Устройство для перемещения труб в штангоприемник буровой вышки Советский патент 1992 года по МПК E21B19/00 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к технике подвески в вышке труб малого диаметра и глубиннонасосных штанг при спуско-подъ- емных Операциях, производимых передвижными агрегатами ремонта.эксплуатационных скважин.

Известна система АСП-3, устанавливаемая на стационарных скважинах предназначенная для установки бурильных труб в магазин и на подсвечник, включающая также механизм захвата и подъема свечи, центратора, автоматического элеватора, кронб- лока и раздвоенного талевого блока. Принцип работы этой системы заключается в том. что бурильная свеча, удерживаемая механизмом захвата, при свободном обхвате ее по периметру, вращается при свинчивании - развинчивании, после чего спускается в скважину или переносится к месту ее установки или устанавливается на подсвечник и в магазин.

Недостатком такой системы является то, что она не предусматривает частичного удержания, веса бурильной свечи при ее свинчивании - развинчивании, ввиду того возможен износ резьбы. Кроме того, эта система не предназначена для установки длинномерных штанг, а также труб малого диаметра, имеющих малое поперечное сечение. Больший вес системы не представляет возможным установить ее на передвижном подъемном агрегате.

Известно устройство для размещения труб, включающее в себя магазин для установки труб, гидроприводной рычаг для перемещения труб и установки их в магазин, монтируемый на передвижном агрегате. Однако последнее не предусматривает подвески глубиннонасосных штанг в штангоп- риемник того же агрегата.

Известно устройство для переноса бурильных труб в штангоприемник буровой вышки, включающее в себя гидроприводной рычаг с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях и вертикального поступательного перемещения с трубозахватом на свободном конце в виде корпуса с боковой прорезью и опорных роликов для взаимодействия с опорным буртом трубы, при производстве свинчивания - развинчивания труб и переноса их от центра скважины к месту их установки и наоборот. Вертикальное поступательное перемещение производится канатом, перекинутым через ролик, установленный на верху вышки.

Однако устройство не предназначено для подвески глубиннонасосных штанг.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей за счет обеспечения подвески в штангоприемник труб малого диаметра и глубиннонасосных штанг.

Поставленная цепь достигается тем, что устройство, включающее установленный в верхней части буровой (эксплуатационной) вышки передвижного агрегата с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях и вертикального поступательного перемещения гидроприводной рычаг с трубозахватом на свободном конце в виде корпуса с боковой прорезью и опорных роликов для взаимодействия с опорным буртом трубы, снабжено клиновым

захватом с боковой прорезью, на корпусе трубозахвата симметрично прорези установлены на горизонтальных осях боковые ролики, а в нижней его части жестко закреплены вертикальные направляющие, нижние

0 концы которых связаны между собой поперечиной, корпус клинового захвата подпружинен относительно корпуса трубозахвата и установлен с возможностью перемещения по направляющим и взаимодействия ниж5 них торцов клиньев с поперечиной в нижнем своем положении, при этом корпус клинового захвата связан гибкими звеньями, перекинутыми через боковые ролики, с пружинными элементами,, закрепленными в

0 нижней части вышки, а его боковая прорезь сориентирована с боковой прорезью трубозахвата.

Таким образом, штанга, посаженная своим раструбом на опорные ролики, вы5 полненные по профилю последних, перекатывается по ним при свинчивании - развинчивании, а после развинчивания при подъеме штанг из скважины рычагом будет приподнята клиновым захватом за тело

0 штанги и перемещена рыиагом к штангоп- риемнику (люстре), заведена в прорезь последнего и при опускании рычага клиновой захват, опускаясь и опережая его, посадит штангу раструбом на грани прорези штан5 гоприемника (люстры) и наоборот при спуске колонны штанг в скважину.

На фиг. 1 изображена установка устройства на вышке (мачте) передвижного агрегата ремонта скважин (механизм складывания

0 в процессе последнего показан дополнительно штрихпунктиром), общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 (магазин для установки труб и подвески труб малого диаметра и штанг); на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг.

5 1; на фиг. 4 - сменный клиновой захват штанги, когда раструб последней находится на опорных роликах для свинчивания - развинчивачия (вид спереди со стороны боковой прорези); на фиг. 5 - то же, вид сбоку,

0 когда штанга поднята клиновым захватом, а раструб штанги освободился для установки последней в штангоприемник вышки; на фиг. 6 - то же, вид сверху; на фиг. 7 - автоматический штанговый элеватор, вид сбоку;

5 на фиг.8 - то же. вид сверху; на фиг.9 и 10 - аксонометрия синхронно сходящихся клиньев элеватора: на фиг. 11 - центратор, вид сбоку; на фиг. 12 - то же, вид сверху; на фиг. 13-22 - последовательность нового технологического процесса на примере установки и снятия штанги (колена штанг) в штангоприемник и из него при подъеме колонны штанг из скважины и при спуске ее в скважину.

Устройство для перемещения труб (глу- биннонасосных штанг) в штангоприемник буровой (эксплуатационной) вышки содержит правый 1 и левый 2 штангоприемники. вышки 3 передвижного агрегата, подвесной блочек 4, упор 5, тележку б, монорельс 7, канат 8, левый 9 и правый 10 магазины для труб трубный 11 и штанговый 12 элеваторы, направляющий канат 13 тележки 6, привод 14 клинового захвата штанг, рукоятку 15 управления, катушки-лебедки 16, приспособление для установки низа труб 17, трубо- захват(штангозахват) 18, тяговые канаты 19 для складывания системы на передвижном агрегате, гидроприводной рычаг 20 с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях и вертикального поступательного перемещения, последнее осуществляется с помощью катушки-лебедки, раздвоенный та/.еаый блок 21, центратор для труб и штанг 22, ключ для свинчивания - развинчивания труб и штанг 23.

Трубозахват (штангозахват) 18 содержит корпус 24 с выступами 25, расстояние между которыми больше, чем диаметр тела трубы малого диаметра (штанги) и меньше, чем диаметр муфты трубы (бурта раструба штанги). Последнее предотвращает выпадение трубы (штанги) из трубозахвата(штанго- захвата). Корпус 24 по периметру снабжен роликами 26, которые служат для перемещения по ним торца муфты трубы (раструба штанги). Для приподьема трубы (штанги) за тело предусмотрен клиновой захват, клинья 27 и подвижное в вертикальном положении основание 28 с внутренними наклонными поверхностями под наружные поверхности клиньев 27. Пружины 29 служат для опускания основания 28 в нижнее положение. Подъем корпуса 24 в верхнее производится пружиной 30 через канат 31 по вертикальным направляющим 32, верхний конец которого перекинут через ролики 33 и крепится в ушках основания 28.

Нижний конец каната 31 неподвижно укреплен к полу скважины или к какому-либо другому неподвижному упору, при котором канат не мешает движению талевой системы. Поперечина 34 для упора клиньев 27 связывает вертикальные направляющие 32.

Конструкцию элеватора рассмотрим на примере штангового элеватора 12.

При спуско-подъемных операциях с глу- биннонэсосными штангами при установке

их в штангоприемники 1 или 2 необходимо опускание элеватора 12 вниз по штанге при подъеме и поднятие элеватора по штанге вверх при спуске колонны штанг.

При работе с коленами штанг необходимо, чтобы элеватор проходил промежуточное муфтовое соединение. Элеватор 12 предусматривает это.

Корпус 35, постоянно подвешенный на

0 талевой системе, и шайба 36, устанавливаемая на устье скважины, имеют пазы с двумя клиновыми вкладышами 37-39 в каждом. Внутренний профиль вкладышей соответствует раструбу штанги. Плоскости аа и бб

5 с возможностью попарного синхронного движения вкладышей благодаря связям 40 взаимно перпендикулярны (показано в аксонометрии), а по ширине вкладыша не мешают друг другу при подхвате колонны

0 штанг под раструб. Аналогичная система 41 (аа) для синхронного схождения предусмотрена для клиновых вкладышей 38 и 39. Ролики 42 корпуса 35, связанные с вкладышами 37, под действием веса и пружин 43

5 рычажно-штырьевой системы 44 и 45 могут сходиться к центру. При опускании элеватора ролики 42 раздвинуты, контактируясь с телом штанги, и рычажно-штырьевая система подняла клиновые вкладыши, благода0 ря чему сечение корпуса увеличено для прохождения муфтового соединения. Клиновые вкладыши 38 и 39 шайбы 36 при спуске колонны штанг в скважину пружиной 46 подняты.

5

Для захвата раструба колонны штанг при их спуске на корпусе 35 имеется упор 47, который сжимает через бобышку 48 пружину 46 и вкладыши 38 и 39 сведены для

0 посадки раструба на них. При подъеме колонны, когда пружина сжата, вкладыши соб- ственным весом имеют возможность сойтись к центру. Раздвижение вкладышей 38 и 39 для беспрепятственного прохожде5 ния муфты снизу вверх может произойти самой же муфтой штанги. Центратор 22, прикрепленный к верхней раме для установки труб, состоит из поворотного рычага 49, имеющего на конце зев с защелкой 50 и

0 пружину 51. Защелка 50 связана с канатиком 52, прикрепленным другим концом- к раме. В горизонтальном положении зев закрыт защелкой 50 действием пружины 53. В повернутом положении центратора (поло5 жение И) канат натянут и защелка 50 повернута по часовой стрелке: вход в щев открыт. В горизонтальное положение рычаг может поворачиваться автоматически после прохождения талевого блока действием пружины 51 или же собственного веса.

Описание принципа действия производится на примере работы со штангами.

При спуско-подьеме глубиннонасосных штанг после посадки штанг на нижний элеватор верхний элеватор нужно приспустить с тем, чтобы освободить верхний раструб штанги для захвата за него рычагом переноса. Ввиду большей гибкости колена штанг последние без промежуточных опор могут прогнуться. Для предотвращения продольного изгиба необходимы центрирующие устройства, поддерживающие колено штанг и предотвращающие продольный изгиб.

Принцип работы заключается в следующем. Поднятую штангу из скважины, после того как элеватор опустился по штанге вниз и освободился раструб штанги, подхватывают рычагом 20 переноса. Раструб верхней штанги при этом садится на ролики 26. Таким образом, в процессе свинчивания - раз- винчивания штанги (колена штанг) последняя своим раструбом перекатывается по роликам, благодаря чему обеспечивается свободное вращение штанги.

После того, как штанга отвинчена штан- гозахват с помощью рычага переноса отводят от центра скважины и подводят к гребенке для подвески. Так как на роликах штангозахвата штанга сидит своим раструбом, а для подвески на гребенки требуется, чтобы раструб был свободный, предусмотрен при подъеме штанги в штангозахвате.

При подъеме рычага переноса вверх к гребенке канат 31 натягивается и пружина 30. преодолевая сопротивление пружины 29. приподнимает основание 28, клинья 27 опускаются по направляющим основания 28 и хватают штангу за тело. При дальнейшем приподъеме штанга своим освободившимся раструбом высосывается из корпуса штангозахвата, ее рычагом переноса заводят в прорезь гребенки и опускают с тем, чтобы она села своим раструбом на гребенку. Аналогичным способом заводят следующую штангу. При спуске колонны глубиннонасосных штанг в скважину производят операции в обратном порядке: освобождают гребенку штангозахвата.

/

Аналогичная установка может быть использована для подвески труб малого диаметра.

Для работы с трубами малого диаметра используется тот же гидроприводной рычаг 20. что и со Штангами. Воронкообразный захват штанг на конце его заменяется на трубозахват 18.

Описание кинематики процесса движения точки подвеса штанг (труб) узлов механизма.

Подъем колонны штанг (слева направо) (фиг. 13-22). Фиг. 13 - штангозахват 18 роликами 26 удерживает штангу за верхний раструб муфты над устьем скважины ниже

штангоприемника 2. Производят развинчивание. Талевый блок 21 опускается. Колонна штанг посажена на шайбу штангового элеватора 18. Фиг. 14 - развинчивание закончено. Ключ 23 отведен от устья скважины.

Талевый блок 21 опустился вниз полностью. Колено штанги штангозахватом 18 приподнято из муфты колонны штанг. Фиг. 15 - колено отведено от устья скважины. Талевый блок 21 двигается вверх. Фиг. 16 - колено отодвигается в сторону (влево) к штангоприемнику 2. Талевой блок продолжает двигаться вверх. Фиг. 17 - приподнимают рычаг 20, канат 21, натягивают и поднимают клиновый подъемникк 27,28, который перехватывает колено за тело и приподнимает раструб штанги выше уровня штангоприемника 2. Фиг. 18 - то же самое колено штанг заведено в прорезь штангоприемника 2. Фиг. 19 - то же самое. Рычаг 20

опускается, опускается также при этом штангозахват 18, штанга раструбом посажена в прорезь штангоприемника 2. Фиг. 20 - тальблок 21 достиг своего крайнего верхнего положения. Штангозахват 18 отведен от

штанги в положение начала прорези штангоприемника 2. Фиг. 21 - штангозахват 18 переведен на середину штангоприемника 2. Тальблок 21 пошел вниз, колонна штанг посажена на стаканчик 35 элеватора 12, Фиг.

22 - то же, штангозахват 18 подошел к колену штанг на центре скважины, ключ 23 наведен на муфтовое соединение.

Спуск штанг в скважину производится в обратном порядке (см. указательную стрелку справа налево). Заполнение второй половины производится аналогично.

При прохождении талевого блока 21 центратор 22 действием талевой системы отклоняется, зев 54 рычага 40 при этом открывается.

Формула изобретения Устройство для перемещения труб в штангоприемник буровой вышки, включающее установленный в верхней части буровой вышки с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях и вертикального поступательного перемещения гидроприводной рычаг с трубозахватом на свободном конце в виде корпуса с боковой прорезью и опорных роликов для взаимодействия с опорным буртом трубы, отличающееся тем, что. с целью расширений эксплуатационных возможностей за счет обеспечения подвески в штамгоприемник труб малого диаметра и глубин- нонасосных штанг, оно снабжено клиновым захватом с боковой прорезью, на корпусе трубозахвата симметрично прорези установлены на горизонтальных осях боковые ролики, а в нижней его части жестко закреплены вертикальные направляющие, нижние концы которых связаны между собой поперечиной, корпус клинового захвата подпружинен относительно корпуса трубозахвата

0

и установлен с возможностью перемещения по направляющим и взаимодействия нижних торцов клиньев с поперечиной в нижнем своем положении, при этом корпус клинового захвата связан гибкими звеньями, перекинутыми через боковые ррлики, с пружинными элементами, закрепленными в нижней части буровой вышки, а его боковая прорезь сориентирована с боковой прорезью трубозахвата.

Изобретение расширяет эксплуатационные возможности за счет обеспечения подвески в штангоприемнике труб малого диаметра и глубиннонасосных штанг на передвижных агрегатах для ремонта скважины. Сущность изобретения: устройство включает гидроприводной рычаг, имеющий возможность поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях и вертикальное поступательное перемещение, оснащенный трубозахватом (штангозахватом) на свободном конце в виде корпуса с боковой прорезью и опорных роликов, взаимодействующих с раструбом штанги,, при производстве свинчивания-развинчивания труб и переносе их от центра скважины к месту их установки и наоборот. Вертикальное поступательное перемещение производится канатом, перекинутым через подвесной блочек. Для приподъема глубин- нонасосной штанги за тело в штангезахвате предусмотрен подвижной относительно корпуса штангозахвата клиновой захват: клинья и основание, пружина, служащая для опускания основания в нижнее положение. Подъем корпуса в верхнее положение производится пружиной через канат по вертикальным направляющим, верхний конец которого перекинут через ролики и крепится к основанию. При подъеме колонны глубиннонасосных штанг из скважины при подземном ремонте подводят гидроприводной рычаг к поднятой из скважины штанге колонны штанг, посаженной на устье скважины на шайбу с клиновыми вкладышами. Приподнимают штангозахват до соприкасания опорных роликов с раструбом штанг и производят развинчивание резьбового соединения. После чего производят перехват штанги за тело клиновым захватом и при- подъем ее раструба над опорными роликами путем опережающего подъема основания 28 над подъемом гидроприводного рычага. Благодаря этому освобождается раструб штанги для подвески за него штанги в штангоприемник. Спуск колонны штанг производится в обратном порядке. 22 ил. ч Ј Ч| О О ел

/

фаг.1

If)

Ґ

S

Фиг. 6

4/

Фиг. в

39

I

Фиг iO

г/я

91- жф

W Мф

Ј1- гл&

9t90fra

фиг. 16

Фаг. 17

If)

(О

о

ч-

Фаг. 21

Фиг. 22