Устройство для удержания бурильной колонны Советский патент 1982 года по МПК E21B19/10 

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к устройствам для удержания бурильной колонны. Известно устройство для удеержания бурильной колонны, которое содержит зажимное кольцо с ползунами, и кольцо-обоиму с окнами, в которых установлены зажимные плашки 1. Недостатком данного устройства является необходимость обеспечения большого усилия прижатия плашек к трубе, что снижает надежность работы устройства. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для удержания бурильной колонны, включающее зажимное кольцо с ползунами и кольцо-обой му с окнами, в которых установлены зажимные плашки, взаимодействуюшие с ползунами по наклонным плоскостям 2. Однако указанное устройство недостаточно надежно работает при вибрациях, кроме того, необходимо обеспечение больших усилий прижатия плашек к трубам, что снижает надежность его работы. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства за счет захвата бурильной колонны под муфту замкового соединения. Указанная цель достигается тем, что каждая зажимная плашка снабжена прижимным механизмом и установлена с зазором относительно ползуна, имеюшего паз под прижимной механизм, причем зажимные плашки выполнены ступенчатой формы, горизонтальная поверхность которой меньше величины заплечика бурильной колонны. Кроме того, прижимной механизм выполнен в виде подпружиненного шарикового толкателя, при это.м в ползуне выполнена прорезь. Такое выполнение устройства обеспечивает значительное у.меньшение усилий прижатия плашек к трубе, что позволяет повысить надежность работы устройства. На фиг. 1 изображено устройство, обший вид; в плане; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - прижимной механизм. Устройство состоит из основания 1, к которому на щ-токах гидроцилиндров 2 подвешено зажимное кольцо 3 с радиальными направляюшил и 4. В зажимном кольце 3 размешены расклинивающие гидроцилиндры

5, штоки которых связаны с кольцом-обоймой 6, выполненным с окнами, в которых ио радиусу расположены зажимные плашки 7, кинематически связанные с ползунами 8, установленными на радиальных направляющих 4. Ползуны 8 связаны со П1токами гидроцилиндров 9, корпуса которых закреплены на зажимном кольце 3. Зажимная плашка 7 с рабочей стороны выполнена в форме стунени, в которой верхняя 10 и нижняя 11 вертикальные стенки выполнены с насечкой, при этом верхняя стенка 10 выполнена с заходной фаской 12, угол наклона которой не превышает 45°, а величина опорной горизонтальной поверхности 13 ступени меньше величины заплечика 14 бурильной колонны 15. Зажимные плашки 7 выполнены с гнездом, в котором размещено прижимное устройство 16, состоящее из пружины 17, опорной шайбы 18 и шарикового толкателя 19, закрытых пластиной 20. Ползуны 8 выполнены с глухим пазом 21 под шариковый толкатель 20. Ползун 8 выполнен с глухим пазом 21 под шариковый толкатель 19 прижимного устройства 16. Зажимные плашки 7 установлены с зазором 6 к ползунам 8 по их наклонным направляющим. Устройство закреплено на раме 22 основания выщечного блока буровой установки.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении нолзуны 8 и платки 7 находятся в крайнем заднем положении штоки гидроцилиндров 9 втянуты, зажимное кольцо 3 висит на штоках гидроцилиндров 2 в среднем положении, кольцо-обойма 6 прижата штоками гидроцилиндров 6 к основанию 1, штоки гидроцили}1дров 5 имеют запас хода на вытяжку. Вся система находится в равновесии.

Во время перемещения бурильной колонны 15 при подходе муфты к механизму удержания подают команду на остановку и бурильная колонна 15 останавливается так, что заплечико 14 оказывается выще зажимной плащки 7. Подают рабочую жидкость в гидроцилиндры 9, которые перемещают ползуны 8 по радиальным направляющим 4 по радиусу к центру. Ползуны 8 воздействуют на зажимные плашки 7 и прижимают их к поверхности бурильной колонны 15. Возникающая реактивная сила, воздействуя через плашки 7 на ползуны 8, создает опрокидывающий момент, который закдлинивает ползуны 8 на радиальных направляющих 4, при этом щариковый толкатель 19 прижимного устройства 16 находится в пазу 21 ползуна 8. Подают рабочую жидкость в гидроцилиндры 5 и ползуны 8 опускаются вместе с зажимным кольцом 3, надавливая на шариковые толкатели 19, которые сжимают пружины 17 и одновременно выбирают зазорб. Перемещение ползунов 8 продолжается до тех пор, пока гидроцилиндры 5 не выберут весь свой ход, при этом зажимные

плашки 7 остаются прижатыми к поверхности бурильной колонны 15 усилием сжатых пружин 17. Подают команду на спуск колонны 15 для посадки ее заплечиком 14 на опорные горизонтальные поверхности 13 плашек 7, При этом бурильная колонна 15, опускаясь находит краем заплечика 14 на заходные фаски 12 зажимных плашек 7, отжимает их своим весом, преодолевая сопротивление пружин 17, и садится заплечиком 14 на опорные горизонтальные поверхности 13 зажимных плашек 7. Подают рабочую жидкость в гидроцилиндры 2, зажимное кольцо 3 с ползунами 8 поднимается и происходит окончательный дожим зажимных плашек 7 на бурильной колонне 15 верхними вертикальнььми стенками 10, имеющими иасечку, увеличивающую силу сцепления плащки 7 с бурильной колонной 15, в то время, как нижние вертикальные стенки 11 находятся по отношению к бурильной колонне 15 с зазором.

Вес бурильной колонны 15 воспринимается опорными горизонтальными поверхностями 13, а реактивный момент, возникающий при свинчивании-развинчивании замковых соединений бурильной колонны, воспринимается верхними вертикальными стенками 10 зажимных плащек 7.

Наличие насечки на нижней вертикальной стенке 11 позволяет производить захват и удержание гладкоствольных бурильных колонн, не имеющих заплечиков, в частности, утяжеленных бурильных труб,

В предлагаемом .механизме величина зазора 6 между плашками 7 и ползунами 8 по наклонным плоскостя.м строго определена и равна разности наибольшей ширины заплечика 14 бурильной колонны 15 и ширины горизонтальной опорной поверхности 13. Паибольщая ширина заплечика 14 у бурильной колонны 5 равна 19мм, ширина горизонтальной опорной поверхности 13 равна 12мм, следовательно, размер 5 равен 7мм. На величину 6 плашка 7 отходит при посадке заплечика 14 на опорную поверхность 13

За счет того, что устройство обеспечивает захват бурильной колонны под муфту замкового соединения уменьшаются усилия прижатия плащек к трубе, повышается надежность работы устройства и тем самым производительность труда.

Формула изобретенля

1. Устройство для удержания бурильной колонны, включающее зажимное кольцо с ползунами и кольцо-обойму с окнами, в которых установлены зажимные плашки, взаимодействующие с ползунами по наклонным плоскостям, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства путем захвата бурильной колонны под

муфту замкового соединения, каждая зажимная плашка снабжена прижимным механизмом и установлена с зазором относительно ползуна, имеющего паз под прижимной механизм, причем зажимные плашки выполнены ступенчатой формы, горизонтальная поверхность которой меньше величины заплечика бурильной колонны.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что прижимной механизм выполнен в виде

S

16

подпружиненного шарикового толкателя, при этом в ползуне выполнена прорезь.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 505790, кл. Е 21 В 19/10, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР № 523981, кл. Е 21 В 19/10, 1973.

(руг. /

f/

-Н

J //Г

/ / N. X/ X X Ч 7 N/