Устройство для спуско-подъемных операций с трубами и глубиннонасосными штангами Советский патент 1984 года по МПК E21B19/00 

QO Од

|

00

Изобретение относится к бурению, освоению и ремонту скважин, а именно к устройствам для спуско-подъемных операций с трубами и глубинно-насосными штангами. Известно устройство для спуско-подъемных операций с трубами и глубинно-насосными штангами, содержашее подъемник, на котором установлена мачта с элеватором, манипулятор с захватами и автоматический ключ с основанием 1. Недостатком этого устройства является невысокая скорость проведения спуско-подъемных операций вследствие того, что в процессе работы требуется время на выполнение операций по подводу, и отводу ключа. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для спуско-подъемных операций с трубами и глубинно-насосными штангами, содержащее подъемник, на котором установлена мачта с элеватором и приводом его перемещения, мостки, на которых .установлены стеллажи для труб и штанг, манипулятор с захватами и автоматический ключ 2. Однако в известном механизме манипулятор и автоматический ключ установлены отдельно, что требует дополнительных затрат времени на подвод и отвод ключа и, следовательно, не позволяет ускорить процесс проведения спуско-подъемных операций Целью изобретения является повышение производительности спуско-подъемных операций путем исключения операций по подводу и отводу ключа. Указанная цель достигается тем, что автоматический ключ шарнирно установлен на манипуляторе соосно с его захватами с возможностью самоустановки по оси колонны щтанг, находящихся в скважине, причем основания ключа подпружинено относительно манипулятора.На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид;.на фиг. 2 - автоматический ключ, общий вид; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2. Устройство состоит из подъемника 1 и мостков 2. На подъемнике 1 установлена мачта 3, снабженная гидроцилиндром 4, на штоке 5 которого установлена каретка 6 с блоками 7 и 8, направляющими 9, по которым вертикально перемещается элеватор 10, содержащий кулачки 11 и их привод 12. Элеватор 10 соединен со свободным концом каната 13, противоположный конец которого закреплен на подъемнике 1. На устье скважины 14 установлен спайдер 15, содержащий клинья 16 и их привод 17. На муфте 18 насосно-компрессорной трубы 19 установлен щтанговый спайдер 20 с кулачками 21 и их приводом 22, удерживающий штангу 23 с муфтой 24. На мостках 2 находятся манипулятор 25. для выдачи и приема штанг 26 и стеллаж 27 для накапливания штанг 26. Манипулятор 25 имеет привод 28 для перемещения из горизонтального в вертикальное положение и обратно, захваты 29, установленные с возможностью их перемещеня вдоль манипулятора 25 с помощью привода 30 и автоматический штанговый ключ 31, состоящий из разрезного редуктора 32 с приводом 33 и ведомой шестерней 34, на которой установлен автоматический захват 35. Разрезной редуктор 32 связан с основанием ключа 36 механизмом 37 его регулирования по высоте. На основании ключа 36 установлен контрключ 38 с челюстями 39, с которыми через стойки 40 связан центратор 41, выполненный в виде двух рычагов ;42, связанных осью 43, в одном из плеч которых установлены центрирующие элементы 44 (например, ролики). Челюсти 39 контрключа 38 осью 45 связаны с основанием ключа 36 и через тяги 46 с приводом 47. Основание ключа 36 осями 48 шарнирно соединено с проушинами 49, противополож|Ные концы которых расположены в опорах 50 манипулятора 25 и подпружинены относи|тельно них упругими элементами 51. Регулировка положения автоматического ключа 31 осуществляется с помощью гаек 2. Штанги 26 имеют высаженные головки 53, квадратные шейки 54 и резьбовые концы 55. Устройство работает следующим образом. Спуск колонны штанг происходит при следующем исходном положении основных механизмов: колонна насосно-компрессорных труб 19 удерживается в спайдере 15, колонна глубинно-насосных штанг 23 удерживается штанговым спайдером 20, манипулятор 25 находится в горизонтальном положении, при этом автоматический ключ 31 раскрыт, челюсти 39 контрключа 38 вместе с центратором 41, разведены, ведомая шестерня 34 своим разрезом совмещена с разрезом редуктора 32, а автоматический захват 35 отведен в нижнее положение, элеватор 10 находится в нижнем положении. Рабочая жидкость подается в гидроцилиндр 4, его шток 5 перемещается вверх, при этом через каретку 6, блоки 7 и 8 и канат 13 поднимает элеватор 10 в верхнее положение. Одновременно с подъемом элеватора 10 механизмом переноса (не показан) штанга 26 со стеллажа 27 укладывается в раскрытые захваты 29 манипулятора 25 таким образом, что ее резьбовой конец 55 устанавливается в разрез редукторе 32 ключа 31. Захваты 29 закрываются в манипулятор 25 приводом устанавливается в вертикальное по-, ложение , при этом ось штанги 26 совпадает с осью устья скважины 14. За время подъема манипулятора 25 элеватор 10 поднимается в верхнее положение и после установки штанги 26 на ось скважины 14 кулачки 11 элеватоpa 10 раскрываются и он опускается до положения, когда кулачки 11 расположатся ниже высаженной головки 53 штаиги 26, после чего кулачки 11 элеватора 10 приводом 12 закрываются. Приводом 30 штанга 26, зажатая в захватах 29, опускается и ее резьбовой конец 55 устанавливается в муфту 24 колонны штанг 23, удерживаемой штанговым спайдером 20. После опускания штанги 26 приводом 47 челюсти 39 закрываются и стопорят колонну штанг 23. Одновременно с закрытием челюстей 39 закрепляется центратор 41, который своими центрирующими элементами 44 точно устанавливает штангу 26 от носительно оси муфты 24. Штанговый ключ 31 установлен на манипуляторе таким образом, что после опускания штанги- 26 в муфту 24 квадратная шейка 54 штанги 26 располагается против автоматического захвата 35. В случае неточной установки мостков 2 относительно устья скважины 14, автоматический штанговый ключ 31 при закрытии челюстей 39 контр ключа 38, за счет возможности перемещения проушин 49 относительно опор 50 манипулятора 25, самоустанавливается пЪ оси колонны 23 и при этом устанавливает штангу 26. После за крытия челюстей 39 контрключа 38 захваты 29 раскрываются, подается рабочая жидкость в привод 33, который начинает вращаться, вместе с ним начинает вращаться ведомая шестерня 34, при этом автоматический захват 35 захватывает штангу 26 за ее квадратную шейку 54 и заворачивает штангу 26 в муфту 24. При заворачивании штанга 26 перемещается вниз, вместе с ней перемещается вниз разрезной редуктор 32 с механизмом 37 регулирования его по высоте.. После достижения при заворачивании штанги 26 требуемого крутяш,его момента системой управления (не показана) автоматическим штанговым ключом 31 враш.ение прекращается, после чего включается привод 33 на врашение в обрат ную сторону, при этом автоматический захват 35 перемешается в крайнее положение .и освобождает штангу 26. После освобождения штанги 26 врашение прекращается, челюсти 39 и вместе с ними центрирующие элементы 44 раскрываются, манипулятор 25 перемешается и горизонтальное положение за следующей штангой. Одновременно с раскрытием челюстей 39 элеватор 10 приподнимается вверх, своими кулачками 11 захватывает за высаженную головку 53 штангу 26 и вместе с ней колонну 23, приподнимает их, при этом приводом 22 раскрываются кулачки 21 штангового спайдера 20. После раскрытия штангового спайдера 20 штанга 26 вместе с колонной 23 опускается элеватором 10 вниз на длину штанги 26, элеватор 10 останавливается, штанговый спайдер 20 закрывается, и цикл повторяется Подъем колонны штанг 23 производится в обратной последовательности. Благодаря тому, что исключаются операции по подводу и отводу автоматического штангового ключа, а также обеспечивается самоустановка ключа по оси скважины, сокращаются затраты времени на процессе спуска и подъема штанг и тем самым повышается производительность труда. 55 Д1 I. П 1 JO / 2 Q Фиг,.г 25 52 51 I./W,i

52 V/ 50 52

Фиг.З 5251 50 52

5- В S ifg

CJ

53

ФигМ

I I

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПУСКОПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ С ТРУБАМИ И ГЛУБИННО-НАСОСНЫМИ ШТАНГАМИ, содержащее подъемник, на котором установлена мачта с элеватором и приводом его перемещения, мостки, на которых установлены стеллажи для труб и штанг, манипулятор с захватами и автоматический ключ, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности спуско-подъемных операций путем исключения операций по подводу и отводу ключа, автоматический ключ шарнирно установлен на манипуляторе соосно с его захватами, причем основание ключа подпружинено относительно манипулятора.