Автоматический элеватор для спуска и подъема бурильных труб Советский патент 1992 года по МПК E21B19/06 

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к устройствам для спуска и подъема бурильных труб.

Известен автоматический элеватор для спуска и подъема бурильных труб, включающий корпус и каретку, связанную тягами с захватными кулачками и рычагами, имеющими центрирующие элементы 1.

Недостатками известного элеватора являются сложность конструкции и низкая надежность работы из-за большого количества деталей и шарнирных соединений.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является автоматический элеватор для спуска и подъема бурильных труб, включающий корпус, установленные в нем захватные кулачки (зажимные плашки), которые кинематически связаны с центрирующими роликами, пружины 2.

Известное техническое решение нэ обладает требуемой надежностью из-за наличия большого количества тяг и шарниров, имеет увеличенную высоту, требует проведения ручных работ для снятия элеватора с бурильной колонны из-за отсутствия механизма раздвигания захватных клиньев.

Целью изобретения является повышение надежности за счет исключения тчг и лишних шарниров.

Цель достигается тем, что в автоматическом элеваторе для спуска и подъема бурильных труб, включающем, корпус, установленные в нем с возможностью БОЗ вратно-поступательного перемещение захватные кулачки, кинематически связанные с центрирующими роликами, имеющими рач N о о о

бочие поверхности, расположенные ближе к продольной оси корпуса, чем рабочие кромки захватных кулачков, и пружины, в корпусе выполнены направляющие окна, каждый захватный кулачок выполнен с вертикальным вырезом и боковыми прорезями, связан с другими кулачками пружинами и установлен в направляющем окне корпуса, центрирующие ролики установлены в вертикальных вырезах кулачков на осях, размещенных в боковых прорезях с возможностью ограниченного горизонтального перемещения относительно кулачков, кинематическая связь каждого захватного кулачка с центрирующим роликом выполнена в виде размещенных в захватном кулачке парных плунжерных цилиндров, плунжеры которых установлены с возможностью взаимодействия с осью центрирующего ролика.

На фиг.1 изображен автоматический элеватор, общий вид; на фиг.2 - тот же элеватор в исходном положении, вид сверху с разрезом; на фиг.З - то же в крайнем выдвинутом положении захватных кулачков относительно центрирующих роликов.

Автоматический элеватор включает корпус 1, выполненный с направляющими окнами 2 для возвратно-поступательного движения захватных кулачков 3. Захватные кулачки связаны между собой через пружины 4, снабжены парными плунжерными цилиндрами и выполнены с боковыми прорезями 5 для возвратно-поступательного движения центрирующих роликов 6. Парные плунжерные цилиндры состоят из просверленных о захватных кулачках 3 цилиндрических отверстий, в которых установлены плунжеры 7, и крышек 8 с полостями 9 для подачи рабочего агента. Центрирующие ролики б установлены в захватных кулачках 3 через подшипники 10 качения на осях 11 так, чтобы при нахождении бурильной трубы внутри элеватора (между центрирующими роликами 6) обеспечивался минимальный гарантированный зазор S 1-3 мм между наружной поверхностью бурильной трубы и захватными кулачками 3 (фиг.1), При подаче рабочего агента в парные плунжерные цилиндры этот зазор может изменяться до максимума, если захватные кулачки 3 выдвинуть в крайнее положение (фиг.З). Корпус 1 шарнирно сое- диненхо штропами 12 при помощи осей 13.

Автоматический элеватор работает следующим образом.

При спуске бурильной колонны ранее опущенная труба устанавливается на пнев- моклинья ротора буровой установки (на фигурах не показано), а захватные кулачки 3 находятся под муфтой, Подается рабочий

агент в парные плунжерные цилиндры. Пр этом рабочий агент попадает в полости 9 крышки 8 и давит на плунжеры 7, которые опираются на оси 11 центрирующих роликов б. Из-за того, что между центрирующи ми роликами находится труба, они опираются на ее наружную поверхность. Поэтому происходит выдвижение захватных кулачков 3 по направляющим окнам 2

0 корпуса 1 и растяжение пружин 4 до тех пор, пока оси 11 не упрутся в ограничительные поверхности боковых прорезей 5 захватных кулачков 3 (фиг.З).

Автоматический элеватор, подвешен5 ный на талевой системе буровой установки, приподнимается, а центрирующие ролики 6 перекатываются по наружной поверхности муфты бурильной трубы до ее верхнего конца, образуя воронку между центрирующими

0 роликами. Между центрирующими роликами 6 вводится следующая труба до точной посадки ниппеля второй трубы на муфту первой. Дальше продолжается перемещение элеватора вверх по свече, в процессе

5 которого производят свинчивание труб. После прохождения средней муфты свечи производят выпуск рабочего агента из парных плунжерных цилиндров. При этом за счет усилий сжатия пружин 4 рабочий агент вы0 водится из полостей 9, захватные кулачки 3 перемещаются в сторону оси свечи (скважины) до упора осей 11 в крайние (ограничи- телдьные) поверхности боковых прорезей 5. Из-за того, что между наружной поверх5 ностью трубы (свечи) остается зазор, центрирующие ролики 6 продолжают перекатываться по наружной поверхности трубы (свечи), а автоматический элеватор поднимается до тех пор, пока захватные ку0 лачки 3 не упрутся в нижнюю опорную поверхность муфты, обеспечивая подхват и спуск бурильной колонны.

При лодьсме бурильной колонны после ее установки на пневмоклинья ротора авто5 матический элеватор опускается по трубе, центрирующие ролики 6 перекатываются по наружной поверхности трубы (свечи). Одновременно машинным ключом (на фигурах не показан) производят отвинчивание замко0 вого соединения. После прохода отвинченного замкового соединения элеватор останавливают так, чтобы захватные кулачки 3 оказались ниже муфты бурильной колонны. Отвернутую трубу (свечу)

5 приподнимают и переносят на подсвечник, а автоматический элеватор поднимают. При этом захватные кулачки 3 опираются на нижнюю опорную поверхность муфты, подхватывают и поднимают бурильную колонну.

Благодаря тому, что упрощается конструкция элеватора, повышается надежность его работы и тем самым производительность труда.

Формула изобретения Автоматический элеватор для спуска и подъема бурильных труб, включающий корпус, установленные в корпусе с возможностью возвратно-поступательного переме- шения захватные кулачки, кинематически связанные с центрирующими роликами, имеющими рабочие пбверхности, расположенные ближе к продольной оси корпуса, чем рабочие кромки захватных кулачков, и пружины, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, в корпусе

0

5

выполнены направляющие окна, каждый захватный кулачок выполнен с вертикальным вырезом и боковыми прорезями, связан с другими кулачками пружинами и установлен в направляющем окне корпуса, центрирующие ролики установлены в вертикальных вырезах кулачков на осях, размещенных в боковых прорезях с возможностью ограниченного горизонтального перемещения относительно кулачков, кинематическая связь каждого захватного кулачка с центрирующим роликом выполнена в виде размещенных в захватном кулачке парных плунжерных цилиндров, плунжеры которых установлены с возможностью взаимодействия с осью центрирующего ролика.

Использование: при бурении скважин. Сущность изобретения: каждый захватный кулачок выполнен с вертикальным вырезом и боковыми прорез.ями, связан с другими кулачками пружинами и установлен в направляющем окне корпуса. Центрирующие ролики установлены в вертикальных вырезах кулачков на осях, размещенных в боковых прорезях с возможностью ограниченного горизонтального перемещения относительно кулачков. Кинематическая связь каждого захватного кулачка с центрирующим роликом выполнена в виде размещенных в захватном кулачке парных плунжерных цилиндров, плунжеры которых установлены с возможностью взаимодействия с осью направляющего ролика. Под действием плунжерных цилиндров при контакте центрирующих роликов с трубой происходит,выдвижение захватных кулачков, пружины растягиваются. Предусмотрено прохождение средней муфты свечи при спуске элеватора по свече. 3 ил. (Л С

.f

Фиг. 2.