УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ И РАСКРЕПЛЕНИЯ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ БУРИЛЬНОЙ КОМПОНОВКИ Российский патент 2002 года по МПК E21B19/16 E21B19/10 

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.

Известны устройства для соединения бурильных труб, содержащие шарнирно установленные в соединительных элементах зажимы, выполненные, например, в виде отрезков цепи, и шарнирно установленные в соединительных элементах гидроцилиндры зажимов.

Известно принятое в качестве прототипа устройство для закрепления и маневра бурильной трубы, включающее установленный на станине буровой установки ключ, содержащий зажимные элементы, выполненные в виде отрезков цепи, соединительные элементы, с которыми шарнирно связаны зажимные элементы, гидроцилиндры привода зажимных элементов, установленные на осях в соединительных элементах, и гидроцилиндры осевого перемещения бурильной трубы (пат. СССР 504510, Е 21 В 19/10, 11.09.69 г.).

Недостаток прототипа - ограниченные эксплуатационные возможности, заключающиеся в том, что, во-первых, устройство не обеспечивает возможность пропуска через узел зажима без его разборки всех элементов бурильной компоновки, имеющих разные диаметры; во-вторых, невозможность использования для бурения наклонно направленных скважин с постоянно изменяющимися углами оси скважины к горизонту.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение эксплуатационных возможностей.

Технический результат от использования изобретения - обеспечение закрепления и подачи бурильной компоновки с широким диапазоном диаметров ее элементов при бурении скважины с постоянно меняющимся к горизонту углом оси скважин.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для закрепления и раскрепления резьбовых соединений, включающем ключ, содержащий зажимные элементы, соединительные элементы, в которых шарнирно установлены зажимные элементы, гидроцилиндры привода зажимных элементов, установленные на осях в соединительных элементах, и гидроцилиндр осевого перемещения ключа с закрепленной в нем бурильной компоновкой, зажимные элементы выполнены в виде сменных челюстей с башмаками, соединительные элементы выполнены в виде силового кольца и рычага, шарнирно соединенных между собой гидроцилиндрами привода зажимных элементов, причем рычаг установлен с возможностью поворота с помощью гидроцилиндров, шарнирно соединяющих рычаг и корпус. Кроме того, устройство снабжено вторым ключом, неподвижно установленным в корпусе устройства, закрепленного на станине бурильной компоновки.

На фиг.1 представлен общий вид ключа; на фиг.2 - вид устройства сбоку в разрезе А-А; на фиг.3 - вид на подвижный ключ сверху.

Устройство содержит ключ 1, содержащий корпус 2, зажимные элементы в виде сменных челюстей 3, установленных на осях 4 в башмаках 5, соединительные элементы, выполненные в виде силового кольца 6 и рычага 7, шарнирно соединенных между собой гидроцилиндрами 8, гидроцилиндры 9, шарнирно соединяющие рычаг 7 с корпусом 2, направляющий паз 10, в котором расположен башмак 5 силового кольца 6, направляющие 11 рычага 7 и гидроцилиндры 13 осевого перемещения подвижного ключа 1. Кроме того, устройство снабжено ключом 14, закрепленным неподвижно на станине 12. Башмак 5, установленный на силовом кольце 6, снабжен хвостовиком 15. Устройство в собранном виде устанавливается на станине 12 бурильной установки.

Устройство работает следующим образом. Головную часть бурильной компоновки устанавливают на заданную длину в ключах 1 и 14 и создают давление в гидроцилиндрах 8, силовое кольцо 6 и рычаг 7 перемещаются встречно, обжимая элементы бурильной компоновки сменными челюстями 3 через башмаки 5. В зависимости от того, что в данный момент необходимо выполнить: закрепление или раскрепление резьбовых соединений - создают давление в соответствующих полостях гидроцилиндров 9 и производят страгивание или затягивание резьбы. Свинчивание или развинчивание резьбовых соединений осуществляются другими механизмами, например вращателем бурильной установки. Ключи работают в паре. Ключ 14 закрепляется на станине бурильной установки 12 неподвижно, а ключ 1 имеет возможность возвратно-поступательного попеременного перемещения вдоль оси бурения с помощью гидроцилиндров 13. После установки ключей на разъединяемых или соединяемых частях резьбовых соединений цилиндрами 9 производится маневр по раскреплению или закреплению их. При этом хвостовик 15 башмака 5 продолжает оставаться в пазах 10, а рычаг 7 - в направляющих 11 корпуса 2. Таким образом, обеспечивается перпендикулярность приложения крутящего момента на разъединяемые или соединяемые части резьбовых соединений на всех углах наклона оси бурения к горизонту и беспрепятственное прохождение всех элементов низа бурильной компоновки через силовое кольцо 6 ключа без отвода его в сторону независимо от диаметров их частей.

Используется при бурении скважин с наклонными к горизонту осями. Устройство снабжено неподвижными и подвижными в осевом направлении ключами. Зажимные элементы выполнены в виде сменных челюстей с башмаками, соединительные элементы - в виде силового кольца и рычага. Рычаг установлен в корпусе с возможностью поворота с помощью дополнительных гидроцилиндров. Рычаг и кольцо соединены между собой шарнирно гидроцилиндрами привода зажимных элементов. Устройство может быть снабжено вторым ключом, неподвижно установленным в корпусе устройства, закрепленного на станине бурильной установки. Устройство позволяет выполнять все виды операций с элементами бурильной колонны без использования ручных операций при бурении скважин с постоянно меняющимися к горизонту осями бурения. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для закрепления и раскрепления резьбовых соединений бурильной компоновки, включающее ключ, содержащий зажимные элементы, соединительные элементы, в которых шарнирно установлены зажимные элементы, гидроцилиндры привода зажимных элементов, установленные на осях в соединительных элементах, и гидроцилиндры осевого перемещения ключа, отличающееся тем, что зажимные элементы выполнены в виде сменных челюстей с башмаками, соединительные элементы выполнены в виде силового кольца и рычага, шарнирно соединенных между собой гидроцилиндрами привода зажимных элементов, причем рычаг установлен в корпусе ключа с возможностью поворота с помощью гидроцилиндров. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено вторым ключом, неподвижно установленным в корпусе устройства, закрепленного на станине бурильной установки.