§ 3. Оборудование для механизации тяжелых ручных операций

Процессы спуска и подъема штанг и труб наиболее трудоемки в общем комплексе работ, связанных с подземным ремонтом. Для уменьшения их трудоемкости разработан комплекс механизмов, по­зволяющих проводить спуско-подъемные операции по прогрессив­ной технологии, исключающей перенос элеваторов вручную от устья скважины к мосткам (или наоборот), а также механизировать процессы свинчивания или развинчивания.

Впервые эта задача была в комплексе решена Г. В. Молчановым при создании автомата для подземного ремонта скважин, позволившего механизировать и частично автоматизировать наиболее тяжелые ручные операции, сократить время их выполнения. настоящее время выпускается усовершенствованная конструкция автомата Молчанова — автоматы АПР-2ВБ и АПР-ГП, сочетающие в себе механический неподвижный ключ, автоматический спайдер, центратор и инерционный привод.

Автомат механизирует операции по свинчиванию и развинчиванию, автоматизирует центрирование трубы, захват, удержание на весу и освобождение колонны труб. Он рассчитан на работу совместно с одноштропными элеваторами типа ЭГ, трубным и сто­порными ключами КТМ и КСМ и подкладной вилкой,

.В комплект автомата входят сменные части, позволяющие при­менять автомат для всего сортамента НК.Т, используемых в неф­тяной промышленности.

Автомат АПР-2ВБ (рис. Ш.9) состоит из следующих уз­лов: блока автомата, блока электрического инерционного взрывобезопасного привода с реверсивным взрывобезопасным переклю­чателем, клиновой подвески и центратора.

Блок автомата представляет собой корпус клинового спайдера с червячным редуктором (червячное колесо, червяк) и водилом, передающим вращающее усилие трубному .ключу. Редуктор за­щищен кожухом, образующим масляную ванну. Блок автомата крепится к пьедесталу центратора.

Клиновая подвеска состоит из направляющей с кольцевым ос­нованием, к которому шарнирно подвешены три клина. Клинья для 48, 60 и 73-мм труб сборные И состоят из корпуса клина и сменных плашек, закрепляемых шплинтами. Клинья для 89 и 114-мм труб монолитные. Для передачи усилия от труб к клино­вой подвеске применяют подкладную вилку. Ее подкладывают под муфту очередной поднимаемой трубы в момент ее появления над подвеской. При опускании колонны муфта давит на вилку, подвес­ка утапливается и клинья захватывают трубу. После этого вилку вытаскивают, трубу отвинчивают, а муфту очередной трубы зах­ватывают и поднимают.

Блок центратора для 48, 60, 73 и 89-мм труб состоит из пьеде­стала, к которому тремя шпильками крепится блок автомата. Внутри центратора фиксатором крепится втулка. Для работ с 114-мм трубами применяют специальный центратор, вкладыш ко-

68

торого имеет форму колодки. Центратор автоматически центриру­ет колонну труб относительно блока автомата при их спуске и подъеме и предотвращает попадание в скважину каких-либо круп­ных предметов. Для перемещения клиновой подвески вверх в процессе работы автомата служит балансир с грузом.

Блок электропривода с переключателем состоит из взрывобезопасного электродвигателя АСВ-41-4А специального исполнения мощностью 3,5 кВт и инерционного устройства, позволяющего зна­чительно увеличить момент на водиле при отвинчивании труб, а также при завинчивании труб большого диаметра. Инерционное устройство представляет собой маховик, установленный на валу

69

двигателя. Маховик соединяется с валом муфтой. На приводе смонтировано штепсельное соединение, позволяющее присоединить электродвигатель к реверсивному пускателю. Он специальным кабелем с нефтестоикой изоляцией соединяется с промысловой сетью. Пускатель предназначен для запуска, реверсирования и остановки двигателя. Во время работы автомат крепят двумя болтами к фланцу эксплуатационной колонны.

Для работы на скважинах, оборудованных бесштанговыми электронасосными установками ЭЦН, применяются специальные автоматы АПР, которые позволяют механизировать свинчивание и развинчивание насосно-компрессорных труб с диаметрами от 48 до 114 мм и обеспечивают надевание хомутов для крепления токонесущего кабеля диаметрами от 27,5 до 34,7 мм на колонну труб при спуске, удержание, освобождение и центрирование ко­лонны труб и снятие хомутов при подъеме колонны труб.

Автомат АПР-ГП имеет в отличие от автомата АПР-2ВБ гидравлический объемный привод с питанием от автономной гид­равлической станции или от гидравлической системы агрегатов для подземного ремонта скважин; гидропривод обеспечивает ста­бильность вращающего момента при свинчивании труб, система его регулировки проста. В качестве двигателя используется гидромотор НГТА-64, а вращающий момент регулируется настройкой пре­дохранительного клапана.

На основе автомата был создан ряд аналогичных по назначению механизмов, отличающихся типом используемых редукторов, кинематической схемой и т. п.

Механический универсальный ключ КМ У пред­назначен для выполнения тех же операций, что и автомат АПР, но имеет разрезную конструкцию вращателя и спайдера 4 (рис. III.10), что, с одной стороны, упрощает его установку на устье скважины, а с другой — усложняет его эксплуатацию, по­скольку условия работы редуктора существенно ухудшаются из-за попадания в него грязи.

Ключ состоит из блока вращателя с электроприводом 2, спайдера 4 с блоком клиньев и блока управления электроприво­дом. Полуавтоматический спайдер состоит из резервного корпуса, сменных блоков клиньев для труб диаметром 60, 73 и 89 мм, ру­коятки управления и хомута. К корпусу спайдера приварена стой­ка 3, на которой устанавливается вращатель. Во время работы спайдер закрепляется на устье скважины. Вращатель представ­ляет собой двухступенчатый редуктор, рабочим органом которого является разрезное колесо с установленным на нем водилом. При совмещении прорезей колеса и корпуса ключ может быть надви­нут на трубу и установлен в рабочее положение.

Привод ключа электрический, инерционный. Его конструкция предусматривает установку сменных маховиков, что позволяет ре­гулировать максимальный крутящий момент.

При работе с ключом КМУ применяют те же элеваторы и клю­чи, что и при работе с автоматом АПР.

70 . .

Рис. 111.10. Механический универсальный ключ КМУ

Техническая характеристика механических ключей

Марка КМУ-50 АПР-2ВБ АПР-ГП

Максимальная нагрузка на спайдер, кН . . 490 750 750

Максимальный вращающий момент, Н-м . . 4410 4410 4410

Частота вращения водила, мин^¹ 60 48 5—80

Диаметр насосно-компрессорных труб, мм . 48—89 48—114 48—114

Масса в собранном виде, кг 360 275 235

Штанговые механические ключи

Для свинчивания-развинчивания штанг в основном применяют разрезные ключи, ротор которых имеет зев, позволяющий надви­гать их на штангу. Во время работы их подвешивают на упругой подвеске или же устанавливают на шарнирной опоре. К таким конструкциям относятся ключи АШК, АШК-КШЭ.

Помимо них применяют механические штанговые ключи нераз­резные, выполненные по схеме автомата Молчанова — МШК и

мшкт.

Ключ АШК-М (рис. III.11) имеет пружинную подвеску 3, компенсирующую вертикальные перемещения при свинчивании-развинчивании штанг. Блок ключа состоит из приводного двига­теля 1, соединенного муфтой 2 с первичным валом, вращающий момент от которого передается через шестерни редуктора 5 к зах-

71

Рис. 111.11. Ключ АШК-М

ватному органу. Ведущая шестерня фиксируется в корпусе ключа на опорах качения. Захватный орган передает вращающий момент свинчиваемой или развинчиваемой штанге.

Реактивный момент от колонны штанг воспринимается стопорным ключом 4 и передается на корпус ключа, что позволяет уст­ранить возможность поворота его вокруг штанги. Захватный орган и стопорный ключ имеют размеры зевов захватов, соответствую-

72

щие размерам квадратной высаженной части штанги или лысок на муфте штанг.

Имеется модификация ключа, рассчитанная на его шарнирное крепление на устье скважины. В некоторых районах (Краснодар­ский край) конструкцию ключа изменяют, устанавливая его не­подвижно на устье скважины.

Ключи АШК рассчитаны на привод или от промысловой элект­росети, при этом их оснащают электродвигателем и пусковой ап­паратурой, или от гидропривода, в этом случае их подключают к гидравлической схеме агрегата подземного ремонта.

При электрическом приводе используют асинхронные двигате­ли мощностью 0,8 или 1,0 кВт в защищенном или взрывобезопасном исполнении. Реверсивный переключатель управляет электро­двигателем. Его можно устанавливать как на грунте (для управ­ления ногой при помощи педали), так и на блоке ключа. Электро­двигатель соединен с кабелем через реверсивный пускатель с ис­точником тока.