Патент на изобретение №2253000

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАХВАТА БУРИЛЬНЫХ И ОБСАДНЫХ ТРУБ В РОТОРЕ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к буровой технике, в частности к области глубокого бурения. Устройство для захвата бурильных и обсадных труб в роторе буровой установки включает трубозахват с вкладышами и установленными в их наклонных пазах клиньями, взаимодействующими с приводом посредством подроторного кольца с пазами, подвесок с державками и соединенных с ними пальцами направляющих планок, размещенных в проходном отверстии стола ротора. Наружные поверхности направляющих планок выполнены круглой формы и установлены с возможностью взаимодействия со стенками проходного отверстия стола ротора. Верхняя часть направляющих планок выполнена с Т-образной головкой, соединительные пальцы которых с державками снабжены пружинными фиксаторами. Расстояние между смежными направляющими планками ниже Т-образных головок больше ширины клиньев, нижняя часть направляющих планок выполнена с выступами на боковых поверхностях, а стенки пазов в подроторном кольце – с ответными проточками. Устройство имеет высокую надежность в работе, безопасность и удобно в эксплуатации. Увеличивается грузоподъемность при сохранении его габаритов. 3 з.п. ф-лы, 14 ил.

Настоящее изобретение относится к области глубокого бурения, а именно к устройствам, предназначенным для захвата бурильных и обсадных труб в роторе буровой установки.

Известно устройство для захвата труб в роторе буровой установки, содержащее корпус с внутренней конической поверхностью, установленные в его полости втулку и вкладыши с клиньями, выполненными с опорными и направляющими поверхностями и соединенный с клиньями посредством державок с подвесками и направляющих планок с подроторным кольцом (1).

Основным недостатком данного устройства является размещение направляющих планок внутри корпуса и, как следствие этого, ограничение диапазона типоразмеров захватываемых труб.

Известно также устройство для захвата труб в роторе, включающее корпус, вкладыши с внутренней конусной опорой, прорезающей пазы под направляющие планки и клинья с плашками, установленные в опорных пазах, выполненных как во вкладышах, так и в корпусе (2).

Основной недостаток этого устройства – ограниченный диапазон захватываемых труб, малая надежность в работе из-за возможности заклинивания клиньев и недостаточная грузоподъемность.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является устройство для захвата бурильных и обсадных труб в роторе буровой установки, включающее трубозахват с вкладышами и установленными в их наклонных плоских пазах клиньями, взаимодействующими с приводом посредством подроторного кольца с пазами, подвесок с державками и соединенных с ними пальцами направляющих планок, размещенных в проходном отверстии стола ротора (3).

К недостаткам прототипа следует отнести малую грузоподъемность и надежность в работе из-за использования направляющих планок прямоугольного сечения, ограниченность типоразмеров захватываемых труб в связи с незначительным расстоянием между направляющими планками и вероятность возникновения аварийных ситуаций из-за ненадежного соединения направляющих планок с державками и возможности выхода клиньев из зацепления с корпусом.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание устройства для захвата бурильных и обсадных труб в роторе буровой установки, обеспечивающего расширение типоразмеров захватываемых труб, увеличение грузоподъемности при сохранении его габаритов, а также надежность, безопасность и удобство эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для захвата бурильных и обсадных труб в роторе буровой установки, включающем трубозахват с вкладышами и установленными в их наклонных пазах клиньями, взаимодействующими с приводом посредством подроторного кольца с пазами, подвесок с державками и соединенных с ними пальцами направляющих планок, размещенных в проходном отверстии стола ротора, согласно изобретению, наружные поверхности направляющих планок выполнены круглой формы и установлены с возможностью взаимодействия со стенками проходного отверстия стола ротора, причем верхняя часть направляющих планок выполнена с Т-образной головкой, соединительные пальцы которых с державками снабжены пружинными фиксаторами, при этом расстояние между смежными направляющими планками ниже Т-образных головок больше ширины клиньев, нижняя часть направляющих планок выполнена с выступами на боковых поверхностях, а стенки пазов в подроторном кольце – с ответными проточками.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:

– в крайнем верхнем положении клиньев верхние их торцы расположены ниже опорных торцов Т-образных головок направляющих планок;

– державка соединена с подвеской посредством пальца, расположенного в плоскости, пересекающей головки смежных направляющих планок;

– пружинные фиксаторы выполнены в виде двух бойков с коническими наконечниками с размещенной между ними пружиной, а соединительные пальцы – с коническими отверстиями для размещения бойков и с замкнутым продольным пазом под ограничитель хода соединительных пальцев в виде резьбового винта.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид устройства, левая часть – для работы с бурильными трубами, правая часть – для работы с обсадными трубами; фиг.2 – то же самое для работы утяжеленными бурильными трубами и обсадными трубами среднего диаметра; фиг.3 – то же, слева – при поднятых клиньях, справа – при поднятых направляющих плашках; фиг.4 – разрез I-I на фиг.1; фиг.5 – разрез II-II на фиг,1; фиг.6 – разрез III-III на фиг.2; фиг.7 – разрез IV-IV на фиг.3; фиг.8 – разрез V-V на фиг.3; фиг.9 – разрез VI-VI на фиг.3; фиг.10 – разрез VII-VII на фиг.3; фиг.11 -разрез VIII-VIII на фиг.10; фиг.12 – разрез IX-IX на фиг.10; фиг.13 – разрез Х-Х на фиг.3 и фиг.14 – разрез ХI-XI на фиг 11.

Устройство для захвата бурильных и обсадных труб в роторе буровой установки включает трубозахват, который при работе с бурильными, утяжеленными и обсадными трубами среднего диаметра содержит корпус 1 (см. фиг.1 и 2), вкладыши 2 и плашечные или бесплашечные клинья, соответственно, 3 и 4, а при работе с обсадными трубами большого диаметра – вкладыши 5 с клиньями 3 или 4. Наружная поверхность трубозахвата, конгруэнтная внутренней поверхности отверстия 6 стола ротора 7, имеет ступенчатую форму с граненой верхней частью 8. В проходном отверстии 6 стола ротора 7 размещены клинья, соответственно, 3 и 4, которые посредством подвесок 9 с державками 10 и направляющих планок 11 с подроторным кольцом 12 взаимодействуют с приводом 13. Направляющие планки 11 выполнены с круглой наружной поверхностью 14 и установлены с возможностью взаимодействия со стенками отверстия 6 стола ротора 7. При этом боковые грани 15 направляющих планок 11 взаимодействуют с боковыми стенками 16 пазов 17 в корпусе 1 или с боковыми гранями 18 вкладышей 5, а внутренние стенки 19 направляющих планок 11 – с дном пазов 17 или с периферийной гранью 20 центраторов 21, установленных между вкладышами 5 в нижней их части. Верхняя часть направляющих планок 11 выполнена с Т-образной головкой 22 с пазами 23 под державки 10 и перпендикулярно расположенными к ним каналами 24 под пальцы 25 с пружинными фиксаторами их положения. Пальцы 25 выполнены с продольным замкнутым пазом 26 с боковыми стенками 27 под ограничитель осевого перемещения пальцев 25 в виде резьбового винта 28 и коническими отверстиями 29 на боковой поверхности, обеспечивающими фиксацию положения обоих пальцев 25 в головке 22 направляющих планок 11. Используемые для этой цели пружинные фиксаторы включают два конусных бойка 30, входящих в ответные отверстия 29 на пальцах 25, и размещенную между ними пружину 31. С целью уменьшения изгибающих усилий, действующих на систему направляющие планки 11 – державки 10, плоскость, проходящая через соединительную ось 32 державок 10 с подвесками 9, пересекает Т-образные головки 22 смежных направляющих планок 11 (фиг.10). При этом в крайнем верхнем положении клиньев верхние их торцы 33 расположены ниже опорных торцов 34 рабочих головок 22 направляющих планок 11 на величину – е (фиг.3), что обеспечивает беспрепятственный монтаж клиньев 5 для обсадных труб большого диаметра. С этой же целью расстояние б между смежными направляющими планками 11 ниже Т-образных головок 22 должно быть больше ширины в и д клиньев 5 (фиг.5, 6). Нижняя часть направляющих планок 11 размещена в пазах 35, выполненных в выступах 36 подроторного кольца 12, причем нижняя часть направляющих планок 11 выполнена с выступами 37 на боковых поверхностях, а стенки 38 пазов 35 в подроторном кольце 12 – с ответными проточками 39, в которых они крепятся посредством стержней 40. При этом направляющие планки 11 могут быть снабжены предохранительными вставками 41, выполненными из искробезопасного материала, расположенными под нижним торцом 42 трубозахвата и закрепленными на планках 11 посредством соединения типа “ласточкин хвост”. Для экономии дорогостоящего искробезопасного материала вставки 41 выполняются составными и нижняя часть ее 43 изготавливается из другого материала.

Устройство для захвата бурильных и обсадных труб работает следующим образом. При спуско-подъемных операциях с бурильными трубами подъем и опускание клиньев 3 осуществляется через подвески 9, державки 10, направляющие планки 11, подроторное кольцо 12 и привод 13. Державки 10 крепятся в направляющих планках 11 пружинным фиксатором при опущенных пальцах 25. При подъеме клиньев 3 и 4 предохранительные вставки 41 опираются в нижний торец 42 трубозахвата, исключая выход клиньев 3 и 4 из зацепления с вкладышами 2 и 5. При подъеме и опускании клинья 3 свободно проходят между направляющими планками 11 под их Т-образными головками 22. Перед снятием клиньев 3 пальцы 25 поднимаются и фиксируются пружинным фиксатором.

При спуско-подъемных операциях с утяжеленными бурильными трубами и обсадными трубами среднего диаметра подъем и опускание клиньев 4 во вкладышах 2 и корпусе 1 осуществляется также, как и с бурильными трубами.

При спуске обсадных труб большого диаметра вместо корпуса 1 устанавливают вкладыши 5, наружная поверхность которых выполнена конгруэнтной проходному отверстию 6 стола ротора 7. Сам же процесс спуско-подъемных операций аналогичен вышеописанному.

Использование предложенного устройства при проведении спуско-подъемных операций со всеми типами бурильных и обсадных колонн, благодаря размещению осей подвесок 9 в державках 10 в плоскостях, проходящих через смежные Т-образные головки 22 направляющих планок 11, исключает появление существенных перекосов державок 10 в пазах направляющих планок 11, приводящих к разновысотности установки клиньев 3 и 4. Кроме того, предложенное устройство обеспечивает механизированный захват клиньями всех основных типоразмеров труб с повышением грузоподъемности устройства до грузоподъемности ротора, повышением надежности, долговечности устройства и безопасности труда со снижением массы устройства при сохранении его габаритов.

Источники информации

1. Патент РФ 2110663, кл. Е 21 В 19/10,1995 г.

2. Авт.свидетельство СССР №768931, кл. Е 21 В 19/10, 1980 г.

3. Патент РФ 2142551, кл. Е 21 В 19/10, 1997 г.

Формула изобретения

1. Устройство для захвата бурильных и обсадных труб в роторе буровой установки, включающее трубозахват с вкладышами и установленными в их наклонных пазах клиньями, взаимодействующими с приводом посредством подроторного кольца с пазами, подвесок с державками и соединенных с ними пальцами направляющих планок, размещенных в проходном отверстии стола ротора, отличающееся тем, что наружные поверхности направляющих планок выполнены круглой формы и установлены с возможностью взаимодействия со стенками проходного отверстия стола ротора, причем верхняя часть направляющих планок выполнена с Т-образной головкой, соединительные пальцы которых с державками снабжены пружинными фиксаторами, при этом расстояние между смежными направляющими планками ниже Т-образных головок больше ширины клиньев, нижняя часть направляющих планок выполнена с выступами на боковых поверхностях, а стенки пазов в подроторном кольце – с ответными проточками.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в крайнем верхнем положении клиньев верхние их торцы расположены ниже опорных торцов Т-образных головок направляющих планок.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что державка соединена с подвеской посредством пальца, расположенного в плоскости, пересекающей головки смежных направляющих планок.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пружинные фиксаторы выполнены в виде двух бойков с коническими наконечниками с размещенной между ними пружиной, а соединительные пальцы – с коническими отверстиями для размещения бойков и с замкнутым продольным пазом под ограничитель хода соединительных пальцев в виде резьбового винта.

РИСУНКИ