элеватор для подъема и вращения труб

Формула изобретения

1. ЭЛЕВАТОР ДЛЯ ПОДЪЕМА И ВРАЩЕНИЯ ТРУБ, включающий корпус с проушинами, шарнирно соединенными с траверсой, связанной со шпинделем профильным соединением для восприятия крутящего момента, стопор, установленный между траверсой и проушиной с возможностью перемещения в отверстии проушины и подпружиненный в сторону траверсы для взаимодействия с ней, отличающийся тем, что на торце траверсы со стороны резьбового конца шпинделя и шарнира проушины выполнен паз с продольной осью симметрии, параллельной оси шпинделя, стопор установлен с возможностью перемещения в направлении, параллельном оси корпуса, и выполнен в виде углового профиля, продольное плечо которого размещено вдоль внутренней стороны проушины и имеет головку с профилем, ответным профилю паза траверсы для взаимодействия с последним, а поперечное плечо выведено через отверстие проушины наружу и зафиксировано от выпадения.

2. Элеватор по п.1, отличающийся тем, что на торце траверсы со стороны резьбового конца шпинделя и шарниров выполнены выступы с поверхностями криволинейного профиля, расположенными в плоскостях, перпендикулярных оси шарниров, а паз выполнен на криволинейной поверхности выступа симметрично относительно плоскости, проходящей через ось шпинделя и ось шарниров.

2. Элеватор по п.1 или 2, отличающийся тем, что пружина стопора размещена между торцом его продольного плеча и торцом корпуса в плоскости, проходящей через ось корпуса и продольную ось симметрии проушины.

4. Элеватор по п.1 или 3, отличающийся тем, что отверстие проушины выполнено с боковыми направляющими стенками, расстояние между которыми соответствует ширине поперечного плеча стопора.

5. Элеватор по п.1 или 4, отличающийся тем, что поперечное плечо стопора имеет рукоятку, размещенную снаружи проушины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению скважин и касается оборудования, применяемого для проведения спуско-подъемных операций с бурильными трубами в буровых установках с подвижным вращателем.

Известен элеватор для подъема и вращения труб, включающий корпус с проушинами, шарнирно установленными на траверсе, размещенной с возможностью перемещения на шпинделе, имеющем на цилиндрической поверхности профильный участок для взаимодействия с ответной профильной поверхностью траверсы, устройство для фиксации проушины и траверсы в виде упоров, взаимодействующих с пазами проушины и связанных с кулачками, подпружиненными относительно траверсы, снабженными двумя профильными поверхностями и приводимыми поворотом проушины [1].

В этом элеваторе в момент отклонения корпуса элеватора от оси скважины исключается возможность передачи крутящего момента от шпинделя к корпусу с бурильной трубой, что повышает надежность и безопасность элеватора в целом. В то же время при наклонном и горизонтальном бурении указанным элеватором невозможно осуществлять спуско-подъемные операции, т.к. зацепление шпинделя с траверсой и корпусом элеватора возможно только в вертикальном положении, что обусловлено особенностями устройства фиксации.

Наиболее близким из известных к предложенному является элеватор для подъема и вращения труб, включающий корпус с проушинами, шарнирно соединенными с траверсой, связанной со шпинделем, профильным соединением для восприятия крутящего момента, стопор, установленный между траверсой и проушиной в сторону траверсы для взаимодействия с ней [2].

В момент отклонения корпуса этого элеватора для соединения с замком бурильной трубы стопор выходит из соединения с кольцом траверсы, что делает невозможной передачу крутящего момента на корпус элеватора и связанную с ним трубу.

Этот элеватор так же, как и предыдущий, из-за отсутствия фиксации между траверсой и корпусом по оси шпинделя не может осуществлять спуско-подъемные операции при наклонном и горизонтальном бурении.

В основу изобретения положена задача создания элеватора с широкими возможностями его применения, в частности при наклонном и горизонтальном бурении за счет обеспечения фиксации траверсы и корпуса по оси шпинделя.

Согласно изобретению задача решается за счет того, что в элеваторе для подъема и вращения труб, включающем корпус с проушинами, шарнирно соединенными с траверсой, связанной со шпинделем профильным соединением для восприятия крутящего момента, стопор, установленный между траверсой и проушиной с возможностью перемещения в отверстии проушины и подпружиненный в сторону траверсы для взаимодействия с ней, а торце траверсы со стороны резьбового конца шпинделя рядом с шарниром для проушины выполнен паз с продольной осью симметрии, параллельной оси шпинделя, а стопор установлен с возможностью перемещения в направлении, параллельном оси корпуса, и выполнен в виде углового профиля, продольное плечо которого размещено вдоль внутренней стороны проушины и имеет головку с профилем, ответным профилю траверсы, для взаимодействия с последним, а второе поперечное плечо выведено через отверстие проушины наружу и зафиксировано от выпадения.

Согласно изобретению эта задача решится также за счет того, что на торце траверсы со стороны резьбового конца шпинделя рядом с каждым из шарниров выполнены выступы с поверхностями криволинейного профиля, расположенными в плоскостях, перпендикулярных оси шарниров, а паз выполнен из криволинейной поверхности выступа симметрично относительно плоскости, проходящей через ось шпинделя и ось шарниров.

Решению задачи способствует также то, что пружина стопора размещена между торцом его продольного плеча и торцом корпуса в плоскости, проходящей через ось корпуса и продольную ось симметрии проушины.

Решению задачи способствует и то, что отверстие проушины выполнено с боковыми направляющими стенками, расстояние между которыми соответствует ширине поперечного плеча стопора, а также то, что поперечное плечо стопора имеет рукоятку, размещенную снаружи проушины.

Такое выполнение позволяет иметь осевую фиксацию корпуса с траверсой при включенном стопоре при любом угле наклона скважины, в том числе и в горизонтальном положении. Это обусловлено тем, что траверса, находясь в положении постоянной кинематической связи со шпинделем, за счет продольного взаимодействия со стопором, перемещающимся вдоль оси корпуса, осуществляют осевую фиксацию с корпусом.

Выполнение стопора двуплечим с продольным фиксирующим плечом и поперечным, выведенным через отверстие проушины наружу, позволяет оперативно производить фиксацию и расфиксацию корпуса элеватора со шпинделем.

Расположение паза и стопора в плоскостях, проходящих через оси шпинделя и корпуса, обеспечивает фиксацию траверсы и корпуса по оси шпинделя. Кроме того, такое расположение наиболее технологично.

На фиг. 1 изображен элеватор для подъема и вращения труб, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 без стопора; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - элеватор с отклоненным положением корпуса.

Элеватор для подъема и вращения труб содержит корпус 1 с захватом и проушинами 2, соединенными посредством шарниров 3 с траверсой 4. Для восприятия крутящего момента траверса 4 постоянно кинематически связана со шпинделем 5 профильного сечения 6, на который она насаживается своим зевом. Траверса 4 снабжена откидной планкой 7, фиксируемой болтами. Корпус 1 элеватора имеет зев для размещения в нем бурильной трубы 8. Разрезное кольцо 9 установлено на корпусе 1 с возможностью поворота для фиксации трубы 8 от выпадения с помощью фиксаторов 10 и 11. На корпусе 2 имеются ограничители 12.

Между траверсой 4 и проушиной 2 установлен стопор 13, имеющий возможность перемещения в отверстии 14 проушины 2 и подпружиненный пружиной 15 в сторону траверсы 4. На торце 16 траверсы 4 со стороны резьбового конца 17 шпинделя рядом с шарниром 3 проушины 2 выполнен продольный паз 18. Стопор 13 установлен с возможностью перемещения в продольном направлении, параллельном оси 19 корпуса, и выполнен в виде углового профиля с двумя плечами, одно из которых (продольное плечо) 20 размещено вдоль внутренней стороны проушины 2, а другое плечо (поперечное) выведено через отверстие 14 проушины 2 на ее наружную сторону и зафиксировано от выпадения. Продольное плечо 20 снабжено профильной головкой 22 с профилем, ответным профилю продольного паза 18 траверсы для взаимодействия с последним. Плоскость 23 симметрии паза 18 проходит через ось 24 шпинделя. Профили головки 22 и продольного паза 18 соответствуют друг другу. На торце 16 траверсы со стороны резьбового конца 17 шпинделя со стороны каждого из шарниров 3 выполнены выступы 25, имеющие в плоскостях, перпендикулярных оси 26 шарниров, поверхности криволинейного профиля (преимущественно круглого).

В этом случае паз 18 выполнен на периферийной криволинейной поверхности выступа 25, а его плоскость симметрии 23 проходит через ось 24 шпинделя и ось 26 шарниров. Пружина 15 стопора размещена между торцом его продольного плеча 20 и торцом 27 корпуса и в плоскости, проходящей через ось 19 корпуса и продольную ось 28 симметрии проушины 2. Ось 28 симметрии проушины проходит в середине отверстия 14, которое выполнено с боковыми направляющими стенками 29. Отверстие 14 имеет четырехугольную форму с расстоянием а между боковыми направляющими стенками 29, равными ширине поперечного плеча 21 стопора 13. Поперечное плечо 21 стопора имеет рукоятку 30, размещенную снаружи проушины 2.

Элеватор работает следующим образом.

Зев траверсы 4 насаживают на профильную поверхность 6 шпинделя 5 и фиксируют откидной планкой 7. В зев корпуса 2 вставляют лыску бурильной трубы 8 и фиксируют от выпадения разрезным кольцом 9. Кольцо 9 имеет два положения: "Зев открыт" и "Зев закрыт". Для каждого их этих положений на корпусе 2 имеются углубления, в которые входит шариковый фиксатор 10 (11). Ограничители 12 ограничивают ход кольца 9.

Нижнюю трубу колонны зажимают в трубодержателе. При соосном расположении корпуса 1 элеватора и шпинделя 5 стопор 13, поджатый пружиной 15 в сторону траверсы 4, входит своей головкой 22 в паз 18. В этом положении корпус 2 невозможно повернуть относительно траверсы 4. При включении привода шпиндель 5 и корпус 2 приходят во вращение, а бурильную трубу 8, закрепленную в корпусе 2 элеватора, отворачивают от колонны.

Для укладки отвинченной трубы 8 на стеллаж стопор 13 выводят из зацепления с траверсой, для чего нажимают на рукоятку 30 и, пpеодолевая усилие пружины 15, выводят головку 22 стопора из паза 18. После этого проушины 2 свободно поворачиваются на шарнирах 3 относительно траверсы 4. При отклонении корпуса 1 вместе с проушинами 2 головка 22 стопора перекрывается по криволинейной цилиндрической поверхности выступа 25.

Корпус 1 вместе с поднятой трубой 8 поворачивается на необходимый угол. Кольцо 9 открывает зев корпуса 1 и бурильную трубу вынимают из элеватора. Наращивание колонны выполняют в обратном порядке.

С целью предотвращения случайного включения вращения шпинделя во время укладки бурильных труб на стеллаж пульт управления может быть оснащен специальным блокирующим устройством.

Выполненная в соответствии с изобретением конструкция элеватора позволяет безопасно проводить свинчивание и развинчивание бурильных труб при бурении скважин любого направления, в том числе и горизонтальных.