КЛЮЧ ДЛЯ СБОРКИ КОЛОННОЙ ГОЛОВКИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Предлагаемое техническое решение (полезная модель) относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано при работах по сборке колонных головок путем свинчивания их конструктивных элементов в процессе строительства нефтяных и газовых скважин.
Известные к настоящему времени технологии сборки и свинчивания фланцев колонных головок, а также используемые при этом ключи, затрудняют оперативность и качество выполняемых работ и, следовательно, нуждаются в техническом совершенствовании.
Известны технические решения ключей, используемых при свинчивании нефтепромысловых труб в процессе проведения спуско-подъемных операций обсадных и бурильных труб по классу МПК Е21В19 RU №2078901; №2327852; №2060351, которые не приспособлены для свинчивания крупногабаритных деталей устьевого нефтепромыслового оборудования и не отвечают, в полной мере, требованиям безопасного проведения работ.
Наиболее близким, по технической сущности, техническим решением является патент на устройство для свинчивания и развинчивания труб, принятый за прототип МПК Е21В 19/16 RU №2215862. Дата публикации 10.11.2003 г. Устройство для свинчивания и развинчивания труб содержит силовой цилиндр, шток которого кинематически связан с трубами при помощи зажима и двухплечего рычага, расположенного на шарнирной опоре корпуса. При этом устройство снабжено фрикционным элементом. Свинчивание и развинчивание резьбовых соединений производят вращением патрона шпинделя станка.
Недостатком известного ключа по патенту RU №2215862 для свинчивания и развинчивания труб, принятый в качестве прототипа, является отсутствие надлежащей инструментальной головки для сопряжения с деталями (фланцами) колонной головки устьевого оборудования, что вызывает необходимость проведения работ с использованием ручных инструментов: цепной ключей, ломов и др.
Задачей предлагаемой полезной модели ключа является обеспечение надежного конгруэнтного сочленения головки вращателя механического привода буровой установки с фланцем колонной головки, свинчивание механизированным приводом (вращателем) и снабжение ключа функцией, обеспечивающей ограничение критического крутящего момента на головке вращателя.
Решение поставленной задачи достигается тем, что, головка ключа выполнена в виде толстостенной плиты, с радиальными водилами и снабжена, по меньшей мере, тремя съемными клыками цилиндрической формы. Клыки выполнены с возможностью их андрогенного взаимодействия, с отверстиями фланца при их сближении. При этом обеспечивается передача крутящего момента от вращателя механического привода головке ключа. В головке ключа закреплен цилиндрический корпус, в котором на левой резьбе установлена втулка, причем на границе цилиндрической части втулки и внутренней части цилиндра установлены радиальные срезные штифты, с надрезами по наружному диаметру. Надрез на срезных штифтах совмещен при сборке с границей контакта наружного диаметра втулки и внутреннего диаметра цилиндра.
Ключ для сборки (свинчивания фланца) колонной голововки при строительстве нефтяных и газовых скважин приведен на фиг. 1 и фиг. 2 в фронтальной и горизонтальной проекциях, соответственно, а на фиг. 3 приведена схема одного из срезных штифтов. Ключ содержит плиту, с радиальными водилами 1, на краю которых вмонтированы, с возможностью замены, клыки 2. В средней части плиты 1 на резьбе установлен корпус 3, в котором на левой резьбе 4 установлена втулка 5, снабженная замковой резьбой 6 для соединения с вращателем (на фиг. не показано). Срезные штифты 7 и 8, с кольцевыми надрезами 9 в их средней части, установлены с радиальным расположением в копрусе 3 цилиндрической формы и втулки 5. Надрез 9 на срезных штифтах 7 и 8 совмещен при сборке с границей контакта наружного диаметра втулки 5 и внутреннего диаметра цилиндра 3. Сменные клыки 2 застопорены в плите 1 болтами 10. Центральный канал ключа закрыт перфорированным дном 11.
Работу ключом при свинчивании фланца колонной головки производят в следующем порядке. В первую очередь сборочные элементы колонной головки (фланцы) предварительно устанавливают (свинчивают вручную на 3…4 оборота) с резьбовыми соединениями (патрубками) на колонной головке (на фиг. не покзано). С помощью замковой резьбы 6 на втулке 5 ключ в собранном состоянии присоединяют (прикручивают) к механизированному вращателю (на фиг. не показано), а затем сближают головку ключа с фланцем колонной головки. Ключ клыками 2 направляют в соответствующие отверстия на фланце колонной головки (контуры фланца показаны на фиг. 2). После конгруэнтного совмещения головки ключа и фланца включают вращатель буровой становки и правым вращением докрепляют резьбовое соединение между фланцем и патрубком колонной головки с крутяшим моментом, регламентированным соответствующими руководящими документами. При нарушении режима работы механизированного вращателя, например, превышении регламентированного значения крутящего момента (Мкр) штифты 7, 8 срезают по шейкам надрезов 9. При этом правым вращением механизированного вращателя втулку 5 вывинчивают из цилиндрического корпуса 3, а принудительное вращение фланца механизированным вращателем прекращают. После остановки работы механизированного вращателя всю конструкцию ключа снимают с фланца и производят замену штифтов 7, 8, для последующей работы ключа. Для подтверждения возможности осуществления на практике полезной модели-ключа, авторским коллективом разработана рабочая конструкторская документация для ключа с регламентированным крутящим моментом Мкр≤6кН*м. Изготовлен опытный образец ключа (см. фото) и проведены предварительные стендовые испытания (разборка, сборка ключа), а также намечены испытания в промысловых условиях.