Файл: Халилов А.А. Техника подземного ремонта нефтяных скважин.pdf

Создать надежную и простую конструкцию ключа — нелегкая задача и решить ее можно только в тесном кон­ такте с производственниками-нефтепромысловиками и машиностроителями.

Успешное решение этой задачи требует от конструк­ тора хорошего знания как процесса спуско-подъемных операций, так и технологии производства.

В конструкции нового ключа для подземного ремонта нефтяных скважин автор стремится придерживаться этих принципов проектирования.

Создание нового ключа для подземного ремонта сква­ жин взамен всех существующих затруднялось необходи­ мостью сконструировать такой ключ, который был бы пригоден как для ручной, так и для механизированной работы.

Ключи для свинчивания труб вручную

Специфика подземного ремонта предъявляет ряд серьезных требований к конструкции ключа:

1)надежный захват;

2)быстрота зарядки и разрядки ключа;

3)удержание ключа на весу на вертикальной колон­ не трубы;

4)высокая износостойкость запасных частей, взаимо­ заменяемость их и быстрый съем;

5)минимальный вес ключа.

Ключ состоит из двух основных деталей — челюсти и рукоятки, снабженных съемными плашками» и соединен­ ных между собой шарниром. Пружина сидит на конце пальца шарнира, автоматизирует захват трубы и спо­ собствует удержанию' ключа на весу на вертикальной трубе (рис. 35).

Надежность захвата ключом трубы и быстрота за­ рядки и разрядки его обеспечены рациональной кинема­ тической схемой захвата.

Внешний вид собранного ключа и запасные части (плашка, сухарь и пружина) показаны на рис. 36.

Конструктивно оригинально решен вопрос удержания ключа на трубе в процессе работы (рис. 37).

Пружина надевается на конец шарнира (пальца) ключа, один конец ее ^помещается в прорез шарнира, а другой пропускается через тело челюсти и слегка из­ гибается.

108

Для регулирования натяжения пружины в конструк­ ции пальца предусмотрены пять просверленных отвер­ стий под стопорный болт, которые расположены равно­ мерно по окружности пальца.

челюсть; 2—рукоятка; 3—плашка плоская; 4—сухарь; 5—-палец; б—пружина;

7—ручка; S—стопорный болт сухаря; 9—-стопорный болт пальца

Рис. 36. Ключ с запчастями (плашка, сухарь и пружина)

Выбор материалов для деталей ключа зависит от эксплуатационных требований, обеспечивающих надеж­ ность в работе при наименьшем весе деталей.

109

В существующих старых конструкциях ключей для ручной работы в подземном ремонте применяли углеро­ дистую сталь. Известно, -что эта сталь имеет низкие прочностные характеристики, вызывающие утяжеление конструкции, а во многих случаях не гарантирует надеж­ ности ключа в эксплуатации.

Рис. 37. Ключ в рабочем состоянии на вертикальной трубе

С целью резкого снижения веса и обеспечения проч­ ности ключа в работе мы применяли для изготовления деталей ключа легированную высококачественную сталь при соответствующей термической обработке деталей.

При проектировании ключа особенно большое внима­ ние следует уделять разработке рабочих чертежей дета­

лей, так как от этого в значительной степени зависят эксплуатационная надежность и себестоимость ключа.

Ниже рассмотрим конструкцию основных деталей ключа (рис. 38). В таблице 32 приводится спецификация деталей ключа.

Челюсть является одной из основных деталей ключа, она предназначена для захвата трубы.

При конструировании челюсти мы стремились макмально облегчить вес и придать ей необходимую жест­ кость. Для присоединения челюсти к рукоятке ключа в ней предусмотрена проушина с отверстием, а для уста­ новки плашки сделан прорез, что удлиняет срок службы челюсти.

Рис. 38. Основные детали ключа:

/ —челксть; 2—рукоятка; 3 —плашка; 4—сухарь; о —палец; б —пружинка;

Рукоятка по своей конструкции не сложная, облег­ ченная, имеет достаточную прочность и практически удобную длину.

В конце рукоятки сделан прорез, куда вставляется съемный сухарь.

Плашка имеет вид прямоугольной призмы с зубьями

111

на одной плоскости. По бокам у нее скошенные плоско­ сти для впрессовки в прорез челюсти. Для предотвраще­ ния выпадания плашка застопоривается в челюсти.

Сухарь имеет вид сегмента с зубьями. Направляющей частью сухарь впрессовывается в прорез рукоятки. Для предотвращения выпадания он застопоривается стопор­ ным болтом в рукоятке.

Сухарь и плашка являются наиболее ответственными и быстроизнашивающимися деталями ключа. Поэтому при конструировании автор уделил особое внимание вы­ бору материала для них.

Характерным в конструкции пальца является то, что он используется не только как соединительный шарнир рукоятки с челюстью, но и как опора для пружины. По­ этому палец удлинен и в конце сделан прорез для уста­ новки пружины. Для регулирования натяга пружины по мере необходимости в теле пальца предусмотрено пярь отверстий по окружности.

Пружина навивается из углеродистой пружинной про­ волоки диаметром 4,5 мм. Пружина предназначена для прижатия челюсти к захватываемой трубе. Пружина сконструирована так, чтобы в работе была достаточно упругой.

Одним концом пружина надевается на палец, а дру­ гим крепится в челюсти. Натяжение пружины осуще­ ствляется поворотом пальца вокруг своей оси с после­ дующим стопорением при помощи болта, входящего в одно из пяти отверстий пальца.

Ручка предусмотрена для удобства надевания и сня­ тия ключа с трубы. Она нарезанным концом ввинчивает­ ся в челюсть и одновременно заменяет стопорный бой г для крепления плашки в челюсти.

Все детали ключей с диаметрами захвата от 46 до 90 мм и от 86 до 135 мм унифицированы и взаимозаме­ няемы. Исключение составляют только две детали: че­ люсть и рукоятка.

Челюсти и рукоятки ключей рассчитаны по диамет­ рам захватываемых труб (муфт) и на передаваемые крутящие моменты для их свинчивания и развинчивания.

Предложенная нами конструкция ключа приемлема также при механизированном подземном ремонте с авто­ матом АПР-2.

112

4. КЛЮЧИ ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОГО СВИНЧИВАНИЯ ТРУБ

Для механизированного свинчивания и развинчива­ ния насосно-компрессорных труб требуются ключи двух видов: трубный и стопорный.

Трубным ключом (рис. 39) захватывают трубу при свинчивании ее. Ключ во время работы механизма полу­ чает вращательное движение от автомата АПР-2 (или механизма 1МШТК-16-60) посредством нажима водила механизма на конец рукоятки ключа.

Рис. 39. Трубный ключ Халилова к автомату АПР-2 (обозначения те же, что и к рис. 35)

Стопорным ключом (рис. 40) захватывают муфту для стопорения ее при свинчивании и развинчивании на­ сосно-компрессорных труб при подземном ремонте сква­ жин.

В основном бригады по подземному ремонту рабо­ тают трубным ключом. Стопорный ключ применяют во время спуска при свинчивании первых труб и во время подъема при развинчивании последних.

Для автомата АПР-2 и механизма 1МШТК использу­ ются те же ключи, что и для ручного свинчивания и раз­ винчивания насосно-компрессорных труб, но с укорочен­ ной рукояткой. В конструкции стопорного ключа ручка рукоятки заменена упором для соединения ключа с под­ веской автомата.

Конструкция ключей для свинчивания и -развинчива­ ния труб является единой как для ручной, так и для механизированной работы.

В предыдущем разделе дано подробное описание конструкции всех деталей ключей, здесь же остановимся лишь на конструкции измененной детали стопорного

Рис. 40. Стопорный ключ к автомату АПР-2:

1—челюсть; 2—рукоятка; 3—упор; 4—стойка

ключа, а именно: рукоятке ключа применительно к автомату АПР-2 с добавлением стойки. Стойка способствует устойчивости ключа в работе в горизонтальном положе­ нии.

5. КЛЮЧИ ХАЛИЛОВА С ДОЛГОВЕЧНОЙ ПЛАШКОЙ

Существующие конструкции сухарей трубных клю­ чей обладают одним из основных недостатков, а именно: не обеспечивают долговечности работы ключа, раньше других деталей изнашиваются зубья, что лимитирует срок службы ключа. Когда износятся заостренные вер­ шины зубьев сухаря, клйч теряет свою работоспособ­ ность и скользит по трубе. Тогда заменяют изношенный сухарь новым.

114