ТРУБНЫЙ КЛЮЧ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к трубным ключам для завинчивания и развинчивания насосно-компрессорных и бурильных труб (в дальнейшем труб) ручным методом в процессе текущего и капитального ремонта скважин (ТиКРС).
Трубные ключи представляют собой устройства для завинчивания или развинчивания насосно-компрессорных и бурильных труб в процессе их спуска в скважину и подъема из нее.
Трубные ключи, применяемые при ТиКРС, подразделяются на механические и ручные. Ручные трубные ключи в основном имеют конструкцию, состоящую из двух челюстей, шарнирно закрепленных между собой и образующих между собой полость, называемую зевом ключа, и двух рукояток. При этом они рассчитаны на завинчивание или развинчивание одного типоразмера труб, причем небольшого диаметра.
В процессе ТиКРС зачастую приходится осуществлять завинчивание и развинчивание труб большого диаметра, причем иной раз разных типоразмеров, не позволяющего использовать имеющиеся на вооружении бригад ТиКРС из-за их небольших диаметральных размеров зевов: трубы большого диаметра просто не могут поместиться в таком зеве из-за своих размеров, которые превышают размеры зева ключей.
Исходя их этих условий, для ТиКРС, наряду с существующими трубными ключами, необходимы специальные трубные ключи, обеспечивающие завинчивание и развинчивание труб большого диаметра с возможностью регулирования размера зева под любой диаметр труб.
Известен трубный ключ, содержащий челюсти, образующие между собой полость, называемую зевом ключа, рукоятку и сухари [Справочная книга по текущему и капитальному ремонту нефтяных и газовых скважин / А.Д.Амиров и др.- М.: Недра, 1979.-С.89-92].
Недостатком этого трубного ключа является невозможность завинчивания и развинчивания труб разного типоразмера, а также невозможность проведения работ с трубами большого диаметра.
Задача, стоящая при создании трубного ключа, состоит в сокращении времени на завинчивание и развинчивание труб разного типоразмера в процессе ТиКРС.
Достигаемый технический результат, который получается в результате создания устройства, состоит в расширении функциональных возможностей трубного ключа за счет
обеспечения возможности проводить завинчивание и развинчивание труб разных типоразмеров, в том числе большого диаметра.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известном трубном ключе, содержащем челюсти, образующие между собой полость, называемую зевом ключа, рукоятку и сухари, в отличие от прототипа, ключ дополнительно снабжен фиксирующей гайкой, челюсти выполнены в стационарном и съемном исполнении со скошенными относительно продольной оси рукоятки ключа внутренними поверхностями и ассиметричны друг другу, стационарная челюсть выполнена совмещенной с рукояткой, а сменная челюсть выполнена с возможностью осевого перемещения по рукоятке, на внутренней стороне сменной челюсти, обращенной к зеву ключа, размещается сменный сухарь, закрепляемый на ней винтами, на наружной стороне сменного сухаря выполнена зубчатая поверхность, такая же зубчатая поверхность выполнена на внутренней стороне, обращенной к зеву ключа, стационарной челюсти, зубчатые поверхности выполнены с зубьями, имеющими угол в 30 градусов, направленном в сторону приложения усилия по завинчиванию либо развинчиванию насосно-компрессорных и бурильных труб, и угол в 90 градусов между сторонами зубьев, на рукоятке размещены сменная челюсть и фиксирующая гайка, выполненная с возможностью осевого перемещения вдоль рукоятки, рукоятка, поперечное сечение которой представлено в виде двутавра, выполнена толщиной h с углублением боковых поверхностей на 0,25 h на сторону, на противоположной от стационарной челюсти стороне рукоятки выполнено сквозное отверстие, а на ее верхней стороне - волнообразные выступы.
На фиг.1 показан трубный ключ (вид сбоку), на фиг.2 - то же (вид сверху), на фиг.3 - разрез ключа по плоскости сечения А-А, на фиг.4 - сменный сухарь в разрезе.
Трубный ключ состоит из рукоятки 1, выполненной со стационарной челюстью 2, сменной челюсти 3 и фиксирующей гайки 4. Между разомкнутыми челюстями 2 и 3 образуется полость, называемая зевом «Б», в котором размещается завинчиваемая или развинчиваемая труба 5. Одна сторона ключа, обращенная к зеву «Б» сменной челюсти 3, выполнена относительно продольной оси рукоятки 1 под углом 85-86°. На сменной челюсти 3 размещен сменный сухарь 6. Сухарь 6 закреплен к сменной челюсти 3 винтами 7, не выступающими за габариты сменного сухаря 6. На наружной стороне сменного сухаря 6, обращенной к зеву «Б» ключа, выполнена зубчатая поверхность. Такая же зубчатая поверхность выполнена на внутренней стороне, обращенной к зеву «Б» ключа, стационарной челюсти 2, при этом внутренняя поверхность стационарной челюсти 2 выполнена скошенной относительно продольной оси рукоятки 1. Зубчатые поверхности
выполнены с зубьями 8, имеющими угол в 30 градусов, направленном в сторону приложения усилия по завинчиванию либо развинчиванию трубы 5, и угол в 90 градусов между сторонами соседних зубьев 8 (фиг.4).
Фиксирующая гайка 4 выполнена в виде шестигранника со сторонами под гаечный ключ, входящий в комплект трубного ключа, и перемещается по резьбе, выполненной на рукоятке 1.
Рукоятка 1, поперечное сечение которой представляет собой двутавр, выполнена толщиной h с углублением боковых поверхностей на 0,25 h на сторону, на противоположной от стационарной челюсти стороне рукоятки выполнено сквозное отверстие 9, а на ее верхней стороне (относительно трубы) - волнообразные выступы 10.
Трубный ключ работает следующим образом.
Ключ с разомкнутыми челюстями 2 и 3 заводится на трубу 5 до контакта с зубчатой поверхностью стационарной челюсти 2. При помощи фиксирующей гайки 4, которая при вращении вокруг оси рукоятки 1 перемещается вдоль нее в направлении зева «Б», сменная челюсть 3 под воздействием перемещающейся фиксирующей гайки 4 перемещается в том же направлении, к зеву «Б», и соприкасается с трубой 5. Дальнейшим вращением фиксирующей гайки 4 зажимают трубу 5 между стационарной 2 и сменной 3 челюстями. Для большего зацепления зубчатых поверхностей сменной 3 и стационарной 2 челюстей с трубой 5 фиксирующая гайка 4 затягивается с помощью гаечного ключа. Фиксирующая гайка 4 не позволяет сменной челюсти 3 переместиться в обратном направлении и оторваться от тела трубы 5.
Поворотом рукоятки 1 вокруг трубы 5 осуществляют сворачивание двух труб 5 между собой. Направленные в сторону приложения усилия ключа к трубе 5 зубчатые поверхности сменной 3 и стационарной 2 челюстей обеспечивают надежное зацепление трубы 5 между ними, а профиль зубьев 8, имеющих больший уклон (угол) в сторону приложения усилия по завинчиванию либо развинчиванию трубы 5, препятствуют ее смятию и проскальзыванию между зубчатыми поверхностями. Наибольшее истирающее усилие, как показывает опыт эксплуатации, приходится на зубчатую поверхность сменной челюсти 3, что обуславливает необходимость эту зубчатую поверхность выполнить сменной, оптимальным вариантом сменности является выполнение ее на сменном сухаре 6, который легко заменить и который не требует больших затрат в изготовлении.
После завершения процесса завинчивания двух труб 5 между собой проводят снятие ключа с трубы 5. Для чего вращением фиксирующей гайки 4 перемещают ее вдоль оси рукоятки 1 в обратном направлении, от зева «Б». Сменная челюсть 3, освободившись
от фиксации, может также переместиться в направлении от зева «Б», освобождая трубу 5 из зажима.
1
2
Наличие на рукоятке резьбы достаточной длины позволяет сменной челюсти 3 перемещаться вдоль оси рукоятки на любое расстояние и зацеплять трубы различного диаметра, например трубы диаметром D и D.
По сравнению с применяемыми в настоящее время в процессе капитального ремонта скважин трубными ключами-аналогами типа КТД, КТНД и КТГУ длина рукоятки 1 заявляемого ключа больше, что обеспечивает создание большего крутящего момента, обеспечивая более легкое завинчивание и развинчивание труб 5, а толщина и ширина -меньше, что способствует более удобной работе с ключом. Волнообразные выступы 10 на рукоятке 1, не снижая прочность ключа, обеспечивают уменьшение его массы. Наличие отверстия 9 обеспечивает возможность подвешивания ключа на устье скважины возле рабочего места помощника бурильщика бригады ТиКРС, а не бросать его на пол устьевой площадки, тем самым обеспечивается удобство в работе обслуживающего персонала и предотвращается возможное загрязнение ключа, могущее привести к его отказу.
Заявляемый трубный ключ обладает менее сложной конструкцией, нежели ключи-аналоги. Он обеспечивает возможность работы с несколькими типоразмерами труб, что способствует сокращению комплектности бригад КРС ключами. Позволяет сократить продолжительность спуско-подъемных операций, особенно при спуске комбинированных колонн, состоящих из насосно-компрессорных труб разного диаметра, в скважину.