Приводной клиновой захват
Формула / Реферат
1. Устройство клинового захвата для захвата трубы, содержащее корпус, имеющий сквозное отверстие для размещения секции трубы, множество карманов, образованных в корпусе, расположенных на расстоянии друг от друга по окружности вокруг сквозного отверстия и содержащих, каждый, боковые стенки, обращенные друг к другу и соединенные друг с другом задней стенкой, имеющей по меньшей мере одну наклонную поверхность; клиновой участок, расположенный в каждом кармане и имеющий боковые кромки, по меньшей мере одна из которых зацеплена с одной боковой стенкой кармана при использовании, и заднюю стенку, имеющую по меньшей мере одну наклонную поверхность, зацепленную с наклонной поверхностью задней стенки кармана, при этом каждый из клиновых участков имеет возможность перемещения внутри своего кармана из верхнего внешнего положения в нижнее внутреннее положение при захватном зацеплении с трубой.
2. Устройство по п.1, в котором боковые стенки каждого кармана, по существу, параллельны друг другу.
3. Устройство по п.1, в котором по меньшей мере одна наклонная поверхность кармана на каждой из задних стенок содержит верхнюю и нижнюю наклонные поверхности каждой задней стенки и по меньшей мере одна наклонная поверхность клинового участка на каждой из задних сторон содержит верхние и нижние наклонные поверхности на каждой задней стенке.
4. Устройство по п.1, в котором наклонная поверхность на каждой из задних стенок кармана содержит пару расположенных рядом наклонных поверхностей на каждой из задних стенок, причем пара наклонных поверхностей внутри каждого кармана отделена друг от друга полостью, и дополнительно имеется гидравлический цилиндр, установленный в каждой из полостей и соединенный с одним из клиновых участков для перемещения между верхним наружным и нижним внутренним положениями.
5. Устройство по п.1, в котором по меньшей мере одна наклонная поверхность на каждой задней стенке кармана содержит верхнюю и нижнюю наклонные поверхности на каждой задней стенке, причем каждая верхняя и нижняя наклонная поверхность имеет верхний конец и нижний конец, и верхний конец верхней наклонной поверхности расположен от оси сквозного отверстия дальше, чем верхний конец нижней наклонной поверхности, верхний конец нижней наклонной поверхности расположен от оси дальше, чем нижний конец верхней наклонной поверхности, и нижний конец нижней наклонной поверхности расположен от оси дальше, чем нижний конец верхней наклонной поверхности.
6. Устройство по п.1, в котором корпус образован из первой и второй корпусных частей, прикрепленных друг к другу шарнирами, и первая корпусная часть содержит больше карманов, чем вторая корпусная часть.
7. Устройство по п.1, в котором корпус образован из первой и второй корпусных частей, прикрепленных друг к другу шарнирами, и первая корпусная часть содержит по меньшей мере два кармана.
8. Устройство по п.1, в котором каждый из клиновых участков содержит клиновой корпус и переходную шайбу, прикрепленную к внутренней стороне клинового корпуса и имеющую внутреннюю сторону, имеющую захватную поверхность.
9. Устройство по п.1, дополнительно содержащее направляющую канавку в каждой из боковых стенок каждого кармана и направляющий палец, установленный на каждой стороне каждого клинового участка и входящий в зацепление с одной из направляющих канавок.
10. Устройство по п.1, в котором одна из боковых стенок одного из карманов имеет внутреннюю кромку, которая пересекается с внутренней кромкой одной из боковых стенок смежного кармана с образованием угла.
11. Устройство клинового захвата для захвата трубы, содержащее корпус, имеющий сквозное отверстие для размещения секции трубы, множество карманов, образованных в корпусе, расположенных на расстоянии друг от друга по окружности вокруг отверстия и содержащих, каждый, боковые стенки, соединенные друг с другом задней стенкой, по меньшей мере одну верхнюю наклонную поверхность на задней стенке каждого кармана, наклоненную внутрь и вниз, по меньшей мере одну нижнюю наклонную поверхность на задней стенке каждого из карманов, расположенную под верхней наклонной поверхностью, наклоненную внутрь и вниз и имеющую верхний конец, расположенный ближе к оси сквозного отверстия, чем верхний конец верхней наклонной поверхности, и дальше от оси, чем нижний конец верхней наклонной поверхности, и нижний конец, расположенный ближе к оси, чем нижний конец верхней наклонной поверхности, клиновой участок, расположенный в каждом кармане и имеющий боковые кромки, по меньшей мере одна из которых входит в зацепление с одной из боковых стенок кармана при использовании, верхние и нижние наклонные поверхности на каждой задней стенке каждого клинового участка, зацепляющиеся с верхними и нижними наклонными поверхностями на задней стенке кармана, при этом каждый клиновой участок имеет возможность скольжения вдоль верхних и нижних наклонных поверхностей задней стенки внутри кармана из верхнего внешнего положения в нижнее внутреннее положение при захватном зацеплении с трубой, и клиновые участки способны передавать крутящий момент между корпусом и трубой посредством зацепления боковых кромок с боковыми стенками карманов.
12. Устройство по п.11, дополнительно содержащее полость, проходящую вертикально через верхнюю наклонную поверхность и нижнюю наклонную поверхность на каждой из задних стенок каждого кармана и верхнюю наклонную поверхность и нижнюю наклонную поверхность на каждой из задних стенок клинового участка и гидравлический цилиндр, установленный в каждой из полостей и присоединенный к одному из клиновых участков, равноудалено между боковыми кромками клинового участка для перемещения клинового участка между верхним внешним и нижним внутренним положениями.
13. Устройство по п.11, в котором корпус образован из первой и второй корпусных частей, присоединенных друг к другу шарнирами, при этом первая корпусная часть содержит по меньшей мере два кармана и вторая корпусная часть содержит меньше карманов, чем первая корпусная часть.
14. Устройство по п.11, в котором каждый из клиновых участков содержит клиновой корпус, имеющий внутреннюю сторону, которая является частично цилиндрической, и переходник, прикрепленный к внутренней стороне клинового корпуса и имеющий внутреннюю сторону, имеющую захватную поверхность.
15. Устройство по п.11, дополнительно содержащее направляющую канавку, образованную в каждой из боковых стенок каждого из карманов, и направляющий палец, установленный на каждой боковой кромке каждого из клиновых участков и находящийся в зацеплении с одной из направляющих канавок.
16. Устройство по п.11, в котором одна из боковых стенок одного из карманов имеет внутреннюю кромку, которая пересекается с внутренней кромкой одной из боковых стенок смежного кармана, образуя угол, превышающий 90°.
17. Способ захвата устройством по одному из пп.1-16 первой трубы и последующего захвата второй трубы с диаметром, отличным от диаметра первой трубы, содержащий следующие стадии:
(а) обеспечение корпуса клинового захвата, установка в нем множества клиновых участков, каждый из которых имеет корпус и установленную на нем переходную шайбу, и установка верхней пластины на клиновой корпус;
(б) протягивание первой трубы через верхнюю пластину и клиновой корпус, последующее перемещение клиновых участков вниз и внутрь в захватное зацепление с первой трубой и последующий захват второй трубы после извлечения первой трубы из корпуса;
(в) удаление верхней пластины, последующее удаление первых переходных шайб с клиновых корпусов, прикрепление вторых переходных шайб к клиновым корпусам при сохранении клиновых корпусов, установленных в корпусе, и повторное прикрепление верхней пластины к корпусу;
(г) протягивание второй трубы через верхнюю пластину и клиновой корпус, дальнейшее перемещение клиновых участков вниз и внутрь в захватное зацепление со второй трубой.
18. Способ по п.17, в котором вторая труба имеет диаметр меньше, чем первая труба, и вторые переходные шайбы толще, чем первые переходные шайбы.
19. Способ по п.17, в котором этап (б) дополнительно содержит прикрепление корпуса клинового захвата на ротор буровой установки скважины и этап (в) выполняется при прикрепленном на роторе корпусе клинового захвата.
20. Способ по п.19, в котором этап (а) дополнительно содержит установку первого верхнего направляющего элемента на верхней пластине и этап (в) содержит удаление первого верхнего направляющего элемента и повторное закрепление верхней пластины, установку второго верхнего направляющего элемента на верхней пластине, причем второй верхний направляющий элемент имеет внутренний диаметр, отличный от диаметра первого верхнего направляющего элемента.

Текст
Изобретение относится к устройству клинового захвата для захвата трубы во время буровых работ в скважине, которое имеет корпус с отверстием для размещения секции трубы. Карманы в корпусе расположены по окружности на расстоянии друг от друга вокруг отверстия. Каждый из карманов имеет боковые стенки, расположенные друг напротив друга и соединенные друг с другом задней стенкой, которая имеет по меньшей мере одну наклонную поверхность. В каждом кармане расположен клиновой участок, причем каждый клиновой участок имеет боковые кромки, которые зацепляются с боковыми стенками одного из карманов. Каждый клиновой участок имеет заднюю стенку с наклонной поверхностью, которая зацепляется с наклонной поверхностью на задней стенке кармана. Каждый из клиновых участков имеет возможность перемещения внутри кармана из верхнего внешнего положения в нижнее внутреннее положение при захватном зацеплении с трубой. 016976 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится в целом к приводному клиновому захвату, используемому для поддержки трубы во время буровых работ на нефтяных и газовых скважинах. Предпосылки создания изобретения Во время буровых работ на нефтяных и газовых скважинах на определенных глубинах и на конечной глубине оператор обычно опускает и цементирует колонну обсадных труб в скважине. Колонна обсадных труб состоит из секций труб, каждая имеющая длину около 40 футов (12,192 м). Каждая секция трубы имеет концы с внешней резьбой, каждый из которых имеет прикрепленную к нему муфту, имеющую внутреннюю резьбу. При присоединении другой секции обсадной колонны оператор поддерживает собранную колонну обсадных труб в скважине посредством клинового захвата на полу буровой установки. Муфта обычно имеет недостаточную прочность для удерживания веса длинной обсадной колонны, поэтому был сконструирован клиновой захват для захвата внешней поверхности обсадной колонны под муфтой. Обычно клиновой захват содержит множество участков, которые скользят вверх и вниз по конической чаше между положениями освобождения и захвата. Для перемещения клиновых участков в приводном клиновом захвате обычно используются гидравлические цилиндры. Приводной клиновой захват может быть установлен на буровом роторе на полу буровой установки. В этом случае, когда оператор завинчивает новую секцию обсадных труб к колонне обсадных труб, удерживаемую клиновым захватом,крутящий момент, действующий на обсадные трубы механизмом сборки, может быть передан через клиновой захват к буровому ротору для предотвращения кручения труб во время сборки. Приводной клиновой захват также может быть использован для поддержки колонны буровых труб. Приводные клиновые захваты также используются в качестве элеваторов. В этом случае они присоединены к штропам элеватора, которые удерживаются подъемным механизмом на буровой установке,таким как блоки или верхний привод. При использовании в качестве элеватора они перемещаются вверх и вниз буровой вышки с помощью подъемного механизма и используются для поднятия секций буровых труб для сборки с собранной колонной. Сущность изобретения Устройство клинового захвата настоящего изобретения имеет корпус, содержащий внутренние карманы, расположенные по окружности на расстоянии друг от друга вокруг сквозного отверстия, через которое проходит труба. Каждый карман имеет заднюю стенку и две боковые стенки, которые расположены напротив друг друга. По меньшей мере одна наклонная поверхность и предпочтительно верхние и нижние наклонные поверхности проходят внутрь от задней стенки. Клиновой участок расположен в каждом кармане и скользит между верхним положением освобождения и нижним положением захвата. Клиновой участок имеет соответствующие наклонные поверхности на своей внешней стороне, которые скользят по наклонным поверхностям задней стенки, когда клиновой участок перемещается между положениями. Клиновой участок имеет боковые кромки, которые контактируют с боковыми стенками кармана для передачи крутящего момента. Для перемещения клинового участка между положениями между задней стенкой и внешней стороной каждого клинового участка расположен гидравлический цилиндр. Предпочтительно наличие полости, проходящей через наклонные поверхности вертикально для вмещения гидравлического цилиндра. Полость центрирована между боковыми кромками клинового участка. В предпочтительном варианте осуществления корпус образован из двух частей, которые шарнирно соединены друг с другом. Одна часть предпочтительно имеет больше карманов, чем другая. Краткое описание чертежей Фиг. 1 представляет собой вид в изометрии приводного клинового захвата согласно настоящему изобретению. Фиг. 2 представляет собой увеличенное сечение приводного клинового захвата из фиг. 1, показанного в положении захвата. Фиг. 3 представляет собой вид в изометрии приводного клинового захвата из фиг. 1, показанного в положении освобождения и без верхней пластины и направляющей пластины. Фиг. 4 представляет собой сечение приводного клинового захвата из фиг. 1, показанного в положении освобождения. Фиг. 5 представляет собой сечение приводного клинового захвата из фиг. 1, показанного в положении захвата. Фиг. 6 представляет собой вид в изометрии меньшей корпусной части приводного клинового захвата из фиг. 1 с удаленными клиновыми участками, верхней пластиной и направляющей пластиной. Фиг. 7 представляет собой вид в изометрии меньшей корпусной части из фиг. 6, но показанной под другим углом. Фиг. 8 представляет собой вид в изометрии большей корпусной части приводного клинового захвата из фиг. 1 с удаленными клиновыми участками, верхней пластиной и направляющей пластиной. Фиг. 9 представляет собой вид в изометрии большей корпусной части из фиг. 6, но показанной под другим углом.-1 016976 Фиг. 10 представляет собой другой вид в изометрии большей корпусной части из фиг. 8, но показанной под другим углом. Фиг. 11 представляет собой вид в изометрии одного из клиновых участков, показанных отдельно от клинового захвата и без переходного элемента. Фиг. 12 представляет собой вертикальную проекцию задней стороны клинового участка из фиг. 11. Фиг. 13 представляет собой вертикальную проекцию переходной шайбы для клинового участка из фиг. 11. Фиг. 14 представляет собой вид в изометрии направляющего раструба для прикрепления к приводному клиновому участку из фиг. 1 при использовании в качестве элеватора. Фиг. 15 представляет собой вид в перспективе приводного клинового захвата из фиг. 1, показанного прикрепленным к элеваторным штропам и с прикрепленным направляющим раструбом из фиг. 14. Подробное описание изобретения На фиг. 1 показан приводной клиновой захват 11, имеющий корпус, состоящий из большей корпусной части 13, прикрепленной к меньшей корпусной части 15 посредством шарнирных пластин 17. Корпусные части 13, 15 образуют цилиндрический элемент со сквозным отверстием 16, проходящим через него вдоль оси 14. Большая корпусная часть 13 проходит по окружности вокруг оси 14 на большую величину, чем меньшая корпусная часть 15. В настоящем варианте большая корпусная часть проходит вокруг оси 14 на 240 и меньшая корпусная часть 15 проходит на 120. Как показано на фиг. 3, каждая шарнирная пластина 17 входит в зацепление с пальцем 19, проходящим через соответствующие отверстия 21. Как показано на фиг. 1, в настоящем варианте осуществления приводной клиновой захват 11 также имеет пару ручек 23, расположенных на противоположных сторонах. Ручки 23 используются для прикрепления приводного клинового захвата 11 к элеваторным штропам 25 (фиг. 15), когда приводной клиновой захват используется в качестве элеватора. Как показано на фиг. 2, приводной клиновой захват 11 имеет множество клиновых участков 27. В настоящем варианте осуществления имеется три клиновых участка 27, каждый из которых проходит приблизительно на 120 для формирования цилиндрической конфигурации при нижнем положении захвата,показанном на фиг. 2 и 5, но может быть использовано другое количество участков. Для перемещения клиновых участков 27 между положением захвата, показанным на фиг. 2 и 5, и положением освобождения, показанным на фиг. 4, используется гидравлический цилиндр 29. При перемещении из положения освобождения на фиг. 4 в положение захвата на фиг. 5 клиновые участки 27 перемещаются вниз и внутрь относительно оси 14 приводного клинового захвата 11. На фиг. 6 и 7 показана меньшая корпусная часть 15, в которой изъят ее клиновой участок 27. В настоящем примере меньшая корпусная часть 15 имеет один карман 30, образованный парой боковых стенок 31, которые обращены друг на друга и являются плоскими и параллельными в настоящем варианте осуществления. Ни одна из боковых стенок 31 не расположена на радиальной линии от оси 14. Боковые стенки 31 соединены задней стенкой 33, которая является частью цилиндра. Коническая поверхность 35,расположенная у низа задней стенки 33, соединяет нижние кромки боковых стенок 31. Коническая поверхность 35 проходит вниз к частично цилиндрической кромке 36, которая определяет часть нижнего конца отверстия 16 (фиг. 2). Кромка 36 проходит вниз от нижнего конца меньшей корпусной части 15. Верхние наклонные поверхности 37 образованы в виде единого целого со стенкой 33 и наклонены вниз и внутрь. Имеются две верхние наклонные поверхности 37, расположенные по окружности и разделенные вертикальной полостью 39 для размещения гидравлического цилиндра 29 (фиг. 5). Две нижние наклонные поверхности 38 расположены под верхними наклонными поверхностями 37 и разделены нижней частью полости 39 гидравлического цилиндра. Две нижние наклонные поверхности расположены поверх и радиально наружу от конической поверхности 35. Каждая верхняя наклонная поверхность 37 имеет конфигурацию зубца, имеющего верхний конец 37 а, соединяющийся с задней стенкой 33, и нижний конец 37b, расположенный ближе к оси 14 (фиг. 5) корпусных частей 13, 15. Нижняя скошенная кромка 37 с проходит вниз от нижнего конца 37b под более крутым углом, чем верхняя поверхность или сбоку верхней наклонной поверхности 37. Верхняя наклонная поверхность 37 имеет нижнюю сторону 37d, которая, по существу, перпендикулярна оси 14 и которая проходит от нижней кромки 37 с к задней стенке 33. Каждая нижняя наклонная поверхность 38 имеет такую же конфигурацию, с верхним концом 38 а у задней стенки 33, который расположен ниже соединения нижней стороны 37d верхней наклоннойсекции и задней стенки 33. Верхний конец 38 а нижней наклонной секции 38 расположен ближе к оси 14, чем верхний конец 37 а верхней наклонной поверхности 37, но дальше от оси 14, чем нижний конец 37b верхней наклонной поверхности 37. Нижний конец 38b нижней наклонной поверхности 38 расположен ближе к оси 14, чем нижний конец 37b верхней наклонной секции 37. Скошенная внутренняя кромка 38 с проходит от нижнего конца 38b к конической поверхности 35 под более крутым углом, чем верхняя поверхность нижней наклонной поверхности 38. Боковые стенки 31 проходят внутрь мимо внутренних кромок 37 с и 38 с наклонных поверхностей 37, 38 и соединены с кромкой 36.-2 016976 Каждая боковая стенка 31 имеет направляющую канавку 41, образованную в ней около ее верхнего конца. Каждая направляющая канавка 41 имеет нижнюю кромку, которая проходит вниз и внутрь к оси 14. Как показано на фиг. 11, каждый клиновой участок 27 имеет клиновой корпус 43 с размерами, которые позволяют вставлять его в один из клиновых карманов 30 (фиг. 6) меньшей корпусной части 15 и в один из клиновых карманов 30 большей корпусной части 13. Корпус 43 клинового участка имеет боковые кромки 49, которые плотно прилегают к боковым стенкам 31 клинового кармана 30 (фиг. 6). Корпус 43 клинового участка имеет верхние и нижние наклонные поверхности 45, 46 на своей задней стороне,каждая из которых сопрягается и скользит по одной из наклонных секций 37, 38 (фиг. 6) меньшей корпусной части 15. Как показано на фиг. 12, верхние наклонные поверхности 45 расположены по окружности на расстоянии друг от друга, образуя пространство 47 гидравлического цилиндра, которое совпадает с пространством 39 гидравлического цилиндра на фиг. 6. Таким же образом нижние наклонные поверхности 46 корпуса расположены по окружности на расстоянии друг от друга. Наклонные поверхности 45,46 корпуса имеют зубцеобразную конфигурацию, подобную верхней и нижней наклонным поверхностям 37, 38 (фиг. 6) корпусной части 15. К каждой боковой кромке 49 прикреплен направляющий палец 50 для вставления в одну из направляющих канавок 41 в боковых стенках 31 клинового кармана (фиг. 6). Как показано на фиг. 12, на задней стороне корпуса 43 клинового участка около его нижнего конца прикреплены установочные пальцы 51 для поддержки нижнего конца одного из гидравлических цилиндров 29 (фиг. 5). Передняя или внутренняя сторона корпуса клинового участка 43 представляет собой сегмент цилиндра и может иметь проходящие в осевом направлении шпонки 53 или другие захватные элементы на его передней стороне. Шпонки 53 служат для захвата трубы для некоторых размеров труб. Для других размеров труб к передней стороне корпуса 43 клинового участка поверх шпонок 53 устанавливается переходная шайба 55. Переходная шайба 55 является частично цилиндрической. Передняя или внутренняя сторона переходной шайбы 55 имеет захватные элементы или захватную поверхность для зацепления с трубой. Фланец 54 на верхней кромке переходной шайбы 55 проходит радиально во внешнем направлении для прикрепления к верхней кромке корпуса 43 клинового участка. Толщина переходной пластины 55 выбирается таким образом, чтобы выполнять зацепление с трубами различных размеров. Переходные пластины 55 большей или меньшей толщины могут быть взаимозаменяемо установлены на корпус 43 клинового участка (фиг. 11) для различных размеров диаметров труб. На фиг. 3 показан корпус 43 клинового участка и переходная шайба 55, установленные в меньшую корпусную часть 15. Скоба 56 фиксатора закреплена болтами к верху меньшей корпусной части 15 через верхний конец корпуса 43 клинового участка для фиксирования корпуса 43 клинового участка в корпусной части 15. Фиксатор 56 имеет установочный элемент, который закрепляет верхний конец гидравлического цилиндра 29, как показано на фиг. 4. Гидравлический цилиндр 29 расположен в сопрягающихся пространствах 39 (фиг. 6) и 47 (фиг. 11) гидравлического цилиндра, и, таким образом, он центрируется между боковыми кромками клинового участка 27. Когда гидравлическая жидкость подается в направлении выдвижения, конец вала гидравлического цилиндра 29 выдвигается и отклоняется внутрь, как показано на сравнительных фиг. 4 и 5, наклонные сегменты 45, 46 клинового корпуса скользят вниз по наклонным секциям 37, 38. Направляющие пальцы 50 (фиг. 11) у верхнего конца корпуса 43 клинового участка скользят вниз по направляющим канавкам 41(фиг. 6). Разделитель потока (не показан) в гидравлической цепи направляет жидкость к трем цилиндрам 29 равным образом в направлении выдвижения. Разделитель потока обеспечивает одновременное перемещение клиновых участков 27 в положение захвата, центрируя тем самым трубу. Большая корпусная часть 13, показанная на фиг. 8, сконструирована таким же образом, но вместо одного она удерживает два клиновых участка 27 (фиг. 3) в данном варианте. Большая корпусная часть 13 имеет две боковые стенки 57, которые расположены напротив друг друга и параллельны друг другу для образования одного из клиновых карманов 30. Две боковые стенки 59 расположены напротив друг друга и параллельны друг другу для образования другого клинового кармана 30. Одна из боковых стенок 57 и одна из боковых стенок 59 пересекают друг друга у своих внутренних кромок для образования внешнего угла. В настоящем варианте осуществления этот угол превышает 90 и показан равным 120, причем угол может меняться. Задняя стенка 61, которая является частью цилиндра, соединяет две боковые стенки 57 для образования одного из клиновых карманов 30. Другая задняя стенка 63, которая является другой частью того же цилиндра, соединяет две боковые стенки 59 для образования другого клинового кармана 30. Коническая поверхность 65 расположена у нижнего конца задней стенки 61 и проходит между нижними концами боковых стенок 57. Коническая поверхность 67 расположена у нижнего конца задней стенки 63 и проходит между боковыми стенками 59. Частично цилиндрическая кромка 66 проходит вниз от конических поверхностей 65, 67 для совмещения с кромкой 36 (фиг. 6) и образования кругового нижнего конца для отверстия 16 (фиг. 2).-3 016976 Верхние и нижние наклонные поверхности 68 проходят от задней стенки 61. Верхние и нижние наклонные поверхности 68 расположены по окружности на расстоянии друг от друга таким же образом,что и наклонные секции 37 из фиг. 6, для образования пространства для одного из гидравлических цилиндров 29 (фиг. 2). Таким же образом верхние и нижние наклонные поверхности 69 проходят внутрь от задней стенки 63. В каждой стороне боковой стенки 57 расположены направляющие канавки 71, и в каждой боковой стенке 59 расположены направляющие канавки 72. Клиновые участки 27, как показано на фиг. 11-13, установлены в двух карманах 30 большей корпусной части 13. Клиновые участки 27 в большей корпусной части 13 взаимозаменяемы с клиновыми участками 27 меньшей корпусной части 15. Как показано на фиг. 10, кромка 66 имеет круговую внутреннюю сторону и три плоские внешние поверхности 73. Три плоские наружные поверхности 73 образуют, по существу, ортогональную конфигурацию, которая имеет размеры для посадки в прямоугольный приемный элемент (не показан) бурового ротора на полу буровой установки. Кромка 66 проходит приблизительно на 240 с открытой оставшейся частью в 120 для ее размещения вокруг трубы, когда приводной клиновой захват 11 открыт посредством шарнира, как показано на фиг. 3. Прямоугольные стороны 73 фиксируют приводной клиновой захват 11 к буровому ротору, предотвращая вращение приводного клинового захвата 11 до тех пор, пока не будет вращаться буровой ротор. В этом случае клиновой захват 11 вращается с буровым ротором. Для различных размеров и конфигураций буровых роторов вокруг прямоугольных сторон к кромке 66 могут быть прикреплены переходники. Как показано на фиг. 1 и 2, каждая корпусная часть 13 и 15 имеет верхнюю пластину 77, которая устанавливается над скобами 56 фиксатора (фиг. 3). Верхняя пластина 77 на меньшей корпусной части 15 покрывает только меньшую корпусную часть, проходя приблизительно на 120. Верхняя пластина на большей корпусной части 13 покрывает большую корпусную часть 13, проходя приблизительно на 240. Состоящий из двух частей верхний направляющий элемент 79 установлен на верхние пластины 77 для образования кругового отверстия для вставления трубы. Верхний направляющий элемент 77 может быть заменен на верхние направляющие элементы другого внутреннего диаметра для других размеров трубы. В настоящем примере каждая из двух частей верхнего направляющего элемента 79 являются одинаковыми и проходят на 180. Как показано на фиг. 14, 15, приводной клиновой захват может быть также использован в качестве элеватора буровой установки посредством присоединения его к элеваторным штропам 25. При присоединении, показанном на фиг. 15, приводной клиновой захват перемещается вверх и вниз буровой вышки посредством поднятия подъемным механизмом, таким как блоки буровой установки или верхний привод. При использовании в качестве элеватора оператор может использовать направляющий раструб 81 на нижнем конце для помощи в размещении приводного клинового захвата поверх трубы. Направляющий раструб 81 прикрепляется к нижней стороне собранных корпусных частей 13, 15 с помощью крепежных деталей, вставляемых в резьбовые отверстия 75 (фиг. 10). Во время работы оператор формирует приводной клиновой захват для требуемого диаметра и требуемой работы. Например, если требуется использование на полу буровой установки, оператор вводит кромку 66 в приемное устройство бурового ротора так, что ее прямоугольные стороны 73 (фиг. 10) будут совмещаться с приемным устройством. Если требуется использование трубы другого диаметра, оператор снимет верхний направляющий элемент 79, верхние пластины 77 (фиг. 2) и переходные шайбы 55 (фиг. 3 и 13). Снятие этих элементов обеспечивает легкий доступ к переходным шайбам 55. Оператор может снять имеющиеся переходные шайбы 55 и установить переходные шайбы 55 требующегося размера без снятия каких-либо других компонентов. Это может быть выполнено при сборке приводного клинового захвата 11 в цилиндрическую конфигурацию, показанную на фиг. 1. Снятие верхнего направляющего элемента 79 и верхних пластин 77 открывает доступ к пальцам 19 (фиг. 3) так, что оператор может снять один палец для открытия меньшей корпусной части 15. Открытие корпусной части 15 позволяет оператору удалять приводной клиновой захват 11 с пола буровой установки, даже если труба проходит через буровой ротор и подвешена подъемным механизмом в буровой вышке. Оператор контролирует перемещение по захвату и освобождению приводного клинового захвата 11 дистанционно. Для того чтобы заставить клиновые участки 27 перемещаться в положение захвата на фиг. 5 из положения освобождения на фиг. 4, оператор подает гидравлическую жидкость в гидравлические цилиндры 29. Каждый гидравлический цилиндр 29 перемещает один из клиновых участков 27 вниз и внутрь вдоль различных наклонных секций 37, 38, 68 и 69. При самом нижнем положении нижняя часть каждого клинового участка 27 будет контактировать с одной из конических поверхностей 35 (фиг. 6), 65 или 67 (фиг. 8). В положении захвата трубы, если прилагается крутящий момент, сила проходит через клиновые участки 27 к боковым стенкам кармана 30. При подаче гидравлической жидкости в обратном направлении к гидравлическим цилиндрам 29 они тянут клиновые участки 27 вверх и наружу в положение, показанное на фиг. 4. В полностью освобожденном положении, показанном на фиг. 4, клиновые участки 27 находятся на расстоянии друг от друга над коническими поверхностями 35, 65 и 67.-4 016976 Описанное устройство приводного клинового захвата имеет существенные преимущества. Клиновые карманы удерживают клиновые участки для сопротивления крутящему моменту и позволяют клиновым участкам легко перемещаться между положениями захвата и положением освобождения. Использование верхних и нижних зубцеобразных наклонных поверхностей в каждом кармане делает устройство компактным. Выполнение одной из корпусных частей, меньшей в круговом направлении, чем другой,позволяет использовать меньшее количество клиновых участков, чем в случае, если бы корпусные части были одинакового размера. Компоновка клинового захвата и переходных шайб позволяет оператору легко менять переходные шайбы для труб другого диаметра просто посредством снятия верхнего направляющего элемента и верхних пластин. Хотя изобретение было показано только в одной из его форм, для специалистов в данной области техники должно быть понятно, что оно этим не ограничивается, а допускает различные изменения без отхода от объема изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство клинового захвата для захвата трубы, содержащее корпус, имеющий сквозное отверстие для размещения секции трубы, множество карманов, образованных в корпусе, расположенных на расстоянии друг от друга по окружности вокруг сквозного отверстия и содержащих, каждый, боковые стенки, обращенные друг к другу и соединенные друг с другом задней стенкой, имеющей по меньшей мере одну наклонную поверхность; клиновой участок, расположенный в каждом кармане и имеющий боковые кромки, по меньшей мере одна из которых зацеплена с одной боковой стенкой кармана при использовании, и заднюю стенку, имеющую по меньшей мере одну наклонную поверхность, зацепленную с наклонной поверхностью задней стенки кармана, при этом каждый из клиновых участков имеет возможность перемещения внутри своего кармана из верхнего внешнего положения в нижнее внутреннее положение при захватном зацеплении с трубой. 2. Устройство по п.1, в котором боковые стенки каждого кармана, по существу, параллельны друг другу. 3. Устройство по п.1, в котором по меньшей мере одна наклонная поверхность кармана на каждой из задних стенок содержит верхнюю и нижнюю наклонные поверхности каждой задней стенки и по меньшей мере одна наклонная поверхность клинового участка на каждой из задних сторон содержит верхние и нижние наклонные поверхности на каждой задней стенке. 4. Устройство по п.1, в котором наклонная поверхность на каждой из задних стенок кармана содержит пару расположенных рядом наклонных поверхностей на каждой из задних стенок, причем пара наклонных поверхностей внутри каждого кармана отделена друг от друга полостью, и дополнительно имеется гидравлический цилиндр, установленный в каждой из полостей и соединенный с одним из клиновых участков для перемещения между верхним наружным и нижним внутренним положениями. 5. Устройство по п.1, в котором по меньшей мере одна наклонная поверхность на каждой задней стенке кармана содержит верхнюю и нижнюю наклонные поверхности на каждой задней стенке, причем каждая верхняя и нижняя наклонная поверхность имеет верхний конец и нижний конец, и верхний конец верхней наклонной поверхности расположен от оси сквозного отверстия дальше, чем верхний конец нижней наклонной поверхности, верхний конец нижней наклонной поверхности расположен от оси дальше, чем нижний конец верхней наклонной поверхности, и нижний конец нижней наклонной поверхности расположен от оси дальше, чем нижний конец верхней наклонной поверхности. 6. Устройство по п.1, в котором корпус образован из первой и второй корпусных частей, прикрепленных друг к другу шарнирами, и первая корпусная часть содержит больше карманов, чем вторая корпусная часть. 7. Устройство по п.1, в котором корпус образован из первой и второй корпусных частей, прикрепленных друг к другу шарнирами, и первая корпусная часть содержит по меньшей мере два кармана. 8. Устройство по п.1, в котором каждый из клиновых участков содержит клиновой корпус и переходную шайбу, прикрепленную к внутренней стороне клинового корпуса и имеющую внутреннюю сторону, имеющую захватную поверхность. 9. Устройство по п.1, дополнительно содержащее направляющую канавку в каждой из боковых стенок каждого кармана и направляющий палец, установленный на каждой стороне каждого клинового участка и входящий в зацепление с одной из направляющих канавок. 10. Устройство по п.1, в котором одна из боковых стенок одного из карманов имеет внутреннюю кромку, которая пересекаетсяс внутренней кромкой одной из боковых стенок смежного кармана с образованием угла.-5 016976 11. Устройство клинового захвата для захвата трубы, содержащее корпус, имеющий сквозное отверстие для размещения секции трубы, множество карманов, образованных в корпусе, расположенных на расстоянии друг от друга по окружности вокруг отверстия и содержащих, каждый, боковые стенки, соединенные друг с другом задней стенкой, по меньшей мере одну верхнюю наклонную поверхность на задней стенке каждого кармана, наклоненную внутрь и вниз, по меньшей мере одну нижнюю наклонную поверхность на задней стенке каждого из карманов, расположенную под верхней наклонной поверхностью, наклоненную внутрь и вниз и имеющую верхний конец, расположенный ближе к оси сквозного отверстия, чем верхний конец верхней наклонной поверхности, и дальше от оси, чем нижний конец верхней наклонной поверхности, и нижний конец, расположенный ближе к оси, чем нижний конец верхней наклонной поверхности, клиновой участок, расположенный в каждом кармане и имеющий боковые кромки, по меньшей мере одна из которых входит в зацепление с одной из боковых стенок кармана при использовании, верхние и нижние наклонные поверхности на каждой задней стенке каждого клинового участка, зацепляющиеся с верхними и нижними наклонными поверхностями на задней стенке кармана,при этом каждый клиновой участок имеет возможность скольжения вдоль верхних и нижних наклонных поверхностей задней стенки внутри кармана из верхнего внешнего положения в нижнее внутреннее положение при захватном зацеплении с трубой, и клиновые участки способны передавать крутящий момент между корпусом и трубой посредством зацепления боковых кромок с боковыми стенками карманов. 12. Устройство по п.11, дополнительно содержащее полость, проходящую вертикально через верхнюю наклонную поверхность и нижнюю наклонную поверхность на каждой из задних стенок каждого кармана и верхнюю наклонную поверхность и нижнюю наклонную поверхность на каждой из задних стенок клинового участка и гидравлический цилиндр, установленный в каждой из полостей и присоединенный к одному из клиновых участков, равноудалено между боковыми кромками клинового участка для перемещения клинового участка между верхним внешним и нижним внутренним положениями. 13. Устройство по п.11, в котором корпус образован из первой и второй корпусных частей, присоединенных друг к другу шарнирами, при этом первая корпусная часть содержит по меньшей мере два кармана и вторая корпусная часть содержит меньше карманов, чем первая корпусная часть. 14. Устройство по п.11, в котором каждый из клиновых участков содержит клиновой корпус,имеющий внутреннюю сторону, которая является частично цилиндрической, и переходник, прикрепленный к внутренней стороне клинового корпуса и имеющий внутреннюю сторону, имеющую захватную поверхность. 15. Устройство по п.11, дополнительно содержащее направляющую канавку, образованную в каждой из боковых стенок каждого из карманов, и направляющий палец, установленный на каждой боковой кромке каждого из клиновых участков и находящийся в зацеплении с одной из направляющих канавок. 16. Устройство по п.11, в котором одна из боковых стенок одного из карманов имеет внутреннюю кромку, которая пересекается с внутренней кромкой одной из боковых стенок смежного кармана, образуя угол, превышающий 90. 17. Способ захвата устройством по одному из пп.1-16 первой трубы и последующего захвата второй трубы с диаметром, отличным от диаметра первой трубы, содержащий следующие стадии:(а) обеспечение корпуса клинового захвата, установка в нем множества клиновых участков, каждый из которых имеет корпус и установленную на нем переходную шайбу, и установка верхней пластины на клиновой корпус;(б) протягивание первой трубы через верхнюю пластину и клиновой корпус, последующее перемещение клиновых участков вниз и внутрь в захватное зацепление с первой трубой и последующий захват второй трубы после извлечения первой трубы из корпуса;(в) удаление верхней пластины, последующее удаление первых переходных шайб с клиновых корпусов, прикрепление вторых переходных шайб к клиновым корпусам при сохранении клиновых корпусов, установленных в корпусе, и повторное прикрепление верхней пластины к корпусу;(г) протягивание второй трубы через верхнюю пластину и клиновой корпус, дальнейшее перемещение клиновых участков вниз и внутрь в захватное зацепление со второй трубой. 18. Способ по п.17, в котором вторая труба имеет диаметр меньше, чем первая труба, и вторые переходные шайбы толще, чем первые переходные шайбы. 19. Способ по п.17, в котором этап (б) дополнительно содержит прикрепление корпуса клинового захвата на ротор буровой установки скважины и этап (в) выполняется при прикрепленном на роторе корпусе клинового захвата. 20. Способ по п.19, в котором этап (а) дополнительно содержит установку первого верхнего направляющего элемента на верхней пластине и этап (в) содержит удаление первого верхнего направляющего элемента и повторное закрепление верхней пластины, установку второго верхнего направляющего элемента на верхней пластине, причем второй верхний направляющий элемент имеет внутренний диаметр, отличный от диаметра первого верхнего направляющего элемента.
МПК / Метки
МПК: E21B 19/10
Метки: захват, приводной, клиновой
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-16976-privodnojj-klinovojj-zahvat.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Приводной клиновой захват</a>
Предыдущий патент: Турбомашина с гидравлическими турбинами с поперечной подачей потока жидкости и с уменьшенной величиной общей подъемной силы
Следующий патент: Пластиковый бак для стирального раствора стиральной или стирально-сушильной машины, а также способ изготовления такого бака
Случайный патент: Способ и система для автоматического регулирования спроса на товары кратковременного пользования