УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЙ ФИКСАЦИИ ОБСАДНОЙ ТРУБЫ

Полезная модель относится к устройствам для извлечения обсадных труб и может быть использована для фиксации обсадной трубы при ее извлечении из скважины во время процесса бурения роторными буровыми установками скважин для устройства буронабивных свай.
Известен аналог - устройство фиксации обсадной трубы в виде обсадного стола - RU 88689, 13.08.2009, содержащего опорную станину, расположенный на ней хомут, оснащенный гидроцилиндрами подъема-погружения и поворота, и механизм зажима хомута, отличающийся тем, что имеет три гидроцилиндра подъема-погружения, опорная станина выполнена П-образной, а механизм зажима хомута - разъемным.
Обсадной стол применяют в тех случаях, когда требуются большое усилие для извлечения обсадной трубы, например, при работе с глубокими скважинами. В случае, если усилие извлечения обсадной трубы не большое, то для извлечения достаточно мощности буровой установки, и применение обсадного стола становится нецелесообразным ввиду наличия следующих недостатков. Первым недостатком обсадного стола является сложность конструкции и, как следствие, низкая технологичность изготовления устройства, так как оно содержит множество подвижных звеньев и три гидроцилиндра. Вторым недостатком аналога является низкая скорость производства буровых работ, так как извлечение обсадной трубы из скважины с применением привода буровой установки быстрее, чем обсадным столом, а обсадной стол имеет большую массу, что усложняет его перемещение от одной скважины к другой.
Известен аналог - устройство фиксации обсадной трубы в виде рамки опорной - источники в сети Интернет http://triumph-nt.ru/prodiikciva/vkladvshi-ramka-opornava-obsadnoj-truby/, http://www.market.pilemaster.ru/catalog/casing/rarnka_opornava dlya_trubv_620/, http://sanv-rf.com/catalog/ramobsadnov-truby/, принятое в качестве прототипа, состоящее из рамы в виде квадратного контура, с установленными по углам четырьмя эксцентриковыми кулачками для фиксации трубы. Рамка опорная применяется для фиксации обсадной трубы при ее извлечении буровой установкой. Фиксацию нижней части трубы выполняют для демонтажа верхней секции трубы в процессе извлечения обсадной трубы из скважины. Фиксацию трубы обеспечивают четырьмя эксцентриковыми кулачками. Для неглубоких скважин извлечение обсадной трубы с помощью буровой установки с применением рамки опорной является более эффективным по сравнению с предыдущим аналогом, так как это ускоряет процесс извлечения обсадной трубы из скважины. Рамка опорная обсадной трубы более технологична в изготовлении по сравнению с предыдущим аналогом, так как имеет простую конструкцию в виде сварной стальной рамы. Ее проще перемещать между скважинами, так как она имеет малый вес.
Недостатком аналога является высокая трудоемкость фиксации обсадной трубы с применением рамки опорной, что не позволяет достичь высокой технологичности операции извлечения обсадной трубы из скважины. Высокая трудоемкость обусловлена необходимость применения физической силы для фиксации трубы эксцентриковыми кулачками. Обычно их установку осуществляют ударами кувалдой, что требует значительной физической силы. Во время этого процесса кулачки могут заклинивать, что затрудняет процесс и повышает износ кулачков. Вторым недостатком прототипа является низкая надежность устройства из-за износа эксцентриковых кулачков.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении технологичности производства буровых работ и исключении вредных физических нагрузок для персонала при сохранении относительно простой конструкции устройства фиксации.
Технический результат достигается в устройстве для полуавтоматической фиксации обсадной трубы, содержащем раму в виде П-образного незамкнутого контура, выполненную с возможностью расположения контура рамы при проведении работ на поверхности грунта перпендикулярно скважине и обсадной трубе, имеется два вкладыша, расположенные внутри П-образного контура рамы, первый вкладыш замыкает контур рамы и неподвижно закреплен к ней с обеспечением жесткого соединения, а второй вкладыш расположен внутри контура рамы и выполнен с возможностью перемещения в направлении к первому вкладышу и обратно по направляющим рамы, вкладыши имеют сомкнутое положение, соответствующее расположению второго вкладыша ближе к первому вкладышу, и разомкнутое положение, соответствующее расположению второго вкладыша дальше от первого вкладыша, каждый из вкладышей содержит вогнутую контактную поверхность, контактные поверхности вкладышей расположены друг напротив друга с обеспечением сопряжения с цилиндрической поверхностью обсадной трубы в сомкнутом положении вкладышей, к раме своим первым концом закреплен линейный привод, второй конец которого закреплен ко второму вкладышу с обеспечением описанного перемещения вкладыша.
Рама может быть выполнена в виде сварной конструкции, состоящей из трех двутавровых балок, вкладыши своими боковыми сторонами вставлены в промежутки между полками первой и второй параллельно расположенных двутавровых балок и указанные промежутки между полками двутавровых балок являются направляющими для перемещения второго вкладыша.
По центру двутавровой балки рамы, расположенной перпендикулярно к двум другим двутавровых балок, может быть расположена проушина, к которой закреплен первый конец линейного привода.
Каждый вкладыш может быть выполнен в виде сварной конструкции, которая имеет две параллельно расположенных металлические пластины, каждая из которых имеет вырез в виде дуги, радиус которой соответствует радиусу обсадной трубы, в месте дугообразного выреза к листам присоединена обечайка в виде полуцилиндра для сопряжения с обсадной трубой при ее фиксации, имеются ребра жесткости, расположенные между параллельными металлическими пластинами. На втором вкладыше имеется проушина для соединения со вторым концом линейного привода.
Вкладыши могут иметь петли для транспортировки и замены вкладышей. Линейный привод может быть гидравлическим. Линейный привод может быть электромеханическим. Рама может иметь петли для перемещения устройства.
На фиг.1 изображен общий вид устройства для полуавтоматической фиксации обсадной трубы.
На фиг.2 изображен общий вид рамы устройства для полуавтоматической фиксации обсадной трубы.
На фиг.3 изображен общий вид вкладышей устройства для полуавтоматической фиксации обсадной трубы.
На фиг.4 изображен вид сверху на устройство для полуавтоматической фиксации обсадной трубы во время производства буровых работ.
На фиг.5 изображен вид сбоку на устройство для полуавтоматической фиксации обсадной трубы во время производства буровых работ.
Устройство для полуавтоматической фиксации обсадной трубы, изображенное на фиг.1, содержит раму 1 в виде П-образного незамкнутого контура, выполненную с возможностью расположения контура рамы при проведении работ на поверхности грунта перпендикулярно скважине и обсадной трубе, имеется два вкладыша 2, 3, расположенные внутри П-образного контура рамы 1, первый вкладыш 2 замыкает контур рамы и неподвижно закреплен к ней с обеспечением жесткого соединения, а второй вкладыш 3 расположен внутри контура рамы 1 и выполнен с возможностью перемещения в направлении к первому вкладышу 2 и обратно по направляющим 4 рамы 1, вкладыши 2, 3 могут находиться в сомкнутом положении, при котором второй вкладыш 3 расположен ближе к первому вкладышу 2, и разомкнутом положении, при котором второй вкладыш 3 дальше от первого вкладыша 2, каждый из вкладышей 2, 3 содержит вогнутую контактную поверхность 5, контактные поверхности 5 вкладышей 2, 3 расположены друг напротив друга с обеспечением сопряжения с цилиндрической поверхностью обсадной трубы в сомкнутом положении вкладышей 2, 3, к раме 1 своим первым концом 6 закреплен линейный привод 7, второй конец 8 которого закреплен ко второму вкладышу 3 с обеспечением описанного перемещения вкладыша 3.
Рама 1 может быть выполнена в виде сварной конструкции, состоящей из трех двутавровых балок 9, 10, 11, как показано на фиг.2, вкладыши 2, 3 своими боковыми сторонами 12, 13, как показано на фиг.3, вставлены в промежутки Н (фиг.2) между полками 14, 15 первой 9 и второй 11 параллельно расположенных двутавровых балок и указанные промежутки Н между полками 14, 15 двутавровых балок 9, 11 являются направляющими для перемещения второго вкладыша 3.
По центру двутавровой балки 10 рамы 1, расположенной перпендикулярно к двум другим двутавровым балкам 9, 11, может быть расположена проушина 16, к которой закреплен первый конец 6 линейного привода 7.
Каждый вкладыш 2, 3 может быть выполнен в виде сварной конструкции, как показано на фиг.2, которая имеет две параллельно расположенных металлические пластины 17, 18, каждая из которых имеет вырез 19 в виде дуги, радиус которой соответствует радиусу обсадной трубы, в месте дугообразного выреза 19 к листам 17, 18 присоединена обечайка 20 в виде полуцилиндра для сопряжения с обсадной трубой при ее фиксации, имеются ребра жесткости 21, 22, расположенные между параллельными металлическими пластинами 17, 18. Цилиндрическая поверхность обечайки 20 является вогнутой контактной поверхностью 5. На втором вкладыше 3 имеется проушина 23 для соединения со вторым концом 8 линейного привода 7.
Вкладыши 2, 3 могут иметь петли 24 для транспортировки и замены вкладышей 2, 3. Линейный привод 7 может быть гидравлическим. Линейный привод 7 может быть электромеханическим. Рама 1 может иметь петли 25, как показано на фиг.2, для перемещения устройства.
Рассмотрим пример конкретной реализации устройства для полуавтоматической фиксации обсадной трубы. Рама 1 выполнена в виде сварной конструкции, состоящей из трех двутавровых балок 9, 10, 11, как показано на фиг.2. В раме 1 имеются отверстия 26 для крепления первого вкладыша 2 к раме 1. Конструкция рамы из двутавровых балок обладает необходимой жесткостью при малом весе, что важно для облегчения перемещения устройства между скважинами. Кроме этого такая конструкция обеспечивает направляющие для вкладыша 3, которыми являются полки 14, 15 двутавровой балки. Альтернативным вариантом изготовления может быть сварная конструкция из листов. Каждый вкладыш 2, 3 выполнен в виде сварной конструкции, как показано на фиг.2, которая имеет две параллельно расположенных металлические пластины 17, 18, имеются ребра жесткости 21, 22, приваренные между пластинами. Благодаря такой конструкции обеспечивается необходимая жесткость вкладышей 2, 3 и малый вес, что важно для снижения трудоемкости перемещения устройства от скважины к скважине. Это обеспечивает повышение технологичности производства буровых работ и минимизирует вредные физические нагрузки персонала. На первом вкладыше 2 имеются отверстия 27 (фиг.3) в верхней 17 и нижней 18 панелях, соответствующие отверстиям 26 в раме 1 для болтового соединения 28 (фиг.1), которое используют для крепления первого вкладыша 2 к раме 1. В местах отверстий 27 в неподвижном вкладыше 2 закреплены трубки 29, связывающие отверстия 27 в верхней 17 и нижней 18 пластинах. Это сделано для обеспечения удобства установки болта соединения 28 и снижение трудоемкости установки болтов. Применяется гидравлический линейный привод 7. Благодаря наличию вогнутой контактной поверхности 5 и привода 7 обеспечивается надежная фиксация обсадной трубы и автоматизация, так как исключается необходимость использовать зажимы-эксцентрики, устанавливаемые вручную. Это обеспечивает повышение технологичности производства буровых работ и минимизирует вредные физические нагрузки персонала.
Рассмотрим пример работы устройства для полуавтоматической фиксации обсадной трубы. Устройство используют во время процесса бурения роторными буровыми установками скважин для устройства буронабивных свай. Сначала устанавливают необходимое количество секций труб в грунт до проектной отметки забоя скважины, затем осуществляют бурение породы, установку арматурного каркаса, бетонирование скважины. После этого вокруг обсадной трубы 30 устанавливают устройство для полуавтоматической фиксации обсадной трубы, как показано на фиг.4. Осуществляют извлечение обсадной трубы 30 с помощью буровой установки 31, как показано на фиг.5. После того как секцию обсадной трубы 30 поднимут из скважины на необходимую высоту, осуществляют фиксацию обсадной трубы 30 с помощью устройства для полуавтоматической фиксации обсадной трубы 30. Активизируют привод 7, благодаря чему второй вкладыш 3 перемещается к первому вкладышу 2, происходит обжатие обсадной трубы 30 поверхностями 5 обечаек 20. Труба в этом положении зафиксирована против падения под своим весом в скважину. Сопрягаемый с трубой 30 элемент буровой установки 31 отводят, демонтируют верхнюю секцию 32 обсадной трубы 30, буровую установку 31 соединяют со следующей секцией 33 обсадной трубы 30, освобождают фиксацию обсадной трубы 30 отведением второго вкладыша 3 назад и продолжают извлекать обсадную трубу 30. После извлечения обсадной трубы 30 полностью устройство для полуавтоматической фиксации обсадной трубы перемещают на место расположения другой скважины и повторяют процесс. Перемещение устройства осуществляют за проушины 25, соединяя ее тросом с буровой установкой 31. Благодаря малому весу она может быть перемещена за трос вручную. Таким образом снижается трудоемкость и повышается технологичность проведения работ.
Для работы с обсадными трубами другого диаметра осуществляют замену вкладышей 2, 3 на вкладыши с другими радиусами вырезов 19 и обечаек 20. Перемещение вкладышей при замене осуществляют за проушины 24 тросом, связывая с буровой установкой 31, или вручную. Таким образом снижается трудоемкость и повышается технологичность проведения работ.