Раскрепитель гидравлический

Полезная модель относится к трубным ключам, используемым для свинчивания, развинчивания, раскрепления и затяжки соединительных узлов трубных колонн, при спускоподъемных операциях во время бурения, ремонта или эксплуатации нефтяных, газовых и других скважин.
Известен трубный ключ по патенту RU 2071411. Ключ содержит две шарнирно соединенные челюсти, одна из которых шарнирно соединена с рукояткой, и пружину, один конец которой закреплен в одной из челюстей.
Известный трубный ключ характеризуется тем, что челюсть, шарнирно закрепленная с рукояткой, выполнена составной из двух щек и фасонного элемента, установленного между ними, закрепленного на соответствующих щеках и имеющего с ними общую поверхность, а в фасонном элементе выполнена полость для закрепления второго конца пружины.
Известен универсальный машинный ключ по патенту RU 2039642. Ключ содержит рычаг, шарнирно связанные с ним одними концами челюсти с плашками, промежуточное звено, одним концом шарнирно связанное со свободным концом одной челюсти, дополнительную челюсть, шарнирно связанную с другим концом промежуточного звена, и защелку, шарнирно связанную со свободным концом другой челюсти. Известный ключ характеризуется тем, что защелка имеет цилиндрический выступ на свободном конце, а в дополнительной челюсти выполнены паз для размещения защелки и выемки для размещения цилиндрического выступа.
Известно устройство для закрепления и раскрепления резьбовых соединений бурильных и насосно-компрессорных труб, содержащее два расположенных один над другим на развинчиваемых трубах трубозажимных устройства, каждый из которых включает зажимной элемент и ручку, причем нижнее трубозажимное устройство закреплено неподвижно на опоре и фиксирует нижнюю трубу от поворота (см. авторское свидетельство SU №80677).
Однако данное устройство имеет сравнительно сложную конструкцию с использованием нескольких приводов, что ведет к снижению надежности работы данного устройства и усложняет его эксплуатацию.
Известно устройство для раскрепления резьбовых соединений бурильных и насосно-компрессорных труб по патенту RU 44731, принятое в качестве ближайшего аналога (прототипа).
Устройство содержит два расположенных один над другим на развинчиваемых трубах трубозажимных устройства (узлов захвата труб), каждое из которых включает зажимной элемент и ручку, причем нижнее трубозажимное устройство закреплено посредством страховочного каната неподвижно относительно труб с возможностью фиксации нижней трубы от поворота, между ручками трубозажимных устройств установлен привод, выполненный в виде установленного на раме гидроцилиндра, причем цилиндр гидроцилиндра посредством шарнира соединен с концом ручки одного из трубозажимных устройств, а шток поршня на конце снабжен наконечником, пропущенным через выполненное в раме вдоль штока щелевидное отверстие, и посредством шарнира соединен с концом ручки второго трубозажимного устройства, при этом наконечник штока снабжен ползуном, перемещающимся вдоль щелевидного отверстия и препятствующий изгибу штока от изгибающего момента.
Недостатком данного устройства, выбранного в качестве прототипа, является усложнение конструкции из-за использования наконечника, пропущенного через выполненное в раме вдоль штока щелевидное отверстие, обеспечивающего предотвращение изгиба штока от изгибающего момента.
Кроме того, в результате значительных изгибающих моментов, особенно, при раскручивании бывших в эксплуатации труб и муфт, остается риск перекоса штока.
Задачей настоящей разработки является упрощение конструкции и повышение надежности его работы.
Технический результат заключается в снижении металлоемкости и трудоемкости изготовления ключа за счет упрощения конструкции при одновременном обеспечении большого крутящего момента, что позволяет использовать ключ для развинчивания труб и муфт, бывших в эксплуатации длительное время.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в гидравлическом ключе для свинчивания и развинчивания трубных соединительных узлов, содержащем два расположенных один над другим узла для захвата труб, каждый из которых шарнирно соединен с концом соответствующего рычага, и гидроцилиндр, шток которого шарнирно связан с другим концом одного из упомянутых рычагов, а цилиндр которого шарнирно связан с другим концом второго упомянутого рычага, согласно полезной модели, упомянутые рычаги выполнены С-образными, а каждый из узлов для захвата труб выполнен в виде двух челюстей и последовательно шарнирно соединенных и расположенных поочередно друг с другом промежуточных звеньев и дополнительных челюстей, последняя из которых свободным концом шарнирно соединена с концом соответствующего рычага, также шарнирно соединенного с концом одной из двух челюстей, на другом конце которой шарнирно установлена защелка с цилиндрическим стопором, выполненным с возможностью соединения с пазом на другой из двух челюстей, которая своим свободным концом шарнирно связана с концом первого из промежуточных звеньев.
С-образные рычаги выполнены цельными.
С-образные рычаги выполнены наборными из стальных листов, связанных болтовыми соединениями.
Челюсти выполнены в виде наборных пакетов из нескольких слоев листовой стали.
Челюсти выполнены цельными.
Выполнение рычагов С-образными позволяет обеспечить оптимальное распределение нагрузки, поэтому их можно выполнить более мощными.  Такая форма выполнения рычагов для соединения элементов гидропривода с соответствующими элементами узлом захвата труб позволяет исключить возможность перекосов и деформации штока гидроцилиндра, в результате чего конструкция упрощается, а надежность устройства повышается.
В зависимости от диаметра охватываемой трубы, муфты или другого элемента трубной колонны, компоновка узла может состоять из разного количества дополнительных челюстей и промежуточных звеньев.
Проведенные патентные исследования показали, что заявляемое устройство отвечает условию патентоспособности полезной модели «новизна».
Заявляемый раскрепитель гидравлический соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Сущность заявляемого устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен внешний вид раскрепителя гидравлического, на фиг. 2 – чертежи раскрепителя гидравлического (виды прямо, сбоку, и сверху), на фиг. 3 – узел захвата труб.
Заявляемый раскрепитель гидравлический содержит два узла для захвата труб 1, 2, два С-образных рычага 3, 4 и гидроцилиндр 5. С-образный рычаг 1 шарнирно связан со штоком гидроцилиндра 5, второй С-образный рычаг 2 шарнирно связан с цилиндром 5.
Каждый узел захвата труб 1 или 2 включает челюсти 6 и 7 со сменными плашками 8, которые фиксируются при помощи специальных стопорных пластин, защелки 9 с цилиндрическим стопором, дополнительных челюстей 10, промежуточных звеньев 11 и соответствующий С-образный рычаг 3 или 4.
Все элементы последовательно соединены между собой через оси 12 и 13. Такое соединение обеспечивает необходимую подвижность при работе узла захвата труб и возможность быстрой смены элементов для перенастройки узла под необходимый диаметр колонны.
Конкретный состав узла захвата труб 1 и 2 (его исполнение) зависит от диаметра колонны, для работы с которой собирается узел. В зависимости от исполнения меняется количество дополнительных челюстей 10, а так же количество и типоразмер промежуточных звеньев 11, что позволяет применять данный узел для широкого диапазона диаметров трубных колонн и их элементов. Но в любом составе каждый ключ замыкается за счет защелки 9, цилиндрический стопор которой помещается в паз крайней челюсти, имеющей для этого специальные пазы и выступы для надежной фиксации защелки стопора 9 .
Для удобства обхвата трубы и последующей фиксации узла оператором узел снабжен рукоятками 14 и 15. При фиксации узла на колонне посредством этих рукояток стопор защелки 9 заводится в паз соответствующей челюсти 6 или 7.
Через рычаги 3 и 4 на узлы захвата труб передается усилие от гидравлического привода (от штока или от корпуса цилиндра).
При работе с колонной труб раскрепитель гидравлический посредством подвесной системы 16 вывешивается на подъемном устройстве таким образом, чтобы его гидроцилиндр 5 находился в горизонтальном положении. Затем каждый из узлов для захвата труб 1, 2 фиксируется на соответствующий из парных элементов трубной колонны, подвергаемых раскреплению или затяжке, в зависимости от производимой на скважине спускоподъемной операции. Узлы захвата труб раскрепителя гидравлического работают на противоходе, усилие создается за счет подачи под давлением рабочей жидкости в гидроцилиндр 5 раскрепителя.
Описанный раскрепитель гидравлический уже успешно прошел стендовые и опытно-промысловые испытания, в ходе которых применялся на трубах и муфтах диаметрами от 60 до 270 мм. Испытаниями подтверждена возможность применения раскрепителя гидравлического при работах на свинчивание, развинчивние, раскрепление и затяжку соединительных узлов трубных колонн.
Плашки выполнены из конструкционной легированной стали с химико-термической обработкой или из металлокерамики.