ЭЛЕВАТОР ТРУБНЫЙ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ОДНОШТРОПНЫЙ
SINGLE-LINK UNIVERSAL PIPE ELEVATOR

Изобретение относится к грузоподъемным и грузозахватным приспособлениям применяемых преимущественно в нефтегазодобывающей промышленности в процессе проведения спуско-подъемных операций (СПО).
Элеватор предназначен для захвата под муфту или замок и удержания на весу колонны труб в процессе спуско-подъемных операций (СПО) при освоении, текущем и капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин (ОТКРС).
Элеватор может быть использован как при механическом свинчивании и развинчивании труб, так и при ручном с применением спайдера. В комплект элеватора входят сменные захваты различных типоразмеров и назначений труб, что позволяет одним элеватором производить спуско-подъемные операции.
Известен элеватор ЭТА-60БН производства ООО «Нефтепромысловое оборудование» включающий корпус, серьгу, рукоятку с фиксирующим механизмом, направляющих и сменные захваты.
Основным недостатком данного элеватора является ненадежный фиксирующий механизм, предохраняющий захват от его вылета из корпуса и его раскрытия с неконтролируемым визуально фиксатором, который скрыт внутри рукоятки в следствие чего нередкие случаи падения трубы на работающий с данным элеватором персонал, что приводит к тяжелым травмам и летальным исходам. Конструкция захвата представляющая собой шарнирное соединение двух челюстей и ручки, имеет главный недостаток в том, что при нагрузке на захват он стремится раздвинуться в стороны тем самым, оказывает давление на корпус элеватора с постепенным его расширением соответственно вслед за расширением за ним стремится расшириться захват путем раздвигания в стороны к стенкам элеватора, следствие чего внутренний диаметр захвата увеличивается и происходит пролет муфты через захват с последующей аварией.
Так же основным недостатком данного элеватора и в частности, элеваторов с конструкцией выдвижных захватов является - обязательный его переворот при спуске-подъеме колонны труб так, что-бы захват все время находился сверху во избежание самопроизвольного падения трубы из-за ненадежного фиксатора, что крайне неудобно и занимает много времени.
Сложные шарикоподшипниковые соединения при отрицательных температурах воздуха, приводят к частому отказу конструкции, что требует привлечения паровой передвижной установки (ГШУ) для пропарки (размораживания) деталей элеватора в зимнее время.
Недостаточно прочный корпус, изготовленный литиевым способом, служит короткий срок.
Значительное количество комплектующих деталей, часто выходящих из строя из-за их сложной конструкции, требуют частую замену и несут дополнительные материальные затраты на обслуживание элеватора.
Наиболее близким аналогом является элеватор (патент РФ №2765001).
Цель изобретения - создать простую, надежную и эффективную конструкцию элеватора с расширенными техническими возможностями с минимальными материальными затратами.
Сущность изобретения
Существующие в настоящее время грузоподъемные одноштропные элеваторы с конструкцией выдвижных захватов имеют основной недостаток - это ненадежный фиксатор, расположенный внутри рукоятки элеватора, который невозможно контролировать визуально на предмет его исправности и износа. Фиксатор предохраняет захват от вылета из элеватора и его раскрытия. За всю практику применения данных элеваторов эта проблема приводила к большому числу травмоопасных ситуаций и летальным исходам. Еще одно слабое место у данных элеваторов - это корпус, который выполнен литиевым способом, что значительно уступает по качеству и прочностным характеристикам корпусам изготовленным из цельного метала или паковки, путем механической обработки. В процессе работы периодически на корпус элеватора воздействуют внешние ударные нагрузки, которых не выдерживают корпуса произведенные литиевым способом и конструкцией с выдвижным захватом. В полевых условиях сложно контролировать износ корпуса на предмет его раздутия (расширения), что напрямую влияет на работу захвата в закрытом положении. В следствие этого происходит нарушение внутреннего диаметра захвата и происходит проход муфты сквозь захват, что приводит к полету колонны и аварийным ситуациям. Так же данный элеватор при эксплуатации необходимо переворачивать захватом вверх, что-бы избежать самопроизвольного открытия захвата, что доставляет значительные неудобства и затраты времени при проведении работ. Конструкция шарнирного захвата напрямую зависит от корпуса и оказывает влияние на его износ так как, при нагрузках захват стремится раскрыться и тем самым оказывает давление на стенки корпуса изнутри, что постепенно приводит к его расширению (раздутию).
Заявленный элеватор значительно упростит конструкцию, надежность, эффективность, расширит технические возможности элеватора и обеспечит 100% гарантию от возможности открытия элеватора и падения трубы.
Основным преимуществом заявленного элеватора является:
- 100% гарантия от возможности открытия элеватора и падения трубы;
- захват не влияет на корпус на предмет его износа изнутри за счет давления на стенки корпуса так как, захват выполнен цельным кругом в виде скобы и не имеет шарнирного соединения и в случае раздутия элеватора сохранит свои геометрические параметры, так же, в случае раздутия захвата он затруднит или вовсе исключит его вращение в элеваторе, чем сразу обратит на себя внимание;
- в случае раздутия корпуса станет невозможным установки вкладыша в штифты так, как они сместятся в стороны и вкладыш не встанет на место, чем сразу обратит на себя внимание;
- нет необходимости переворачивать элеватор захватом вверх, что облегчит и сократит время работы так как, самопроизвольное открытие элеватора исключено из-за конструктивных особенностей, а именно - конструкция представляет собой взаимодействие захвата с корпусом по принципу круг в круге.
- отсутствие большого количества комплектующих элементов в конструкции;
- отсутствие деталей произведенных литиевым способом;
- возможность изношенных захватов ремонтопригодности не менее двух раз без снижения их прочностных характеристик;
- возможность замены ЗИП и ремонта элеватора в полевых бригадных условиях;
- простота и надежность конструкции.
Надежность и гарантия от самопроизвольного открытия или из-за неисправности и износа фиксатора обеспечивается за счет конструктивного решения, а именно - расположения захвата в элеваторе и приведения захвата в положение «открыто» и «закрыто». Этот результат достигается за счет наружной цилиндрической формы захвата, взаимодействующей с внутренней цилиндрической формой корпуса элеватора, которые выполнены в виде полумесяцев и устанавливаются друг в друга. Данная конструкция исключает движение захвата в радиальном направлении. Открытие элеватора возможно только при осевом вращении захвата с помощью рукояти захвата, которая надежно фиксируется за счет фиксатора, который установлен в постоянно визуально контролируемом месте для работающего специалиста с данным элеватором. Даже при открытом элеваторе исключено падение трубы за счет наличия у захвата бурта, внутренний диаметр которого соответствует наружному диаметру муфты трубы, что исключает выпадение ее из захвата. Наличие в арсенале элеватора захватов для различных типоразмеров применяемых труб при текущем и капитальном ремонте скважин, делает его универсальным.
Цель изобретения достигается за счет следующих решений:
1. Элеватор трубный универсальный включает корпус 1 шарнирно соединенный с серьгой 2, сменный захват 3 для труб, сменную вставку 4, рукоять захвата 5, ручку 6 корпуса 1 для удобства работы с элеватором, пальцы 10 с помощью которых корпус 1 шарнирно соединен серьгой 2, подпружиненный фиксатор 7 взаимодействующий с захватом 3, образующие совместно механизм запирания, поводок 8 для управления фиксатором 7, крышку 9 для крепления фиксатора 7 к корпусу 1, корпус 1 выполнен цилиндрической формой с двумя проушинами 14 расположенными параллельно друг к другу, в нижней части корпуса 1 выполнен зев для заведения трубы, с глухой стороны зев имеет радиальную форму 40, внутри корпуса 1 выполнена цилиндрическая расточка 23 образующая в нижней части корпуса 1 опорную площадку 42 для установки вставки 4 и захвата 3, в опорной площадке 42 установлены штифты 43 для фиксации вставки 4, проушины 14 соединены между собой радиальной планкой 12 для усиления корпуса 1, исключения деформации проушин 14 и ограничения заваливания серьги 2, на одной из проушин 14 с противоположной стороны от радиальной планки 12 выполнен выступ 13 так же ограничивающий заваливание серьги 2 или проушины 14 не связаны между собой соединительной радиальной планкой 12, а вместо планки 12 на одной из проушин 14 выполнен выступ 13 так же ограничивающий заваливание серьги 2, в проушинах 14 выполнены сквозные отверстия 35 под пальцы 10 для шарнирного соединения с серьгой 2, пальцы 10 с одной стороны содержат поперечные сквозные отверстия 36 для установки шплинтов 38 с другой кольцевые бурты 37 ограничивающие палец 10 от движения, между шплинтом 38 и проушиной 14 на палец 10 установлена шайба 39, у основания проушин 14 с внутренней стороны, сопрягаемых с рукоятью 5 захвата 3, выполнены радиальные прорези 49 в виде посадочного места под упор рукояти 5 захвата 3 и дополнительной ее фиксации, сменный захват 3 выполнен в форме полумесяца - форма, образованная двумя дугами окружностей или овалов, обращенных выпуклостями в одну сторону и имеющих две точки пересечения называющиеся концами полумесяца или концами захвата 25, верхняя плоскость 41 которого выполняет функцию опорной площадки для трубных муфт или в форме полумесяца в верхней части которого имеется бурт 44 в виде полукольца, сменная вставка 4 и сменный захват 3 совместно в положении «открыто» образуют зев для заведения трубы, а в положении «закрыто» образуют замкнутое кольцо, что образует замкнутую форму элеватора, захват 3 приводится в положение «открыто» или «закрыто» за счет поворота вокруг своей оси с помощью рукояти 5 захвата 3, в нижней части с одной стороны конца 25 захвата 3 выполнен срез 51 в виде лыски или захват 3 выполнен без среза 51 в виде лыски, с наружной стороны захвата 3 выполнено резьбовое отверстие 46 с зенковкой 45 для заворота рукояти и кольцевая канавка 47 взаимодействующая со стопорными винтами 31 ограничивающими захват 3 от выпадения вверх, рукоять 5 захвата 3 содержит кольцевой бурт 44 который утопает в зенковке 45 захвата 3 при ее установке и предохраняет ее от отворота, за счет упора кольцевого бурта 48 рукояти 5 во внутреннюю стенку корпуса 23, после установки захвата 3 в корпус 1 и фиксации его стопорными винтами 31 во время эксплуатации, на рукояти 5 захвата 3 выполнены лыски 50 под ключ для ее заворота и резьбовое соединение 56 со стороны кольцевого бурта 48 для соединения с захватом 3, сменная вставка 4 выполнена в форме полумесяца на которой выполнены отверстия 57 взаимодействующие со штифтами 43 установленными в опорной площадке 42 корпуса 1для ее фиксации, подпружиненный фиксатор 7 расположен в задней стенке корпуса 1 для размещения которого выполнено продольное отверстие с разными диаметрами и квадратная расточка под крышку 9, больший диаметр 52 предназначен для размещения в нем фиксатора 7, а малый 53, в котором выполнено резьбовое соединение, для крепления крышки 9 к корпусу 1 элеватора с помощью болта 15 который одновременно служит осью для фиксатора 7 и возможности его вращается вокруг своей оси относительно болта 15, с наружной стороны корпуса 1 в районе продольного отверстия под фиксатор 7 выполнена горизонтальная прорезь 54, сообщающаяся с продольным отверстием для возможности рабочего хода поводка 8, через которое поводок 8 устанавливается в фиксатор 7, фиксатор 7 выполнен в виде втулки с внутренним отверстием 21 и двумя диаметральными буртами 20, на одном из буртов 20 выполнена лыска 22 которая выполняет функцию запирания и открытия захвата 3, для того что-бы перевести захват 3 в положение «открыто» необходимо повернуть фиксатор 7 с помощью поводка 8 до совпадения лыски 22 с внутренним диаметром корпуса 23 элеватора, при этом захват 3 беспрепятственно поворачивается до открытия зева, а для закрытия захват 3 поворачивается в противоположную сторону и подпружиненный фиксатор 7 автоматически закрывается, как только конец захвата 3 заходит за край лыски 22, фиксатор 7 содержит резьбовое отверстие 19 расположенное перпендикулярно внутреннему отверстию фиксатора 7 для установки поводка 8 с помощью которого фиксатор 7 приводится в действие, на втором бурте 20 фиксатора 7 у края наружного диаметра выполнено отверстие 16 для установки и фиксации пружины 11, со стороны второго бурта 20 фиксатора 7 выполнен диаметрально направленный выступ 18 на торце под пружину 11, пружина выполнена в виде спирали кручения один конец которой соединен с крышкой 9, а второй с фиксатором 7, крышка 9 выполнена в виде квадрата с внутренним отверстием и двумя диаметрально направленными выступами в одну сторону разных диаметров, меньший диаметр 28 предназначен для установки пружины 11, а больший 29, на котором выполнено отверстие 17 у края наружного диаметра, для фиксации и упора пружины 11, внутреннее отверстие крышки имеет два разных диаметра, меньший диаметр 27 предназначен для стержня болта 15 с помощью которого крышка крепится к корпусу, а больший диаметр 26 служит патаем для головки болта 15, корпус 1 содержит сквозные отверстия под стопорные винты 31 фиксирующие захват 3 от выпадения вверх, в нижней части корпуса 1 со стороны обеих проушин 14 выполнены расточки 32 в виде патаев для установки ручки элеватра 6 в которых выполнены резьбовые отверстия 33 для крепления ручки 6 к корпусу 1 с помощью болтов 55, так же в корпусе выполнены поперечные резьбовые отверстия 34 относительно болтов 55 для крепления ручки элеватора 6 и болта 15 крепления крышки 9 фиксатора 7, указанные резьбовые отверстия 34 сообщены с упомянутыми болтами 55 и 15, и в указанные резьбовые отверстия 34 установлены стопорные винты, предотвращающие самопроизвольный отворот упомянутых болтов 55 и 15, со стороны зева заведения трубы торцы 30 корпуса 1 выполнены со снятыми фасками или в виде конуса.
Техническим решением является - создание устройства отличающееся своей простотой, надежностью, эффективностью, широкими техническими возможностями, длительным сроком эксплуатации корпуса и захватов с возможностью ремонтопригодности и 100% гарантией от возможности открытия элеватора и падения трубы с минимальными для этого материальными затратами.
Основным преимуществом заявленного элеватора является:
- 100% гарантия от возможности открытия элеватора и падения трубы;
- отсутствие большого количества комплектующих элементов в конструкции;
- простота, эффективность, надежность и длительный срок эксплуатации.
Устройство поясняется чертежами и рисунками, на которых изображены:
На фигуре 1 - Элеватор в открытом положении. На фигуре 2 - Элеватор в закрытом положении. На фигуре 3 - Элеватор заведенный на трубу в открытом положении. На фигуре 4 - Элеватор заведенный на трубу в закрытом положении. На фигуре 5 - Элеватор с радиальной планкой в открытом положении, вид сзади.
На фигуре 6 - Элеватор без радиальной планки в открытом положении, вид сзади.
На фигуре 7 - Элеватор с радиальной планкой в закрытом положении, вид сзади.
На фигуре 8 - Элеватор без радиальной планки в закрытом положении, вид сзади.
На фигуре 9 - Элеватор с радиальной планкой вид сбоку.
На фигуре 10 - Элеватор без радиальной планки вид сбоку.
На фигуре 11 - Элеватор с радиальной планкой в открытом положении, вид спереди.
На фигуре 12 - Элеватор с радиальной планкой вид сверху.
На фигуре 13 - Элеватор без радиальной планки вид сверху.
На фигуре 14 - Сборочный чертеж элеватора.
На фигуре 15 - Сборочный чертеж элеватора.
На фигуре 16 - Сменный захват без кольцевого бурта с выполненным срезом в нижней части с одного конца захвата.
На фигуре 17 - Сменный захват с кольцевым буртом с выполненным срезом в нижней части с одного конца захвата.
На фигуре 18 - Сменный захват без выполненного среза в нижней части с одного конца захвата.
На фигуре 19 - Корпус элеватора.
На фигуре 20 - Сменная вставка.
На фигуре 21 - Сменная вставка.
На фигуре 22 - Фиксатор.
На фигуре 23 - Фиксатор.
На фигуре 24 - Фиксатор.
На фигуре 25 - Крышка.
На фигуре 26 - Крышка.
На фигуре 27 - Палец.
На фигуре 28 - Палец.
На фигуре 29 - Рукоять захвата.
На фигуре 30 - Рукоять захвата.
На фигуре 31 - Сменный захват в разрезе.
На фигуре 32 - Сменный захват в разрезе.
Работа элеватора показана
Элеватор состоит из следующих основных узлов и деталей: корпуса, серьги, пальцев, ручки корпуса, сменного захвата, рукояти захвата, сменной вставки, фиксатора, поводка, пружины, крышки, стопорных винтов и болтов.
Работа элеватора в процессе спуска и подъема труб выполняется следующим образом:
Одевание элеватора на трубу: правой рукой охватывается рукоять захвата, большим пальцем левой руки поводок отжимается влево и рукоять захвата отводится правой рукой влево до упора, освобождая тем самым зев элеватора. Правой рукой держа за ручку корпуса элеватор заводятся на трубу. Рукоять захвата поворачивается вправо до упора и характерного щелчка так, чтобы конец захвата зашел за край лыски, а поводок фиксатора встал перпендикулярно ручки корпуса. Нажатием рукояти захвата в влево проверяется его фиксация в рабочем положении.
Съем элеватора с трубы, зажатой в клиньях или спайдере: большим пальцем левой руки поводок отжимается влево поворачивая тем самым фиксатор до совпадения лыски с внутренним диаметром корпуса элеватора, при этом захват беспрепятственно поворачивается до открытия зева, и рукоять захвата отводится влево до упора, освобождая тем самым зев элеватора, правой рукой держа за ручку корпуса элеватор выводится из трубы.
Смена захватов.
Для смены захватов необходимо:
а) вывернуть три стопорных винта находящихся на наружной боковой стенке корпуса элеватора на 8-10 мм;
б) извлечь сменный захват вместе с рукоятью из корпуса;
в) вывернуть рукоять из захвата;
г) извлечь сменный вкладыш из корпуса;
д) выбрать сменный вкладыш и сменный захваты нужного размера;
е) завернуть рукоять в захват;
ж) вставить сменный вкладыш совместив при этом глухие отверстия во вкладыше с шипами в корпусе;
з) вставить рукоять с захватом в корпус;
и) завернуть до упора три стопорных винта находящиеся на наружной боковой стенке корпуса элеватора.