Трубодержатель

 

Союз Советских

Социалистических

Реотублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 657167

1л ч $ii »

1 (ЮВ. (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.03.77 (21) 2463108/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Е 21 В 19)10

Гесудерственнв|й комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.04.79. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 1Ь.04.79 (53) УДК622.242. .3.054 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Д. Коростелев и А. А. Иванов

Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки — ВИТР (71) Заявитель (54) ТРУБОДЕРЖАТЕЛЬ

Изобретение относится к буровому оборудованию и предназначено для удержания бурильной колонны в скважине.

Известны механизмы для захвата и удержания бурильной колонны, включающие корпус, кольцо-обойму с окнами, зажимные плашки, зажимное кольцо с гидроцилиндрами вертикального перемещения, контактирующее с плашками по клиновым поверхностям. Взаимодействующие поверхности зажимного кольца и плашек обычно выполнены самотормозящимися с малым углом наклона, что обеспечивает удержание колонны в случае падения давления в гидравлической системе (1).

Недостатком таких механизмом является то, что ими можно осуществлять зажим труб только одного — двух размеров по диаметру вследствие малого угла наклона самотормозящих плоскостей зажимного кольца и плашек, что не обеспечивает достаточного горизонтального перемещения плашек, либо потребует значительного увеличения размеров 20 механизма по высоте.

Наиболее близок другой известный трубодержатель включающий корпус, кольцо-обойму, с окнами, клиновые плашки в окнах, 2 зажимной элемент, выполненный в виде клиновых ползунов, перемещающихся по рифленым радиальным направляющим. При этом направляющие снабжены гидроцилиндрами вертикального перемещения, а ползуны — гидроцилиндрами горизонтального перемещения (2) .

В этом механизме вначале гидроцилиндрами горизонтального перемещения передвигают ползуны и вместе с ними плашки к бурильной колонне, затем гидроцилиндрами вертикального перемещения поднимают направляющие с ползунами. При этом ползуны клиновыми поверхностями толкают плашки к колонне, в результате чего плашки заклиниваются ползунами, зажимают колонну и удерживают ее в скважине. Надежность. заклинки ползуна тем выше, чем больше отношение высоты ползуна к длине его опоры на направляющую.

При этом на ползун воздействует опрокидывающий момент, стремящийся повернуть его вокруг крайней линии контакта ползуна с направляющей. По этой линии контакта возникают наибольшие разрушающие усилия, уменьшающиеся к оси скважины.

657167

Для уменьшения величины опасных удельных давлений необходимо увеличить длину опоры ползуна. Но при этом уменьшается надежность заклинки ползуна, зависящая от отношения высоты ползуна к длине его опоры. Чтобы избежать увеличения длины опоры ползуна на направляющую, вызывающего снижение надежности заклинки рычага (без увеличения его высоты), в известном устройстве поверхности контакта между опорами ползунов и направляющих выполнены рифлеными.

Недостатками известного механизма являются сложность изготовления рифленых поверхностей, обеспечивающих удовлетворительное скольжение ползунов по направляющим, и низкая надежность вследствие увеличения возможности повреждений и износов этих рифленых поверхностей.

Цель изобретения заключается в повышении надежности работы трубодержателя за счет обеспечения равномерного распределения удельного давления на площади контакта ползунов и вкладышей.

Поставленная цель достигается тем, что трубодержатель снабжен вкладышами установленными с их взаимным смещением между направляющими и ползунами, причем контактирующие поверхности ползунов и вкладышей выполнены цилиндрическими, а взаимное смещение вкладышей определяется в соответствии с неравенством Е < 0,211, где h — расстояние между горизонтальными осями плашек и направляющих.

На чертеже изображен схематически в разрезе трубодержатель с зажатой плашками бурильной колонной.

Трубодержатель включает корпус 1, направляющие 2 с гидроцилиндрами 3 горизонтального перемещения, гидроцилиндры 4 вертикального перемещения, установленные на корпусе 1, ползуны 5, посаженные на направляющие 2, плашки 6, горизонтальные оси которых обозначены позицией 7, кольцообойму 8 с окнами 9, в которых установлены плашки 6. Замок 10 бурильной колонны 11 зажат плашками 6. Между каждым ползуном 5 и направляющей 2 установлены цилиндрические верхний вкладыш 12 и нижний вкладыш 13, вертикальные оси сечений которых обозначены позициями 14 и 15.

Горизонтальная ось направляющей 2 обозначена позицией 16.

Расстояние (между осями 14 и 15 (взаимное смещение вкладышей) и расстояние

h между осями 7 и 16 находятся в отноше. нии: (< <0,2h

Работает предлагаемый механизм следующим образом.

В процессе бурения и перемещения бурильной колонны при спуско-подъемных операциях плашки 6 раздвинуты. При необходимости захвата бурильной колонны ll за

4 замок 10 и удержании ее на весу, вначале гидроцилиндрами 3 сдвигают ползуны 5 с плашками 6 к колонне 11, затем гидроцилиндрами 4 поднимают направляющие 2 с ползунами 5, которые своими клиновыми поверхностями продолжают перемещать плашки 6 до упора в замок 10 с усилием, необходимым для удержания колонны на весу.

Необходимым условием надежного захвата плашками 6 замка 10 является заклинивание ползунов 5, осуществляемая при упомянутом выше отношении.

Это отношение получено из рассмотрения усилий, возникающих при заклинивании ползуна 5 и характеризующихся отношением

Ph = Rf, (1) и где P — опрокидывающее усилие;

h — расстояние между осями 7 и 16;

R — реакция, возникающая на направляющей 2; — смещение вкладышей (расстояние между осями 14 и 15).

С другой стороны общее условие заклинивания ползуна 5 выражается формулой

Р <2Rf (2) где f = 0,1 (наименьшее значение коэффициента трения).

Поставив значение P (с цифровым значением f) из формулы (2) в отношение (1) получим

2R О,lh )И или 5<0,2h

Положительный эффект от трубодержателя возникает в результате равномерного распределения и уменьшения удельных давлений по площадям контакта вкладышей и направляющих и выражается в повышении надежности и долговечности механизма.

3S

Формула изобретения

1. Трубодержатель, включающий кольцообойму с окнами, клиновые плашки, радиальные направляющие и ползуны с клиновыми

4О поверхностями, гидроцилиндры направляющих и ползунов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности его работы он снабжен вкладышами, установленными с их взаимным смещением между направ4 ляющими и ползунами, причем контактирующие поверхности ползунов и вкладышей выполнены цилиндрическими.

2. Трубодержатель по п. 1, отличающийся тем, что взаимное смещение вкладышей определяется в соответствии с неравенством

50 г .< 0,2h, где h — расстояние между горизонтальными осями плашек и направляющих.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. «Буровой станок СБА — 500, Руководство по эксплуатации», Реклама, Киев, 1969, рис. 25.

2. Авторское свидетельство СССР

Хо 505790, кл. Е 21 В 19(10, 1972.

657167

Составитель А. Павловский

Редактор Т. Авдейчик Техред О. Луговая Корректор М. Пожо

Заказ 1763 34 Тираж 656 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений н огкрь тнй

1 I 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4