§ 1. Инструмент для захвата, подъема и переноса труб и свечей

Для захвата и подвешивания бурильных и обсадных колонн при­меняются элеваторы, клиновые захваты и многозвенные предохра­нительные захватывающие пояса.

Эти устройства классифицируются по размерам и грузоподъем­ности и выпускаются для бурильных труб диаметрами 60, 73, 89, 114, 127, 141 и 168 мм. Элеваторы имеют номинальную грузоподъ-¹-емность 50, 75, 125, 200 и 300 Т, а клиновые захваты 100 и 250 Т.

Устройства для подвешивания бурильных колонн на роторе автоматизируются для облегчения управления. Для управления клиновыми и плашечными захватами и держателями используют сжатый воздух, электричество или жидкость.

Конструкции захватов или элеваторов, подвешиваемых на крюке, обеспечивают полную надежность захвата колонны при ее подъеме и возможность вращения извлеченной свечи при отвинчивании ее от колонны или навинчивании во время спуска.

Устройства, захватывающие бурильные трубы, за ее тело и уста­навливаемые на роторе, обеспечивают быстрое освобождение! ко­лонны при ее подъеме и спуске и открываются настолько, чтобы пропускать замки бурильных труб. Трубы захватываются на рас­стоянии 0,5—1,5 м от верхнего конца. Устройства удерживают трубы от проворачивания в процессе свинчивания и навинчивания свечей с крутящим моментом 10—15 кн-м в зависимости от размеров труб.

Вследствие того, что удержание колонны в клиновом захвате осуществляется только за счет сил трения между клиньями и трубой, возникающих в результате давления при большой силе тяжести колонны и больших диаметрах труб и недостаточной их жесткости, проирходит деформация трубы и врезание острых зубьев клина в тело трубы. Устройства, захватывающие трубу за заплечик ее замка, этим недостатком не обладают.

Поэтому для легких колонн, составленных из труб малого диа­метра (60—127 мм), применяют чаще клиновые захваты. Ограниче­нием применения клиновых захватов является вес колонны. При боль­ших весах колонн чаще применяют элеваторы.

246

Инструмент для подвешивания колонны рассчитывается на на­грузку, на 25% большую его максимальной грузоподъемности, и выпускается в соответствии с требованиями правил по производству и освидетельствованию грузоподъемных устройств и специальными правилами по технике безопасности при спуско-подъемных операциях.

При расчете запас прочности принимается не менее 2 по отноше­нию к пределу текучести материала.

Элеваторы для бурильных труб. Для подвеши­вания бурильных труб применяют створчатые и корпусные элеваторы.

Створчатые элеваторы (рис. IX-2) состоят из двух створок. Створки с рукоятками связаны между собой шарниром. Каждая

Рис. IX-2. Литой створчатый элеватор.

из створок имеет проушину для штропа. На створке укреплена за­щелка, которая при открытии откидывается пружиной. Защелка накладывается на зуб створки, чем и осуществляется закрытие элеватора. Защелка имеет замковое устройство, исключающее са­мопроизвольное открытие элеватора, находящегося под нагрузкой.

Корпусной элеватор состоит из трех основных частей: корпуса с проушинами для штропов, дверцы и замка.

Для предохранения штропов от самопроизвольного выскакивания из проушины предназначены иальцы, вставляемые в створки или кор­пус. При ударе дверцы о корпус или створок друг о друга замок автоматически закрывается. Для открытия элеватора необходимо приподнять замок до упора в защелку.

Корпусные элеваторы изготовляются коваными и литыми. Створ­чатые элеваторы имеют более сложную форму и их изготавливают только литыми.

Корпусы и дверцы кованых элеваторов изготовляют из углеро­дистой или легированной хромом и никелем конструкционной стали, а защелку и их оси из легированных сталей. Створки и корпусы литых элеваторов изготовляются из легированного хромом и ни­келем среднеуг л е род истого стального литья, обеспечивающего вре­менное сопротивление а_в ^ 550 Мн/м², предел текучести o*_t ^ ^ 450 Мн/м²; ударную вязкость а_к ^ 0,5 Мн!м.

247

Литые элеваторы значительно легче и удобнее в работе, чем кованые; однако вследствие сложности получения качественного литья во многих случаях применяются вторые. ,

Клиновые захваты. При спуско-подъемных работах и наращивании труб для захвата и подвешивания колонн применяют автоматические клиновые и роторные захваты и ручные клинья.

На рис. IX-3 показана схема встроенного в ротор клинового захвата с пневматическим подъемом клиньев.

Клинья поднимаются штоками, в нижней части соединенных бугельным кольцом, с помощью которого они поднимаются или опу­скаются. Подъем клиньев осуществляется на такую высоту, чтобы они раскрывались и через них свободно прошел замок. Величина

9

Ю И 12 13

Рис. IX-3. Клиновой захват, встроенный в ротор.

1 — кран; 2 — шланги; '3 — фильтр; 4 — влагоотделитель; 5 — пневмо-цилиндр; б — корпус; 7 — направляющие клиньев; 8 — державка; S — клинья; 10 — шток; 11 — планка; 12 — кольцо; 13 — вкладыш;

14 — рычаг.

подъема зависит от угла конусности клина и обычно составляет 0,2—0,35 м.

Управление клиновым захватом осуществляется сжатым воздухом под давлением 0,6—1 Ми/м² с пульта бурильщика. Скорость подъ­ема регулируется степенью открытия управляющего крана.

По окончании спуско-подъемных операций клинья захвата уби­рают, а на их место устанавливают в ротор вкладыши ведущей штанги.

Существует много различных конструкции, в которых клино­вые захваты поднимаются вверх на шарнирах, укрепляются на одной вращающейся колонне и т. д.

Клинья роторные и пояса. Роторные клинья при­меняют для подвешивания бурильного инструмента на роторе. Они закладываются в конусное отверстие между трубой и вкладышами ротора. Наиболее распространены трехзвенные и многозвенные клинья, в которых корпусы шарнирно соединены.

248

Корпуса клиновых захватов допускают за счет смены собачек применения клиньев, предназначенных для бурильных труб двух-трех смежных размеров.

Многозвенный клиновый захват состоит из 6—10 узких корпусов, соединенных между собой на шарнирах. Эти клинья имеют то пре­имущество, что лучше облегают поверхность труб по диаметру и меньше деформируют поперечное сечение, при этом большая по­верхность сухарей находится в контакте с трубой. Клинья такого типа применяют для бурильных и обсадных колонн больших диаметров и утяжеленных труб.

При больших массах колонн клинья этого типа применяют с мно­гозвенными безопасными поясами, состоящими из 10—12 звеньев с плашками.

Корпуса клиньев изготовляют литыми из среднеуглеродистых конструкционных и легированных сталей с термообработкой до твердости HRB = 207 -н 328.

Наиболее ответственными деталями являются сухари, качество которых определяет срок службы клиньев. Сухари изготовляют из малоуглеродистых легированных конструкционных сталей с це­ментацией и термической обработкой до твердости HRC = 43 -=- 52 или высокоуглеродистых легированных сталей с нагревом токами высокой частоты и последующей закалкой.

Длину клиновых захватов выбирают в зависимости от действу­ющей нагрузки, числа клиньев и поверхности сухарей плашек. Обычно на 1 см² поверхности плашек допускается действие верти­кальной нагрузки величиной до 2000 п.

Угол конусности клиньев выбирают в пределах 7—12°. Во избе­жание их заедания угол выбирают немного больше угла трения. Отечественная промышленность выпускает клинья со стандартным углом конусности 9° 28'.

В конструкциях клиновых захватов стремятся не нагружать сильно осей и петель шарниров во избежание их деформации и большого износа, так как необходимо, чтобы захватывающие уст­ройства обладали большой подвижностью в шарнирных соединениях.

Шарниры снабжаются устройствами для смазки.