Ключ для свинчивания и развинчивания скважинных труб Советский патент 1992 года по МПК E21B19/16 

Ф(/г. 2

Изобретение относится к устройствам для механизации спускоподьемных операций при ремонтах и бурении нефтегазовых скважин, а именно для свинчивания и развинчивания скважинных труб.

Известны ключи высокой степени механизации, имеющие встроенные захватные органы, т. е. на требующие применения ручных трубных ключей.

Однако из-за наличия встроенных захватных устройств в роторах таких ключей возникают большие распорные усилия, что делает необходимым выполнение всех элементов ключа весьма прочными, а следовательно, и тяжелыми.

Одним из способов снижения массы в этом случае является создание ключей с замкнутым ротором.

Однако ключи этого вида не могут работать на скважинах, эксплуатируемых УЭЦН, без дополнительных устройств и кроме того не имеют возможности оперативно отводиться от устья скважины. Поэтому появились размыкаемые ключи.

Известен размыкаемый ключ для свинчивания и развинчивания скважинных труб, содержащий замыкаемую роторную шестерню с встроенными в нее захватными органами, редуктор и реверсивный двигатель.

Недостатком такого ключа является повышенная трудоемкость изготовления роторной шестерни, вызванная наличием трех шарниров и фиксатора, а также необходимостью создания соединений ее частей с минимальными зазорами. Кроме того, долговечность такого ключа значительно снижена из-за возникновения неизбежного повышенного износа в шарнирных парах и фиксаторе, которые работают в условиях высоких нагрузок и загрязненности абразивными фракциями скважинкой жидкости.

За прототип принят наиболее близкий к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату при его использованиитрубныйключдлясвинчивания-развинчивания скважинных труб, содержащий замыкаемую роторную шестерню, состоящую из двух частей с встроенными в нее захватными органами, редуктор и реверсивный двигатель.

Данному ключу присущи недостатки, связанные с большой массой и габаритами, отсутствием устройства компенсации износа шарнира и замка, а также сложностью редуктора, который передает вращение на роторную шестерню с помощью сателлитов.

Целью изобретения является повышение надежности, снижение массы и габаритов ключа.

Поставленная цель достигается тем, что ключ для свинчивания и развинчивания скважинных труб, содержащий размещенные в корпусе с откидной створкой роторную шестерню с проемом, откидной вкладыш, замковое соединение на одном из концов вкладыша и ответной поверхности проема роторной шестерни, встроенные в роторную шестерню захватные элементы,

установленные на осях опорные ролики и кинематически связанный с роторной шестерней редуктор с приводом, снабжен механизмом захвата и удержания отъемного вкладыша, установленным на откидной

створке, на другом конце отъемного вкладыша и сопрягаемой с ним поверхности проема роторной шестерни выполнено дополнительное замковое соединение, оси опорных роликов закреплены в роторной

шестерне и вкладыше, а опорные ролики установлены на осях в два ряда, редуктор связан непосредственно с роторной шестерней, механизм захвата и удержания отъемного вкладыша выполнен в виде

подпружиненной относительно створки вилки с серновидной пластиной и козырька в верхней части створки, при этом ось в отъемном вкладыше выполнена более длинной, чем остальные для взаимодействия с

козырьком створки при извлечении вкладыша из проема роторной шестерни, козырек и вилка установлены с возможностью отсоединения от оси отъемного вкладыша при взаимодействии серновидной пластины с

корпусом для отсоединения отъемного вкладыша от откидной створки при ее закрытии. Кроме того, одна из частей роторной шестерни имеет местное утончение для компенсации износов в замковом соединении.

Применение предложенного решения позволяет:

Резко снизить диаметральные габариты в наиболее металлоемких частях корпуса ключа (а следовательно, и массу) вследствие

размещения опорных роликов непосредст- венио на роторной шестерне и вкладыше.

Создать конструкцию замыкаемой роторной шестерни, не содержащей участков без зубьев из-за наличия замковых соединений на обоих концах частей роторной шестерни, а следовательно, упростить редуктор, исключив сателлиты.

, Повысить надежность ключа в работе введением в роторную шестерню устройства компенсации износов в замковых соединениях в виде местного уточнения роторной шестерни (что снижает так же и требования к точности изготовления роторной шестерни).

Как показали исследования, снижение габаритных размеров и массы ключа позволяет сократить время на подготовительно- заключительные операции при работе с одной трубой на 2 с. Кроме того отмечено увеличение срока службы ключа на 20%.

Таким образом, изобретение отвечает критерию существенные отличия.

На фиг. 1 изображен ключ для свинчивания и развинчивания скважинных труб, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. разрез вращателя ключа с закрытой створкой; на фиг. 3 - то же, только с открытой створкой, а римской цифрой I отмечено устройство компенсации износов в замковых соединениях роторной шестерни, а на фиг. 4 изображен разрез Б-Б и показано закрепление осей роликов, установленных в роторной шестерне; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 2.

Ключ для свинчивания и развинчивания .скважинных труб содержит вращатель 1 с роторной шестерней 2, в которую вмонтированы захватные органы 3, осуществляющие сцепление с трубами. Вращатель закреплен консольно на слайдере 4. удерживающем на весу и от поворота колонну труб. Зев ключа закрывается створкой 5, а проем роторной шестерни 2 закрывается отъемным вкладышем, имеющим на обоих концах замковые соединения. Для удержания этого вкладыша служит подпружиненный штырь 7, имеющий на конце вилкообразную пластину 8, а для исключения захвата вкладыша при закрытом зеве ключа служит серповидная пластина 9. Пружина штыря 7 на фигурах обозначена 10. На роторной шестерне 2 и вкладыше 6 укреплены оси 11, а на них укреплены опорные ролики 12, состоящие из подшипников с бандажами для восприятия радиальных нагрузок, возникающих при вращении роторной шестерни.

Ключ работает следующим образом.

Колонна скважинных труб фиксируется на весу слайдером 4. На муфту трубы устанавливается нижним концом другая труба, подвешенная на элеваторе. На эту трубу надвигается вращатель и закрывается створка 5, при этом серповидная пластина 9 упирается в выступы, выполненные в корпусе вращателя, а вилкообразная пластина 8 останавливается в положении, при котором ось вкладыша 11 освобождена и может роторная шестерня вращаться, не зацепляясь осями 11 роликов 12 за вилкообразную пластину 8. Одновременно с закрытием створки происходит замыкание роторной шестерни 2 вкладышем 6, который своими замковыми пазами зайдет в ответные пазы роторной шестерни. Включается привод 13

вращателя. Крутящий момент от привода 13 передается на быстроходный вал вращателя и далее через вал-шестерню 14 поступает на роторную шестерню 2. Захватные органы

3 производят захват и начинают вращать трубу. Из-за наличия больших распирающих нагрузок, возникающих в разрезной роторной шестерне 2, имеющие место в замковых соединениях зазоры устраняются. С целью

0 достижения возможно больших упругих перемещений сторон зева роторной шестерни 2, в последней выполнен надрез. После свинчивания или развинчивания труб привод механизма включается в обратную сто5 рону, и происходит освобождение трубы захватными органами. Имеющие место распорные силы уменьшаются до нуля, и концы разрезной роторной шестерни 2 возвращаются в исходное положение. Затем открыва0 ется сворка, при этом козырек 15, выполненный на верхней стороне створки, взаимодействуя с более длинной осью 11 во вкладыше, выдергивает вкладыш из замковых соединений роторной шестерни 2. а под

5 действием пружины 10 освобожденная серповидная пластина, а следовательно и вилкообразная пластина начинают движение к оси 11 и подхватывают вкладыш 6 при открытом положении створки 5. Вращатель 2

0 отводят от трубы, освобождают спэйдер 4 от веса труб и полученное соединение опускается или поднимается до следующего стыка. Формула изобретения 1. Ключ для свинчивания и развинчива5 ния скважинных труб, содержащий размещенные в корпусе с откидной створкой роторную шестерню с проемом, отъемный вкладыш, замковое соединение на одном из концов вкладыша и ответной поверхности

0 проема шестерни, встроенные в роторную шестерню захватные элементы, установленные на осях опорные ролики и кинематически связанный с роторной шестерней редуктор с приводом, отличающийся

5 тем, что, с целью повышения надежности, снижения массы и габаритов, он снабжен механизмом захвата и удержания отъемного вкладыша, установленным на откидной створке, на другом конце отъемного вклады0 ша и сопрягаемой с ним поверхности проема шестерни выполнено дополнительное замковое соединение, оси опорных роликов закреплены в роторной шестерне и вкладыше, а опорные ролики установлены на осях

5 в два ряда, редуктор связан с роторной шестерней непосредственно, механизм захвата и удержания отъемного вкладыша выполнен в виде подпружиненной относительно створки вилки с серповидной пластиной и козырька на верхней части створки,

при этом ось в отъемном вкладыше выполнена более длинной, чем остальные для взаимодействия с козырьком створки при извлечении вкладыша из проема роторной шестерни, козырек и вилка установлены с возможностью отсоединения от оси отъемного вкладыша при взаимодействии серповидной пластины с корпусом для отсоединения отъемного вкладыша от откидной створки при замкнутых замковых соединениях,

2. Ключ поп, 1, отличающийся тем, что роторная шестерня имеет местное уточнение для компенсации износов в замковых соединениях.

Использование: изобретение предназначено для применения при спускоподъем- ных операциях с насосно-компрессорными трубами в процессе капитального и текущего ремонта нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: роторная шестерня имеет замковые соединения на обоих концах ее частей 2 и 6, редуктор непосредственно соединен с роторной шестерней (без сателлитов), опорные ролики установлены непосредственно на роторной шестерне 2, а створка снабжена механизмом захвата и удержания части роторной шестерни 6. причем указанный механизм состоит из подпружиненного штыря, снабженного на конце вилкообразной и серповидной пластиной. Кроме того, с целью повышения долговечности и надежности ключа, одна из частей роторной шестерни 2 имеет местное утончение для компенсации износов в замковом соединении. 1 з. п. ф-лы. 5 ил.

Фие.1

Б-Б поИрмут

-увеличено

фиг 4

y&e/iwevo J пЖрцюа