Устройство для спуска-подъема труб под давлением Советский патент 1985 года по МПК E21B19/00 

Изобретение относится к нефтепро мысловому оборудованию и предназнаtieHo для спуска-подъема колонны труб на нефтяньпс и газовых скважинах, находящихся под давлением. Известно устройство для спускаподъема труб под давлением, включаю щее два или более гидроцилиндра, связанных траверсами, на которых установлены рабочие органы для захв та колонн - спайдеры, систему гидропривода и управления гидроцилиндрами l . Известно устройство для спускапод-ьема труб под давлением, содержа щее гидроцилиндры с подвижной и неподвижной траверсами, трубные захва ты, установленные на траверсах. систему привода и управления гидроцилиндрами, включающую насос, гйдро лит1и, реверсивный распределитель и элементы управления z К недостаткам известных устройст относится то, что оператору, управляющему спуско-подъемными О11ерациям приходится совершать большое число управляющих воздействий для сообщения возвратно-поступательного движе ния гидродилиндрам (например, 2000 циклов переключения гидрораспределителя при подъеме и спуске колонны дпиной 3000 м грузоподъемнь механизмом, имеющим длину хода 3м) В указанньк условиях не исключен ситуация, когда оператор своевремен но не может остановить ход гидроцилиндров, поэтому их остановка осуще ствляется упором штоков в корпусы гидроцилиндров в крайних положениях При этом предохранение устройства от поломок осуществляется.д как и во всех гидроприводных механизмах, сра батьшанием предохранительного клапа на, обеспечивающего перепуск рабочей Ж5адкости под давлением на слив. Однако предохранительньй клапан как аппарат разовой регулировки настраивается на максимально возможное давление для обеспечения работы систег-ы на всем диапазоне нагрузок. Каждый раз при аварийном останове к устройству прикладьгеается макси мальная нагрузка, обусловленная настройкой предохранительного клапана. Это снижает долговечность и безопасность работы с устройством и повышает указанные выше требования к .оаботе оператора. 16 Цель изобретения - повышение надежности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для спускаподъема труб под давлением, содержащее падроцилиндры с подвижной и неподвижной траверсами, трубные захваты, установленные на траверсах, систему привода и управления гидроцилиндрами, включающую насос, гидролинии, реверсивный распределитель и элеме1;гы управления, снабжено механизмом регулирования хода грщроцилиндров, выполненным в виде установленных на неподвижной траверсе с возможностью взаимодействия между собой подпружиненного кулачка и двухпозиционных однолинейных гидравлических распределителей и установлен- ных на подвижной траверсе с возможностью взаимодействия с подпружиненным кулачком упора и гибкой напряженной тяги, а система привода и управления гидроцилиндрами снабжена допохшит ельно насосом и реверсивным распределителем управления хода гидроцилиндров, связанными гидролиниями с основным реверсивным распределителем и линией слива, при этом полости управления двухпозиционных однолинейных гидравлических распределителей связаны с полостями гидроуправления дополнительного реверсивного распределителя и линией слива. На фиг. 1 приведена конструктивная схема устройства; на фиг. 2 узел на фиг. 1 (механизм регулирования хода гидродилиндров); на фиг, 3 - схема гидросистемы привода и управления устройством. Устройство включает гидроцилиндры 1, корпусы которых соединены нижней 2 и верхней 3 неподвижными траверсами, а штоки 4 - подвижной траверсой 5. На траверсах 3 и 5 установлены соответственно неподвижные 6 и подвижные 7 захваты (спайдеры) для труб. Устройство устанавливается на устье скважинь концентрично колонне труб переводником 8, соединенным с нижней траверсой 2. Механизм регулирования хода гидроцилиндров и управления остановом -их хода включает кулачок 9, установленньй с возможностью осевого перемещения на траверсе 3, два двухпозиционных однолинейных гидравлических распределителя 10,1 и 10.2 путевого управления, взаимодействующих с кулачком У. ;На подвижной траверсе 5 установлены жесткий упор 11 и концентрично ему (пропущенная через его отверстие) гибкая тяга 12, изготавливаемая из пружинной проволоки или ленты и сворачивающаяся по принципу рулетки в корпусе 13. Тяга 12 проходит также через отверстие кулачка 9. По обе торцовые стороны кулачка 9 установлены пружины 14, через которые передают кулачку движение в осевом направлении упор 11 и концевая упорная шайба 15 гибкой тяги 12. Пру/кины 14 установлены в стаканах 16 опор, бурты которых удерживают пружины от выпадания, но не препятствуют вхождению в стаканы упора 11 и шайбы 15 для взаимодействия с пружинами и кулачком.

Гидросистема привода и управления устройством включает основной насос 17, предохраняемый клапаном 18, дополнительный насос 19 системы управления с клапаном 20, основной реверсивный распределитель 21 с гидроуправлением, управляемые обратные клапаны (гидрозамки) 22 на входе и выходе гидроцилиндров 1, дополнительньй реверсивный распределитель 23 дистанционного управления хода гидроцилиндров, слив 24 системы и двухпозиционные однолинейные распределители 10. Пружины указанных распределителей в нормальном положении всегда удерживают их в позиции закрытых центров так, что линии управления от этих распределителей, подсоединенные параллельно линиям управления от распределителя 23 к полостям управления распределителя 21, остаются отсеченными от линии 24 слива.

Устройство работает следующим образом.

Для хода цилиндров вверх распределитель 23 включается в левое (по схеме) Положение. При этом правая полость управления распределителя 2 сообщается с насосом 19, а левая с линией 24 слива. Под действием указанного перепада давления распределитель 21 также включается в левое (по схеме) положение и рабочая жидкость от силового насоса 17 чере обратный клапан 22.1 направляется в подпоршневые полости цилиндров 1. Из штоковых полостей через обратньй

с

клапан 22.2 и распределитель 21 рабочая жидкость сливается в линию 24. По совершении верхней траверсой рабочего хода по настроенной длине кулачок 9 воздействует на толкатель распределителя 10.1 и последний устанавливается в правое (по схеме) положение, при котором правая (по схеме) линия управления от насоса 19 к распределителю 21 соединяется со сливом. При этом давление в обеих полостях управления распределителя 21 станет равным сливному и он переключится в среднее положение, при

котором запираются обе полости цилиндров 1 и происходит автоматическое торможение их хода несмотря, на то, что рукоятка распределитепя 23 установлена в положении подъем (левое

по схеме). Для сообщения цилиндрам 1 хода вниз распределитель 23 включается в правое (по схеме) положение, при котором рабочая жидкость от насоса 19 направляется в левую (по схеме) управляющую полость распределителя 21. В результате того, что его правая управляющая полость остается под сливным давлением, он переключается в правое (по схеме) положение, при котором рабочая жидкость от силового насоса 17 направляется в штоковые полости цилиндров 1, а из поршневьгх полостей она направляется на слив. При этом осуществляется движение вниз траверсы 5, связанной со штоками 4 цилиндров. Как только кулачок 9 отходит от толкателя распределителя 10.1, он переключается вновь в правое (по схеме)

папожение и отсоединяет от слива

линию управления, связывающую распределитель 10.1 с распределителем 21. Правая (по схеме) управляющая полость последнего останется однако

под действием давления слива, так как другая параллельная линия управления остается соединенной со сливом через установленный в правое (по схеме) положение распределителя

23. Вследствие указанного положения распределителей 21, 10.1 и 23 движение траверсы 5 будет продолжаться вниз до тех пор, пока кулачок 9 не переключит распределитель 10.2 в

правое (по схеме) положение, при котором уже левая управляющая полость распределителя 21 сообщится со сливом и он вновь переключится в нейт$

ральное положение, осуществляя автоматическое торможение хода гидроцилиндров вниз несмотря на то, что управляющий распределитель 23 остается включенным на команду вниз (правое по схеме положение). Для того, чтобы сообщить движение гидроцилиндрам вверх, достаточно включить распределитель 23 в левое (по схеме) положение и Щ1кл подъема будет осуществляться в соответствии с указанной вьше последовательностью. В случае прекращения взаимодействия кулачка 9 при движении траверсы 5 вверх с распределителем 10.2 не изменяется положение распределителя 21, так как левая (по схеме) линия управления остается соединенной со сливом через распределитель 23.

Управление кулачком осуществляется следующим образом.

При движении траверсы 5 вверх концевая шайба 15 упирается в пружину 14 и гибкая тяга 12 разматывается из корпуса 13. Усилие, которое требуется для размотки гибкой тяги, незначительно, оно не сжимает пружины 14J поэтому кулачок 9 остается внейтральном положении, при котором распределители 10.1 и 10.2 остаются впключенными (толкатели выдвннуты). По достижении конечного хода вверх, когда гибкая тяга 12 в корпусе 13 полностью разматывается.

Ь. „do,

U4.-«...L.J. i

-Hr-26166 ,

концевая шайба 15 начинает сжимать нижнюю пружину 14 и перемещать кулачок 9. Последний, перемещаясь вверх включает распределитель 10.1, 5 останавливая движение траверсы 5.

При движении траверсы 5 вниз гибкая тяга 12 через концевую шайбу 15 предварительно освобождает от сжатия пружины 14, а затем укладывается в корпус 13. Кулачок 9 под действием усилия пружин 14 с двух сторон п::овь возвращается в нейтральное положение, выключая распределитель 10.1. По достижении конечного хода В1ШЗ жесткий уцор 11, входя через отверстие верхнего стакана 16, сжимает пружину 14 и перемещает кулачок 9 вниз. Послед-НИИ включает распределитель 10.2, останавливая движение траверсы 5, после чего цикл может быть повторен.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение надежности работы путем ввода автоматического управления остановом движения хода гидроцилиндров, упрощая управление спуско-подъемными операциями и снижая утомляемость оператора, а также повышает долговечность 0 и безопасность работы оборудования, осуществляя плавный останов хода цилиндров распределителем, а не предохранительном клапаном, настроенным на максимальное давление.

sszzz Фиг.г

Фиг.З

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПУСКА-ПОДЪЕМА ТРУБ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, содержащее гидроцилиндры с подвижной и неподвижной траверсами, трубные захваты, установленные на траверсах, систему привода и управления гйдроцилиндрами, включающую насос, гидролинии, реверсивный распределит ль и элементы управления, отличающеес я тем, что, с целью повьлпения надежности, оно снабжено механизмом регулирования хода г щроцилиндров, вьтолненным в виде установленных на неподвижной траверсе с возможностью взаимодействия между собой подпружиненного кулачка и двухпозиционных однолинейных гидравлических распределителей и установленных на подвижной траверсе с возможностью взаимодействия с подпружиненным кулачком упора и гибкой напряженной тяги, а система привода и управления гидроцилиндрами снабжена допол-, нительно насосом и реверсивным распределителем управления хода гидроцилиндров, связанными гидролиниями (Л с основным реверсивным распределителем и линией слива, при этом полости управления двухпозиционных однолинейных гидравлических распределителей связаны с полостями гндроуправления дополнительного реверсивного распределителя и линией слива. N9 Эд