Автоматический ключ с замкнутым зевом для труб и штанг

 

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

1Щ 768930

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.09.78 (21) 2663581/22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 07.10,80 (51) М.К .

E 21В 19/1О

Государственный комитет (53) УДК 622.242 (088.8) flo делам изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения Э. М. Галеев, А. Х. Хасанов, М. Н. Галлямов и P. Л. Самматов (71) Заявитель

Уфимский нефтяной институт (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ КЛЮЧ С ЗАМКНУТЫМ 3 ЕВОМ

ДЛЯ ТРУБ И ШТАНГ

Изобретение относится к области бурения скважин и добычи нефти, а именно к устройствам для свинчивания-развинчивания насосно-компрессорных труб и штанг при проведении спуско-подъемных операций в процессе подземного и капитального ремонта нефтяных скважин, Известен механизированный ключ для труб (1), где полая, вращающая трубу шестерня несет вверх высунутое водило, а механизм зацепления с трубой выполнен самостоятельным узлом.

Известный ключ имеет ряд существенных недостатков, основными из которых являются невозможность автоматизации процесса свинчивания-развинчивания, применение ручного труда, т. е. при работе рабочий вручную поднимает механизм зацепления и захватывает им трубу, кроме того этот ключ не может быть использован для свинчивания-развинчивания штанг.

Известен ключ для свинчивания обсадных труб, имеющий корпус, внутри которого размещены наружные и внутренние вращающиеся кольца. Наружное кольцо вмонтировано в корпус на нестандартных подшипниках качения, снабжено приводным колесом, несет кулачки для перемещения челюстей. Внутреннее кольцо, несущее челюсти, размещено внутри наружноro фасонного кольца и имеет ограниченную возможность разворота относительно наружного кольца, Кроме того, внутреннее кольцо через фрикцион связано с корпусом. 3а счет фрикциона осуществляется разворот внутреннего кольца относительно наружного, Внутреннее кольцо снабжено двумя полками, размещенными с наружных торцевых сторон. Между полками выполнены прямоугольные радиальные направляющие для размещения челюстей, так что их можно снять с направляющих только перемещая к центру вращения кольца.

Возврат внутреннего кольца в исходное (нейтральное) положение относительно наружного кольца осуществляется специальным устройством (2).

Известный ключ имеет ряд существен20 ных недостатков, основными из которых являют ся: отсутствие доступа сверху к механизмам, в результате чего единственным местом для съема челюстей остается внутренний диаметр внутреннего кольца. Но внутренний диаметр внутреннего кольца настолько мал, что практически челюсти оттуда можно извлечь только разобрав всю конструкцию ключа; поэтому ключ не мо3р жет быть использован для свинчивания768930

З0

65 развинчивания труб; нет подхода для легкосъемного крепления приставки и поэтому не может быть применен для свинчивания-развинчивания штанг; сложность конструктивного исполнения, например, при такой конструкции колец для вращения наружного кольца потребуется подшипник такого размера, который серийно не выпускается.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности работы ключа.

Эта цель достигается за счет ускорения смены челюстей с помощью того, что челюсть выполнена с диаметральным пазом, и крышка челюсти имеет ответный ему выступ, причем верхнее днище корпуса имеет окно.

EIa фиг. 1 изображен общий вид автоматического ключа; на фиг. 2 — разрез А — А фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б фиг. 2; на фиг. 4 — разрез  — В фиг. 3.

Автоматический ключ (см. фиг. 1) состоит из следующих сборочных единиц: разгрузочного устройства 1, самого ключа 2, приставки для свинчивания-развичивания штанг 3 и приставки 4 для удержания нижних штанг от поворота.

Разгрузочное устройство в свою очередь состоит из салазок 5, перемещающихся по двум скалкам 6 при помощи гидроцилиндра 7. К салазкам прикреплены четыре вилки 8. К этим вилкам при помощи планок

9 крепится корпус 10 ключа 2 так, что он имеет незначительную свободу перемещения в любом направлении в горизонтальной плоскости, необходимую для самоустановления ключа.

Ключ состоит из корпуса 10 (см. фиг, 2, 3, 4), В корпусе 10 на подшипниках 11, 12 установлено наружное кольцо 13 ключа с полкой 14, несущей приводное колесо 15.

Полка 14 имеет внутреннюю расточку 16.

С полкой 14 жестко связаны два кулачка

17, предназначенные для перемещения челюстей 18 через ролики 19. Во внутренний диаметр кольца 13 вмонтировано внутреннее кольцо 20 ключа с полкой 21, которое размещено во внутренней расточке 16 полки 14.

Две челюсти 18 размещены в диаметральном пазу 22 полки 21. На каждой челюсти 18 предусмотрены два паза 23, а на крышке 24 — выступы 25. Для съема челюсти 18 достаточно переместить ее к центру до совпадения паза с выступом. Таким образом, достигается легкосъемность челюстей при сохранении длины контактной поверхности, Со стороны центра вращения на конце челюсти предусмотрены входные фаски 26 так, что при перемещении насосно-компрессорных труб ее муфта будет сталкиваться с поверхностями этих фасок и выталкивать насосно - компрессорных

4 челюсти в стороны от центра. Перемещение челюсти к центру осуществляется под воздейс гвпем проворачивающейся спиральной поверхности 27 кулачка 17 на ролик 19.

Крышка 24 прикреплена к полке 21 внутренней ступицы 20. Устанавливаемая на крышке 24 тарелка 28 со вкладышем 29 предназначена для уплотнения.

В корпусе 10 имеется окно 30 с крышкой

31, несущей направляющий фланец — воронку 32.

Устройство обеспечения ограниченного проворота наружного кольца 13 относительно внутреннего кольца выполнено в виде кулачкового диска фрикциона 33 и двух гидр< цилиндров 34, прикрепленных к крышке 31. Шток 35 поршня гидроцилиндра несет подпружиненный кулачковый палец

36, который в нижнем положении зацепляется с кулачками диска 33, удерживая на некогорое время кольцо 20 от проворота при вращении наружного кольца 18.

Устройство обеспечения нейтрального положения внутреннего кольца 20 относительно наружного кольца 13 выполнено так. Две пружины 37, размещенные в дугообразном пазу шестерни 15 поджаты при помощи пластинок 38 и сухариков 39. Между поджатыми пружинами 37 размещен кронштейн 40, прикрепленный к крышке

24. 1аким образом, при угловом смещении крышки 24 со ступицей 20 в любую сторону пружины 37 стремятся возвратить их в нейтральное положение. Пружины сверху закрыты крышкой 41.

Автоматический ключ работает следующим образом.

При вращении колеса 15 (см. фиг. 2, 3, 4), связанного с приводом, вращаются кулачки 17 и наружное кольцо 13, а внутреннее кольцо 20, несущее челюсти 18 в течение короткого промежутка времени удерживается подпружиненными кулачковыми пальцами 36. Для этого в момент включения гривода подается давление в гидроцилиндры 34. Под давлением масла штоки 35 опускаются и его подпружиненные пальцы зацепляются,с кулачками диска 33, удерживая внутреннее кольцо 20 от вращения.

Таким образом, осуществляется проворот кулачков 17 относительно роликов 19 челюстей. Ролики 19 каждой челюсти, перекатываясь по спиральной поверхности 27 кулачка 17, сближают челюсти, которые затем окончательно захватывают заворачиваемую трубу. После этого давление с гидроцилиндров 34 снижается и пальцы 36 отводятся усилием наружных пружин вверх.

При рабочем положении кронштейном

40 поджата одна из пружин 37. В процессе свин швания-развинчивания трубы или штанги ключ перемещается вместе с вращаемой трубой вдоль ее оси. При этом вес

768930 трубы и ключа 2 воспринимаются давлением масла в гидроцилиндре 7.

Для отцепления челюстей от завернутой трубь| требуется дать кратковременный импульс на обратное вращение приводного колеса 15. При этом колесо 15 проворачивается относительно челюстей 18 до исходного (нейтрального) положения по отношсник> кронштейна 40. В дальнейшем приводное колесо 13 вращается совместно с кронштейном 40, т. к. при его положении челюсти отцеплены, а смещению от нейт1>ального положения мешают пружины 37.

Для съема челюсти необходимо открыть откидной элемент 31, вынуть тарелку 28 со вкладышем 29, переместить челюсть 18 к центру до совпадения ее паза с выступом крышки 24 и снять челюсть. бранное изобретение позволяет автоматизировать операции свинчивания-развинчивания пасocHo-компрессорных труб и штанг пои проведении спуско-подъемных операций в пропессе подземного и капитального ремонта нефтяных скважин.

Оно может быть использовано также пои свинчивании-развинчивании труб при бурении и освоении нефтяных и газовых скважин.

Компактность и универсальность данного устройства позволяет использовать его в самоходных агрегатах для по,чземного и капитального ремонта скважин, уппавление работой котовых производится дистанционно или в режиме автоматического управления.

Проведение работ по организации выпуска высокомеханизированных агрегатов для освоения и ремонта нефтяных скважин предусмотреHo в «Основных наппавлениях развития на водного хозяйства СССР на

1976 — 1980 гг.».

Заявляемый объект обла,чает следующими техническими и экономическими ппеимт ществами по сравнению с известными.

В современных самохо.чных агрегатах для подземного ремонта скважин, применяемых в Советском Союзе и за рубежом .ло настоящего времени испо,чьзуются ключи. констпукпии которых предусматпивают

Оаботу оператора непосредственно на устье скважины.

Применение заявляемого автоматическоro ключа с замкнутым зевом для труб и штанг в самоходных агрегатах для подземного ремонта нефтяных скважин позволит повысить производительность ремонта

5 скважин за счет ускорения спуско-подъемных операций, сокращения численности бригады подземного ремонта, а также повысит уровень культуры производства, улучшит условия труда и техники безопас1р ности.

Согласно технических расчетов применение самоходных агрегатов с автоматическим ключом с замкнутым зевом для труб и штанг позволит за счет исключения тя15 желых ручных операций монтажа-демонтажа тяжелых автоматов типа АПР и АЗК ускорить выполнение подготовительно-заключительных работ в два раза, а спускоподъемных работ — в три раза.

2О Годовая экономическая эффективность от применения только одного агрегата по предварительным расчетам составит порядка 100 тыс. руб.

Формула изобретения

Автоматический ключ с замкнутым зевом для труб и штанг, содержащий корпус с верхним и нижним днищем, приводное колесо, расположенное в подшипниках казд чения корпуса, внутреннее кольцо с полкой, размещенное во внутренней полости наружного кольца, челюсти с крьппкой, кулачки для их перемещения, средства, обеспечивающие нейтральное положение внут35 реннего кольца относительно наружного, средства для обеспечения ограниченного разворота наружного кольца относительно внутреннего, выполненное в виде фрикциона, связывающего внутреннее кольцо с корпусом, отличающийся тем, что, с целью повьппения эффективности работы за счет ускорения смены челюстей, после,чние выполнены с диаметральным пазом, а крышка челюсти имеет ответный ему вы45 ступ, причем верхнее днище корпуса имеет окно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство ГССР

50 № 325340, кл. Е 21В 19/10.

2. Патент США № 3.987.692, кл, 81—

57.13, опубл. 26.10.76 (прототип).

768930

Составитель Н. Харламова

Техред А. Камышникова

Редактор Т. Авдейчик

Корректор О. Тюрина

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 2274/3 Изд. № 508 Тираж 625 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5