Пневматичний клиновий захват

Корисна модель відноситься до буріння свердловин, зокрема до пристроїв для захвату і утримування труб при спуско-піднімальних операціях, а саме для захвату і утримування обважнювальних бурильних труб в процесі буріння свердловин. Відомі труботримачі (клинові захвати) в складі кожного із яких містяться корпус із набором клинів та регулюючі елементи. Останні забезпечують компенсацію зносу робочих стикових поверхонь, що контактують, а саме зовнішню поверхню клинів і внутрішню поверхню корпусу [СССР А.С. № 987073, Е21В19/10, Бюл. № 1, 1983 г.]. Але застосовувати відомі регулюючі елементи для клинових захватів можливо тільки тоді, коли корпус клинового захвату виконаний у вигляді спайдера-пристрою, що установлюється на місце ротора, тобто замість ротора. У той саме час буріння свердловин здійснюється за допомогою того чи іншого типу клинового захвату, що безпосередньо установлюється на роторі. Такого типу клиновий захват як правило, складений із збірного роторного тримача у вигляді втулки і конічних вкладишів в яких розміщені чотири клини з плашками, що зв'язані болтами [Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы. - М.: Недра, 1988. - С. 112-114]. Проте, в зазначених пристроях проблема забезпечення компенсації зносу є невирішеною, тобто усунення зносу зовнішніх стикових поверхонь клинів і внутрішньої поверхні корпусу роторного тримача. Внаслідок того, що зовнішня поверхня кожного із чотирьох клинів виконана у вигляді прямокутника, має площу, яка є стикова, дещо недостатньо - малу, що контактує з внутрішньою поверхнею роторного тримача (вкладишів), чим зумовлений швидкий знос клинів, в цілому. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, є вдосконалений клиновий захват, що має в складі клини з пазами, в порожнині яких установлені плашки, причому клини розміщені на внутрішній похилій поверхні роторного тримача за допомогою своїх зовнішніх поверхонь, які є робочими стиковими поверхнями, що контактують з роторним тримачем. Крім того, роторний тримач виконаний у вигляді втулки і конічних вкладишів є збірним корпусом, а кожен із чотирьох клинів має зовнішню стикову поверхню у вигляді прямокутника [Україна, патент на KM № 312, Е21В19/10, Бюл. № 2, 1999р. - Пневматичний клиновий захват]. Однак і зазначений пристрій не забезпечує компенсацію зносу зовнішніх стикових поверхонь клинів і внутрішньої поверхні роторного тримача через те, що площа зовнішньої стикової поверхні кожного із клинів у вигляді прямокутника є дещо мала - недостатня. Особливо, це спостерігається коли в процесі буріння застосовують обважнювальні бурильні труби - тоді знос зовнішніх стикових поверхонь клинів і роторного тримача (вкладишів) різко зростає, що зменшує строк служби клинового захвату. Крім того, ще одним недоліком даного клинового захвату є часта зміна плашок одного типу розміру на інший, коли в процесі буріння потрібно застосовувати різного діаметру труби, а саме обважнювальні труби діаметром 178 і 203 мм. В основу корисної моделі - пневматичний клиновий захват, поставлена задача збільшення строку служби пристрою шляхом конструктивних змін клинів за рахунок надання іншої геометричної форми зовнішній поверхні клину та введення до конструкції додаткових елементів, що дозволяє забезпечити збільшення величини (площі) стикових поверхонь клинів і роторного тримача та скорочення часу при спуско-піднімальних операціях. Поставлена задача вирішується тим, що згідно корисної моделі: - робоча стикова поверхня кожного із клинів виконана у вигляді рівнобічної трапеції з округленням, в якої бокові сторони виконані під рівними кутами, у межах не менше 75° кожен, відносно горизонтальної осі із сторони більшої основи клина, причому роторний тримач виконаний у вигляді цілісного масивного корпусу з внутрішньою похилою поверхнею у вигляді обернено-зрізаного конуса; - кожен із клинів у зоні паза має додатково повздовжню жолобину під шаблоно-штифтні елементи за допомогою яких, плашки висунуті на величину круга рівну діаметру труби, що спускається-піднімається в свердловині, при цьому, кожна із плашок має виїмку, яка виконана відносно повздовжньої осі жолобини, і шаблоно-штифтні елементи у вигляді пружних циліндричних стержнів калібровані відносно величини різниці між діаметрами труб. Задача корисної моделі вирішена за рахунок того, що запропоновано зовнішні поверхні клинів виготовляти у вигляді рівнобічної трапеції, площа якої із врахування того, що вона ще і округлена, має щонайменше на 1/2 (одну другу) більшу площу за площу прямокутника (як у прототипі). В результаті досягнуто значного збільшення величини (площі) стикової поверхні клина із внутрішньою поверхнею роторного тримача, чим зумовлено зменшення зносу стикових поверхонь, що контактують. Водночас і за рахунок того, що роторний тримач виготовлений у вигляді цілісного масивного корпусу. Крім того, такий сукупний взаємозв'язок дає можливість зменшити кількість клинів - до трьох. Поряд з цим за рахунок оснащення пристрою шаблоно-штифтними елементами усувається така технологічна операція як заміна одного типу розміру плашок на інший - на більший чи на менший тип розміру, чим досягнуто скорочення часу при спуско-піднімальних операціях. При цьому за рахунок того, що шаблоно-штифтні елементи виконані пружними і одночасно калібровані відносно діаметрів труб забезпечено самоустановлення плашок на трубі за рахунок витискування плашок, чим усуваємо задирки, які приводять до заїдання плашок, а отже клинів в цілому. Отож, наявність таких суттєвих ознак: нової геометричної форми зовнішньої поверхні клинів, що контактують з роторним тримачем; оснащення пристрою шаблоно-штифтними елементами з приватним випадком їх розміщення в жолобинах, зумовлює створення нового типу пневматичного клинового захвату, наділеного значно більшим строком служби, особливо при застосуванні обважнювальних бурильних труб. Суть корисної моделі пояснюється кресленням. На Фіг.1 - схематично зображено запропонований пневматичний клиновий захват, загальний вигляд; на Фіг.2 теж, переріз А-А; на Фіг.3 - теж, переріз Б-Б; на Фіг. 4 - схематично зображений один із клинів, вигляд зовнішньої поверхні. Пневматичний клиновий захват для ротора складається із роторного тримача 1 у вигляді цілісного масивного корпусу, на похилій поверхні якого, з можливістю зворотно-поступового руху (вгору-вниз), розміщені три клина 2 з пазами 3 та з робочою стиковою поверхнею (на Фіг. не показано) у вигляді рівнобічної трапеції з округленням (див. Фіг. 4). В порожнині клинових пазів установлені плашки 4, котрі зв'язані підпружиненими болтами 5. Крім того, кожен із клинів (2) у зоні паза (3) має повздовжню жолобину 6 у яку установлений шаблоно-штифтний елемент 7 у вигляді пружного циліндричного стержня, що калібрований, а кожна із плашок (4) має виїмку 8, яка виконана відносно повздовжньої осі жолобини. Робота запропонованого клинового захвату здійснюється за тим же принципом, що і у відомих клинових захватах всіх типів, котрі установлені в роторі. Але при цьому, попередньо в повздовжні жолобини 6 установлюються шаблоно-штифтні елементи 7, які є калібровані у залежності до того чи іншого типу труби (яка маркірована за діаметром), що спускається-піднімається в свердловині. Наприклад, при установлені шаблоноштифтних елементів, які призначені для конкретного типу труби, плашки висуваються на величину діаметром 178 мм умовного круга, що відповідає типу обважнювальної бурильної труби - діаметром 178 мм. А сам захват труби здійснюється за рахунок переміщення клинів 2 вниз, поповзом по внутрішній похилій поверхні роторного тримача 1 - безпосередньо зовнішньою поверхнею клинів 2. Внаслідок чого вони зближуються в радіальному напрямку, та під дією радіального зусилля, що виникає в клинах 2, плашки 4 за допомогою шаблоно-штифтових елементів 7 затискають трубу (на Фіг. не показано). При переміщені клинів 2 вниз, внаслідок збільшення площі останніх, значно зменшується знос їх стикових поверхонь, що контактують з внутрішньою поверхнею роторного тримача. Поряд з цим при затиску труби, за рахунок розподілу сили удару на набір плашок як в осьовому так і в радіальному напрямках, досягнуто зниження жорсткості удару кожної із плашок 4 об трубу - в результаті їх пружної саморегулюючої фіксації. Для звільнення затиснутої труби клини 2 переміщують наверх одночасного з колоною труб.