Механические трубные ключи предназначены для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию резьбовых соединений труб при их спуске-подъеме в скважинах. Механические ключи конструктивно выполняются специализированными для работ с обсадными, бурильными или насосно-компрессорными трубами. Механические ключи работают в условиях аналогичных условиям работы ручных ключей, элеваторов и спайдеров, поэтому к ним предъявляются такие же требования.
Конструкция механического штангового ключа системы Нагаева с автоматизацией работы штангозахватного органа
Автоматизированный штанговый ключ
Схемы механических трубных ключей построены на сочетании функционально одинаковых блоков: источника энергии, двигателя, преобразователя, вращателя, стопора и трубозахватных органов. В настоящее время наибольшее применение получили трубные ключи трех типов:
- подвижные с открытым или закрытым зевом – надвигаемые на трубу для ее захвата и вращения;
- подвижные кольцевой неразъемной формы – перемещаемые до и после свинчивания или отвинчивания по оси трубы;
- неподвижные кольцевой неразъемной формы, остающиеся во время СПО неподвижными.
Подвижный ключ с открытым зевом состоит из корпуса с зевом, в котором расположен вращатель, оснащенный трубозахватными органами. При вращении трубозахватные органы автоматически захватывают трубу и предают ей вращающий момент. Схема трубозахватных органов аналогична схемам ручных трубных ключей и рассчитана на один размер трубы. Поэтому ключ укомплектовывается набором трубозахватов разных размеров. Момент к вращателю передается от двигателя через преобразователь. В качестве двигателя используется гидравлический объемный шестеренчатого типа или аксиально-поршневой, реже лопастной. Преобразователь представляет собой шестеренчатый или цепной редуктор, дополненный коробкой передач, обычно двухскоростной. В качестве источника энергии для таких ключей, используется автоматическая установка с ДВС , приводящим в действие маслонасос или компрессор, укомплектованная емкостями, распределителями, клапанами и смонтированная на колесном шасси. Рабочий агент от установки к двигателю подается по шлангам. Ключи этого типа или подвешиваются на канате к вышке и вручную перемещаются к трубе и от нее, или устанавливаются на перемещающейся опоре.
Трубные механические подвижные ключи кольцевой неразъемной формы в основных деталях аналогичны разъемным. Отличаются лишь кольцеобразной замкнутой формой корпуса и вращателя. Во время СПО такой ключ после отвинчивания трубы опускается вниз для захвата элеватором очередной трубы, а затем после установки колонны в клиньях поднимается до уровня резьбового соединения для его захвата и отвинчивания.
Особенностями неподвижного кольцевого неразъемного ключа являются его простота и надежность. Ключ представляет собой червячный редуктор, шестерня которого оснащена упором, передающим вращающее усилие трубозахватному органу, червяк соединен с электродвигателем или гидромотором. Особенностью привода ключа этого типа является примененное в нем инерционное устройство в виде маховика, соединенного с электродвигателем. Для резкого увеличения момента на вращателе ключа, раскрученный маховик отдает накопленную энергию вращателю и через трубозахватное устройство трубе. Это позволяет исключить коробку скоростей и использовать маломощный двигатель. Обязательным требованием к приводу ключа является обеспечение его взрыво- и пожарной безопасности. Этому требованию полностью удовлетворяет гидравлический привод. На спуско-подъемные операции с применением этих ключей тратится значительно меньше времени.
СПО со штангами менее трудоемки чем с трубам. Из средств механизации СПО штанг сравнительно широкое применение получили только механические штанговые ключи. Эти ключи обеспечивают наибольшее ускорение операций свинчивания – развинчивания, облегчают ручной труд и обеспечивают стабильность момента свинчивания штанг. Методы конструирования трубных штанговых ключей всех назначений и типов аналогичны приемам расчета и конструирования редукторов и преобразователей общепромышленного назначения.
| Предыдущие материалы: | Следующие материалы: |