Устройство для монтажа и демонтажа фланца устьевой арматуры
DEVICE FOR MOUNTING AND DISMANTLING FLANGE OF WELLHEAD FITTINGS

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройству для монтажа и демонтажа вращением устьевых герметизирующих устройств.
Известно устройство для монтажа и демонтажа устьевого колонного патрубка (патент на ПМ RU № 188488, МПК Е21В 33/03, опубл. 16.04.2019 Бюл. № 11), включающее корпус с отверстиями под болты и универсальный патрубок, устанавливаемый в корпус с возможностью фиксации, причем корпус выполнен в виде полого цилиндра с возможностью ограниченного болтами ввода в устьевой патрубок, а отверстия в корпусе выполнены равномерно по периметру радиальными и резьбовыми под болты, оснащенные прижимными пластинами для фиксации снаружи устьевого патрубка, в корпусе со смещением и выше относительно отверстий изготовлены дополнительные резьбовые отверстия под толкатели, а изнутри в корпусе выполнены проточки, в которые с возможностью радиального перемещения под действием толкателей вставлены плашки для фиксации универсального патрубка.
Недостатками данного устройства является узкая область применения из-за необходимости изготовления для каждого типоразмера устьевой арматуры устройства с индивидуальными типоразмерами, и высокая вероятность срыва, так как плошечное соединение имеет возможность передачи гораздо меньшего крутящего момента по отношению к болтовому или шпилечному соединения, вставляемому в отверстия фланца устьевой арматуры.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для демонтажа устьевой крестовины (патент на ПМ RU № 122429, МПК E21B 33/03, опубл. 27.11.2012 в Бюл. № 33), содержащее планшайбу устьевой крестовины и универсальный патрубок, причем дополнительно включает металлическую монтажную пластину, имеющую квадратное осевое отверстие, отверстия под крепежные болты и боковые рукоятки, жестко связанные с пластиной, а на нижний конец универсального патрубка наварен наконечник в виде параллелепипеда, имеющего в основании квадрат, совпадающий с квадратом осевого отверстия монтажной пластины.
Недостатками данного устройства является узкая область применения из-за необходимости изготовления для каждого типоразмера устьевой арматуры устройства с индивидуальными типоразмерами не больше габаритных размеров пластины, и низкая надежность, так как большие нагрузки при монтаже и демонтаже ложатся только на болты из-за отсутствия центрирования относительно отворачиваемого фланца.
Технической задачей предполагаемого изобретения является создание конструкции устройства для монтажа и демонтажа фланца устьевой арматуры, позволяющей расширить функциональные возможности за счет работы практически с любыми типоразмерами отворачиваемых фланцев, даже с крепежными отверстиями фланца больше диаметра пластины, благодаря использованию кривошипов для соединения устройства с фланцем, повысить надежность за счет центрирования пластины относительно фланца и использования соответствующих соединительный втулок.
Техническая задача решается устройством для монтажа и демонтажа фланца устьевой арматуры, включающим монтажную цилиндрическую пластину с осевым отверстием в виде правильного многоугольника, и симметричные продольные отверстия вдоль периметра для соединения с фланцем устьевой арматуры, и универсальный патрубок с нижним наконечником, выполненным в виде правильной призмы, совпадающей с многоугольником осевого отверстия монтажной пластины.
Новым является то, что монтажная пластина вокруг осевого отверстия из условий прочности и долговечности соединения пластины и наконечника снабжена сверху и снизу технологическими утолщениями, нижнее из которых не больше минимально возможного внутреннего диаметра снимаемого фланца, осевое отверстие в виде правильной призмы выполнено сверху несквозным, ниже которого выполнено по оси пластины резьбовое сквозное технологическое отверстие, при этом для соединения фланца с пластиной использованы как минимум два кривошипа, каждый из которых изготовлен в виде планки с двумя осями на концах, направленными вниз с возможностью входа в продольные отверстия пластины и крепежными отверстиями фланца соответственно через равны углы относительно оси пластины.
Новым является то, что снизу пластина при помощи резьбового отверстия соединена с направляющей, изготовленной диаметром, соответствующим внутреннему диаметру фланца
Новым является то, что оси кривошипов, взаимодействующие с крепежными отверстиями фланца, изготовлены диаметром, соответствующим диаметру крепежных отверстий фланца и выполнены съемными.
На фиг. 1 изображен вид сбоку устройства.
На фиг. 2 изображен вид сверху устройства.
На фиг. 3 изображен разрез А-А фиг. 1.
На фиг. 4 изображен увеличенный разрез Б-Б фиг. 2
На фиг. 5 изображена изометрия устройства у словно разобранном виде.
Устройство для монтажа и демонтажа фланца 1 (фиг. 2 и 3) устьевой арматуры (показаны условно) включает монтажную цилиндрическую пластину 2 (фиг. 1, 2 и 3) с осевым отверстием 3 (фиг. 3) в виде правильного многоугольника и симметричные продольные отверстия 4 (фиг. 2 и 3) вдоль периметра для соединения с фланцем 1 устьевой арматуры и универсальный патрубок 5 (фиг. 3) с нижним наконечником 6, выполненным в виде правильной призмы, совпадающей с многоугольником осевого отверстия 3 монтажной пластины 2. Монтажная пластина 2 вокруг осевого отверстия 3 из условий прочности и долговечности соединения пластины 3 и наконечника 6 снабжена сверху и снизу технологическими утолщениями 7 и 8 соответственно. Нижнее утолщение 8 изготовлено диаметром d не больше минимально возможного внутреннего диаметра D снимаемого фланца 1. Осевое отверстие 3 в виде правильной призмы выполнено сверху несквозным, ниже него выполнено по оси пластины 2 резьбовое сквозное технологическое отверстие 9. При этом для соединения фланца 1 (фиг. 2) с пластиной 2 использованы как минимум два кривошипа 10, каждый из которых изготовлен в виде планки 11 (фиг. 2 и 5) с двумя осями 12 (фиг. 3 и 5) и 13 на концах, направленными вниз с возможностью входа в продольные отверстия 4 пластины 2, и крепежные отверстия 14 (фиг. 2) фланца 1 соответственно через равные углы относительно оси 15 (фиг. 1) пластины 2.
Для точной установки на фланцы 1 (фиг. 3) большего диаметра снизу пластина 2 при помощи резьбового отверстия 9 может быть соединена с направляющей 16, изготовленной диаметром D, соответствующим внутреннему диаметру D фланца 1.
Для лучшей фиксации в отверстиях 14 оси 13 (фиг. 4) кривошипов 10, взаимодействующие с крепежными отверстиями 14 (фиг. 2) фланца 1, могут быть изготовлены диаметром d1 (фиг. 4) соответствующем диаметру d1 (фиг. 2) крепежных отверстий 14 фланца 1 и выполнены съемными, например, при помощи резьбового соединения 17 (фиг. 4), прессовой посадки (не показана) или т.п. для соединения с планкой 11 кривошипа 10 или замены на соответствующие оси 13.
Для работы с фланцами 1 (фиг. 2) устьевой арматуры малого диаметра (168 мм и меньше) на пластине 2 наиболее оптимально использовать 6 отверстий 4 для возможности использования двух, трех или шести кривошипов 10 для соединения с фланцем 1 (чем больше диаметр фланца 1, тем больше кривошипов 10 рекомендуется использовать для лучшего распределения усилия по диаметру пластины 2). Для работы с фланцами 1 устьевой арматуры большого диаметра (более 168 мм) на пластине 2 наиболее оптимально использовать 12 (двенадцать) отверстий 4 для возможности использования двух, трех, шести или двенадцати кривошипов 10 для соединения с фланцем 1 (по тому же принципу, что и для меньшей пластины 2).
Осевое отверстие 3 (фиг. 3) в виде правильного многоугольника и наконечник 6 патрубка 5 рекомендуется изготавливать в виде стандартных шестигранников (например, ГОСТ 11737-93) и квадратов (например, ГОСТ 9523-84) для возможности использования стандартного инструмента для отворота и заворота
Конструктивные элементы, технологические соединения уплотнения, не влияющие на работоспособность устройства на фиг. 1 – 5 не показаны или показаны условно.
Устройство работает следующим образом.
При необходимости отворота или заворота патрубка, превентора или т.п. (не показаны) устьевой арматуры, оснащенных фланцем 1 (фиг. 3), к устью скважины (не показано) доставляют устройство в разобранном виде. Измеряют диаметр D фланца 1, если он превосходит диаметр d нижнего утолщения 8 пластины 2, то в резьбовое отверстие 9 вкручивают направляющую 16 соответствующего диаметра D. Пластину 2 с направляющей 16 (если есть) вставляют в фланец 1. Измеряют диаметры d1 (фиг. 2) крепежных отверстий 14, при необходимости в планках 11 (фиг. 4) кривошипов 10 заменяют оси 13 (например, при помощи резьбового соединения 17) на оси 13 соответствующим диаметрам d1 фланца 1 (фиг. 2). Оси 13 (фиг. 3) кривошипов 10 вставляют соответствующие в крепежные отверстия 14 (фиг. 2) через равные углы относительно оси 15 (фиг. 1) пластины 2 для равномерного распределения усилия вращения по периметру пластины 2 и фланца 1 (фиг. 2). Наконечник 6 (фиг. 5) патрубка 5 вставляют осевое отверстие 3 и поворачивают (например, при помощи рычага 18) по направлению вращения (для отворота или заворота) до совмещения осей 12 кривошипов 10 и соответствующих отверстий 4 пластины 2, в которые оси 12 и вставляются до упора в планку 11. Затем к патрубку 5 (фиг. 1) для отворота или заворота устьевой арматуры при помощи рычага 18 или стандартного ключа (не показан) применяют усилие вращение вокруг оси 15, при этом наличие верхнего утолщения 7 (фиг. 3) пластины 2 исключает срыв или разрушение осевого отверстия 3. Величина утолщения 7 подбирается эмпирическим путем из условий прочности и долговечности соединения пластины 2 и наконечника 6. Усилие вращения через отверстия 4, оси 12 планку 11, ось 13 и крепёжные отверстия 14 (фиг. 2) передается фланцу 1 для отворота или заворота устьевой арматуры. Наличие плотного прилегания к внутреннему отверстию фланца 1 (фиг. 2) диаметром D к нижнему выступу 8 пластины 2 или направляющей 16 и крепёжных отверстий 14 (фиг. 2) к оси 13 (фиг. 4) необходимого диаметра d1 исключают сильные люфты при вращении патрубка 5 (фиг. 1), обеспечивая передачу крутящего момента от патрубка 5 к фланцу 1 (фиг. 2) без разрушения кривошипов 10 и отверстий 4 и 14, передающих усилие вращения. Так как оси 12 и 13 кривошипа 10 могут вращаться в соответствующих отверстиях 4 и 14 с расположением планки 11 под любым углом, то устройства использоваться может с фланцами 1 любого диаметра (больше диаметра пластины 2), до которых достают кривошипы 10, не зависимо от числа и расположения отверстий 14 фланца 1. Так как направляющая 16 (фиг. 2) и оси 13 (фиг. 4) выполнены сменными, то и внутренний диаметр D (фиг. 3) внутреннего отверстия фланца 1 и диаметр d1 (фиг. 2) крепежных отверстий 14 может быть любых известных размеров с хорошей центрацией пластины 2 (фиг. 3) и осей 13 во фланце 1.
Предлагаемое устройство для монтажа и демонтажа фланца устьевой арматуры позволяет расширить функциональные возможности за счет работы практически с любыми типоразмерами отворачиваемых фланцев, в том числе с крепежными отверстиями фланца больше диаметра пластины, благодаря использованию кривошипов для соединения пластины устройства с фланцем, повысить надежность за счет центрирования пластины относительно фланца и использования соответствующих направляющих пластины и осей кривошипов.