УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАХВАТА В РОТОРЕ ТРУБ Российский патент 1998 года по МПК E21B19/10 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для захвата бурильных труб,
Известно устройство для захвата бурильных труб, включающее корпус, вкладыши, клинья, кольцо с планками, привод, установленный на направляющих, перпендикулярных оси кольца и взаимодействующих с узлом фиксации [1].

При применении этого устройства не обеспечиваются равномерное давление клиньев на трубы и выравнивание клиньев по высоте, т.к. качание привода происходит только в продольном направлении. В этом случае при неотцентрированной колонне труб ее захват происходит при разной по высоте установке клиньев, причем возможен неполный захват трубы отдельными клиньями при различной их толщине.

Известно также трубозажимное устройство, содержащее клинья и установленные на их опорных поверхностях самоустанавливающиеся зажимные элементы-плашки, у которых кривизна рабочей поверхности больше радиуса удерживаемой трубы, установленные с возможностью прогиба [2].

При применении этого устройства практически невозможно равномерное прилегание зажимных элементов (плашек) к тонкостенным трубам, т.к. в этом случае необходимо выполнить плашки малой толщины, что недопустимо из-за недостаточной прочности.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для захвата труб [3], содержащее корпус с размещенными в нем втулкой, вкладышами с наружной конусностью поверхностью, установленными на втулке, клиньями, подвешенными державками на направляющих, причем вкладыши размещены с зазором относительно внутренней конусной поверхности корпуса.

Однако это устройство, как и аналоги, не обеспечивает равномерного прилегания плашек к трубам и долговечности. Кроме того, возможно заклинивание. Целью изобретения является возможность обеспечения равномерного прилегания клиньев к трубе, исключение заклинивания, повышение долговечности устройства. Указанная цель достигается тем, что на внутренней поверхности корпуса выполнены выступы или впадины, входящие соответственно во впадины или выступы боковых поверхностей вкладышей, параллельные внутренней конусной поверхности корпуса, втулка снабжена Т-образными пазами под вкладыши, а державки снабжены боковыми ограничителями и фиксирующими поворотными упорами, причем между арочными пружинами под контрольной частью плашек размещены вставки. Уклон внутренней конусной поверхности корпуса превышает уклон плоских опорных поверхностей клиньев.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием на корпусе выступов или впадин внутри конусной поверхности, контактирующих соответственно с впадинами или выступами боковых поверхностей вкладышей, параллельных внутренней конусной поверхности корпуса; Т-образным пазами втулки под соответствующие торцы вкладышей, боковыми ограничителями и фиксирующими поворотными упорами державок; размещенными между прочными пружинами под центральной частью плашек вставками, уклоном внутренней конусной поверхности корпуса, превышающим уклон плоских опорных поверхностей клиньев. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

Выступы или впадины корпуса, контактирующие соответственно со впадинами или выступами боковых поверхностей вкладышей, параллельными внутренней конусной поверхности корпуса, и Т-образные пазы втулки под вкладыши обеспечивают передачу вращения от ротора колонне труб, посаженной на клинья.

Размещение в клиньях под центральной частью плашек между прочными пружинами вставок, а также уклон внутренней конусной поверхности корпуса, превышающий уклон плоских опорных поверхностей клиньев, обеспечивают равномерное прилегание клиньев к трубе, в т.ч. при вращении колонны труб на клиньях, за счет покачивания во всех направлениях подпружиненных плашек на вставках, а также вкладышей на опорной конусной поверхности в горизонтальной плоскости в процессе захвата клиньями трубы.

Выступы или впадины корпуса, контактирующие соответственно со впадинами или выступами боковых поверхностей вкладышей, параллельные внутренней конусной поверхности корпуса, а также уклон внутренней конусной поверхности корпуса, превышающий уклон плоских опорных поверхностей клиньев, обеспечивают исключение заклинивания за счет перемещения вкладышей вдоль внутренней конусной поверхности корпуса до упора и автоматического освобождения клиньев.

Державки, снабженные боковыми ограничителями и фиксирующими поворотными упорами, а также размещение в клиньях под центральной частью плашек между арочными пружинами вставок и уклон внутренней конусной поверхности корпуса, превышающий уклон плоских опорных поверхностей клиньев, обеспечивают повышение долговечности устройства за счет ограниченно подвижной стыковки державок с направляющими планками и взаимосвязанной системы подвески всех клиньев, исключающих значительный износ и поломки при технологически необходимом нажатии загруженным элеватором на державки клиньев и задевании замками бурильной колонны за клинья, а также за счет равномерного распределения удельного давления от клиньев и уменьшения распорных нагрузок.

Таким образом, отличительные признаки обеспечивают достижение поставленной цели, на основании чего можно сделать вывод о соответствии заявленного устройства критерию "изобретательский уровень". Критерий изобретения "промышленная применяемость" подтверждается предварительными работами и началом проектирования.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг. 2 - разрез А-А; на фиг. 3 - разрез Б-Б; на фиг. 4 - разрез В-В; на фиг. 5 - разрез Г-Г; на фиг. 6 - разрез Д-Д; на фиг. 7 - разрез Е-Е; на фиг. 8 - разрез Ж-Ж; на фиг. 9 - разрез З-З; на фиг. 10 - разрез И-И.

В корпусе 1 устройства с внутренней конусной поверхностью 2 установлены втулка 3, под каждый клин 4, вкладыши 5 с конусной наружной поверхностью 6, плоской внутренней поверхностью 7 с бортами 8 и боковыми поверхностями 9.

Клинья 4 с плоскими опорными поверхностями 10 включают плашки 11, под которыми установлены пружины 12 и вставки 13, а также державки 14, установленные на направляющих планках 15. Корпус 1 снабжен выступами 16 внутри конусной поверхности 2, установленными во впадины 17 на боковых поверхностях 9 вкладышей 5, параллельными внутренней конусной поверхности 2 корпуса 1, причем вкладыши 5 зафиксированы с зазором 18 защелками 19 на корпусе 1, вместо выступов 16 на корпусе 1 и впадин 17 на вкладышах 5 могут быть выполнены впадины на корпусе и выступы на вкладышах. Втулка 3 снабжена Т-образными пазами 20 под соответствующими торцами 21 вкладышей 5. В клинья 4 под прижимными пластинками 22 размещены плашки 11, а под центральной их частью размещены между арочными пружинами 12 вставки 13, а державки 14, одетые на направляющие планки 15, снабжены боковыми ограничителями 23 и поворотными фиксирующими упорами 24 с ограничительными пластинами 25 на вертикальных пальцах 26 поднимающихся рукояток 27.

Привод 28 устройства, размещенный под ротором 29, входит роликами 30 в кольцо 31, соединенное с направляющими планками 15, в верхней части которых выполнены пазы 32 под поворотные фиксирующие упоры 24 державок 14, на которых через подвески 33 подвешены клинья 4. Между корпусом 1 и втулкой 3 выполнено шлицевое соединение 34.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При захвате труб клинья 4 опускаются вдоль плоских внутренних поверхностей 7 с бортами 8 вкладышей 5. При этом привод 28 устройства опускает кольцо 31 под ротором 29, соединенное с направляющими планками 15, которые через поворотные фиксирующие упоры 24, установленные в пазах 32 направляющих планок 15, державки 14 и подвески 33, соединены с клиньями 4.

При захвате колонны труб плашки 11 сжимают арочные пружины 12 и упираются во ставки 13, покачиваясь вокруг которых, плашки 11 самоустанавливаются по трубе. Вкладыш 5, покачиваясь на внутренней конусной поверхности 2 корпуса 1, самоустанавливает клинья 4 по трубе.

При вращении колонны труб, посаженной на клинья 4, крутящий момент передается от ротора 29 через шлицевое соединение 34 между корпусом 1 и втулкой 3, Т-образные пазы 20 втулки 3, торцы 21 вкладышей 5, а также через выступы 16 корпуса 1 и впадины 17 боковых поверхностей 9 на вкладыши 5, а затем через плоские внутренние поверхности 7 с бортами 8 вкладышей 5 на клинья 4 и через плашки 11 на захватываемые трубы.

Использование: изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для захвата труб. Сущность изобретения: в корпусе с внутренней конусной поверхностью установлена внутри втулка и вкладыши под каждый подпружиненный плашками и вставками клин. Последний подвешен державками на направляющих. На внутренней конусной поверхности корпуса выполнены выступы, входящие в пазы боковых поверхностей вкладышей. Втулка под вкладыши выполнена с Т-образными пазами, а державки снабжены боковыми ограничителями и фиксирующими поворотными упорами. Вставки размещены между арочными пружинами под центральной частью плашек. Уклон внутренней конусной поверхности корпуса превышает уклон плоских опорных поверхностей клиньев. Устройство обеспечивает равномерное прилегание клиньев к трубе, повышает долговечность, исключает заклинивание. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство для захвата в роторе труб, включающее корпус с внутренней конусной поверхностью, втулку, размещенную внутри корпуса, вкладыши под каждый клин, выполненные с наружной конусной поверхностью и с направляющими элементами на боковых поверхностях, ответными направляющим элементам, выполненным на внутренней конусной поверхности корпуса параллельно последней, и установленные с возможностью взаимодействия с втулкой, клинья с плоскими опорными поверхностями, установленные во вкладышах и подвешенные державками на направляющих планках, и плашки, закрепленные на клиньях, отличающееся тем, что оно снабжено арочными пружинами, установленными между плашками и клиньями, и вставками, размещенными между арочными пружинами под центральной частью плашек, во втулке выполнены Т-образные пазы, а вкладыши имеют ответные Т-образные торцы, размещенные в упомянутых Т-образных пазах втулки. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что уклон внутренней конусной поверхности корпуса превышает уклон плоской опорной поверхности клиньев.