Универсальное устройство для фиксации, откручивания и закручивания деталей устьевой арматуры скважины
UNIVERSAL DEVICE FOR FIXING, TWISTING AND SWIRLING OF PARTS OF WELLHEAD EQUIPMENT

Универсальное устройство для фиксации, откручивании и закручивании деталей устьевой арматуры скважины
Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, и предназначена для фиксирования деталей устьевой арматуры скважины, для открытия и закрытия вентилей сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой (СУСГ), задвижек типа ЗМШ нагнетательных скважин.
Известен ключ гаечный (патент RU №2068336 С1, МПК В25В 13/08, опубл. 27.10.1996), содержащий держатель с по крайней мере одной рабочей головкой с открытым зевом, на двух противоположных гранях которого выполнены пазы, и предназначенную для соединения с рабочей головкой с возможностью образования закрытого зева вставку, на наружных боковых поверхностях которой выполнены выступы, ответные пазам головки, причем зев рабочей головки выполнен четырехгранным, пазы в форме ласточкина хвоста, а поверхность вставки, обращенная к зеву рабочей головки, в виде двугранного угла.
Известен универсальный ключ для фиксирования деталей устьевой арматуры скважины (патент № US 20140373687 А1, МПК В25В 13/56, опубл. 25.12.2014), содержащий рукоятку и рабочую головку, состоящую из двух рычагов для сцепления рабочей головки и деталей устьевой арматуры скважины, расположенных перпендикулярно рукоятке и параллельно друг другу с образованием открытого зева, при этом рабочая головка расположена на одном конце рукоятки.
Однако известные аналоги предназначены для проведения только одной операции и не являются универсальными, т.е. не позволяют проводить различные операции по открытию, закрытию, разборке вентилей СУСГ, требующие разных технологических инструментов.
Известен универсальный ключ для фиксирования деталей устьевой арматуры скважины патент № RU 165439 опубл. 20.10.2016)., содержащий рукоятку и рабочую головку, состоящую из двух рычагов для сцепления рабочей головки и деталей устьевой арматуры скважины, расположенных перпендикулярно рукоятке и параллельно друг другу с образованием открытого зева, при этом рабочая головка расположена на одном конце рукоятки, отличающийся тем, что противоположный конец рукоятки имеет конусообразную рабочую поверхность для монтировки и набивки деталей устьевой арматуры скважины.
Однако, устройство, выбранное в качестве прототипа, имеет один существенный недостаток ими можно совершать без преставления ключа только четверть от полного оборота, а также есть риск, что ключ соскочит и нанесет травму работнику совершающего эту операцию.
Обычно в запорной арматуре скважин используются вентили со стойкой под стандартный гаечный ключ 46-го размера. Также для закрывания/открывания задвижек, пробоотборных вентилей (кранов), для закрытия или открытия задвижек типа ЗМШ при ремонтных работах на устье скважин используется самодельный штурвальный ключ. Расстояние между рычагами устанавливается произвольно, что не гарантирует задействование всех функций ключа. В то же время при ремонте задвижек необходим гаечный ключ на 46 или ключ "Халилова". В тоже время для замены сальников в СУСГ необходимо отворачивать верхнюю крышку СУСГ. В крышке имеются технологические отверстия, для откручивания/закручивания при подтягивании (замене) сальников, для проведения технического обслуживания СУСГ. Для этого используется монтировочное устройство. Таким образом, при выходе из строя вентиля работнику, необходимо возвращаться на базу, либо носить постоянно с собой несколько ключей для выполнения различных операций.
Ни один из вышеуказанных инструментов не содержит совмещенных функций, позволяющих производить какие-либо работы на устье скважин, без дополнительных инструментов. Также для закрытия или открытия задвижек типа ЗМШ используют штурвальные ключи, но они имеют один существенный недостаток ими можно совершать (без преставления ключа) только четверть от полного оборота, а также есть риск, что ключ соскочит и нанесет травму работнику совершающего эту операцию. Из-за малой амплитуды движений и отсутствия жесткой фиксации с задвижкой работник затрачивает в среднем пол часа на эту операцию.
Допустим, при разборе устьевого сальника по внутренней резьбе, используем трубный ключ, но из-за короткого рычага ключа, прилагаемое усилие оператора меньше, чем момент заворота элемента устьевого сальника.
Таким образом, необходим дополнительный инструмент для создания нужного усилия, которое можно достичь при помощи «усилителя» (рычага). В качестве рычага используется, зачастую, труба, различных диаметров, главным условием которой является прохождение во внутреннем диаметре трубы рукоятки трубного ключа.
Предлагаемое универсальное устройство для фиксации, откручивании и закручивании деталей устьевой арматуры скважины также может служить рычагом вместо трубы. Фиксирующим элементом являются два рычага на ключе, между которыми зажимается рукоятка трубного ключа и за счет увеличения длины рукоятки, можно регулировать момент отворота/заворота в зависимости от точки приложения усилия - по принципу «рычага».
При использовании рожкового ключа 46 мм алгоритм сбора/разбора устьевого сальника аналогичный вышеописанным действиям. Разница достигается за счет меньших габаритов рожкового ключа и его веса.
Дополнительным удобством также является наличие возможности изменения угла приложения усилия, что может быть необходимо при выполнении работ в стесненных условиях.
При сборе/разборе устьевого сальника штурвального ключа, в большинстве случаев, в использовании дополнительных инструментов нет необходимости.
Это достигается за счет качественного сцепления межрычагового расстояния и устьевого сальника, а также за счет длины рукоятки штурвального ключа, достаточной для срыва момента заворота.
По сравнению с аналогами заявляемое устройство имеет небольшой вес, компактность, удобство в эксплуатации при выполнении операции сбора и разбора устьевого сальника на устье скважины. Наличие зубчатого механизма прерывистого движения, предназначенного для преобразования возвратно-вращательного движения в прерывистое вращательное движение в одном направлении, далее храповой механизм, позволяет производить вращение штурвала задвижки с большей амплитудой и затрачивать на проведения технологической операции меньшее количество времени, и иметь более надежную фиксацию со штурвалом задвижки.
Задачей, на решение которой направлена изобретение, является создание штурвального ключа, позволяющего производить отворот/заворот и затягивание деталей устьевой арматуры скважины, в частности, вентилей сальника СУСГ, верхней крышки СУСГ при замене сальниковой набивки, задвижек, вентилей пробоотборных кранов (БМЗ). Позволяющий производить вращение штурвала задвижки с большей амплитудой и затрачивать на проведения технологической операции меньшее количество времени, и иметь более надежною фиксацию со штурвалом задвижки.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик, повышении оперативности и эффективности проведения операций на скважине, сокращении времени и трудозатрат на проведение ремонтных, а также монтажных и демонтажных работ на устье скважины, снижение вероятности получения травмы.
Универсальность универсального устройства для фиксации, откручивании и закручивании деталей устьевой арматуры скважины достигается наличием на конце рукоятки двух рычагов, расположенных на расстоянии 46 мм между ними и рычаги при необходимости можно заменить на другой тип и размер, что позволяет применять его вместо гаечного ключа, а также возможность использования набора головок по разные типы и размеры гаек. Универсальное устройство для фиксации, откручивании и закручивании деталей устьевой арматуры скважины позволяет производить операции открытия (закрытия) вентилей, пробоотборных кранов и отворачивания верхней крышки СУСГ вдвое быстрее, чем обычным штурвальным ключом и без дополнительных инструментов, т.е. в одном устройстве совмещены такие инструменты как усилитель и гаечный ключ. Имеет жесткую фиксацию со штурвалом задвижки, что ведет к минимизации риска получения травмы от падения, из-за срыва штурвального ключа.
В заявляемом устройстве в качестве захватывающих элементов служат два рычага, которые при необходимости можно заменить на другой тип и размер, а усилителем является рукоятка ключа с цилиндрическим концом.
Новым в заявленном устройстве также является возможность увеличение по длине рукоятка для создания повышенного усилия при эксплуатации. Схема заявляемого устройства представлена на фиг. 1, 2. Заявляемое устройство состоит из следующих элементов:
1 - рукоятка, которая может служить в качестве усилителя;
2 - реверсный переключатель храповика;
3 - храповой механизм, поверх трубчатого фиксатора;
4 - трубчатый фиксатор;
5 - рычаги, служащие в качестве захватывающих элементов;
Универсальное устройство для фиксации, откручивании и закручивании деталей устьевой арматуры скважины содержит рукоятку 1 и рабочую головку.
Рабочая головка состоит из двух рычагов 5 для сцепления рабочей головки и деталей устьевой арматуры скважины, расположенных перпендикулярно рукоятке 1 и параллельно друг другу с образованием открытого зева.
Рабочая головка расположена на одном конце рукоятки 1.
Рукоятка 1 предназначена для удерживания ключа в руке оператора при проведении необходимых операций.
Рычаги 5 служат для фиксирования между ними клапанов, вентилей, крышек, маховика и других элементов устьевой арматуры.
Ключ выполнен разборным, состоящим из ручки и рабочей головки.
Общая длина ключа - от 250 до 650 мм.
Расстояние между рычагами - от 32 до 60 мм.
Длина рычагов - от 50 до 70 мм.
Диаметр рычагов - от 10 до 30 мм.
Рукоятка 1 и рычаги 5 выполнены цилиндрическими. Концевые части рычагов 5 могут быть плоскими, цилиндрическими, квадратными или конусообразные.
В разных вариантах исполнения для удобства удержания в руке рукоятка 1 имеет:
- рифование;
- выступы;
- углубления;
- рифление, выступы и углубления;
- рифление и выступы;
- рифление и углубления;
- выступы и углубления.
Устройство работает следующим образом.
При возникновении необходимости снять верхнюю крышку СУСГ, т.е. отвинтить соответствующий вентиль, накладывают устройство на вентиль, т.е. фиксируют вентиль между двумя рычагами 5, удерживая рукоятку 1 в руке, и начинают вращательными движениями откручивать вентиль. Вращение штурвала вентиля, задвижки производится с большей амплитудой и не затрачивается время на переустановку ключа, тем самым затрачивается меньше времени, и достигается более надежная фиксация со штурвалом вентиля, задвижки.
Заявляемое универсальное устройство для фиксации, откручивании и закручивании деталей устьевой арматуры скважины также может служить рычагом вместо трубы. Фиксирующим элементом являются два рычага 2, между которыми зажимается рукоятка трубного ключа и за счет увеличения длины рукоятки регулируют момент отворота/заворота в зависимости от точки приложения усилия - по принципу «рычага».
Заявляемое универсальное устройство для фиксации, откручивании и закручивании деталей устьевой арматуры скважины имеет возможность изменения угла приложения усилия, что является дополнительным удобством при выполнении работ в стесненных условиях.
При сборе/разборе устьевого сальника штурвальным ключом, в большинстве случаев, в использовании дополнительных инструментов нет необходимости. Это достигается за счет качественного сцепления рабочей головки универсального устройства и устьевого сальника, а также за счет длины рукоятки устройства, достаточной для срыва момента заворота.
При смене манометра устройство используют как фиксирующий зажим, т.е. рычагами 5 зажимают вентиль и ключом на 19 мм откручивают манометр, одновременно прикладывая усилия к рукоятке 1, чтобы не было проворота вентиля относительно манометра. Это необходимо в случае, когда резьбовая часть манометра закоксовалась и без дополнительных усилий не откручивается.
Т.е. сцепление деталей арматуры с рабочей головкой обеспечивается непосредственно за счет двух рычагов 5, которые зажимают и фиксируют между собой детали устьевой арматуры.
Все размеры составляющих элементов ключа подобраны таким образом, чтобы устройство выдерживало значительные осевые нагрузки.
Универсальное устройство для фиксации, откручивании и закручивании деталей устьевой арматуры скважины может быть использована для открытия (закрытия) задвижек, вентилей, для отворачивания верхней крышки сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой (СУСГ), для разборки (сборки) вентилей, для открытия (закрытия) пробоотборных вентилей (кранов).