на их верхнем торце заподлицо со столом ротора, причем коническая поверхность стоек со стороны оси устройства параллельна опорной плоскости клиньев и смещена относительно них в сторону периферии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к буровой технике, в частности к области глубокого бурения. .

Изобретение относится к буровой технике, преимущественно, для глубокого бурения. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для восстановления и возвращения в эксплуатацию аварийных скважин, выведенных из эксплуатации по причине негерметичности у них верхней части обсадной колонны, чаще всего - по высоте кондуктора, где нет заколонного цементного камня.

Изобретение относится к области глубокого бурения и, в частности, представляет собой клиньевое устройство для захвата труб в роторе буровой установки. .

Изобретение относится к области глубокого бурения и, в частности, представляет собой клиновое устройство для захвата бурильных труб в роторе буровой установки. .

Изобретение относится к области глубокого бурения и, в частности, представляет собой клиньевое устройство для захвата бурильных труб в роторе буровой установки. .

Изобретение относится к буровой технике, а именно к механизмам для соединения и разъединения соединительных узлов бурильной компоновки при спускоподъемных операциях во время бурения наклонных скважин под различными углами к горизонту.

Изобретение относится к глубокому бурению, в частности представляет собой клиновое устройство для захвата труб в талевой системе. .

Изобретение относится к глубокому бурению, в частности представляет собой клиновое устройство для захвата труб в талевой системе. .

Изобретение относится к области глубокого бурения и может быть использовано в устройствах для вращения бурильных, ведущих и обсадных труб в роторе буровой установки

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для захвата ведущей трубы в процессе бурения скважин

Изобретение относится к области буровой техники, в частности для глубокого бурения

Изобретение относится к буровой технике, преимущественно для глубокого бурения

Изобретение относится к области нефтепромыслового оборудования и, конкретно, к средствам для спускоподъемных операций под давлением, проведения растепления замороженных скважин и гидратных пробок в скважинах

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для удержания труб при спуске их в скважину

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровой технике, и может найти применение в конструкции станков для бурения скважин ударно-вращательным способом

Изобретение относится к оборудованию для нефтяной и газовой промышленности, а именно к устройствам для спуско-подъемных операций с трубами при бурении, ремонте и освоении скважин. Спайдер содержит корпус с двумя вертикальными сквозными конусными отверстиями, состоящий из двух поворотных в горизонтальной плоскости половин, зеркально симметричных относительно линии разъема, жестко соединяемых в сомкнутом положении с передней стороны стопором, выполненным в виде стержня. А также содержит два захватных механизма, включающих клиновые плашки, установленные с возможностью перемещения в сквозных конусных отверстиях корпуса и состоящие из четырех частей, и рычажные механизмы, шарнирно взаимодействующие с клиновыми плашками. Снабжен приводом для каждого захватного механизма, взаимодействующим с рычажным механизмом. Под корпусом расположено основание в виде плиты с центральным отверстием, с передней стороны до центрального отверстия в плите выполнен сквозной паз. Над корпусом расположена крышка в виде плиты с центральным отверстием, состоящая из двух поворотных половин, жестко соединенных стойками с нижерасположенной половиной корпуса. Устройство снабжено вертикальной осью, жестко закрепленной на верхней плоскости основания с задней стороны и шарнирно соединяющей с задней стороны половины корпуса, половины крышки. При этом спайдер оснащен фиксаторами положений половин корпуса «Открыто» или «Закрыто» и фиксаторами открытого положения клиновых плашек. Центры конусных отверстий расположены на линии разъема корпуса, которой конусные отверстия делятся на полуотверстия. Приводы захватных механизмов объединены с рычажными механизмами и содержат коаксиальные наружные и внутренние валы с жестко закрепленными на них рукоятками ручного управления, рычагами и консолями с коромыслами, расположенные противоположно друг другу на боковых поверхностях половин корпуса и установленные с возможностью вращения в кронштейнах, соединенных с боковыми поверхностями половин корпуса. Приводы захватных механизмов также содержат шарнирно соединенные с коромыслами разъемные тяги, состоящие из двух звеньев, соединяемых взаимодействующими между собой зубчатыми рейками, выполненными на каждом звене, при этом фиксация звеньев в соединенном положении осуществляется замком в виде подпружиненной втулки. Причем тяга переднего захватного механизма соединена с коромыслами наружных валов, а тяга заднего захватного механизма соединена с коромыслами внутренних валов. Части каждой клиновой плашки расположены зеркально симметрично относительно линии разъема корпуса и попарно взаимодействуют с одним из полуотверстий сквозных конусных отверстий корпуса. При этом обе пары частей передней клиновой плашки попарно соединены с рычагами внутренних валов, а обе пары частей задней клиновой плашки попарно соединены с рычагами наружных валов. Обеспечивает удобство эксплуатации и обслуживания, повышение надежности и безопасности работы, а также расширение эксплуатационных возможностей. 8 ил.

Изобретение относится к геологоразведочному инструменту для проведения спуско-подъемных операций с бурильными трубами. Подкладная вилка включает корпус с ручкой и зевом под бурильную колонну. Особенностью подкладной вилки является выполнение корпуса с пересекающимися вертикальными и горизонтальными каналами, последние из которых имеют ступенчатую форму. При этом вилка снабжена фиксатором, имеющим вид вилки, зубья которой размещены в вертикальных каналах корпуса и выполнены на наружной поверхности с кольцевой проточкой, причем в горизонтальных каналах размещены подпружиненные стопоры, установленные в рабочем положении в кольцевых проточках зубьев фиксатора. Стопоры выполнены в виде шаров. Такое выполнение подкладной вилки позволяет повысить технику безопасности при проведении спуско-подъемных операций с бурильными трубами. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к геологоразведочному инструменту для проведения спуско-подъемных операций с бурильными трубами. Подкладная вилка включает корпус с ручкой и зевом под бурильную колонну. Особенностью подкладной вилки является выполнение корпуса с каналами, расположенными по обе стороны от зева параллельно его боковым стенкам, и дугообразным пазом на его верхнем торце, соединенным с одним из каналов корпуса, при этом вилка снабжена перекрывающим зев корпуса фиксатором в виде Г-образного стержня, поперечная часть которого закреплена в одном из каналов корпуса с возможностью поворота, а другой конец фиксатора оснащен стопором, размещенным в рабочем положении в другом канале корпуса. При этом стопор фиксатора выполнен в виде стержня с головкой, съемным диском и пружиной, размещенной между обращенными одна к другой гранями диска и продольного стержня, поперечная часть фиксатора оснащена съемной резьбовой гайкой, а канал в корпусе под поперечную часть фиксатора выполнен ступенчатой формы, при этом в полости, образованной стенками ступенчатого канала и резьбовой гайки, установлена пружина сжатия. Такое выполнение подкладной вилки позволяет повысить технику безопасности при проведении спуско-подъемных операций с бурильными трубами. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх