УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАХВАТА В РОТОРЕ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ Российский патент 1995 года по МПК E21B19/10 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к средствам для спуска и подъема труб, а также бурения скважин.

Известно устройство для захвата труб, в котором внутри ротора установлен корпус с отверстиями в верхней части для передачи крутящего момента, в корпусе установлен вкладыш с двумя конусными опорными поверхностями под клинья, а над ротором установлен клинозахватный механизм (1).

Основными недостатками этого устройства являются:
невозможность перехода к бурению и установки в ротор зажима ведущей бурильной трубы без отсоединения приводной части и снятия с ротора клинозахватного механизма,
громоздкость конструкции и исключение возможности пропуска громоздкого зажима ведущей бурильной трубы через проходное отверстие ключа для свинчивания-развинчивания труб замкнутого типа.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для захвата труб, содержащее корпус, вкладыши, клинья, роликовый зажим ведущей трубы, выполненный в виде корпуса с установленными в нем подпружиненными коромыслами с роликами и механизмом передачи вращения от корпуса зажима к ротору, причем устройство выполнено из двух соединенных между собой половин [2] Однако это устройство не обеспечивает передачи больших крутящих моментов, а также недостаточно долговечно из-за исполнения из двух половин. Исполнение из двух половин приводит также к нечеткости попадания шлицевых выступов в пазы.

Кроме того, использование пружины кручения для отвода верхней части клиньев приводит при многократном использовании к поломкам этих пружин, а также громоздкости и повышенной трудоемкости устройства. Имеющаяся в устройстве промежуточная шестерня требует дополнительных затрат труда и времени по ее установке.

Целью изобретения является повышение долговечности и надежности, снижение трудоемкости изготовления, возможность передачи большого крутящего момента через роликовый зажим с установкой при дистанционном управлении.

Достигается это тем, что устройство, содержащее корпус с установленными в нем втулкой, вкладышами и центратором с конусной поверхностью, клинья с державками и роликовый зажим ведущей трубы с корпусом, коромыслами и шлицевыми выступами на корпусе, оно снабжено ограничителями хода клиньев, установленными в корпусе под державками, роликовый зажим ведущей трубы снабжен упорами, тарельчатыми пружинами и поворотными вставками, при этом в корпусе роликового зажима выполнены продольные и круглые пазы, втулка имеет цилиндрическую расточку и конусную расточку с шлицевыми пазами, упоры установлены подвижно в продольных пазах, коромысла установлены на упорах, тарельчатые пружины на пальцах упоров, поворотные вставки размещены под коромыслами на уровне шлицевых выступов корпуса в круглых пазах для взаимодействия своими внутренними плоскостями с ведущей трубой, а роликовый зажим размещен внутри вкладышей и с зазором в цилиндрической расточке и конусной расточке втулки с возможностью взаимодействия шлицевыми выступами корпуса с шлицевыми пазами конусной расточки втулки.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием ограничителей хода клиньев, установленных в корпусе под державками, упорами, тарельчатыми пружинами и поворотными вставками роликового зажима ведущей трубы, продольными и круглыми пазами в корпусе роликового зажима, цилиндрической расточкой и конусной расточкой с шлицевыми пазами втулки, подвижно установленными в продольных пазах упорами, установленными на упорах коромыслами, тарельчатыми пружинами на пальцах упоров, поворотными вставками, размещенными под коромыслами на уровне шлицевых выступов корпуса в круглых пазах для взаимодействия своими внутренними плоскостями с ведущей трубой, размещенным внутри вкладышей и с зазором в цилиндрической расточке и конусной расточке втулки роликовым зажимом, возможностью взаимодействия шлицевыми выступами корпуса с шлицевыми пазами конусной расточки втулки.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна". Ограничители хода клиньев, установленные в корпусе под державками, обеспечивают положение опущенных клиньев с гарантированным зазором относительно ведущей трубы, не препятствующее бурению.

Подвижно установленные в продольных пазах корпуса роликового зажима упоры позволяют выполнить корпус целиковым, обеспечить его долговечность, исключив нечеткость попадания шлицевых выступов в пазы, а также исключить промежуточную шестерню.

Установленные на упорах коромысла с тарельчатыми пружинами на пальцах упоров обеспечивают соосность подпружиненных коромысел и упоров, их четкое взаимодействие, равномерную работу всех роликов, долговечность этих узлов.

Размещение под коромыслами на уровне шлицевых выступов корпуса в круглых пазах поворотные вставки, взаимодействующие своими внутренними плоскостями с ведущей трубой, обеспечивают передачу больших крутящих моментов без существенного износа вставок.

Размещение роликового зажима в цилиндрической и конусной с шлицевыми пазами проточке втулки внутри вкладышей с зазором, опираясь на конусную поверхность центратора, обеспечивает опускание роликового зажима с колебаниями в пределах зазора между ведущей трубой и центратором между вкладышами до упора в конусную со шлицевыми пазами проточку, после чего одновременно, вращая ротор и задавливая роликовый зажим сверху клиньями, опустить роликовый зажим до рабочего положения, причем при любой расцентровке вышки с дистанционным управлением.

Таким образом, отличительные признаки обеспечивают достижение поставленной цели, на основании чего можно сделать вывод о соответствии заявленного устройства критериям изобретения "существенные признаки" и "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 разрез по А-А на фиг. 3; разрез по Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 разрез по В-В на фиг.1; на фиг.5 разрез Г-Г на фиг.1; на фиг.6 разрез по Д-Д на фиг.4; на фиг.7 разрез по Е-Е на фиг.1.

В корпусе 1 устройства установлена втулка 2, на которой размещены вкладыши 3 под каждый клин 4 с державкой 5. Во втулке 2 и внутри вкладышей 3 размещен роликовый зажим 6 ведущей трубы 7 с корпусом 8 и подпружиненными коромыслами 9 с роликами 10. В корпусе 8 роликового зажима 6 в продольных пазах 11 установлены упоры 12, на которые надеты коромысла 9 и через пальцы 13 тарельчатые пружины 14. Поворотные вставки 15, установленные в круглых пазах 16 корпуса 8, на уровне шлицевых выступов 17 в нем, взаимодействуют внутренними плоскостями 18 с ведущей трубой 7. Поворотные вставки 15 зафиксированы наконечниками 19 в отверстии 20 корпуса 8 и через очиститель 21 в отверстии 22 нижней крышки 23. Ограничители 24 хода клиньев 4 установлены в отверстиях 25 с пазами 26 корпуса 1 под державками 5. Роликовый зажим 6 размещен в цилиндрической проточке 27 втулки 2, превышающей длину шлицевых выступов 17, выполненной под вкладышами 3, с зазором относительно цилиндрической проточки 27 и конусной с шлицевыми пазами 28 проточки 29, опираясь на конусную поверхность 30 центратора 31. Клинья 4, упираясь через подвески 32 и державки 5 в ограничитель 24, установлены нижним конусным торцем 33 на конусную поверхность 34 верхней крышки 35 роликового зажима 6.

Державки 5 клиньев 4 установлены на направляющих планках 36, соединенных под ротором 37 с кольцом 38, подъемным рычагом 39, силовым цилиндром 40, краном управления 41 у пульта бурильщика. Для передачи крутящего момента от ротора 37 выполнено шлицевое соединение 42 между корпусом 1 и втулкой 2, шлицевые пазы 28 втулки 2 и шлицевые выступы 17 корпуса 8 роликового зажима 6, боковые стенки 43 корпуса 8, взаимодействующие с коромыслами 9 и через ролики 10 с ведущей трубой 7, в нижней части которой установлен замок 44. Ограничители 24 с рукоятками 45 устанавливаются в отверстия 25 корпуса 1 выступами 46 в пазы 26.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При переходе от спуско-подъемных операций, в процессе которых бурильные трубы захватываются клиньями 4, к бурению ведущая труба 7 вместе с надетым на нее роликовым зажимом 6 подается на ось скважины. Затем роликовый зажим 6 опускается шлицевыми выступами 17 между вкладышами 3 до упора в конусную проточку 29, после чего, вращая ротор 37 и опуская клинья 4 на верхнюю крышку 35 роликового зажима 6, обеспечивают центрирование роликового зажима 6 с совмещением шлицевых выступов 17 с шлицевыми пазами 28. Далее роликовый зажим 6 опускается до упора в центратор 31. Клинья 4 опускаются до упора державками 5 в ограничители 24. При этом клинья 4 устанавливаются с зазором относительно ведущей трубы 7, т.к. перемещение нижнего конца клиньев 4 ограничено конусной поверхностью 34 верхней крышки 35 роликового зажима 6, а перемещение верхнего конца клиньев ограничено их натяжением через подвеску 32 и державку 5, обеспеченным высотой ограничителя 24.

Дистанционное управление опусканием клиньев 4 при установке роликового зажима 6 осуществляется через направляющие планки 36, кольцо 38, подъемный рычаг 39, силовой цилиндр 40, кран управления 41 у пульта бурильщика. В процессе бурения крутящий момент от ротора передается на корпус 1, через шлицевое соединение 42 на втулку 2 через шлицевые пазы 28 и шлицевые выступы 17 на корпус 8 роликового зажима 6. Далее крутящий момент через боковые стенки 43 корпуса 8 передается на коромысла 9 и через ролики 10 на ведущую трубу 7. При этом коромысла 9 с роликами 10 подпружинены через упоры 12 с пальцами 13 и тарельчатые пружины 14. При больших крутящих моментах и перегрузках ролики 10 устанавливаются заподлицо с внутренними плоскостями 18 поворотных вставок 15. При этом передача крутящего момента осуществляется как через ролики 10, так и через поворотные вставки 15. При утапливании роликов 10 сокращается зазор между коромыслами 9 и пальцами 13.

Монтаж роликового зажима 6 на ведущей трубе 7 начинается с установки верхней крышки 35, надетой через замок 44 ведущей трубы 7, затем также через замок устанавливается корпус 8, в который через продольные пазы 11 устанавливаются упоры 12 с надетыми на них коромыслами 9 с роликами 10 и тарельчатыми пружинами 14 на пальцах 13. Снизу в корпус 8 устанавливаются поворотные вставки 15 в пазы 16, а затем очиститель 21 с нижней крышкой 23, причем поворотные упоры 15 фиксируются наконечниками 19 в отверстиях 20 и 22. Корпус 8 соединяется с верхней крышкой 35 и через очиститель 21 с нижней крышкой 23.

При монтаже ограничители 24 хода клиньев 4 устанавливаются в отверстия 25 с пазами 26, в которые входят выступы 46 ограничителя 24. После опускания ограничителя 24 в отверстие 25 ограничитель за рукоятку 45 поворачивается до упора в направлении, противоположном направлению вращения ротора 37. После окончания бурения клинья 4 поднимаются, снимаются ограничители 24 и роликовый зажим 6 с ведущей трубой 7 поднимаются внутри отверстия, образованного поднятыми клиньями 4.

Использование: изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, конкретнее к устройствам для захвата труб. Сущность изобретения: в устройстве, содержащем корпус 1, установлены втулка 2, вкладыши 3, центратор 31, клинья 4 с державками 5. Имеется роликовый зажим 6 ведущей трубы 7 с корпусом 8 и подпружиненными коромыслами. Корпус 8 роликового зажима 6 снабжен подвижно установленными в продольных пазах 11 упорами 12, на которых размещены коромысла и через палец 13 тарельчатые пружины 14. Под коромыслами 9 на уровне шлицевых выступов 17 в круглых пазах размещены поворотные вставки 15 для взаимодействия с ведущей трубой 7. В корпусе 1 устройства под державками 5 установлены ограничители хода клиньев 4. Роликовый зажим 6 размещен в цилиндрической проточке 27 втулки 2 и конусной с шлицевыми пазами проточке 29, при этом он опирается на конусную поверхность 30 центратора 31. Использование изобретения повышает долговечность и надежность, снижает трудоемкость изготовления. 7 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАХВАТА В РОТОРЕ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ, включающее корпус с установленными в нем втулкой, вкладышами и центратором с конусной поверхностью, клинья с державками и роликовый зажим ведущей трубы с корпусом, коромыслами и шлицевыми выступами на корпусе, отличающееся тем, что оно снабжено ограничителями хода клиньев, установленными в корпусе под державками, роликовый зажим ведущей трубы снабжен упорами, тарельчатыми пружинами и поворотными вставками, при этом в корпусе роликового зажима выполнены продольные и круглые пазы, втулка имеет цилиндрическую расточку и конусную расточку с шлицевыми пазами, упоры установлены подвижно в продольных пазах, коромысла установлены на упорах, тарельчатые пружины на пальцах упоров, поворотные вставки размещены под коромыслами на уровне шлицевых выступов корпуса в круглых пазах для взаимодействия своими внутренними плоскостями с ведущей трубой, а роликовый зажим размещен внутри вкладышей и с зазором в цилиндрической расточке и конусной расточке втулки с возможностью взаимодействия шлицевыми выступами корпуса с шлицевыми пазами конусной расточки втулки.