Устройство для удержания бурильной колонны Советский патент 1992 года по МПК E21B19/10 

мещения. Одна плашка 8 из каждой лары подпружинена относительно опоры 13. Нижние плашки 9 в исходном положении сдвинуты относительно верхней плашки 8 к оси устройства. При включении гидроцилиндров зажимное кольцо, связанное тягами 17

с ПД 4, перемещается вверх с ПД 4 и плашками 8 и 9 надежно зажимая бурильную колонну. Наличие ПД 4 с плашками 8 и 9 обеспечивает также удержание колонны при повышении давления в скважине. 1 з.п.ф-лы, б ил.

Изобретение относится к буровой технике и м.б. использовано в автоматизированных буровых установках при спуско-подъем- ных операциях. Цель изобретения - повышение надежности устройства в работе. Устройство содержит кольцо-обойму 1 с клиновыми направляющими 2 с опорами, плашкодержатели (ПД) 4 с опорами для плашек, основные плашки 8, дополнительные плашки 9 с тягами 10, шарнирно соединенные с соответствующими основными. При этом ПД 4 выполнены с противоположно ориентированными клиновыми направляющими 6 и 7 и дополнительными опорами 13 на верхнем торце. Плашки 8 и 9 выполнены со скосами, ответными клиновым направляющим 6 и 7иустановлены в них с возможностью переё U- х С 22 Фиг 4

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано в автоматизированных буровых установках при спуско-подьемных операциях.

Известен механизм, предназначенный для удержания бурильной колонны, содержащий зажимное кольцо с окнами, плашко- держатель, плашки с гидроцилиндрами, средства для заклинивания плашек, но он имеет большое кинематических звеньев и гидроцилиндров, которые требуют определенной схемы управления для их последовательного включения. Кроме того, недостатком устройства является то, что плашки при удержании трубы внедряются зубьями в ее тело на всю глубину независимо от веса трубы и направления нагрузки вдоль ее оси. Устройство работает на максимальной мощности, что приводит к быстрому износу его звеньев, особенно зубьев плашек, а это снижает надежность удержания колонны и повышает износ грубы удерживаемой колонны.

Известно устройство для удержания бурильной колонны, содержащее основание, кольцо-обойму с плашками, зажимное кольцо с ползунами, упоры и тяги с плунжерными гидроцилиндрами. Недостатком этого устройства является, как и в предыдущем устройстве, работа с использованием полной мощности гидроцилиндров зажима колонны труб независимо от ее веса или реакции скважины (давления в скважине, выбрасывающего колонну), что приводит к повышенному износу зубьев плашек и поверхности труб колонны, а следовательно, снижает надежность удержания при длительной эксплуатации. ,

Известно устройство, предназначенное для удержания бурильной колонны на весу, содержащее корпус с клиновыми направляющими, устройство для перемещения плашек, плашкодержатель со сферической опорой и установленной на ней плашкой. Работа устройства основана на самозаклинивании трубы относительно плашки, установленной на сферической опоре. Недостаток устройства заключается в том, что в момент самозаклинивания трубы плашка на сферической опоре поворачивается на угол самоторможения, поэтому нагрузка на рабочую поверхность плашки распределяется неравномерно (кромочное давление). Отсюда повышенный износ плашек, а следовательно, ненадежность удержания трубы.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности работы устройства за счет равномерного распределения нагрузки на рабочие поверхности плашек.

Поставленная цель достигается тем. что в устройстве для удержания бурильной колонны, включающем кольцо-обойму с клиновыми

направляющими, плашкодержатели выполнены с противоположно ориентированными направляющими, на которые установлены связанные между собой шарнирно посредством тяги две плашки, одна из которых

подпружинена относительно опоры, установленной на верхнем торце плашкодержа- теля, при этом, рабочая поверхность нижней плзшки сдвинута к оси устройства относительно рабочей поверхности другой

плашки.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид, разрез по гидроцилиндрам; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг, 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг, 4 - вид I на фиг. 3, проход

трубы с замком во время спуска; на фиг 5 то же, момент касания трубы плашкой во

время перемещения плашкодержателя; на

фиг. 6 - то же, предварительный зажим.

Устройство содержит кольцо-обойму 1 с

клинообразными направляющими 2, выполненными наклонными к оси 3 под углом, на которых установлены четыре плашкодержателя 4. На плашкодержателях 4 кроме основной направляющей 5, контактирующей с

кольцом-обоймой 1, выполнены дополнительные противоположно ориентированные клиновые направляющие 6 и 7, углы наклона относительно устройства являются само- тормоэящими. Расчетные углы и fh равны от 0-20.. На направляющих 6 и 7 установлены плашки 8 и 9, шарнирно связанные тягой 10 и поджатые пружинами 11 и 12 к опорам 13 и 14, Причем рабочая поверхность 15 плашек 8 находится в параллельной плоскости, отстоящей на расстоянии L от плоскости, в которой находится рабочая поверхность 16 плашек 9. Причем, мин выбирается, исходя из необходимости самоустановки плашек 8 и 9 в условиях буровых работ, а определяется оптимальной величиной хода плашек 8 и 9, которым определяются габариты устройства. Расчетная величина для разрабатываемого объекта составляет 0,5-5 мм.

Рабочая поверхность 16 плашек 9, расположенных в средней части плашкодержа- телей 4, находится ближе к оси устройства, чем рабочая поверхность другой плашки, в этом, случае устройство работает как самоустанавливающийся механизм. Плашкодер- жатели 4 тягами 17 шарнирно связаны с зажимным кольцом 18, которое посредством направляющих 19 установлено в кольце-обойме 1. Гидроцилиндры 20 связывают кольцо-обойму 1 и зажимное кольцо 18. Устройство предназначено для удержания трубы 21 с замком 22.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении зажимное кольцо 18 гидроцилиндрами 20 опущено & нижнем положении, которое обеспечивает разведение плашкодержателей 4 для прохождения колонны труб 21 с замками 22. Как только труба 21 с замком 22 пройдут мимо плашек 8 и 9, включаются гидроцилиндры 20, которые зажимное кольцо 18 по направляющим 19 перемещает вверх, приближая к кольцу-обойме 1. Движением зажимного кольца 18 вверх посредством тяг 17, шар- нирно установленных на нем, перемещаются вверх плашкодержатели 4 по направляющим 2. Направляющие 2 на кольце-обойме 1 выполнены наклонными к оси 3, поэтому перемещение плашкодержателей 4 происходит по двум координатам вверх вдоль трубы и радиально к ней. Перемещение плашек 8 и 9, установленных на плашкодержателях 4, происходит по той же траектории до тех пор, пока плашки 9 не коснутся трубы 21. Коснувшись трубы 21, плашки 9 притормаживаются, а плашкодержатели 4 продолжают свое движение вверх. Остановка плашек 9 вызывает остановку в осевом перемещении плашек 8 за счет тяг 10, установленных между ними. Так как плашки 8 и 9 расположены на направляющих, образующих клин, при остановке их осевого перемещения остается радиальное их перемещение к оси трубы 21. Так как углы и Д на плашкодержателе 4 различны, плашки 9 внедряются с меньшей подачей, чем плашка 8, но обе плашки 8 и 9

перемещаются относительно плашкодер- жателя 4 в новое положение, сжав пружины 11. Остановка плашкодержателей 4 происходит, когда усилий гидрсцилиндров 20 не- достаточно для дальнейшего внедрения рабочих поверхностей 15 и 16 плашек 8 и 9 в тело трубы 21. После остановки плашкодержателей 4 вес трубы 21 с талевой системой (не показана) передают на устройство

(припускают канат). Так как плашкодержа- тели 4 удерживаются гидроцилиндрами 20 и находятся на направляющих 2 с углом самоторможения у они остаются неподвижными, а плашки 8 и 9, удерживающие трубу 21,

под ее весом будут перемещаться по направляющим 6 и 7 плашкодержателей 4, при этом плашки 8 будут заклиниваться между трубой 21 и плашкодержателями 4 тем сильнее, чем больше вес трубы 21.

Если в это время давление в скважине будет больше, чем. вес трубы 21, и труба 21 будет выбрасываться вверх, то плашки 9 будут заклиниваться между трубой 21 и плашкодержателями 4 в другую сторону тем сильнее,

чем больше сила, выбрасывающая трубу 21. Тем самым происходит самозэклинивание плашек 8 и 9 с усилием зажима, зависящим от нагрузки, создаваемой удерживаемой трубой 21 (щадящий режим работы рабочих

поверхностей 15 и 16 ползунов 8 и 9). Характерно, что внедрение рабочих поверхностей 15 и 16 плашек 8 и 9 происходит всей плоскостью равномерно, исключая кромочное давление. Для того, чтобы отпустить трубу

21, включают гидроцилиндры 20 в другую сторону, плашкодержатели 4 по направляющим 2 перемещаются зажимным кольцом 18 вниз и от оси трубы 21. Плашки 8 и 9 вначале перемещаются радиально, выходя рабочими поверхностями 15 и 16 из тела трубы 21, а затем пружинами 11 и 12 возвращаются в исходное положение и вместе с плашкодержателями 4 опускаются вниз, трубу 21 выводят из устройства.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает долговечность работы устройства и надежность удержания колонны труб.

Формула изобретения 1. Устройство для удержания бурильной колонны, включающее кольцо-обойму с клиновыми направляющими, плашкодержатоли с опорами для плашек и плашками, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе, оно снабжено дополнительными плашками с тягами, каждая из которых шарнирно соединена с соответствующей плашкой, плашкодержатели выполнены с противоположно ориентированными клиновыми направляющими и дополнительными опорами на верхнем торце, при этом плашки выполнены со скосами, ответными клиновым направляю- щим плашкодержателей, и установлены в последних с возможностью перемещения.

причем одна из плашек каждой пары подпружинена относительно дополнительной опоры.

Фиг.г

в

17

Фиг. 5

Редактор И. Ванюшкина Техред М.Моргентал

Заказ 247Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.г4/5

Фиг.6

Корректоры. Ревская