книги бурение / Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин / 2

8, 30, скользя по спиральной поверхности вкладышей, сближаются и зажимают замок (трубу).

Для надежного сцепления с замком (трубой) челюсти имеют вставные сухари 40 с насечкой. При изменении диаметра бурильного инструмента проводится замена рабочих элементов ключа − челюстей 8, 30 и упоров 11, 26 в соответствии с новыми размерами.

Поворот нижнего челюстедержателя 31 осуществляется от пневмати- ческого цилиндра двойного действия, шток которого шарнирно связан с поводком нижнего челюстедержателя.

Поворот верхнего челюстедержателя осуществляется с помощью храпового устройства, представляющего собой пару храповиков 16 è 17, установленных во втулке 3 и нижнем челюстедержателе 31. Храповик 16 является неподвижным, храповик 17 выдвигается штоком 19 блока цилиндров в момент зажима челюстями бурильного замка.

Верхний челюстедержатель имеет хвостовик 1, свободно входящий в паз втулки 3. При вращении разрезанной шестерни в момент упора неподвижного храповика 16 в храповик 17, выдвинутый штоком 19, происходит кратковременная остановка втулки 3 и связанного с ней хвостовика 1 верхнего челюстедержателя 7. В результате дальнейшего вращения верхнего корпуса относительно неподвижного челюстедержателя 7 замок зажимается.

Для установки и фиксации верхнего челюстедержателя в среднем (нейтральном) положении при холостом вращении верхнего корпуса относительно трубы челюстедержатель подпирается двумя бойками 38 и стопорится шариковым фиксатором 13. Быстрая и точная остановка вращающихся частей трубозажимного устройства в нейтральном положении по окончании свинчивания или развинчивания для последующего отвода клю- ча от трубы осуществляется специальным устройством. Это устройство состоит из штока совмещения 22, который под действием поршня блока цилиндров выдвигается вверх и заскакивает в гнездо разрезной шестерни, останавливая вращающиеся части устройства. Для смягчения удара и предохранения деталей от поломок верхняя часть штока совмещения с двух сторон имеет скосы. Такие же скосы имеются и в гнезде шестерни. Шток совмещения может включаться только при вращении на малых оборотах, что предусмотрено конструкцией пульта управления. Для совмещения разрезной шестерни включение пневмодвигателя осуществляется в сторону освобождения челюстей.

Блок цилиндров имеет два поршня, один из которых соединен со штоком 18 храпового устройства включения верхних челюстей, а другой − со штоком совмещения 22. Поршни обоих цилиндров при выключении цилиндров из работы опускаются под действием собственного веса и пружин 23. Для спуска конденсата каждый цилиндр имеет спускную пробку. Чтобы устранить компрессию полости цилиндров, верхние части сообщаются между собой посредством специального отверстия. Сжатый воздух подводится и отводится по трубкам 21.

Верхний корпус трубозажимного устройства удерживается на некотором расстоянии относительно промежуточного диска четырьмя стаканами 30. При свинчивании верхний корпус сжимает пружины стаканов и опускается. При развинчивании верхний корпус поднимается, удерживаясь на замке (трубе) за счет сжатия трубы челюстями. Верхний корпус может также перемещаться в горизонтальной плоскости в двух направлениях от-

906

носительно разрезной шестерни. Одно перемещение осуществляется за счет зазоров между ведущими пальцами и овальными окнами корпуса, а другое, перпендикулярное к первому, − за счет зазоров между двумя пальцами разрезной шестерни и окнами промежуточного диска. Благодаря такой конструкции верхний корпус самоустанавливается по бурильному замку (трубе).

В передней части верхнего корпуса вмонтированы два толкателя 41 с пружинами 42, с помощью которых верхний корпус поджимается к бурильному замку (трубе) упором 11, центрируя верхний корпус относительно бурильного замка (трубы). Для самоцентрирования блока ключа при подводе его к трубе в передней части зева ключа на нижнем и верхнем корпусах устанавливают четыре накладки 32 для работы с замками размером 146−155 мм и специальную накладку для работы с замками размером 108−118 мм. При работе с замками размером более 155 мм эти накладки снимают.

Для непрерывной передачи вращения разрезную шестерню соединяют двумя промежуточными шестернями редуктора. Разрезная шестерня центрируется десятью роликами 36 и опирается на пять конических подпоров, вмонтированных в корпус редуктора. Все остальные шестерни редуктора вращаются на роликоподшипниках. Наружные шестерни закрыты защитными кожухами 37.

На ведущем вале редуктора посажен маховик. Маховик введен в конструкцию в целях увеличения крутящего момента, обеспечивающего раскрепление и закрепление резьбового соединения труб (замков), а также для сообщения трубе более равномерной частоты вращения.

При свинчивании и развинчивании труба вращается благодаря пневмодвигателю. Коленчатый вал двигателя соединяется с ведущим валом редуктора через маховик и шлицевый валик 20.

Колонна ключа с кареткой (рис. 24.8) состоит из пяти частей: каретки 11 двух пневматических цилиндров 5, колонны 3, тумбы 1 и домкрата 12. В верхней части каретки имеются свободно установленные на неподвижных осях тумбы 1 ролики 10, являющиеся нижней опорой полозьев блока клю- ча. Роль направляющих выполняют четыре Г-образных бронзовых вкладыша 9, одновременно являющихся верхней и боковой опорами полозьев блока ключа. Каретка свободно вращается на верхней части колонны, и ее положение при работе ключа фиксируется чекой 8. Смещение каретки вдоль колонны ограничено пальцем 13, свободно установленным в бобышке каретки и связанным с последней шплинтом. Плоский конец пальца 13 находится в кольцевой проточке колонны 3. С двух сторон к каретке жестко прикреплены пневматические цилиндры подвода-отвода блока ключа двустороннего действия (рис. 24.9). Цилиндры имеют с обеих сторон пневматические амортизаторы, предназначенные для плавной остановки ключа в крайних положениях. Степень амортизации регулируется иглами 1, 3 за счет изменения проходного сечения каналов. На крышках цилиндра имеются спускные пробки 2.

Оба штока цилиндра подвода-отвода шарнирно соединены с проушинами блока ключа с помощью подвесок. Для установки ключа на разной высоте колонна имеет возможность вертикального перемещения в основании, при этом каждое ее положение по высоте фиксируется валиком. Для бесступенчатого регулирования ключа по высоте при работе с элеваторами имеется домкратное устройство с длиной хода винта 150 мм.

907

Ключи буровые автоматические стационарные с гидроприводом КБГ и КБГ2 предназначены для механизации свинчивания-развинчивания бурильных, утяжеленных, обсадных, насосно-компрессорных труб и долот с контролем и автоматическим ограничением крутящего момента, а также для механизации наращивания бурильной колонны через дополнительный шурф разборки забойных двигателей на буровой. Их применяют на буровых установках со всеми типами встроенных в ротор клиновых захватов, в любых климатических условиях.

Буровой ключ КБГ2 состоит из механизма позиционирования, закрепленного на основании буровой, смонтированных на нем вращателя и стопорного ключа, а также пульта управления и силовой установки.

Вращатель − механизм, передающий крутящий момент на замок, выполняющий операции свинчивания-развинчивания. Защита резьбовых соединений от перегрузок обеспечена установкой датчика момента.

Стопорный ключ служит для удержания колонны от поворота, компенсации осевой нагрузки на резьбу от веса труб.

Вращатель со стопорным ключом могут плавно подниматься, опускаться и удерживаться на любом уровне механизма позиционирования, а также отводиться в сторону от центра скважины. Максимальный угол поворота ключа вокруг механизма позиционирования − 120°.

С пульта осуществляется дистанционное управление всеми механизмами ключа. Силовая установка компактно выполнена в виде отдельного блока.

Модульное исполнение трубозажимного устройства предусматривает возможность поставки ключа:

910

âкомплекте с двумя трубозахватами на диапазон диаметров 48− 508 мм;

âкомплекте с трубозахватом на диапазон диаметров 48−340 мм;

âкомплекте с трубозахватом на диапазон диаметров 341−508 мм. Технические данные буровых автоматических стационарных ключей

приведены в табл. 24.5.

24.4. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ КЛИНОВОЙ ЗАХВАТ

Пневматический клиновой захват предназначен для механизированного захвата и освобождения бурильных и обсадных труб при спускоподъемных операциях в процессе бурения нефтяных и газовых скважин.

Захват состоит из корпуса, в котором смонтированы два вкладыша с центратором; четырех клиньев в сборе с державками, установленными на верхних концах направляющих пневматического цилиндра для подъема и опускания клиньев с помощью рычага и крана управления направляющих планок, связанных между собой кольцом (рис. 24.10).

Управление − дистанционное с помощью педального крана, расположенного у поста бурильщика. Благодаря работе с захватом ускоряются спускоподъемные операции, механизируется труд буровой бригады, обеспечивается безопасность работы.

По сравнению с элеватором пневматический клиновой захват значи- тельно облегчает и ускоряет спускоподъемные операции, поэтому на практике преимущественно распространены роторы, оснащенные пневматиче- ским клиновым захватом (ПКР).

Пневматический клиновой захват ПКР-560 (рис. 24.11) состоит из втулки 5, двух конических вкладышей 4, клиньев 2 с плашками 9. Втулки и вкладыши неподвижны относительно стола, а клинья с плашками могут перемещаться по наклонным пазам вкладышей. При перемещении вниз клинья скользят по наклонным пазам вкладышей и сближаются в радиальном

Рис. 24.10. Схема пневматического клинового захвата:

1 – кран управления; 2 – корпус; 3 – планка; 4 – державка в сборе; 5 – êëèí; 6 – рычаг; 7 – вкладыш; 8 – кольцо; 9 – кронштейн; 10 – цилиндр управления

911

направлении. Под действием радиального усилия, возникающего в клиньях от собственного веса колонны, плашки зажимают трубу и колонна удерживается в роторе. Для освобождения зажатой трубы клинья перемещаются вверх одновременно с колонной труб, поднимаемой крюком.

Привод клинового захвата осуществляется с помощью пневматического цилиндра 11, закрепленного на кронштейне станины 12 ротора. Шток пневматического цилиндра соединен с коротким плечом рычага 10. Длинное плечо рычага, конец которого имеет вилкообразную форму, надевается на ролики 8 кольцевой рамы 7, с которой соединяются стойки 6, перемещающиеся в вертикальных направляющих пазах втулки 5. Верхние концы стоек укреплены в траверсе 1, которая рычагами 3 соединяется с клиньями 2.

Под действием сжатого воздуха, подаваемого в поршневую полость пневмоцилиндра, шток поршня поворачивает рычаг 10 против часовой стрелки. При этом кольцевая рама 7 вместе со стойками 6, траверсой 4 и рычагами 3 перемещается вверх и поднимает клинья 2. Обратное перемещение клиньев осуществляется при подаче сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра и повороте рычага 10 по часовой стрелке. Рычаги 3 обеспечивают перемещение клиньев в радиальном направлении при подъеме и опускании клиньев. Соотношение плеч рычага 10 выбирают в зависимости от хода поршня пневмоцилиндра и необходимой высоты подъема клиньев.

Вес бурильной колонны, удерживаемой клиновым захватом, ограни- чивается допускаемым контактным давлением между плашками и телом трубы. Для снижения контактных давлений пользуются удлиненными клиньями и специальными плашками 13, обхватывающими трубу с минимальным зазором между их продольными торцами. В некоторых конструкциях вместо трех используют шесть клиньев, что способствует более равномерному распределению контактных давлений.

При недостаточной удерживающей способности клиновые захваты заменяют подкладным кольцом для установки элеватора или подкладными клиньями, удерживающими трубу за торец муфты. Для спуска обсадных труб, диаметр которых больше диаметра конусной втулки, используют подкладное кольцо, заменяющее клинья и конусную втулку.

Пневматический клиновой захват сблокирован с приводом ротора так, что при поднятом клиновом захвате исключается возможность вращения стола ротора. Во время бурения клинья с траверсой убираются и заменяются зажимом под ведущую трубу, а стойки с кольцевой рамой опускаются в крайнее нижнее положение. Управление пневматическим клиновым захватом осуществляется педальным краном, установленным у пульта бурильщика.

Техническая характеристика пневматических клиновых захватов типа ПКР приведена ниже:

913