Автоматический стационарный буровой ключ Советский патент 1985 года по МПК E21B19/16 

11

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к автоматическим стационарным буровым ключам для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений бурильных и обсадных труб

Целью изобретения является повышение надежности работы ключа за счет уменьшения износа резьбовых соединений.

На фиг. 1 схематически изображен ключ, общий вид; на фиг..2 - разрез А-А на фиг. 1| на фиг. 3 - стабилизатор, общий вид; на фиг. 4 - силовой цилиндр, общий вид; на фиг. 5 разрез В-Б на фиг. 1; на фиг. 6 обратный клапан, общий вид.

Автоматический стационарньй буровой ключ состоит из механизма свинчивания и развинчивания (верхнего ключа) 1 с индивидуальным приводом 2 (пневматическим, электрическим или гидравлическим двигателем), стопорного механизма 3, силовых цилиндров 4, роликов 5, пружинного стабилизатора 6, качающейся телескопической опоры 7, каретки 8 с осью 9, наголовника 10 с кронштейном и роликом 11,силовой колонны-цилиндра 12 с направляющими, внутри которой размещена полая труба с двумя цилиндрическими направляющими, с манжетными уплотнениями 13, поворотной трубы 14 на которой установлены две пары роликов Т5 на осях 16, управляемого обратного клапана 17, неподвижного основания 18 с шариковой опЗ)рой 19.

Пружинньш стабилизатор 6 состоит из корпуса 20 с крьшпсой 21, штока 22 пружины 23. Корпус 20 через проушину соединен с пальцем 24, закрепленным на блоке верхнего ключа 1, а шток 22 проушиной соединен с пальцем 25, закрепленным на стопорном механизме 3.

Силовой цилиндр 4 состоит из корпуса 26, жестко прикрепляемого с помощью болтов 27 к одному из блоков (например, к нижнему), штока с крьшпсой 28 и штифтом 29, поршня со штоком 30 внутри, имеющего вертикальные пазы под штифт 29, в верхней части штока 30 закреплена вилка 31 с роликом 32, контактируницим с таким же роликом 5.

Поршень со штоком 30.снабжен манжетным зплотяением 33. Корпус 26 внизу сбоку имеет впускнЬе отверстие

112

для рабочего агента (сжатого воздуха или жидкости) ,

В верхней части силовой колонныцилиндра 12 установлена крьш1ка с резьбой 34 и резиновым уплотнением 35

Качающаяся телескопическая опора состоит из штока 7, перемещаемого в отверстии крестовины 36, снаружи которой размещена пружина 37, замкнутая шайбой 38 с помощью штифта 39

В верхней части штока закреплена вилка 40, соединенная шарнирно с ось 41 с помощью пальца 42 Ось 41 может перемещаться в одну и другую сторону относительно проушин верхнего блока ключа 1 в зависимости от передаваемого крутящего момента (завинчивания или развинчивания)с помощью втулки 43, закрепленной на оси 41 с помощью того же пальца 42, сжимая тот или иной пакет пружин, вмонтированных: в корпуса 44 и 45.

Управляемый обратный клапан 17 состоит из корпуса 46, в верхней части которого размещен сам клапан 47 с пружиной 48э штока 49 с поршнем 50. В корпусе 46 сбоку имеются по высоте два отверстия для ввода и вывода рабочего агента (сжатого воздуха) , расположенных одно над поршнем 50, другое под поршнем 50/

Автоматический стационарный буровой ключ работает следующим образом.

После установки и посадки бурильной или обсадной трубы (колонн) на клиньевой захват (с ручньт или механизированным приводом)в роторе производится установка механизмов 1 и 3 из нижнего положения по высоте на уровне,резьбового соединения, подлежащего завинчиванию или развинчиванию. Установка механизмов 1 и 3 по высоте осуществляется путем вертикального перемещения силовой колонныцилиндра 12 под действием рабочего агента - сжатого воздуха, поступающего через управляемый обратный клапан 17 во внутреннюю полость полой трубы-поршня 13,

Как только оба механизма займут нужное положение по высоте, подача с пульта сжатого воздуха прекращается и под действием пружины 48 обратный клапан 47 надежно отсекает ,сжатый воздух, находящийся в колонне от внешней среды.

3

в этом положении производится завинчивание или развинчивание резьбового соединения.

При развинчивании после того как механизмы 1 и 3 зажмут трубу (бурильный замок), с пульта управления подается рабочий агент Е силовые цилиндры 4, и блок верхнего ключа 1 в процессе развинчивания резьбы поднимается вверх, взвешивая отвинчиваемую трубу (свечу). .За счет работы пружинного стабилизатора 6 и пружины 37 блок верхнего ключа 1 поднимается в горизонтальном пohoжeнии вне зависимости от усилия, передаваемого силовыми цилиндрами 4 на взвешиваемую трубу (свечу), так как усилие от силовых цилиндров передается трубе строго вдоль ее оси.

В процессе зажатия стопорным механизмом 3 нижней части бурильного замка трубы происходит самоустановка его rto трубе за счет горизонтального перемещения каретки 8 относительно наголовника 10 силовой колонны 12, при этом стопорньй механизм 3 для легкости передвижения опирается на ролик 11 наголовника 10 за счет некоторого поворота силовой колонны 12 с трубой 14 относительно неподвижного основания 18 на шариковой опоре 19.

В процессе зажатия верхним ключом 1 верхней половины бурильного замка (трубы) происходит самоустановка блока верхнего ключа по верхней трубе за счет его некоторого горизонтального перемещения относитель но стопорного механизма 3 на роликах 5 и 32, покачивания крестовины 36 с штоком 7 на оси 9 и бокового горизонтального смещения блока верхнего ключа 1 путем поворота оси 41 вместе со штоком 7.

По окончании операции завинчивания или развинчивания механизмы 1 и 3 выключаются, полностью освобождая проходные их отверстия. Производится подъём или спуск бурильной

70111 .4

(или обсадной) колонны, и в конце операции оба механизма 1 ri 3 несколько приспускаются вниз для размещения над ними элеватора, на котором производится подъем или спуск бурильной колонны (или обсадной).

Ириспуск обоих механизмов 1 и 3 осуществляется с пульта путем частичного вьтуска из силовой колонны10 цилиндра 12 рабочего агента - сжатого воздуха с помощью управляемого обратного клапана 17 за счет подачи сжатого воздуха в полость под пор. шень 50, который перемещается и

fS своим штоком 49 принудительно приподнимает клапан 47, выпуская из колонны часть сжатого воздуха через .пульт в атмосферу.

Как только необходимьй припуск

20 ключа осзществится, подача с пульта сжатого воздуха под поршень 50 прекращается, и обратный клапан 47 под действием пружины 48 и оставшегося сжатого воздуха в силовой колонне25 цилиндре занимает крайнее нижнее положение, отсекая оставшийся сжатьй воздух от внешней среды. i При завинчивании процесс работы |ключа в основном аналогичен работе

30 при развинчивании и отличается лишь тем, что для обеспечения взвешивания завинчиваемой трубы (свечи) сначала подается рабочий агент в силовые цилиндры 4 дли поднятия блока верхнего ключа 1 в крайнее верхнее положение относительно стопорного механизма, а затем производится зажатие верхней половикы бурильного замка (трубы) верхним ключом с последу

и ющим завинчиванием.

По окончании спуска или подъема колонны труб на величину одной трубы и посадки ее на клиньевые зажимы в 2 роторе процесс повторяется с установки обоих механизмов по высоте с ответствующего завинчиванию или развинчиванию следующего резьбового соединения,

Ю

1. АВТОМАТИЧЕСКИ СТАЦИОНАРНЫЙ БУРОВОЙ КЛЮЧ, включающий связанные между собой механизм свинчивания и развинчивания и стопорный механизм, установленные на силовой, колонне посредством каретки с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оси силовой колонны, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы ключа за счет уменьшения износа резьбовых соединений, механизм свинчивания связан со стопорным механизмом через диаметрально расположенные относительно оси свинчиваемых или развинчиваемых резьбовых соединений дйа силовых цилиндра, стабилизатор- и качающуюся телескопическую опору. 2.Буровой ключ ПОП.1, отличающийся тем, что силовые цилиндры жестко связаны с одним из механизмов, причем штоки цилиндров имеют ролики, взаимодействующие с роликами другого механизма, при этом оси роликов взаимно перпендикулярны. 3.Буровой ключ ПОП.1, отлис S чающийся тем, что стабилиза,тор вьшолнен в виде цилиндра со што«Л ком, внутри которого размещена пружина сжатия. 4.Буровой ключ по п.2, отличающийся тем, что рабочая поверхность каждого ролика выполнена в виде двух сопряженных конических поверхностей, имевщих общее малое основание.

5-6 1 «Г -VJ 42

фиг,В fO V5