СУХАРЬ ДЛЯ БУРОВЫХ КЛЮЧЕЙ

Полезная модель относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к зажимным устройствам автоматических стационарных буровых ключей, и может быть использована для свинчивания или развинчивания бурильных или обсадных труб при спуско-подьемных операциях, выполняемых при бурении, освоении или ремонте скважин.
Известно зажимное устройство ключей для резьбовых соединений труб, содержащее челюсти с установленными на них зажимными элементами, имеющими поверхность с продольными выступами для взаимодействия с цилиндрической поверхностью трубы, где кромки продольных выступов выполнены в виде плавных кривых, образующих впадины и участки контакта с цилиндрической поверхностью трубы, причем продольные выступы выполнены таким образом, что напротив участков контакта с цилиндрической поверхностью трубы одного выступа выполнены впадины рядом расположенного выступа, а напротив впадин выполнены участки контакта с цилиндрической поверхностью трубы (см. патент RU №79929, МПК Е21В 19/16, опубликован 20.01.2009 г.).
В данном устройстве кромки продольных выступов выполнены в виде плавных кривых, поэтому уменьшается площадь контакта с цилиндрической поверхностью трубы, контакт происходит не по всей поверхности продольных выступов. Кроме того, уменьшается прочность продольных выступов нас срез, а при врезании в цилиндрическую поверхность трубы точечные участки ослабляют сухарь. Выполнение продольных выступов в виде плавных кривых с чередующимися участками повышает трудоемкость изготовления твердосплавной пластины.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является зажимное устройство производства ОАО «Ижнефтемаш» к стационарному буровому ключу АКБ-4, содержащее сухарь, в пазу которого припаяна твердосплавная пластина, имеющая пять продольных выступов для зажима цилиндрических поверхностей труб (каталог «Буровое оборудование и ремонт. Ключ буровой автоматический стационарный АКБ-4», www.neftemash.ru/files/).
Недостатками известных устройств является то, что при зажиме трубы не обеспечивается полный контакт всех пяти продольных выступов сухаря с поверхностью трубы. В процессе зажима наиболее применяемых труб участвуют только три центральные продольные выступы, а два крайние расположены к поверхности трубы с зазором, они «вступают в работу» лишь по мере износа соседних выступов. Все это приводит к уменьшению надежности работы сухаря и нерациональному использованию дорогостоящего материала твердосплавной пластины.
В данной конструкции твердосплавной пластины все пять продольных выступов могут контактировать с поверхностью трубы только при зажиме труб очень больших диаметров.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности работы сухаря при снижении его стоимости.
Технический результат, получаемый решением поставленной задачи, заключается в достижении более эффективного использования поверхности пластины сухаря за счет обеспечения одновременного использования всех ее продольных выступов, плотного их прилегания к поверхности трубы, а также равномерности распределения нагрузки между всеми зубьями и снижение расхода твердосплавной пластины.
Для решения поставленной задачи в пазу сухаря для буровых ключей размещена твердосплавная пластина, имеющая с одной стороны плоскую поверхность для соединения с пазом при помощи пайки, а с другой стороны содержащая выпуклую поверхность с продольными выступами для взаимодействия с цилиндрической поверхностью трубы, причем на выпуклой поверхности пластины выполнены три продольных выступа, а ширина пластины соответствует ширине этих выступов и равна ширине паза.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображена аксонометрическая проекция сухаря с твердосплавной пластиной;
- на фиг.2 - аксонометрическая проекция твердосплавной пластины с тремя продольными выступами;
- на фиг.3 - схематическое изображение контакта с трубой и глубина врезания на примере пластины с пятью продольными выступами.
Сухарь 1 содержит продольный паз 2, в котором при помощи пайки установлена твердосплавная пластина 3. Пластина 3 с одной стороны имеет плоскую поверхность 4 для соединения с пазом 2 сухаря 1, с другой стороны пластина 3 она выпуклую поверхность, на которой выполнены три продольных выступа 5 для взаимодействия с цилиндрической поверхностью 6 трубы (не показана).
Работа сухаря для буровых ключей осуществляется следующим образом.
Сухарь 1 с твердосплавной пластиной 3 перемещается к трубе и, вступая в работу, продольными выступами 5 прижимаются к цилиндрической поверхности 6 трубы, обеспечивая за счет взаимодействия остроконечных участков контакта продольных выступов 5 надежную фиксацию трубы. Вращением зажимного устройства ключа в зависимости от установленного направления обеспечивают свинчивание или развинчивание труб.
Каждый продольный выступ 5 имеет свою площадь контакта с цилиндрической поверхностью 6, и как видно из фиг.3, таких поверхностей на пять, как в известном сухаре, а три. При захвате трубы все три продольных выступа 5 равномерно врезаются в ее поверхность, в результате чего обеспечивается равномерная силовая нагрузка и более надежный захват трубы.
При использовании сухаря с тремя продольными выступами может быть осуществлен надежный захват до 18-ти наименований труб диаметром от 108 мм до 216 мм.
Работоспособность предлагаемого технического решения подтверждается Актом о проведении промышленных испытаний сухарей производства ООО «Катан» для ключей АКБ-3М2 и АКБ-4.
Выполнение сухаря для буровых труб такой конструкции позволит достичь полного контакта всех его выступов с цилиндрической поверхностью трубы при ее зажиме и повысить надежность работы сухаря. Уменьшение количества продольных выступов позволит также уменьшить размер твердосплавной пластины, обеспечить рациональное использование дорогостоящего металла и снизить стоимость изготовления сухаря.
Заявляемое техническое решение может быть использовано в автоматических стационарных буровых ключах АКБ-3М2 и АКБ-4 производства ОАО «Ижнефтемаш». Сухарь может быть изготовлен из стали 40Х, 40×Н2МА, твердосплавная пластина - из твердого сплава на основе карбида вольфрама ВК-15, ВК-20.
Заявленная полезная модель может быть изготовлена на стандартном оборудовании с использованием технологий, применяемых в проектировании и производстве специализированного оборудования для нефтяной промышленности, что подтверждает ее соответствие критерию «промышленная применимость».