Автоматический ключ с замкнутым зевом для труб и штанг

ОП ИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ р 1768930 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 18.09.78 (21) 2663581/22-03 Е 21 В 19/1 О с п исоединением з вки3) Приоритет Государстввнный комите СССР по дедам изобретений(71) Заявитель фимский нефтяной инстит(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ КЛЮЧ С ЗАМКНУТЫМ ЗЕВОМ ДЛЯ ТРУБ И ШТАНГИзобретение относится к области бурения скважин и добычи нефти, а именно к устройствам для свинчивания-развинчивания насосно-компрессорных труб и штанг при проведении спуско-подъемных операций в процессе подземного и капитального ремонта нефтяных скважин,Известен механизированный ключ для труб 11, где полая, вращающая трубу шестерня несет вверх высунутое водило, а механизм зацепления с трубой выполнен самостоятельным узлом.Известный ключ имеет ряд существенных недостатков, основными из которых являются невозможность автоматизации процесса свинчивания-развинчивания, применение ручного труда, т. е. при работе рабочий вручную поднимает механизм зацепления и захватывает им трубу, кроме того этот ключ не может быть использован для свинчивания-развинчивания штанг,Известен ключ для свинчивания обсадных труб, имеющий корпус, внутри которого размещены наружные и внутренние вращающиеся кольца. Наружное кольцо вмонтировано в корпус на нестандартных подшипниках качения, снабжено приводным колесом, несет кулачки для перемещения челюстей, Внутреннее кольцо, несущее челюсти, размещено внутри наружного фасонного кольца и имеет ограниченную возможность разворота относительно наружного кольца, Кроме того, внутреннее кольцо через фрикцион связано с корпусом. За счет фрикциона осуществляется разворот внутреннего кольца относительно наружного,Внутреннее кольцо снабжено двумя полками, размещенными с наружных торцевых сторон. Между полками выполнены прямоугольные радиальные направляющие для размещения челюстей, так что их можно снять с направляющих только перемещая к центру вращения кольца.Возврат внутреннего кольца в исходное(нейтральное) положение относительно наружного кольца осуществляется специальным устройством 2.Известный ключ имеет ряд существен ных недостатков, основными из которыхявляются:отсутствие доступа сверху к механизмам, в результате чего единственным местом для съема челюстей остается внутренний диаметр внутреннего кольца. Но внутренний диаметр внутреннего кольца настолько мал, что практически челюсти оттуда можно извлечь только разобрав всю конструкцию ключа; поэтому ключ не мо жет быть использован для свинчивания10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 развинчиваниятруб;нет подхода для легкосъемного крепления приставки и поэтому не может быть применен для свинчивания-развинчивания штанг;сложность конструктивного исполнения, например, при такой конструкции колец для вращения наружного кольца потребуется подшипник такого размера, который серийно не выпускается.Целью настоящего изобретения является повышение эффективности работы ключа.Эта цель достигается за счет ускорения смены челюстей с помощью того, что челюсть выполнена с диаметральным пазом, и крышка челюсти имеет ответный ему выступ, причем верхнее днище корпуса имеет окно.На фиг. 1 изображен общий вид автоматического ключа; на фиг, 2 - разрез А - А фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б - Б фиг, 2; на фиг. 4 - разрез В - В фиг, 3.Автоматический ключ (см. фиг. 1) состоит из следующих сборочных единиц: разгрузочного устройства 1, самого ключа 2, приставки для свинчивания-развичивания штанг 3 и приставки 4 для удержания нижних штанг от поворота.Разгрузочное устройство в свою очередь состоит из салазок 5, перемещающихся по двум скалкам 6 при помощи гидроцилиндра 7. К салазкам прикреплены четыре вилки 8. К этим вилкам при помощи планок 9 крепится корпус 10 ключа 2 так, что он имеет незначительную свободу перемещения в любом направлении в горизонтальной плоскости, необходимую для самоустановления ключа.Ключ состоит из корпуса 10 (см. фиг, 2, 3, 4), В корпусе 10 на подшипниках 11, 12 установлено наружное кольцо 13 ключа с полкой 14, несущей приводное колесо 15, Полка 14 имеет внутреннюю расточку 16. С полкой 14 жестко связаны два кулачка 17, предназначенные для перемещения челюстей 18 через ролики 19. Во внутренний диаметр кольца 13 вмонтировано внутреннее кольцо 20 ключас полкой 21, которое размещено во внутренней расточке 16 полки 14.Две челюсти 18 размещены в диаметральном пазу 22 полки 21. На каждой челюсти 18 предусмотрены два паза 23, а на крышке 24 - выступы 25. Для съема челюсти 18 достаточно переместить ее к центру до совпадения паза с выступом, Таким образом, достигается легкосъемность челюстей при сохранении длины контактной поверхности,Со стороны центра вращения на конце челюсти предусмотрены входные фаски 26 так, что при перемещении насосно-компрессорных труб ее муфта будет сталкиваться с поверхностями этих фасок и выталкивать насосно - компрессорных 4челюсти в стороны от центра. Перемещение челюсти к центру осуществляется под воздейс гвпем проворачивающейся спиральной поверхности 27 кулачка 17 на ролик 19,Крышка 24 прикреплена к полке 21 внутренней ступицы 20. Устанавливаемая на крышке 24 тарелка 28 со вкладышем 29 пре,пазначена для уплотнения.В корпусе 10 имеется окно 30 с крышкой 31, несущей направляющий фланец - воронку Ы.Устройство обеспечения ограниченного проворота наружного кольца 13 относительно внутреннего кольца выполнено в виде кулачкового диска фрикциона 33 и двух гидроцплиндров 34, прикрепленных к крышке 31. Шток 35 поршня гидроцилиндра несет подпружиненный кулачковый палец 36, который в нижнем положении зацепляется с кулачками диска 33, удерживая на некогорое время кольцо 20 от проворота при вращении наружного кольца 18.Устройство обеспечения нейтрального положения внутреннего кольца 20 относительно наружного кольца 13 выполнено так. Две пружины 37, размещенные в дугообразном пазу шестерни 15 поджаты при помощи пластинок 38 и сухариков 39. Между поджатыми пружинами 37 размещен кронштейн 40, прикрепленный к крышке 24. Таким образом, при угловом смещении крышки 24 со ступицей 20 в любую сторону пружины 37 стремятся возвратить их в нейтральное положение. Пружины сверху закрыты крышкой 41. Автоматический ключ работает следующим образом.При вращении колеса 15 (см. фиг. 2, 3, 4), связанного с приводом, вращаются кулачки 17 и наружное кольцо 13, а внутреннее кольцо 20, несущее челюсти 18 в течение короткого промежутка времени удерживается подпружиненными кулачковыми пальцами 36. Для этого в момент включения гривода подается давление в гидроцилиндры 34, Под давлением масла штоки 35 опускаются и его подпружиненные пальцы зацепляются,с кулачками диска 33, удерживая внутреннее кольцо 20 от вращения. Такчм образом, осуществляется проворот кулачков 17 относительно роликов 19 челюстей. Ролики 19 каждой челюсти, перекатываясь по спиральной поверхности 27 кулачка 17, сближают челюсти, которые затем окончательно захватывают заворачиваемую трубу. После этого давление с гидроцилиндров 34 снижается и пальцы 36 отводятся усилием наружных пружин вверх.При рабочем положении кронштейном 40 поджата одна из пружин 37. В процессе свинчивания-развинчивания трубы или штанги ключ перемещается вместе с вращаемой трубой вдоль ее оси. При этом веструбы и ключа 2 воспринимаются давлением масла в гидроцилиндре 7.Для отцепления челюстей от завернутой трубы требуется дать кратковременный импульс на обратное вращение приводного колеса 15, При этом колесо 15 проворачивается относительно челюстей 18 до исходного (ттейтрального) положения по отнотттстттткт кронштейна 40. В дальнейшем приводное колесо 13 вращается совместно с кронштейном 40, т, к. при его положении челюсти отцеплены, а смещению от нейтвальттого положения мешают пружины 37. Для съема челюсти необходимо открыть откидной элемент 31, вынуть тарелку 28 со вкладышем 29, переместить челюсть 18 к центру до совпадения ее паза с выступом крышки 24 и снять челюсть.Данное изобретение позволяет автоматизировать операции свинчивания-развинчивания пасосно-компрессорных труб и штанг пои проведении спуско-подъемных операций в процессе подземного и капитального ремонта нефтяных скважин,Оно может быть использовано также птти свинчивании-развинчивании труб при бурении и освоении нефтяных и газовых скважин.Компактность и универсальность данного устройства позволяет использовать его в самохолных агрегатах лля по,чземного и капитального ремонта скважин, уппавление работой котовых произволится дистанционно или в режиме автоматического управления.Проведение работ по организации выпуска вьтсокомеханизттрованньтх агрегатов лля освоения и ремонта нефтяных скважттн предусмотрено в Основных напттавлениях развития ттаоолного хозяйства СССР на 1976 - 1980 ггЗаявляемый объект обла,чает слеттующттми техническими и экономическими ппеттмтчцествами по сравненттю с известными.В современных самохо.чньтх агрегатах лля подземного ремонта скважин, применяемьтх в Советском Союзе и за рубежом ло настоящего времени испо,чьзуются ключи. констпукптпт которых предусматттивают оаботу оператора непосредственно на устье скважины.Применение заявляемого автоматического ключа с замкнутым зевом для труб иштанг в самоходных агрегатах для подземного ремонта нефтяных скважин позволитповысить производительность ремонта5 скважин за счет ускорения спуско-подъемных операций, сокращения численностттбригады подземного ремонта, а также повысит уровень культуры производства,улучшит условия труда и техники безопас 10 ности.Согласно технических расчетов применение самоходных агрегатов с автоматическим ключом с замкнутым зевом для труби штанг позволит за счет исключения тя 15 желых ручных операций монтажа-демонтажа тяжелых автоматов типа АПР и АЗКускорить выполнение подготовительно-заключительных работ в два раза, а спускоподъемных работ - в три раза,20 Годовая экономическая эффективностьот применения только одного агрегата попредварительным расчетам составит порядка 100 тыс, руб.Формула изобретения 25Автоматический ключ с замкнутым зевом для труб и штанг, содержащий корпус с верхним и нижним днищем, приводное колесо, расположенное в подшипниках каЗ 0 чения корпуса, внутреннее кольцо с полкой, размещенное во внутренней полости наружного кольца, челюсти с крьппкой, кулачки для их перемещения, средства, обеспечивающие нейтральное положение внут реннего кольца относительно наружного,средства для обеспечения ограниченного разворота наружного кольца относительно внутреннего, выполненное в виде фрикциона, связывающего внутреннее кольцо с 40 корпусом, отличающийся тем, что, сцелью повьппения эффективности работы за счет ускорения смены челюстей, после,чние выполнены с диаметральным пазом, а крышка челюсти имеет ответный ему вы ступ, причем верхнее днище корпуса имеетокно.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство ГССР50 Мо 325340, кл. Е 21 В 19/10,2. Патент США Мо 3.987.692, кл, 81 -57,13, опубл. 26.10.76 (прототип),768930 го Редактор Т, Авдейчи Корректор О. Тюрин Типография, пр, Сапунова, 2 Составитель Н. Харламов Техред А. Камышникова Заказ 2274/3 Изд, Ие 508 Тираж 625НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобр113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписноений и открытий